[發明專利]一種直驅式油動定轉速變槳距多旋翼無人機及其控制方法

在審

• 申請號: 201611011966.0
• 申請日: 2016-11-17
• 公開（公告）號: CN106697278A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 陳浩;張哲;魏流峰;姜林弟
• 申請（專利權）人: 陳浩
• 主分類號: B64C27/14
• 分類號: B64C27/14;B64C11/36;B64C1/00;B64D47/00;G05D1/08
• 代理公司: 沈陽火炬專利事務所(普通合伙)21228
• 代理人: 王春艷

1.一種直驅式油動定轉速變槳距多旋翼無人機，其特征在于，其組成包括機身、動力系統、起落架和航電系統；所述機身為全復材的一體化機身；所述動力系統的組成包括發動機系統、變槳距系統、旋翼系統和供油系統；所述航電系統的組成包括飛控、采集模塊、供電模塊、指示模塊和接收機；所述起落架為滑橇式起落架，其上設置有柔性的吊艙位；

所述機身的組成包括主機身、加強件、發動機座、藥箱、油箱托、油箱、中心板、機罩和機臂；所述主機身采用碳纖維復合材料一體化成型，機臂設置在主機身上；所述加強件為碳纖維筒，與主機身鉚接在一起；發動機座作為埋覆件固定在主機身上的機臂末端；所述藥箱設置在主機身內部的筒形加強件形成的腔內，水平方向的自由度被筒形加強件限制，豎直方向的自由度被主機身限制；油箱托為碳纖維復合材料桶，上部與連接在主機身上平面的中心板連接，下部表面貼在藥箱上表面上，限制藥箱在豎直方向自由度；油箱放置在油箱托和中心板之間的空間內；機罩為全透明塑料殼；所述機身采用嵌套式布局，供油系統、航電系統均在主機身內。

2.根據權利要求1所述的一種直驅式油動定轉速變槳距多旋翼無人機，其特征在于，所述起落架通過6個管夾固定在主機身的下部，起落架中間部位設置了一塊碳纖板，即所述的柔性吊艙位，通過不同的孔位固定安裝不同的任務設備。

3.根據權利要求1所述的一種直驅式油動定轉速變槳距多旋翼無人機，其特征在于，所述發動機系統和變槳距系統設置于發動機座上；所述發動機系統由發動機、點火器、噴油器、啟動電機、啟動裝置、發動機電控單元和油門舵機組成；所述變槳距系統由變距舵機、舵機搖臂、舵機連桿、H連桿、防扭臂、不動盤、動盤和旋翼夾控制臂組成；所述旋翼系統由旋翼軸、旋翼頭、中連塊、旋翼夾和旋翼組成；

所述旋翼軸帶法蘭盤一端與發動機輸出軸上的法蘭盤直接連接，并穿過與防扭臂、H連桿、舵機連桿、舵機搖臂連接的不動盤，以及通過旋翼夾控制臂與旋翼夾鉸接的動盤，不動盤和動盤之間有軸承；旋翼頭鉸接在旋翼軸的另一端，中連塊鉸接在旋翼頭上，中連塊連接旋翼夾；旋翼螺接在旋翼夾上，實現發動機輸出軸帶動旋翼軸轉動，旋翼軸帶動旋翼同步轉動，即發動機直接驅動旋翼系統。

4.根據權利要求1所述的一種直驅式油動定轉速變槳距多旋翼無人機，其特征在于，所述采集模塊包括由陀螺儀、加速度計、磁力計、激光測距儀、氣壓計和GPS組成，監測機體當前的姿態和位置，并通過姿態融合算法和高度融合算法實時傳給飛控；所述供電模塊主要由電池、配電器和航空電纜組成；指示模塊包括狀態指示燈、航向指示燈。

5.根據權利要求1、2、3或4所述的一種直驅式油動定轉速變槳距多旋翼無人機，其特征在于，其控制方法為：遙控器發射PWM信號，接收機接收到信號后經解碼、放大等操作后再傳給飛控，飛控給配電器指令導通啟動電機的電路，啟動電路通過啟動裝置來啟動發動機；發動機啟動以后推油門桿，接收機接收到油門控制信號傳給飛控，飛控給油門舵機發送控制指令，增大油門開度，發動機轉速上升，隨著油門開度的增大，轉速也逐漸增大；這一過程中，霍爾元件監測到轉速信號，轉速信號輸入點火器和發動機電控單元，點火器根據轉速信號調節點火時間、點火次數和點火頻率，發動機電控單元根據轉速信號調整噴油器的噴油時間和噴油頻率；當油門推到50%時，觸發發動機定速，發動機轉速穩定在某一轉速，油門通道轉為螺距通道，繼續推油門桿，接收機接收到螺距控制信號傳給飛控，飛控給變距舵機，變距舵機動作帶動舵機搖臂動作，引起舵機連桿、H連桿和防扭臂動作，從而引起不動盤上下移動，不動盤靠軸承拖動動盤上下移動，然后通過旋翼夾控制臂調整旋翼夾的安裝角即改變旋翼槳距角，采用變槳距而非變轉速的方式改變升力。