[發明專利]一種共軸雙槳飛行器的姿態控制系統

有效

• 申請號: 201910374830.3
• 申請日: 2019-05-07
• 公開（公告）號: CN110294114B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 姚剛;章池生;黃景旺;胡會明;肖鑫;喬安娜伊莎貝拉西伯特
• 申請（專利權）人: 桐鄉市烏鎮鷹航科技有限公司
• 主分類號: B64U10/17
• 分類號: B64U10/17;B64U30/24;B64U30/00
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

本發明公開了一種共軸雙槳飛行器的姿態控制系統，包括機身、升力組件、姿態控制組件；所述機身由控制中心和載荷組成；所述升力組件由正槳、第一電機、反槳、第二電機組成；所述姿態控制組件由第三電機、第一姿態槳、第四電機、第二姿態槳組成。本發明的共軸雙槳飛行器的姿態控制系統，通過上部分兩電機控制升降與航向，通過下部分兩電機實現前后左右，包含了傳統共軸雙槳飛行器與多旋翼飛行器的各自優勢的同時，摒棄其缺點。

技術領域

本發明涉及共軸雙槳飛行器，具體涉及一種共軸雙槳飛行器的姿態控制系統。

背景技術

目前，現在國際無人直升機發展方向趨于認同共軸式直升機，它在相同級別的發動機下，有效載荷較單槳直升機更大，更安全，體積相對較小，也便于更小的場地起降，適合更小的地面車輛進行運載。方便的維護無尾槳結構。由于上下旋翼反向旋轉，形成了直升機水平方向的力矩平衡，所以雙槳共軸直升機不需要尾槳來平衡直升機水平方向上的力矩。氣動特性對稱，機動性好。在使用相同發動機的情況下，兩副共軸式旋翼的升力比單旋翼/尾槳布局的旋翼升力大12％。共軸式旋翼氣動力對稱性顯然優于單旋翼式，不存在各軸之間互相交連的影響，機動飛行時易于操縱。改變航向時，共軸式直升機很容易保持直升機的飛行高度，這在超低空飛行和飛越障礙物時尤其可貴，對飛行安全有重要意義。外廓尺寸緊湊。沒有尾槳，可避免傳統直升機發動機15％的尾槳功率損耗，減小周期距控制的負擔。共軸雙槳的機身短，受側風影響較小。共軸雙槳的振動也由于兩副反轉的旋翼而較好地對消了，平穩性和懸停性好。共軸雙槳在同等升力下，旋翼直徑可以較小，直升機總尺寸較緊湊，占地面積較小，特別適合海軍上艦的需要。

現有的矢量共軸雙槳飛行器，矢量共軸雙槳飛行器依然通過機械機構實現飛行器的姿態控制，實施控制所使用的舵機需要極大的扭矩與極快的響應速度，導致舵機型號偏大且昂貴。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種共軸雙槳飛行器的姿態控制系統。

本發明采用的技術方案是：一種共軸雙槳飛行器的姿態控制系統，包括機身、升力組件、姿態控制組件；

所述機身由控制中心和載荷組成；

所述升力組件由正槳、第一電機、反槳、第二電機組成；

所述姿態控制組件由第三電機、第一姿態槳、第四電機、第二姿態槳組成；

所述第一電機、第二電機分別驅動正槳和反槳以相反的方向旋轉，產生升力驅動飛行器上升，通過調整正槳和反槳的轉速控制飛行器的上升、下降和旋轉；

所述第三電機驅動第一姿態槳，第四電機驅動第二姿態槳，第一姿態槳、第二姿態槳都能正反轉，之間成90度，能合成平面上的任意矢量力，繞飛行器質心產生扭轉力矩調整飛行器姿態，實現飛行器的前后左右移動；

所述控制中心包括控制單元、電池，所述控制中心分別連接第一電機、第二電機、第三電機、第四電機，并對上述電機分別進行控制。

進一步地，所述姿態控制組件的電機,電機的中軸線與機身的中軸線分別在同一平面上。

更進一步地，所述姿態控制組件的電機數量大于2時，為兩個電機是成90度、三個電機個成120度、四個電機成90度，能繞質心和中軸線產生扭轉力矩。

更進一步地，所述姿態控制組件能通過兩個及以上電機，其電機軸線與機身中軸線不在同一平面內，其能在電機平面上合成矢量力和扭轉力矩，該扭轉力矩可由平衡正槳和反槳所產生的扭轉力矩平衡，在此形式同樣達到改變飛行器姿態的效果。

更進一步地，所述姿態控制組件用于改變飛行器姿態，能設置于飛行器的下端或上端。

更進一步地，所述升力組件能由兩個獨立的中空軸電機或者由兩個或兩個以上獨立的電機配合傳力機構帶動正槳和反槳實現。