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1、(10)申请公布号 CN 103803080 A (43)申请公布日 2014.05.21 CN 103803080 A (21)申请号 201210462437.8 (22)申请日 2012.11.15 B64C 27/59(2006.01) (71)申请人 西安韦德沃德航空科技有限公司 地址 710075 陕西省西安市高新区科技二路 66 号宏源综合科研楼 212 室 (72)发明人 王辉 (74)专利代理机构 西安智邦专利商标代理有限 公司 61211 代理人 王少文 (54) 发明名称 锥齿传动的盘式多旋翼飞行器 (57) 摘要 本发明是一种锥齿传动的盘式多旋翼飞行 器， 具有相互扣合。
2、的盘式蒙皮、 引擎、 主机架、 动力 分配传动系统和飞行控制系统， 动力分配传动系 统向外延伸多个支架， 支架均匀间隔， 支架前端设 有可改变桨距的旋翼总成， 旋翼总成包括旋翼转 动驱动部件及改变旋翼桨距的部件。本发明用一 台引擎驱动多轴多个旋翼， 通过改变各旋翼的桨 距从而改变各轴升力大小， 实现飞行器飞行姿态 的改变 ； 采用油动引擎， 增加了有效任务载荷， 并 延长了飞行时间， 尤其适用于长时间及远程作业。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申。
3、请公布号 CN 103803080 A CN 103803080 A 1/1 页 2 1. 一种锥齿传动的盘式多旋翼飞行器， 包括飞行控制系统、 引擎、 主机架、 动力分配传 动系统、 由主机架向外延伸的四个支架、 位于每个支架前端的旋翼总成 （1） ， 其特征在于 ： 所述飞行器还包括两个互相扣合的盘式蒙皮， 所述盘式蒙皮将飞行控制系统、 引擎、 主机 架、 动力分配传动系统、 多个支架、 旋翼总成扣合在内， 所述蒙皮上设置有与旋翼位置相对 的圆孔， 所述飞行控制系统包括 2N 个伺服舵机 ； 所述动力分配传动系统包括由引擎带动的 输入轴齿轮 （3） 、 由输入轴齿轮带动且绕输入轴圆周交错均。
4、布的N个输出齿轮和N个反向输 出齿轮组 ； 所述反向输出齿轮组包括同轴设置的导向轮 （2） 和输出齿轮且导向轮和输入轴 齿轮啮合 ； 所述每个输出齿轮驱动相应的旋翼总成工作 ； 所述输出齿轮通过锥形齿轮 （16） 和传动轴 （15） 组成的轴传动带动旋翼总成工作。 2. 根据权利要求 1 所述的锥齿传动的盘式多旋翼飞行器， 其特征在于 ： 所述旋翼总成 包括被输出齿轮驱动的旋翼转动输入轴 （9） 、 套在旋翼转动输入轴 （9） 上的摇桨臂 （8） 与 推动盘 （7） 、 固定在旋翼转动输入轴 （9） 上端部的旋翼安装夹基座 （5） 、 对称安装在旋翼安 装夹基座上且沿旋翼安装夹基座所在轴线旋转。
5、的两个旋翼安装夹 （4） 、 固定在旋翼安装夹 （4） 上的旋翼 ； 所述推动盘 （7） 设置在摇桨臂 （8） 和旋翼安装夹 （4） 之间且外伸两个对称的 吊耳， 所述每个旋翼安装夹 （4） 上设置有外伸的凸耳， 所述凸耳和相应的吊耳之间铰接有连 杆 （6） ； 所述摇桨臂 （8） 和伺服舵机之间铰接有 L 型控制臂， L 型控制臂的中间拐点安装在 旋翼总成基座上。 权 利 要 求 书 CN 103803080 A 2 1/3 页 3 锥齿传动的盘式多旋翼飞行器 技术领域 0001 本发明属于航空产品技术领域， 涉及一种多轴多旋翼飞行器。 背景技术 0002 多轴多旋翼飞行器通过无线电遥控系统。
6、及自主飞行控制系统对其进行操作控制， 以实现飞行器的起降、 前后左右飞行、 加减速以及方向控制等。可操纵性、 稳定性、 有效任 务载荷和续航时间是考察多轴多旋翼飞行器的重要指标， 在相同的可操纵性及稳定性条件 下， 使用者追求更大的有效任务载荷与长时间续航飞行能力。 0003 传统的多轴多旋翼飞行器分别在螺旋桨所在旋转轴上安装电动机以驱动螺旋桨 从而达到飞行的目的， 通过改变过电动机的转速从而改变各轴的升力大小以控制飞行姿 态。这种结构方式存在下述缺点， 即多轴多旋翼飞行器的每个螺旋桨都需要耗费很多电能 去控制飞行器的运动状态， 想要长时间有效续航就要求蓄电池能够存储足够多的电能， 这 增加了。
7、飞行器的自身重量和制造成本， 同时由于蓄电池使用寿命有限， 存储的电能也有限， 因而很难满足长时间续航的要求。 发明内容 0004 本发明的目的在于克服现有技术中的不足， 提供一种可操纵性与稳定性高、 有效 任务载荷大、 续航能力强的新型锥齿传动的盘式多旋翼飞行器。 0005 为了实现上述目的， 本发明按以下技术方案实现 ： 0006 一种锥齿传动的盘式多旋翼飞行器， 包括飞行控制系统、 引擎、 主机架、 动力分配 传动系统、 由主机架向外延伸的四个支架、 位于每个支架前端的旋翼总成 1， 其特殊之处是， 所述飞行器还包括两个互相扣合的盘式蒙皮， 所述盘式蒙皮将飞行控制系统、 引擎、 主机 架。
8、、 动力分配传动系统、 多个支架、 旋翼总成扣合在内， 所述蒙皮上设置有与旋翼位置相对 的圆孔， 所述飞行控制系统包括 2N 个伺服舵机 ； 所述动力分配传动系统包括由引擎带动的 输入轴齿轮3、 由输入轴齿轮带动且绕输入轴圆周交错均布的N个输出齿轮和N个反向输出 齿轮组 ； 所述反向输出齿轮组包括同轴设置的导向轮 2 和输出齿轮且导向轮和输入轴齿轮 啮合 ； 所述每个输出齿轮驱动相应的旋翼总成工作 ； 所述输出齿轮通过锥形齿轮 16 和传动 轴 15 组成的轴传动带动旋翼总成工作。 0007 上述旋翼总成包括被输出齿轮驱动的旋翼转动输入轴 9、 套在旋翼转动输入轴 9 上的摇桨臂 8 与推动盘。
9、 7、 固定在旋翼转动输入轴 9 上端部的旋翼安装夹基座 5、 对称安装 在旋翼安装夹基座上且沿旋翼安装夹基座所在轴线旋转的两个旋翼安装夹 4、 固定在旋翼 安装夹 4 上的旋翼 ； 所述推动盘 7 设置在摇桨臂 8 和旋翼安装夹 4 之间且外伸两个对称的 吊耳， 所述每个旋翼安装夹 4 上设置有外伸的凸耳， 所述凸耳和相应的吊耳之间铰接有连 杆 6 ； 所述摇桨臂 8 和伺服舵机之间铰接有 L 型控制臂， L 型控制臂的中间拐点安装在旋翼 总成基座上。 0008 本发明的有益效果为 ： 说 明 书 CN 103803080 A 3 2/3 页 4 0009 1、 本发明采用了相互扣合的两个盘。
10、式蒙皮， 将旋翼飞行器的所有部件均包裹在 内， 线条流畅， 空气阻力小。 0010 2、 用一台引擎驱动多轴多个旋翼， 通过改变各旋翼的桨距从而改变各轴升力大小 以实现飞行器飞行姿态的改变， 减少了飞行器自身重量及能源损耗 ； 采用油动引擎驱动多 轴多旋翼可增加有效任务载荷， 延长飞行时间， 尤其适用于长时间及远程作业。 本发明采用 锥齿传动， 可以有效减小系统体积， 保证可靠的动力传递。 附图说明 0011 图 1 为本发明的结构示意图。 0012 图 2 为本发明锥齿传动的盘式多旋翼飞行器传动系统结构图。 0013 图 3 为本发明锥齿传动的盘式多旋翼飞行器从传动组件与旋翼总成结构图。 具。
11、体实施方式 0014 如图 1 和图 2 所示为本发明一种锥齿传动的盘式多旋翼飞行器传动系统结构图， 主要由相互扣合的盘式蒙皮 21、 22、 旋翼总成 1、 导向轮 2、 输入轴齿轮 3 组成。盘式蒙皮将 飞行控制系统、 引擎、 主机架、 动力分配传动系统、 多个支架、 旋翼总成扣合在内， 蒙皮上设 置有与旋翼位置相对的圆孔 25， 输入轴齿轮 3 属于动力分配传动系统中的一个部件， 该齿 轮由油动引擎直接带动或者由安装在油动引擎输出轴的齿轮通过与输入轴齿轮 3 啮合传 动。 0015 本结构中， 动力分配传动系统由输入轴齿轮 3 向外延伸的支架呈十字形， 其中有 两个对称的旋翼总成通过带传。
12、动由从动齿轮直接与输入轴齿轮 3 啮合传动， 另外两个对称 的旋翼总成通过带传动由从动齿轮与导向轮 2 啮合， 经由导向轮 2 导向， 导向轮 2 再与输入 轴齿轮 3 啮合达到传动的目的 ； 经导向后的旋翼总成的旋转方向与未导向的旋翼总成的旋 转方向相反， 其目的是为了相互作用消除其自身旋转产生的反扭矩力， 避免飞行器自旋无 法定向飞行。 0016 进一步， 如图 3 所示为本发明锥齿传动的盘式多旋翼飞行器从传动组件与旋翼总 成结构图， 从传动组件是如图 2 所示由锥形齿轮和传动轴组成的锥齿传动， 图中锥形齿轮 14、 15 分别与锥齿轮传动轴 16 两端的锥齿轮啮合， 从而达到传递动力的目。
13、的。旋翼总成由 旋翼安装夹 4、 旋翼安装夹基座 5、 连杆 6、 推动盘 7、 旋翼总成基座、 摇桨臂 8、 旋翼转动输入 轴 9、 及 L 型控制臂 11 等组成。每个旋翼安装夹基座 5 上均安装有两个旋翼安装夹 4， 且这 两个旋翼安装夹 4 沿旋翼安装夹基座 5 中心所在截面呈左右对称安装， 旋翼安装夹 4 可沿 旋翼安装夹基座5所在轴线旋转， 旋翼安装夹4底部伸出一个凸耳， 凸耳上设有一个圆柱形 凸台， 该圆柱形凸台与连杆 6 一端的相应与圆孔配合， 连杆 6 另一端圆孔与推动盘 7 一边伸 出吊耳上设置的相应圆柱形凸台配合 ； 推动盘7可沿旋翼转动输入轴9的轴线上下移动， 亦 可沿。
14、旋翼转动输入轴9轴线做旋转运动， 推动盘7两边各对称伸出吊耳， 两吊耳上均设有圆 柱形凸台， 圆柱形凸台可与推动盘7上的相应圆孔配合构成转动副 ； 摇桨臂8与推动盘7通 过其内部胀缩环结构牢固嵌接， 并套在旋翼转动输入轴9上， 可沿旋翼转动输入轴9上下移 动从而带动推动盘 7 做上下移动， 摇桨臂 8 向外伸出一个圆柱形凸台， 该圆柱形凸台与 L 型 控制臂 11 端部的孔配合组成旋转副， L 型控制臂 11 另一端与摇桨臂 8 连接， 另一端与所述 说 明 书 CN 103803080 A 4 3/3 页 5 伺服舵机连接， 中间点安装在旋翼总成基座上， 可绕中间点所在的固定轴转动 ； 操纵。
15、伺服舵 机拉动控制臂11， 控制臂11绕中间点所在的固定轴转动， 拉动摇桨臂8向下运动， 从而带动 推动盘 7 做上下移动， 推动盘 7 通过连杆 6 拉动两个旋翼安装夹 4 转动， 带动螺旋桨绕旋翼 安装夹基座 5 中心轴转动， 从而改变桨距， 达到改变螺旋桨升力大小的目的。 0017 伺服舵机安装在主机架上， 与飞行控制计算机电性连接， 飞行控制计算机给定脉 冲信号驱动舵机运动， 做到机械与电气相结合， 达到控制飞行器目的。 0018 油动引擎转速快慢由舵机控制油门改变。 0019 本发明用一台引擎驱动多轴多个旋翼， 通过改变各旋翼的桨距从而改变各轴升力 大小以实现飞行器飞行姿态的改变， 减少了飞行器自身重量及能源损耗 ； 采用油动引擎驱 动多轴多旋翼可增加有效任务载荷， 延长飞行时间， 尤其适用于长时间及远程作业。 0020 动力分配传动系统向外延伸多个支架 （三个、 四个、 六个、 八个等） ， 上述支架均匀 间隔组成三叉型、 十字型、 米字型等， 同时各支架前端均设有可改变旋翼桨距的旋翼总成。 说 明 书 CN 103803080 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103803080 A 6 2/2 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 103803080 A 7 。