[发明专利]具有主副多旋翼结构的无人飞行器

说明书

技术领域

本发明涉及飞行器领域，具体地，涉及一种具有主副多旋翼结构的无人飞行器。

背景技术

机动性较高的无人飞行器，目前主要有单主旋翼无人直升机和多旋翼飞行器。两者的技术都已经很成熟，但各有优缺点。

多旋翼无人飞行器的负载较小，因为没有变距系统，依靠电动机转速变化来改变各旋翼推力从而控制姿态。为了达到稳定的姿态控制效果，使用较短的刚性旋翼，质量小，其转动惯量也较小，从而获得非常快的电机转速响应，机身振动也较小。因此多旋翼无人飞行器易于控制姿态，悬停稳定，抗风能力强，其飞行控制程序也较易实现。目前国内的多旋翼无人飞行器市场发展迅速，飞行控制程序也非常成熟。但较小的旋翼使得多旋翼的推力较小，负载很小，很难搭载大型任务设备。同时电动机需要电源供电，现阶段电池的能量密度远不能和燃油发动机相比。从而带来更大的机身载荷，进一步降低任务载荷。由于没有变距系统，多旋翼无法进行倒飞一类的飞行动作，也无法自旋降落，如果空中发生故障，会直接坠机。

单主旋翼无人直升机通过调节桨距来达到改变推力，旋翼转速变化较小，因此不需要考虑转速响应的问题。可以使用较大的螺旋桨提供大推力，有很大的负载。然而单主旋翼无人机主桨旋转带来的反作用力需要添加尾桨或共轴桨进行平衡。如果是尾桨则会消耗一部分发动机的动力。如果是共轴双旋翼，则设计更加复杂。而在稳定悬停和抗风能力方面，虽然挥舞铰克服了章动性，但仍然存在进动性。因此悬停飞行时定位不稳定，易产生水平横向漂移，抗测风能力有限。而向前飞行时旋翼桨面受的气动力两侧不平衡，遇有强逆向湍流转捩风时容易失衡。综合考虑，直升机在设计原理上仅用一至两个个螺旋桨来调节姿态，与使用多个旋翼的多旋翼飞行器相比难度更高。因此直升机的飞行控制系统更加复杂，成本更高。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有主副多旋翼结构的无人飞行器，该具有主副多旋翼结构的无人飞行器载荷大、航程长、升限高，并且姿态易于控制、悬停稳定可靠。

为了实现上述目的，本发明提供了一种具有主副多旋翼结构的无人飞行器，包括机身、动力系统、传动系统、N个副旋翼轴和N个副旋翼，动力系统位于机身内，副旋翼轴沿着周向间隔安装于机身的外壁上且N个副旋翼轴位于同一水平面内，副旋翼安装于副旋翼轴的末端上，传动系统敷设于副旋翼轴内，并且传动系统一端与动力系统相连而另一端与副旋翼相连以能够驱动副旋翼转动；还包括主旋翼和主旋翼轴，主旋翼轴竖直安装于机身的顶部，主旋翼安装于主旋翼轴顶部，并且主旋翼与传动系统相连以使得主旋翼能够转动，其中，N为不小于3的正整数。

优选地，主旋翼的桨叶与副旋翼的桨叶的桨型相反。

优选地，主旋翼的桨叶长度大于副旋翼的桨叶长度。

优选地，无人飞行器还包括设置于主旋翼轴上和副旋翼轴上的总距变距系统，总距变距系统能够协同改变主旋翼和副旋翼的总距。

优选地，在无人飞行器处于升降状态下，副旋翼以及主旋翼均在水平面内转动并且旋转方向相反。

优选地，主旋翼的桨毂处和/或副旋翼的桨毂处设有挥舞铰。

优选地，主旋翼的桨毂处和/或副旋翼的桨毂处还设有与挥舞铰相配合的阻尼器，阻尼器的两端分别连接挥舞铰和桨毂。

优选地，挥舞铰与主旋翼的桨叶和/或副旋翼的桨叶之间设有摆振铰。

优选地，传动系统包括主减速器、主减速器输入轴、副减速器输入轴和副减速器，传动系统依次通过主减速器输入轴和主减速器能够驱动主旋翼旋转；并且，传动系统还依次通过副减速器输入轴、副减速器能够驱动副旋翼旋转。

根据上述技术方案，本发明采用N个尺寸小于主旋翼的水平副旋翼，与多旋翼无人飞行器相比，主旋翼尺寸较大，拥有较高的升力效率；而与单旋翼带尾桨无人直升机相比，在拥有相同的主桨升力效率时，副旋翼在平衡主桨扭矩时还可提供额外的辅助升力；从而解决了传统无人直升机升力效率低的问题。同时，N个副旋翼还可在飞行控制系统的协同操纵下，提高悬停稳定性，增加抗湍流转捩风和侧风能力。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的优选实施方式中的具有主副多旋翼结构的无人飞行器(N＝4时)的结构示意图。

附图标记说明

1-主旋翼                2-副旋翼