[发明专利]基于共轴多旋翼姿态调整的无人飞行器

说明书

基于共轴多旋翼姿态调整的无人飞行器，它涉及一种飞行器，以解决现有单桨飞行器可靠性差，功率损耗大，多轴飞行器重量大，带载能力差，以及共轴双旋翼飞行器重量大，机动性能差的问题，基于共轴旋翼姿态调整的无人飞行器，它包括机芯、机架和偏摆调整机构；机芯包括双输出驱动机构、框架和共轴多旋翼机构；框架上安装有双输出驱动机构，双输出驱动机构的两个输出端连接有共轴多旋翼机构，共轴多旋翼机构上设置有反向旋转的螺旋桨，框架的底部连接有偏摆操纵杆，偏摆调整机构安装在机架上并能偏摆操纵杆摆动。本发明可用于航拍、喷洒农业和无人探测。

技术领域

本发明涉及一种飞行器。具体涉及一种基于共轴多旋翼姿态调整的无人飞行器。

背景技术

飞行器在航天航空领域具有重要的作用，无人飞行器由于其自身的特点，应用于探测、侦查、航拍等多个领域，奥地利西贝尔公司于2003年研制成功S-100无人直升机最大起飞重量为200kg，任务载荷50kg，续航时间4h，可用于24小时全天候监测、地区和活动安保、边界巡逻、海事安保和精确测量及绘图；2011年7月，中航工业直升机所自主研制的U8无人直升机圆满完成首次高原试飞试验11年7月，中航工业直升机所自主研制的U8无人直升机圆满完成首次高原试飞试验，U8无人直升机最大起飞重量230千克，任务载荷40千克，测控距离100千米，续航时间4小时，可根据不同任务需要装载不同设备，适合在高原地区作业。而在共轴飞行器方面，北京中航智科技有限公司成功研制定型的TD220无人直升机已经在多个领域得以应用，开创了无人直升机在地质勘查领域应用的先河；在国家电网浙江省电力公司，率先应用于“高压输电线路精细化巡检”，作为海上载荷平台，加快了无人直升机海洋维权应用研究。

共轴式直升机具有合理的功率消耗(无用于平衡反扭矩的尾桨功率消耗)，优良的操纵性、较小的总体尺寸等特点。

有的共轴双旋翼直升机通过桨盘改变上下旋翼的桨叶角来实现直升机航向的操纵和稳定。此种可变螺距共轴双旋翼结构存在一些缺点，由于操纵系统部分和上下旋翼桨毂这些非流线形状部件的数量和体积大于单旋翼直升机并暴露在气流中，因而共轴式直升机的废阻面积大于单旋翼直升机。由于共轴式直升机具有特殊的操纵系统构件，因此要将废阻面积降低到单旋翼直升机的水平很困难。且由于刚度低两旋翼易碰撞，两旋翼必须保持一定的间距，增加机身纵向体积。同时过于复杂的操纵机构极大地增加了飞行机构的故障率，也增加了制造的难度与成本。

还有的飞行器采用了共轴刚性旋翼设计，在尾部安装推进螺旋桨控制直升机水平飞行。但是这种刚性旋翼加控制螺旋桨设计一般用于较大型的直升飞机上，机身尺寸大，阻力大，动力性能差，而在小型飞行器上则很少用到这种结构，因为小型飞行器重量较小，稳定性差，采用此种设计时推进桨和主旋翼产生的气流互相干扰和推进螺旋桨产生的力矩会影响飞行器稳定性，不利于飞行器结构设计和操纵性。

在小型飞行器领域，多轴飞行器正在兴起，比较有名气的是大疆公司的产品，还有派诺特、AEE等品牌。多轴飞行器适用于重量比较轻、尺寸不太大的飞行器，由多个螺旋桨同时提供升力，机械结构简单，靠调整各个螺旋桨的转速来控制飞行器飞行姿态，可以实现多种复杂的飞行动作。但是这种多轴飞行器电机、电调与螺旋桨数量多，机身重量大，带载能力与续航能力差，成本较高，控制难度高。

目前有的设计是通过翼板引导旋翼产生的气流产生横向推力及力矩来控制航向，如共轴双桨球形飞行器。这种飞行器的优点是结构简单，缺点是抗风能力差，在有横向风时翼板反而会产生横向力影响飞行器稳定性，而且这种结构要求翼板与螺旋桨间有足够距离来产生力矩调整旋翼轴线方向，并要求螺旋桨与翼板间不能有障碍物，这就决定了这种结构无法实现飞行器结构的紧凑。