雙共軸傾轉旋翼無人機短艙結構的制作方法

本發明屬于飛行器技術領域，具體的說，本發明涉及一種雙共軸傾轉旋翼無人機短艙結構。

背景技術：

傾轉旋翼機是一種既具有普通直升機那樣的垂直起降和空中懸停能力，又具有像螺旋槳飛機那樣巡航飛行速度大、航程較遠等特點。傾轉旋翼機目前被各國的研究人員認為是航空界發展前景和應用價值最高的飛機之一。

傾轉旋翼機不但具有垂直起降和高速巡航性能,而且機動性很強，所以應用領域及其廣闊。20世紀中期，美國開始了對傾轉旋翼技術的研究,該技術開始于xv-3，成熟于xv-15，應用于v-22魚鷹。相比較于美國，國內對傾轉旋翼機的研究起步較晚，乃至在10年前還處于概念研究階段。研究發展了將近半個多世紀，中國到目前為止還沒有一架成型的驗證機。

目前，國內的傾轉旋翼機飛行試驗也僅體現在小型無人傾轉旋翼機上，可以承認國內在這項技術上是有進步的，但這些進步都是基礎性的研究，距離傾轉旋翼樣機制造還有很長的路要走。而且，現有的傾轉旋翼無人機的短艙結構，存在著結構復雜，控制復雜，性能差等缺陷。

技術實現要素：

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提供一種雙共軸傾轉旋翼無人機短艙結構，目的是簡化控制和結構。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：雙共軸傾轉旋翼無人機短艙結構，包括兩個相對設置的旋翼、用于產生使兩個旋翼旋轉的動力的驅動裝置和與兩個旋翼連接且用于改變旋翼迎角的變距系統，驅動裝置包括旋翼主軸和通過第一傳動機構與旋翼主軸連接的兩個電動機，兩個旋翼分別與旋翼主軸的一端連接。

所述兩個電動機分別位于旋翼主軸的一側且兩個電動機為同軸設置。

所述第一傳動機構包括設置于所述電動機上的第一齒輪和設置于所述旋翼主軸上且與第一齒輪嚙合的第二齒輪，第一齒輪和第二齒輪為錐齒輪。

所述第一齒輪的直徑小于第二齒輪的直徑。

所述變距系統包括舵機、設置于所述旋翼主軸上的十字盤、與所述旋翼和十字盤連接的變距桿以及與十字盤和舵機連接的第二傳動機構。

所述第二傳動機構包括依次轉動連接的第一舵機拉桿、第一舵機臂、第二舵機拉桿、第二舵機臂和第三舵機拉桿，第一舵機臂設置于所述舵機上，第一舵機拉桿與設置于所述旋翼主軸上的一個所述十字盤連接，第三舵機拉桿與設置于旋翼主軸上的另一個十字盤連接。

所述第二舵機臂為可旋轉設置，所述第一舵機臂和第二舵機臂為相平行。

所述舵機和所述第二傳動機構均分別設置多個且數量相等。

本發明的雙共軸傾轉旋翼無人機短艙結構，使用雙電機帶動一根主軸轉動，有利于受力均衡，在短艙克服旋翼拉力的同時穩定的輸出扭矩，對機械結構的抗疲勞情況有所改善，使用壽命得到提升，而且該短艙結構從結構上、控制上、可靠性上都有簡化，有利于減小結構重量，可以提升傾轉旋翼無人機的性能。

附圖說明

本說明書包括以下附圖，所示內容分別是：

圖1是本發明雙共軸傾轉旋翼無人機短艙結構的結構示意圖；

圖2是雙共軸傾轉旋翼無人機短艙結構的內部結構示意圖；

圖中標記為：1、槳葉；2、槳轂；3、第二舵機臂；4、電動機；5、第一齒輪；6、第二齒輪；7、變距桿；8、十字盤；9、第一舵機拉桿；10、限位圈；11、舵機；12、旋翼；13、電機座；14、旋翼主軸；15、限位軸套；16、短艙側板；17、變距搖桿；18、變距支座；19、第一舵機臂；20、第二舵機拉桿；21、第三舵機拉桿。

具體實施方式

下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明，目的是幫助本領域的技術人員對本發明的構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解，并有助于其實施。

如圖1和圖2所示，本發明提供了一種雙共軸傾轉旋翼無人機短艙結構，包括兩個相對設置的短艙側板16、兩個相對設置的旋翼、用于產生使兩個旋翼旋轉的動力的驅動裝置和與兩個旋翼連接且用于改變旋翼迎角的變距系統，驅動裝置包括旋翼主軸14和通過第一傳動機構與旋翼主軸14連接的兩個電動機4，兩個旋翼分別與旋翼主軸14的一端連接。

具體的說，如圖1所示，旋翼的結構如同本領域技術人員所公知的那樣，其主要是由槳轂2和設置于槳轂2上的多個槳葉1構成，旋翼主軸14的兩端分別與一個旋翼的槳轂2固定連接。兩個電動機4分別位于旋翼主軸14的一側且兩個電動機4為同軸設置，兩個電動機4分別安裝在一個電機座13上，電機座13安裝在兩側的短艙側板16上，兩個電動機4并為對稱分布在旋翼主軸14的兩側，電動機4的軸線與旋翼主軸14的軸線相垂直且兩者處于與短艙側板16相平行的同一平面內。

如圖1所示，第一傳動機構包括固定設置于電動機4的主軸上的第一齒輪5和固定設置于旋翼主軸14上且與第一齒輪5嚙合的第二齒輪6，第二齒輪6位于兩個旋翼之間，第一齒輪5和第二齒輪6優選為直齒錐齒輪，有利于短艙結構的空間布局，第一齒輪5的直徑并小于第二齒輪6的直徑。兩個第一齒輪5分別位于旋翼主軸14的一側，兩個第一齒輪5分別與一個電動機4連接。兩臺電動機4運轉，通過第一齒輪5和第二齒輪6構成的齒輪傳動機構進而帶動旋翼轉動，為傾轉旋翼無人機提供動力。使用雙電機帶動一根主軸轉動，這在旋翼無人機里也是很少見的，這樣有利于受力均衡，在短艙克服旋翼拉力的同時穩定的輸出扭矩，對機械結構的抗疲勞情況有所改善，使用壽命得到提升。而且，通過對稱布置兩個第一齒輪5和電動機4，電動機4輸出的力和扭矩對稱均勻。

變距系統是控制傾轉旋翼無人機飛行姿態的重要機構，如圖1和圖2所示，變距系統包括舵機、設置于旋翼主軸14上的兩個十字盤8、與旋翼和十字盤8連接的變距桿7以及與兩個十字盤8和舵機連接的第二傳動機構。舵機固定設置于短艙側板16上，舵機和第二傳動機構的數量與旋翼的槳葉1數量相同，所有舵機處于兩個電動機4所在的同一直線的同一側。十字盤8的結構如同本領域技術人員所公知的那樣，兩個十字盤8分別通過變距桿7與一個旋翼連接，與各個旋翼連接的變距桿7的數量與旋翼的槳葉1的數量相同，各個變距桿7的一端與十字盤8轉動連接，各個變距桿7的另一端與槳轂2上所設的變距搖桿17轉動連接。

如圖1和圖2所示，第二傳動機構包括依次轉動連接的第一舵機拉桿9、第一舵機臂19、第二舵機拉桿20、第二舵機臂3和第三舵機拉桿21，第一舵機臂19設置于舵機上，第一舵機拉桿9的一端與第一舵機臂19的一端轉動連接，第一舵機拉桿9的另一端與設置于旋翼主軸14上且距離最近的一個十字盤8轉動連接，第二舵機拉桿20的一端與第一舵機臂19的另一端轉動連接，第二舵機拉桿20的另一端與第二舵機臂3的一端轉動連接，第三舵機拉桿21的一端與第二舵機臂3的另一端轉動連接，第三舵機拉桿21的另一端與設置于旋翼主軸14上的另一個十字盤8連接。短艙側板16上設有變距支座18，第二舵機臂3為可旋轉的設置于變距支座18上，第一舵機臂19和第二舵機臂3為相平行，第二舵機拉桿20與旋翼主軸14相平行。通過控制舵機輸出扭矩，舵機運轉，通過第二傳動機構和十字盤8帶動變距桿7拉動槳轂2上所設的變距搖桿17，進而帶動槳葉1達到變距效果，改變旋翼迎角。

在本實施例中，各個旋翼的漿葉設置三片，相應的，與各個旋翼相連接的變距桿7設置三個，舵機和第二傳動機構分別設置三個，各個舵機分別通過一個第二傳動機構和兩個十字盤8與兩個變距桿7相連接。這種結構的變距系統通過三個舵機控制上下兩個旋翼的操縱，也就是說傾轉旋翼無人機的每副短艙雖然有兩副旋翼，但與一副旋翼的控制是相同的。這種變距系統相比于現有技術節省了一半的舵機，按照傳統無人機設計方式設計，這里最少每個短艙需要六臺舵機，而這種變距系統僅使用三臺舵機，通過第二傳動機構，同時控制兩個旋翼達到變距的目的，這種結構在達到性能提升的同時簡化了控制和結構，減少了控制量就增大控制效率，降低了飛控的復雜程度。

如圖1和圖2所示，兩個短艙側板16為固定連接，電機座13、兩個電動機4、舵機、限位圈10、旋翼主軸14、第二傳動機構等部件均位于兩個短艙側板16之間。這樣的布置很節省空間，減小氣動阻力。

如圖1和圖2所示，在短艙側板16上設有用于在垂直起降時阻止旋翼主軸14縱向位移的限位軸套15，以減小軸承的軸向壓力，限位軸套15套設于旋翼主軸14上且限位軸套15沿旋翼主軸14的軸向設置多個。在本實施例中，限位軸套15共設置四個，第二齒輪6的兩側均分別布置兩個限位軸套15。

本發明的電動雙共軸傾轉旋翼飛行器具有如下的優點：

變距系統設計方法能達到操縱目的的前提下，比傳統共軸雙旋翼直升機的操縱機構更加簡單，控制舵機數量也要少，減少了控制量就增大控制效率和飛控的復雜程度；

傳動系統的設計方式，在可靠性和實用型都得到保障的情況下，結構更為簡單緊湊，多電機的這種橫置布局方式在短艙總體結構和受力上都更合理，更適合大載荷飛行器；

上下雙旋翼布局在符合傾轉旋翼飛行器布局的同時，與共軸雙旋翼短艙對比，更能有效改善氣動干擾，提升旋翼氣動性能，與傳統短艙的單旋翼布局對比，在各種狀態下旋翼拉力大約增大18％～20％左右；

由于本發明是用在傾轉旋翼機上，傾轉旋翼機左右兩短艙可以相互抵消負扭，所以采用共軸同轉向轉動，這樣總體短艙結構上更為簡單和緊湊。

以上結合附圖對本發明進行了示例性描述。顯然，本發明具體實現并不受上述方式的限制。只要是采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進；或未經改進，將本發明的上述構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍之內。