[其他]周期性变桨控制系统

说明书

一种周期性变桨控制系统，其被包括在基于扭矩且谐振运行的推力发生旋翼总成(10、11)中，用于控制围绕一个或多个旋翼叶片(12a、12b)的纵向旋翼叶片轴线(15)的倾斜力矩，以便控制这些旋翼叶片(12a、12b)的桨距角并从而还控制直升机或旋翼机的水平运动。旋翼总成(10、11)的旋翼扭矩总成(10)还被调整为谐振运行，从而提供影响关于电机所产生的扭矩改变的旋转偏移的谐振增益。

技术领域

本发明涉及依靠扭矩的谐振运行式旋翼总成，其用于控制围绕旋翼叶片的叶片桨距轴线的力矩，从而控制桨距角并最终控制旋翼飞行器的运动。

背景技术

无人飞行器(UAV)用于范围广泛的应用领域，既有民用又有军用，包括检查、情报、侦查和营救任务。UAV设计范围从大型固定翼喷气机到具有一个或多个旋翼的较小的旋翼飞行器。电子工业在过去几十年中的进步已经使得可以将无人飞行器的必要部件缩小为掌上型，即所谓的微型飞行器(MAV)。这些飞行器例如可以抬起相机并传输视频图像，同时仍然具有高度的机动性。

不论尺寸如何，像直升机这样的旋翼飞行器通常都由围绕竖直转轴旋转的一个或多个旋翼来支持。在常规直升机中，来自旋翼的推力大小和推力的方向可以通过改变旋翼叶片的桨距角来控制。飞行的水平方向和直升机的稳定性通过用所谓的旋转斜盘周期性调整旋翼叶片的桨距角来控制。周期性调整桨距角指的是每个旋翼叶片的桨距角从某一特定位置的最大值调整到旋转后的180度最小值。当叶片桨距如此改变时，初始竖直的推力倾斜，从而产生水平分量，使直升机沿期望方向移动。通过共同改变所有旋翼叶片的叶片桨距(即，使所有叶片的叶片桨距改变相同的大小)，或者通过改变旋翼的转速，可以沿竖直方向控制直升机。

旋翼叶片的叶片桨距角的改变通常通过操作附接于旋转斜盘的操纵杆来完成，旋转斜盘为包含彼此转动连接的旋转式盘和非旋转式盘的单元。通常，每个叶片的内端经由变距拉杆连接于旋转式盘，而操纵杆附接于非旋转式盘。操作操纵杆使旋转斜盘在一个或多个点处倾斜或下降。当旋翼旋转时，旋翼叶片的叶片桨距角随着其在被旋转斜盘操纵杆倾斜或下降的部分之上移动而通过旋转周期性调整。

旋翼飞行器中的操纵杆通常附接于或者包含伺服机构，伺服机构根据飞行员的输入信号操作操纵杆的运动，使得飞行器沿期望方向移动。然而，鉴于MAV技术的进步，并且为了使得飞行器能够更加简单和成本低廉，期望使用不依赖于先前提及的用于操纵飞行器的旋转斜盘和伺服机构的设计。

存在一些常规旋翼控制系统，其中旋翼扭矩的快速改变被转换为围绕推力发生旋翼的旋翼叶片的叶片桨距轴线的力矩，以最终控制旋翼飞行器的运动。然而，这样的系统常常需要施加相对大的扭矩变化，以提供叶片桨距角的实质改变并因此提供改变的水平方向。因而，这样的常规系统会对其可能经受的速度和风力具有明显限制，并且仍然能够充分运行。常规系统也考虑旋翼系统中的谐振，但现在使用的所有已知旋翼系统都试图避免旋翼总成每个部件中的谐振。例如，在旋翼叶片上发生的弯曲和应力主要由机身与旋翼之间的结构耦合所导致的振动和谐振引起，并且这只要可能就应当避免，许多常规的技术或布置被设计为消除或减小旋翼系统自身的谐振或旋翼与飞行器之间的谐振。

因此，本领域需要尤其是在没有上述缺点和限制地使用谐振增益的情况下，用于小型MAV和更大型的旋翼飞行器的、相对简单的基于扭矩的旋翼控制系统，以实现更简单、更好且更高效的旋翼系统。

实用新型内容

本文中实施例的目的在于克服或者至少缓解上述缺点。该目的和其他目的通过本文所包含的权利要求来实现。