[发明专利]一种共轴双桨飞行器的姿态控制系统

说明书

本发明公开了一种共轴双桨飞行器的姿态控制系统，包括机身、升力组件、姿态控制组件；所述机身由控制中心和载荷组成；所述升力组件由正桨、第一电机、反桨、第二电机组成；所述姿态控制组件由第三电机、第一姿态桨、第四电机、第二姿态桨组成。本发明的共轴双桨飞行器的姿态控制系统，通过上部分两电机控制升降与航向，通过下部分两电机实现前后左右，包含了传统共轴双桨飞行器与多旋翼飞行器的各自优势的同时，摒弃其缺点。

技术领域

本发明涉及共轴双桨飞行器，具体涉及一种共轴双桨飞行器的姿态控制系统。

背景技术

目前，现在国际无人直升机发展方向趋于认同共轴式直升机，它在相同级别的发动机下，有效载荷较单桨直升机更大，更安全，体积相对较小，也便于更小的场地起降，适合更小的地面车辆进行运载。方便的维护无尾桨结构。由于上下旋翼反向旋转，形成了直升机水平方向的力矩平衡，所以双桨共轴直升机不需要尾桨来平衡直升机水平方向上的力矩。气动特性对称，机动性好。在使用相同发动机的情况下，两副共轴式旋翼的升力比单旋翼/尾桨布局的旋翼升力大12％。共轴式旋翼气动力对称性显然优于单旋翼式，不存在各轴之间互相交连的影响，机动飞行时易于操纵。改变航向时，共轴式直升机很容易保持直升机的飞行高度，这在超低空飞行和飞越障碍物时尤其可贵，对飞行安全有重要意义。外廓尺寸紧凑。没有尾桨，可避免传统直升机发动机15％的尾桨功率损耗，减小周期距控制的负担。共轴双桨的机身短，受侧风影响较小。共轴双桨的振动也由于两副反转的旋翼而较好地对消了，平稳性和悬停性好。共轴双桨在同等升力下，旋翼直径可以较小，直升机总尺寸较紧凑，占地面积较小，特别适合海军上舰的需要。

现有的矢量共轴双桨飞行器，矢量共轴双桨飞行器依然通过机械机构实现飞行器的姿态控制，实施控制所使用的舵机需要极大的扭矩与极快的响应速度，导致舵机型号偏大且昂贵。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种共轴双桨飞行器的姿态控制系统。

本发明采用的技术方案是：一种共轴双桨飞行器的姿态控制系统，包括机身、升力组件、姿态控制组件；

所述机身由控制中心和载荷组成；

所述升力组件由正桨、第一电机、反桨、第二电机组成；

所述姿态控制组件由第三电机、第一姿态桨、第四电机、第二姿态桨组成；

所述第一电机、第二电机分别驱动正桨和反桨以相反的方向旋转，产生升力驱动飞行器上升，通过调整正桨和反桨的转速控制飞行器的上升、下降和旋转；

所述第三电机驱动第一姿态桨，第四电机驱动第二姿态桨，第一姿态桨、第二姿态桨都能正反转，之间成90度，能合成平面上的任意矢量力，绕飞行器质心产生扭转力矩调整飞行器姿态，实现飞行器的前后左右移动；

所述控制中心包括控制单元、电池，所述控制中心分别连接第一电机、第二电机、第三电机、第四电机，并对上述电机分别进行控制。

进一步地，所述姿态控制组件的电机,电机的中轴线与机身的中轴线分别在同一平面上。

更进一步地，所述姿态控制组件的电机数量大于2时，为两个电机是成90度、三个电机个成120度、四个电机成90度，能绕质心和中轴线产生扭转力矩。

更进一步地，所述姿态控制组件能通过两个及以上电机，其电机轴线与机身中轴线不在同一平面内，其能在电机平面上合成矢量力和扭转力矩，该扭转力矩可由平衡正桨和反桨所产生的扭转力矩平衡，在此形式同样达到改变飞行器姿态的效果。

更进一步地，所述姿态控制组件用于改变飞行器姿态，能设置于飞行器的下端或上端。

更进一步地，所述升力组件能由两个独立的中空轴电机或者由两个或两个以上独立的电机配合传力机构带动正桨和反桨实现。