[發明專利]一種基于變槳距控制的單內燃機動力多旋翼無人飛行器

在審

• 申請號: 201610266535.2
• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN105752331A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 賀云濤;張超;侯亞偉;徐廣通;王正平
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B64C27/12
• 分類號: B64C27/12;B64D35/04;B64C27/80
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于變槳距控制的單內燃機動力多旋翼無人飛行器，其特征在于，包括：變槳距控制部分和單動力傳動部分；

其中，變槳距控制部分主要用來改變螺旋槳槳距，它包括螺旋槳和變槳距結構；螺旋槳安裝在變槳距結構旋翼頭頂端；變槳距結構包括多個舵機、連接桿和旋翼頭；每個舵機通過位于其上的轉盤以及一根連接桿分別與和每個舵機對應的變槳距結構連接件連接，舵機安裝在碳纖維管上；通過控制舵機來控制變槳距機構，進而控制螺旋槳的槳距；

單動力傳動部分主要用來實現以內燃機為動力源驅動四個螺旋槳；它包括內燃機、多個碳纖維管、多個同步帶、多個同步帶輪、和多個主傳動軸；使用三根碳纖維管來構造飛行器的機架，機架采用H型布局；主傳動軸安裝在碳纖維管內，主傳動軸的一端安裝三個同步帶輪，包括一個大尺寸同步帶輪以及兩個相同尺寸的的小尺寸同步帶輪；大尺寸同步帶輪通過一個同步帶與內燃機轉軸相連，兩個小尺寸同步帶輪通過兩個同步帶分別與兩個螺旋槳轉軸相連；主傳動軸的另外一端安裝兩個小尺寸同步帶輪，兩個小尺寸同步帶輪通過同步帶分別與另外兩個螺旋槳轉軸相連；為了抵消螺旋槳的反扭力矩，主傳動軸的安裝方向與螺旋槳轉軸的方向垂直，相鄰連接主傳動軸和螺旋槳轉軸的兩個同步帶反向安裝，使相鄰的兩個螺旋槳反向轉動；內燃機安裝在機架的一根碳纖維管上，并與這根碳纖維管平行，便于調試飛行器調試重心；

所述的旋翼頭(11)有四個，對稱布置，3根碳纖維管第一碳纖維管(2-1)、第二碳纖維管(2-2)、第三碳纖維管(2-3)組成H型機架，主傳動軸(10)裝在第一碳纖維管(2-1)中，載物板(13)安裝在第一碳纖維管(2-1)上，內燃機(4)安裝在載物板(13)上，第二同步帶輪(1-2)和第一同步帶輪(1-1)分別安裝在主傳動軸(10)和內燃機(4)的動力輸出軸上，第一同步帶輪(1-1)和第二同步帶輪(1-2)之間通過第一同步帶(6-1)連接，4個舵機(3)對稱安裝在第二碳纖維管(2-2)、第三碳纖維管(2-3)上，十字連接件(12)用于連接第二碳纖維管(2-2)、第三碳纖維管(2-3)與主傳動軸(10)，第一起落架(7-1)、第二起落架(7-2)放于機架最低端；

所述的舵機(3)驅動連接桿(9)的一端，連接桿(9)的另一端驅動旋翼頭上的連接件(11-1)左右運動，連接件(11-1)驅動套筒(11-2)上下運動，與套筒(11-2)相連的搖桿(11-3)隨套筒(11-2)上下運動的同時帶動第一桿(11-4)上下運動，第一桿(11-4)帶動第二桿(11-5)轉動，第二桿(11-5)帶動旋翼(11-6)正時針或逆時針轉動；以這種方式通過舵機(3)來控制旋翼(11-6)的迎角,在轉速恒定的情況下控制飛行器的姿態；所述的內燃機(4)安裝在載物板(13)上，內燃機(4)把動力通過自己的動力輸出軸傳給第二同步帶輪(1-2)，第二同步帶輪(1-2)通過第一同步帶(6-1)把動力傳給第一同步帶輪(1-1)；第一同步帶輪(1-1)與主傳動軸(10)相連，帶動主傳動軸(10)轉動；4個小同步帶輪第三同步帶輪(1-3)、第四同步帶輪(1-4)、第五同步帶輪(1-5)、第六同步帶輪(1-6)分別與圖2中的4個同步帶第二同步帶(6-2)、第三同步帶(6-3)第四同步帶(6-4)、第五同步帶(6-5)連接并安裝在主傳動軸(10)上；4個同步帶(6-1)的另一端分別連接在旋翼頭(11)下面的4個同步帶輪第七同步帶輪(1-7)、第八同步帶輪(1-8)、第九同步帶輪(1-9)、第十同步帶輪(1-10)上，這樣即實現了內燃機(4)單動力輸出驅動4個螺旋槳旋轉的目的。

2.如權利要求1所述的一種基于變槳距控制的單內燃機動力多旋翼無人飛行器的控制方法，其特征在于，具體步驟為：

1)啟動發動機驅動第一同步帶輪(1-1)，第一同步帶輪(1-1)通過第一同步帶(6-1)帶動與主傳動軸相連的第二同步帶輪(1-2)，第二同步帶輪(1-2)帶動主傳動軸(10)轉動，主傳動軸(10)帶動四個同步帶輪第三同步帶輪(1-3)、第四同步帶輪(1-4)、第五同步帶輪(1-5)、第六同步帶輪(1-6)轉動，其中四個同步帶輪第三同步帶輪(1-3)、第四同步帶輪(1-4)、第五同步帶輪(1-5)、第六同步帶輪(1-6)分別通過跟自己相連的第二同步帶(6-2)、第三同步帶(6-3)第四同步帶(6-4)、第五同步帶(6-5)帶動第七同步帶輪(1-7)、第八同步帶輪(1-8)、第九同步帶輪(1-9)、第十同步帶輪(1-10)轉動，從而驅動各變槳距結構中的旋翼頭(11)轉動，以保證飛行器順利起飛；

2)啟動舵機(3)，通過舵機連接桿(9)帶動連接件(11-1)轉動；連接件(11-1)帶動套筒(11-2)沿旋轉軸上下運動，套筒(11-2)通過連接件(11-3)帶動第一桿(11-4)轉動；第一桿(11-4)通過第二桿(11-5)帶動旋翼(11-6)轉動，從而完成對飛行器的轉向控制。