無人直升機(jī)獨(dú)立尾旋翼結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無人直升機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及無人直升機(jī)的尾旋翼結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種無人直升機(jī)的獨(dú)立雙尾旋翼結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]無人駕駛的旋翼直升機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，例如航拍、礦產(chǎn)探測、線路巡查等作業(yè)。直升機(jī)的主旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，常會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生反扭力矩，常見的消除反扭力矩影響的方法有以下幾種:1.采用雙主旋翼，設(shè)置雙主旋翼共軸反轉(zhuǎn)，使反扭力矩相互抵消。2.設(shè)置尾旋翼，使尾旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的推力或拉力抵消主旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反扭力矩。另外一種情況是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停車后，主旋翼在慣性作用下自旋時(shí)，并不產(chǎn)生反扭力矩。
[0003]然而，傳統(tǒng)無人直升機(jī)通常是發(fā)動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(軸或皮帶)提供動(dòng)力的單副尾旋翼結(jié)構(gòu)，其工作原理是:利用發(fā)動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力，經(jīng)過各級(jí)減速后，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳輸至尾旋翼，帶動(dòng)尾旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力或拉力，以抵消主旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反扭力矩；而控制舵機(jī)通過連桿調(diào)整槳葉角(槳葉與旋轉(zhuǎn)平面的傾角)，利用槳葉角的變化，增加或減小尾旋翼產(chǎn)生的推力或拉力，從而實(shí)現(xiàn)無人直升機(jī)航向的控制。由于組成該結(jié)構(gòu)的部件眾多，如:發(fā)動(dòng)機(jī)減速齒輪、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(軸或皮帶)、控制舵機(jī)、連桿等尾槳傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此在無人直升機(jī)的實(shí)際飛行過程中也產(chǎn)生了以下問題:(1)大大增加了無人直升機(jī)的重量；(2)由于其利用槳葉角的變化控制尾旋翼產(chǎn)生的推力或拉力的大小，因此需要地面操控人員持續(xù)不斷的變槳，以控制直升機(jī)的飛行姿態(tài)；(3)利用舵機(jī)來通過連桿調(diào)整尾旋翼的槳葉角，而舵機(jī)操縱結(jié)構(gòu)及程序都非常復(fù)雜，易發(fā)生操控失靈，存在一定的安全隱患。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，無人機(jī)飛行事故率35%?40%發(fā)生于尾槳傳動(dòng)機(jī)構(gòu)問題。
[0004]發(fā)明專利申請(qǐng)201210597155.9公開了 “尾槳?jiǎng)恿ο到y(tǒng)獨(dú)立的無人駕駛直升機(jī)”，提供了一種獨(dú)立的尾槳?jiǎng)恿ο到y(tǒng)，可有效調(diào)整在主旋翼失控情況下的無人機(jī)的飛行姿態(tài)；該系統(tǒng)包括:驅(qū)動(dòng)尾槳的電動(dòng)機(jī)、槳距調(diào)節(jié)裝置、發(fā)電機(jī)、分流裝置、電能存儲(chǔ)裝置等。該系統(tǒng)雖然解決了主旋翼失控情況下控制無人機(jī)飛行姿態(tài)的問題，但是存在以下問題:1、整體結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，且增加了多個(gè)部件，無形增加了制作成本及負(fù)重。2、采用槳葉角調(diào)節(jié)裝置，操作依然復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)目前傳統(tǒng)無人直升機(jī)消除主旋翼反扭力矩采用的尾旋翼結(jié)構(gòu)繁瑣、重量大、操作復(fù)雜以及存在安全隱患等問題，提供了一種無人直升機(jī)獨(dú)立尾旋翼機(jī)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:無人直升機(jī)獨(dú)立尾旋翼結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在機(jī)身后部的尾管；所述尾管的末端設(shè)有陀螺儀、電機(jī)和電子調(diào)速裝置，所述陀螺儀水平設(shè)置在尾管的末端；用來監(jiān)測感知無人直升機(jī)方向的變化，在地面操控人員沒有給出方向指令時(shí)，保持原來的方向，如有航向偏轉(zhuǎn)，立即自動(dòng)糾正。所述電子調(diào)速裝置與電機(jī)相連以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；所述電機(jī)的機(jī)芯軸輸出端與尾旋翼相連；由于尾旋翼電機(jī)與主旋翼發(fā)動(dòng)機(jī)互不相干，控制尾旋翼產(chǎn)生的力可以增大或減小電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)；所述尾旋翼的槳葉角固定，所述尾旋翼槳葉角度為5°?30°。本申請(qǐng)摒棄了槳葉角調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)，簡化了操控方式，僅通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速即可控制產(chǎn)生的力的大小。
[0007]優(yōu)選的是，所述尾旋翼的數(shù)量為2個(gè)；所述兩個(gè)尾旋翼與電機(jī)的機(jī)芯軸輸出端之間的距離相等；所述兩個(gè)尾旋翼相向分布在尾管的兩側(cè)；兩個(gè)尾旋翼旋轉(zhuǎn)時(shí)提供相同方向的拉力和推力，相當(dāng)于單副尾旋翼兩倍的力，共同克服主旋翼產(chǎn)生的反扭力矩。而傳統(tǒng)的尾旋翼結(jié)構(gòu)如果增加了一個(gè)尾旋翼，則需要增加一套尾槳控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)槳葉角，不但增加了直升機(jī)的負(fù)重，而且操控更加復(fù)雜，安全性將進(jìn)一步下降。
[0008]優(yōu)選的是，所述電機(jī)為雙端出軸電機(jī)，所述兩個(gè)尾旋翼分別安裝在雙端出軸電機(jī)的兩端。另外一種方案是采用兩個(gè)電機(jī)替代雙端出軸電機(jī):即所述電機(jī)的數(shù)量為2個(gè)，所述兩個(gè)電機(jī)背向、對(duì)稱安裝在尾管(1)的末端，所述每個(gè)電機(jī)通過電機(jī)機(jī)芯軸與相對(duì)應(yīng)的尾旋翼相連。一旦其中一個(gè)電機(jī)損壞失靈還有另一個(gè)電機(jī)可以繼續(xù)工作，保證了無人直升機(jī)的安全，提高了安全系數(shù)。
[0009]所述電子調(diào)速裝置(2)，包括電子調(diào)速器和無線信號(hào)接收器，所述電子調(diào)速器與電機(jī)相連，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速；所述無線信號(hào)接收器與電子調(diào)速器相連，接收地面操控人員的無線信號(hào)并控制電子調(diào)速器的工作。
[0010]本發(fā)明的有益效果在于:(1)本發(fā)明簡化了無人直升機(jī)尾旋翼裝置的結(jié)構(gòu)，減輕了機(jī)身重量，提高了飛機(jī)載重；(2)本發(fā)明僅通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速即可控制飛機(jī)轉(zhuǎn)向，簡化了操縱程序，容易上手；(3)本發(fā)明摒棄了槳葉角調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)，從而去除了作為尾旋翼控制組件的舵機(jī)，避免了因舵機(jī)失靈產(chǎn)生的安全問題，提高了飛行安全性。
【附圖說明】
[0011]附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]附圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]附圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4為圖2中Μ部分的局部放大圖。
[0015]其中，1.尾管，2.電子調(diào)速裝置，3.電機(jī)Ι，4.陀螺儀，5.電機(jī)ΙΙ，6.尾旋翼I，7.尾旋翼ΙΙ，8.主旋翼，9、雙端出軸電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0017]實(shí)施例1:
[0018]無人直升機(jī)獨(dú)立尾旋翼結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在機(jī)身后部的尾管1 ;所述尾管1的末端設(shè)有陀螺儀4、電機(jī)I 3、電機(jī)II 5和電子調(diào)速裝置2，所述陀螺儀4水平設(shè)置在尾管1的末端。所述電子調(diào)速裝置2，包括電子調(diào)速器和無線信號(hào)接收器，所述電子調(diào)速器與電機(jī)I 3、電機(jī)II 5分別相連以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；所述無線信號(hào)接收器與電子調(diào)速器相連，接收地面操控人員的無線信號(hào)并控制電子調(diào)速器的工作。所述電機(jī)I 3的機(jī)芯軸輸出端與尾旋翼II7相連；所述電機(jī)II 5的機(jī)芯軸輸出端與尾旋翼I 6相連。所述尾旋翼16與電機(jī)II 5的機(jī)芯軸之間的距離等于尾旋翼II 7與電機(jī)I 3的機(jī)芯軸之間的距離。其中，尾旋翼I 6和尾旋翼II 7相向分布在尾管1的兩側(cè)，以提供相同方向的力。所述尾旋翼的槳葉角為15°。
[0019]無人直升機(jī)飛行過程中，主旋翼8順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，對(duì)機(jī)身產(chǎn)生一個(gè)逆時(shí)針方向的反扭力矩，電機(jī)I 3、電機(jī)II 5工作，驅(qū)動(dòng)尾旋翼I 6和尾旋翼117旋轉(zhuǎn)，從而提供與反扭力矩相反方向的推