[发明专利]小型共轴双旋翼式无人机

说明书

本发明公开一种小型共轴双旋翼式无人机，其中，无人机包括：机体；上旋翼模块，包括彼此连接的上旋翼组件和上部电机；下旋翼模块，包括彼此连接的下旋翼组件和下部电机，其中，下旋翼组件包括下旋翼桨叶、用于安装下旋翼桨叶的下旋翼桨毂、用于安装下旋翼桨毂的下桨毂安装座、及用于改变上旋翼组件和下旋翼组件之间间距的单层变距机构，其中，单层变距机构一端连接到下旋翼桨毂，另一端以可转动方式连接到下桨毂安装座，其中，下部电机以可拆卸方式固定到空心主轴，且下桨毂安装座紧固到下部电机；以及倾斜盘模块，包括连接到下旋翼桨毂的倾斜盘拉杆。本发明通过提供单层变距机构，简化小型共轴双旋翼式无人机的结构，可靠性高。

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种小型共轴双旋翼式无人机。

背景技术

无人机的发展至今已有80余年的历史。无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对无人机进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。无人机可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞或用助推火箭发射升空，也可由母机带到空中投放飞行。回收时，无人机可用与普通飞机着陆过程一样的方式自动着陆，也可通过遥控用降落伞或拦网回收。无人机可反复使用多次。

无人机按应用领域可分为军用与民用。军用方面，无人机可广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等。民用方面，目前可广泛应用于航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等领域。按尺度分类(民航法规)，无人机可分为微型无人机、轻型无人机、小型无人机以及大型无人机。微型无人机是指空机质量小于等于7kg。轻型无人机是指质量大于7kg，但小于等于116kg的无人机，且全马力平飞中，校正空速小于100km/h(55nmile/h)，升限小于3000m。小型无人机，是指空机质量小于等于5700kg的无人机，微型和轻型无人机除外。大型无人机，是指空机质量大于5700kg的无人机。

传统单旋翼无人直升机因为需要平衡反作用扭矩与控制航向，因而必需配置尾桨，从而导致结构复杂、体积大、可靠性差，其尾桨消耗30％动力。

目前的微型无人机主要应用于军事目的，因此对微型无人机本身搭载的监视、监听设备等任务载荷的稳定性提出了较高的要求。然而，随着微型无人机的小型化发展，整体质量越来越轻，机身的震动会比较明显，有时会影响任务载荷运行的稳定性。同时，在一些特殊情况下，由于不同任务需要，对微型无人机的性能往往会有不同的需求，但微型无人机往往一体性强、兼容性差，执行任务时，往往需要携带多个或多组执行不同任务的微型无人机，既增加执行任务的成本，又不利于维护。

共轴双旋翼直升机的特点是具有绕同一理论轴线一正一反旋转的上下两副旋翼，即上旋翼和下旋翼，两副旋翼完全相同，它们一上一下安装在同一个旋翼轴上，两副旋翼间有一定间距。两副旋翼的旋转方向相反，因此它们的反扭矩可以互相抵消。现有共轴双旋翼无人机大多采用减速器等机构连接，通过减速器的两个转向相反的输出轴分别与上旋翼和下旋翼连接，以实现上旋翼和下旋翼的反向旋转，从而使两副旋翼带来的反作用扭矩相互抵消。这样，共轴双旋翼直升机就无需安装尾桨。通常，共轴双旋翼直升机的航向操纵依靠上下两旋翼总距的差动变化来完成。

共轴双旋翼直升机的主要优点是结构紧凑，外形尺寸小，因无尾桨，也就无需安装长长的尾梁，机身长度可大大缩短，因此可实现小型化。进一步地，共轴双旋翼直升机有两副旋翼产生升力，每个旋翼的直径也可缩短。另外，机体部件可以紧凑地安排在直升机重心处，所以飞行稳定性好，也便于操纵。与单旋翼带尾桨直升机相比，其操纵效率明显有所提高。

此外，共轴双旋翼无人机的优点还包括可垂直起降，气动力对称，悬停效率比较高，对起降场地要求低以及使用便捷等，因此发展前景巨大。