[发明专利]旋翼控制装置及旋翼飞行器

权利要求书

1.一种旋翼控制装置，其特征在于，包括：

伺服装置，设有动力主轴；

动力传递组件，包括动力输入轴、第一输出轴和第二输出轴，所述第一输出轴与所述第二输出轴同轴固定连接，且与所述动力输入轴相垂直，所述动力输入轴与所述动力主轴固定连接；

固定架，与所述动力主轴同轴连接；

沿所述固定架的径向同轴设置的第一螺旋桨和第二螺旋桨，所述第一螺旋桨固定于所述固定架上并与所述第一输出轴固定连接，所述第二螺旋桨固定于所述固定架上并与所述第二输出轴固定连接；其中，所述第一螺旋桨的径向轴线与所述第一螺旋桨的转动轴线平行，所述第一螺旋桨的转动轴线与所述动力主轴垂直，所述第二螺旋桨的径向轴线与所述第二螺旋桨的转动轴线平行，所述第二螺旋桨的转动轴线与所述动力主轴垂直；

其中，所述伺服装置产生的周期性旋转角加速度而导致了周期性的转矩变化，该周期性的转矩变化经所述动力传递组件传递至所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨，通过控制所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨的桨距变化来实现对飞行器俯仰和横滚自由度的控制。

2.如权利要求1所述的旋翼控制装置，其特征在于，所述固定架包括固定安装所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨的安装圆环以及设置于所述安装圆环内并设有安装孔的支架部，所述动力主轴穿过所述安装孔与所述动力输入轴固定连接。

3.如权利要求2所述的旋翼控制装置，其特征在于，还包括限制所述动力主轴与所述固定架相对位移且为环状的柔性元件，所述柔性元件固定于所述动力主轴与所述安装孔的孔壁之间。

4.如权利要求2所述的旋翼控制装置，其特征在于，所述第一螺旋桨包括固定安装于所述安装圆环上并与所述第一输出轴同轴固定连接的第一传动轴以及与所述第一传动轴固定连接的第一叶片；所述第二螺旋桨包括固定安装于所述安装圆环上并与所述第二输出轴同轴固定连接的第二传动轴以及与所述第二传动轴固定连接的第二叶片。

5.如权利要求1所述的旋翼控制装置，其特征在于，所述动力传递组件还包括具有动力输入端和动力输出端的万向节机构以及与所述万向节机构连接并设有所述第一输出轴和所述第二输出轴的安装框，其中，所述动力输入轴设置于所述万向节机构的动力输入端，所述第一输出轴设置于所述万向节机构的动力输出端。

6.如权利要求5所述的旋翼控制装置，其特征在于，所述万向节机构为普通万向节、准等速万向节、等速万向节、十字轴式万向节、双联式万向节、三轴式万向节、球笼式万向节、球差式万向节或者绕性万向节。

7.如权利要求1所述的旋翼控制装置，其特征在于，所述动力传递组件还包括与所述动力输入轴同轴固定连接的第一齿轮、转动安装于所述第一输出轴上的第二齿轮以及固定安装于所述第二输出轴上并与所述第二齿轮位于所述第一齿轮相对两侧的第三齿轮，所述第二齿轮和所述第三齿轮与所述第一齿轮啮合。

8.如权利要求1至7任意一项所述的旋翼控制装置，其特征在于，所述伺服装置包括：

电机，具有所述动力主轴；

旋转位置传感器，固定连接于所述电机并用于检测所述电机转动的相对位置；

控制系统，接收所述旋转位置传感器的相对位置信号并控制所述电机，以使所述电机的角加速度产生周期性变化。

9.如权利要求8所述的旋翼控制装置，其特征在于，所述控制系统包括姿态控制器和电机控制器；

所述姿态控制器接收飞行员的命令信号和来自惯性量测单元的飞行器姿态信号，根据预先设定的程序算法生成一控制指令并将所述控制指令发送给电机控制器；

所述电机控制器接收所述姿态控制器的控制指令和所述旋转位置传感器提供的位置信号，并生成驱动所述电机运转的驱动信号，所述驱动信号与所述电机控制器驱动所述电机的固有驱动信号叠加以控制所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨的桨距变化。

10.如权利要求9所述的旋翼控制装置，其特征在于，所述驱动信号为一正弦驱动信号，匀速转动的所述电机接收到所述正弦驱动信号而发生周期性角加速度变化；所述正弦驱动信号的相位决定了所述桨距变化于所述飞行器坐标系中的位置。

11.如权利要求8所述的旋翼控制装置，其特征在于，所述旋转位置传感器为磁传感器、霍尔传感器或者光电码盘。

12.一种旋翼飞行器，包括旋翼控制装置，其特征在于，所述旋翼控制装置为如权利要求1至11任意一项所述的旋翼控制装置。