[发明专利]一种无人自转旋翼机操纵系统

说明书

本发明公开了一种无人自转旋翼机操纵系统，该系统安装于机身主梁上，包括控制系统、预旋系统和桨毂系统；控制系统包括独立的呈上下布置的上舵机和下舵机；机身主梁上安装有主梁连接板，主梁连接板远离机身主梁的一端与随动杆铰接，随动杆的另外一端通过一连接板与倾斜盘铰接，随动杆两端的铰接通孔呈十字交叉形式设计，上舵机和下舵机能够通过相应四杆机构控制自转旋翼机的横向、纵向操纵，且两个舵机的操纵量互不影响，不会发生耦合现象，解决了两个舵机互相干扰的问题，从而使得系统操作精度提高，可靠性提高。本发明同时采用电机预旋系统及跷跷板桨毂系统，通过上述控制系统达到简化控制算法、优化传动结构的目的。

技术领域

本发明涉及航空器设计技术领域，特别是涉及一种无人自转旋翼机操纵系统。

背景技术

自转旋翼机是一种由旋翼自转而非动力驱动来获得升力的旋翼类飞行器，一般带有一个推进螺旋桨来提供前进动力及获得前飞速度。旋翼转动是由前飞气流吹动的。

有人自转旋翼机操纵系统一般由一根操纵杆，一根既可旋转也可平移的中部连杆，两根长连杆等组成。若飞行员进行拉/推杆动作，则中部连杆进行平移运动，同时拉动两根长连杆移动相同距离，此动作为控制旋翼俯仰的操纵。若飞行员进行左/右的摇杆动作，则中部连杆进行旋转运动，同时两根长连杆上下差动，实现控制旋翼侧倾的操作。这种方式得优点是，符合有人飞行器的操作习惯，控制方式比较简便。但是这种控制方式传动距离长，连杆需横跨主梁，传动系统较为笨重。另外，这种传动方式对于俯仰和侧滚的操纵精度不高。如，在进行5度的俯仰操作后，进行横滚操纵，由于中部连杆后方的两个万向轴承的中心所对应的圆周(即摇杆操纵所对应的圆周)相对于没有进行5度俯仰之前的圆周已经改变。所以可以看出，在不同的俯仰操纵量下，给予相同的侧滚操纵量，并不能带来相同的侧滚响应量。无人自转旋翼机的操纵系统不像有人自转旋翼机的操纵系统，可以通过飞行员的操纵来补偿耦合量。所以，如果此操纵方式应用于无人自转旋翼机上，则需要较为复杂的控制算法，来进行耦合量的调整。

还有一种无人自转旋翼机的操纵方式，其操纵方法为：采用两个舵机共同进行控制的方式。从起始位置开始，当两舵机同时改变一个角度时，旋翼俯仰；两舵机差动时，旋翼侧倒；但是当进行俯仰操纵之后，改变相同的侧倾角需要两个舵机改变不同的差动角度。这种操纵方式的优点是操纵力小，传动系统简单。但是，这种方式同样具有耦合现象，以及控制算法复杂的缺点。

因此，如何克服上述操纵方式的弱点，提高无人自转旋翼机操纵系统的可靠性，尽可能降低控制算法的复杂程度，是本领域技术人员的一个重要研究方向。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种无人自转旋翼机操纵系统，安装于机身主梁上，包括控制系统、预旋系统和桨毂系统，

所述控制系统包括独立的上舵机和下舵机，所述上舵机和所述下舵机呈上下布置；所述机身主梁上安装有主梁连接板，所述主梁连接板远离所述机身主梁的一端与随动杆铰接，所述随动杆的另外一端通过一连接板与倾斜盘铰接，所述随动杆两端的铰接通孔呈十字交叉形式设计；

所述下舵机安装于所述主梁连接板向外延伸的连接板上，所述下舵机的下舵机摇臂与一第一长摇臂的一端铰接，所述第一长摇臂的另外一端固连在所述随动杆上，所述主梁连接板、所述下舵机摇臂、所述第一长摇臂以及所述随动杆组成下舵机四杆机构；所述下舵机通过所述下舵机四杆机构控制所述随动杆的纵向操纵；

所述上舵机安装于所述随动杆向外延伸的连接板上，所述上舵机的上舵机摇臂与一第二长摇臂的一端铰接，所述第二长摇臂的另外一端固连在所述倾斜盘上，所述随动杆、所述上舵机摇臂、所述第二长摇臂以及所述倾斜盘组成上舵机四杆机构；所述上舵机通过所述上舵机四杆机构控制所述倾斜盘的横向操纵；

所述预旋系统包括固定于所述倾斜盘上的预旋电机以及预旋齿轮组，所述预旋电机带动所述预旋齿轮组旋转；