[發明專利]一種等力效分配的多旋翼大載重無人機

在審

• 申請號: 202010957872.2
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112224395A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 羅兵;王夢龍;張先敏;逯亮清
• 申請（專利權）人: 北京韋加智能科技股份有限公司
• 主分類號: B64C27/08
• 分類號: B64C27/08;B64C27/10;B64C27/12;B64D27/24;B64D31/00;B64D35/00;B64D35/02;B64D35/06
• 代理公司: 北京卓澤知識產權代理事務所(普通合伙) 11766
• 代理人: 白海燕

1.一種等力效分配的多旋翼大載重無人機，包括：起落架(1)、載荷倉(2)、機臂(3)、飛行控制系統(4)、大旋翼(5)、小旋翼(6)、動力源(7)、電調(8)、電動機(9)，減速齒輪組(10)，其特征在于：

所述大旋翼(5)包括旋轉方向相反的上螺旋槳和下螺旋槳，所述上螺旋槳和下螺旋槳位于同一豎直軸線上，所述軸線與所述無人機的幾何中心位置重合；

所述大旋翼和所述小旋翼采用等力效分配的方式向所述無人機提供拉力，保證大旋翼(5)與小旋翼(6)的力效工作點相同，即大旋翼分配的拉力與所消耗的功率比值大致等于小旋翼分配的拉力與所消耗的功率比值；

每個小旋翼分配的歸一化拉力為F_small/ΣF，每個大旋翼分配的歸一化拉力為F_big/ΣF；其中，

F_small為根據所選用的所述電機與所述小旋翼的尺寸，所述無人機處于半油門點時的力效為一固定值時，所述小旋翼能夠提供的拉力值；

F_big為所述大旋翼的力效與所述小旋翼的力效相同時，所述大旋翼能夠提供的拉力值；

ΣF為所述大旋翼與所述小旋翼能夠提供的拉力值之和。

2.根據權利要求1所述的一種等力效分配的多旋翼大載重無人機，其特征在于：所述起落架(1)與所述載荷倉(2)和/或所述機臂(3)固定連接；所述機臂(3)與載荷倉(2)連接，所述小旋翼(6)安裝在所述機臂(3)上。

3.根據權利要求2所述的一種等力效分配的多旋翼大載重無人機，其特征在于：所述電動機(9)分別通過各自的減速齒輪組(10)驅動所述大旋翼(5)旋轉，所述減速齒輪組(10)的減速比相同。

4.根據權利要求3所述的一種等力效分配的多旋翼大載重無人機，其特征在于：所述飛行控制系統(4)通過控制所述小旋翼(6)實現無人機的水平姿態控制，所述上螺旋槳和所述下螺旋槳的轉速差控制偏航所需要的扭矩。

5.根據權利要求4所述的一種等力效分配的多旋翼大載重無人機，其特征在于：所述上螺旋槳、下螺旋槳的直徑相等，都大于載荷倉所在水平面內的最大尺寸；所述上螺旋槳、下螺旋槳為氣動外形螺旋槳，所述上螺旋槳、下螺旋槳的外端部分(5_1)存在槳距而且產生升力，中間部分(5_2)沒有槳距，不產生升力，僅僅是傳遞拉力。

6.根據權利要求5所述的一種等力效分配的多旋翼大載重無人機，其特征在于：所述上螺旋槳、下螺旋槳的外端部分(5_1)為在水平方向上處于載荷倉范圍外的部分，中間部分(5_2)為處于載荷倉范圍內的部分。

7.根據權利要求1-6任一所述的一種等力效分配的多旋翼大載重無人機，其特征在于：所述飛行控制系統(4)分解所述無人機所需要的升力的50％以上給所述大旋翼(5)，分解所述無人機所需要升力的剩余部分給所述小旋翼(6)。

8.根據權利要求7所述的一種等力效分配的多旋翼大載重無人機，其特征在于：所述飛行控制系統(4)提供PWM控制信號，PWM控制信號通過所述電調(8)分別控制所述電動機(9)的轉速。

9.一種等力效分配的多旋翼大載重無人機的大旋翼與小旋翼的等力效分配的方法：

所述小旋翼由電機直驅帶動，根據廠家推薦選擇合適的電機與旋翼尺寸，使得所述小旋翼在半油門點的力效為一固定值時，確定這時的拉力值為F_small；

所述大旋翼經過所述減速器與驅動電機相連，相比于漿的基準尺寸，增加槳的尺寸規格，獲得大旋翼力效曲線；

根據所述大旋翼力效曲線找到與小旋翼相同的力效值，查找對應的大旋翼的拉力值F_big；

根據小旋翼的總數以及大旋翼的總數確定總的拉力值ΣF；

每個所述小旋翼分配的歸一化拉力為：F_small/ΣF，每個所述大旋翼分配的歸一化拉力為：F_big/ΣF。

10.根據權利要求9所述的一種等力效分配的多旋翼大載重無人機的大旋翼與小旋翼的等力效分配的方法，其特征在于：所述漿的基準尺寸為根據廠家推薦而選擇的電機以及漿的尺寸，在基準漿的尺寸基礎上增加漿的尺寸，從而得到一個漿的尺寸放大系數K₁，減速器的減速比為則力效增加系數為然后據此得到所述大旋翼力效曲線。