[发明专利]一种共轴双旋翼陆空两用飞行器

权利要求书

1.一种共轴双旋翼陆空两用飞行器的控制方法，其特征在于，该飞行器包括机身、电机支架、直流电机A、直流电机B、蓄电池、细传动轴、下齿轮、轴套A、粗传动轴、上齿轮、轴套B、轴套C、下旋翼夹、下旋翼、轴套D、上旋翼夹、上旋翼；前轮支架、后轮支架、尾部电机和尾旋翼；其中，在机身内部，电机支架与机身固定连接，直流电机A和直流电机B对称地固定在电机支架两侧，蓄电池安放在电机支架中间的电池槽内，细传动轴与下齿轮通过键链接固定，粗传动轴为中空结构与上齿轮通过键连接固定，同时细传动轴穿过粗传动轴内部，上、下齿轮通过轴套A隔开固定，粗传动轴通过轴套B在机身内部固定，粗、细两传动轴转动互不干扰；在机身外部，粗传动轴通过轴套C与机身再次固定，使粗传动轴相对机身顶部保持垂直状态，下旋翼夹通过销钉固定在粗传动轴外壁，在下旋翼上方，上旋翼夹通过销钉固定在细传动轴外壁，上、下旋翼夹中间通过轴套D固定，上、下旋翼的根部分别插入上、下旋翼夹水平相对设置的薄槽内，并通过销轴定位，销轴与旋翼夹通过螺纹固定，旋翼能够绕销轴180度旋转；两个前轮支架对称地固定在机身前端左右两侧面，再通过轴承与两个前轮连接；后轮支架一端通过键与机身底座的尾部连接，后轮支架能够绕连接轴旋转，旋转幅度为偏离机身头尾方向水平中心轴30度，后轮支架另一端为一根横轴通过轴承与两个后轮连接；尾部电机安装于机身尾部、尾旋翼直接与尾部电机的传动轴固定，同速转动；直流电机A和直流电机B转速相同，转向相反，上下旋翼镜面对称，实现同速反向旋转；当机身头尾方向水平中心轴与空间水平面平行时，前轮的下边缘高于后轮的下边缘；两个前轮之间的距离小于前、后轮之间的距离；控制方法分为两种情况：

第一种情况，陆上行驶；

前进：由于后轮支架安装在机身底部而前轮支架安装在机身侧面，使整个机身向前倾斜，传动轴也向前倾斜从而导致上下旋翼的旋转平面向前倾斜，产生的升力有向前的分量，这个分力就是飞行器在陆地前进的动力；保证飞行器在陆地稳定的前进不左右旋转，还需控制两个因素：1)用遥控器控制直流电机A和直流电机B同速反向旋转且相对传动轴对称地固定，这样左右电机外壳接触面的摩擦因数u大小始终相等，所以左右电机转子受到的摩擦力大小相等方向相反，可以平衡由于电机转子与电机外壳产生的摩擦力而导致的整个机身旋转；2)由于直流电机A与下齿轮啮合，下齿轮带动细传动轴，细传动轴带动上旋翼，所以上旋翼顺时针旋转；而直流电机B与上齿轮啮合，上齿轮带动粗传动轴，粗传动轴带动下旋翼，所以下旋翼逆时针旋转；旋翼旋转会切割空气，空气会给旋翼反方向的旋转力，导致整个机身相对旋翼反方向旋转；上下旋翼镜面对称同速反向旋转，这样空气对旋翼的旋转阻力可以相互抵消，机身就会保持稳定不打转；用遥控器控制两电机转速低于临界转速，即飞行器在空中悬停时电机的转速旋转，这样上下旋翼产生的合升力小于飞行器的重力，飞行器就会在陆地上稳定前进；

逆时针旋转：通过遥控器控制直流电机B减小其转速，直流电机A转速不变，这样直流电机B外壳内表面的摩擦因数u减小，转子受到的摩擦力减小，根据牛顿第三定律，直流电机B外壳受到的摩擦力同样减小从而小于直流电机A外壳受到的摩擦力，所以使整个机身逆时针旋转；另一方面减小直流电机B转速会使下旋翼转速减小，受到顺时针的空气阻力减小，同样使整个机身逆时针旋转；

顺时针旋转：通过遥控器控制直流电机A减小其转速，直流电机B转速不变，这样直流电机A外壳内表面的摩擦因数u减小，转子受到的摩擦力减小，根据牛顿第三定律，直流电机A外壳受到的摩擦力同样减小从而小于直流电机B外壳受到的摩擦力，所以使整个机身顺时针旋转；另一方面减小直流电机A转速会使上旋翼转速减小，受到逆时针的空气阻力减小，同样使整个机身顺时针旋转；

第二种情况：空中飞行；

上升或下降：用遥控器控制两电机转速高于或低于临界转速即飞行器在空中悬停时电机的转速旋转，这样上下旋翼产生的合升力大于或小于飞行器的重力，对应的飞行器就会在空中上升或下降；由于整个机身重心的设计，飞行器在空中飞行时机身、传动轴、旋翼旋转平面处于水平状态，上下旋翼产生的升力垂直向上；

逆时针旋转：飞行器在空中悬停的状态下通过遥控器控制直流电机B减小其转速，直流电机A转速不变，这样直流电机B外壳内表面的摩擦因数u减小，转子受到的摩擦力减小，根据牛顿第三定律，直流电机B外壳受到的摩擦力同样减小从而小于直流电机A外壳受到的摩擦力，所以使整个机身逆时针旋转；另一方面减小直流电机B转速会使下旋翼转速减小，受到顺时针的空气阻力减小，同样使整个机身逆时针旋转；

顺时针旋转：飞行器在空中悬停的状态下通过遥控器控制直流电机A减小其转速，直流电机B转速不变，这样直流电机A外壳内表面的摩擦因数u减小，转子受到的摩擦力减小，根据牛顿第三定律，直流电机A外壳受到的摩擦力同样减小从而小于直流电机B外壳受到的摩擦力，所以使整个机身顺时针旋转；另一方面减小直流电机A转速会使上旋翼转速减小，受到逆时针的空气阻力减小，同样使整个机身顺时针旋转；

前进：用遥控器控制尾部电机逆时针旋转带动尾旋翼逆时针旋转产生向上的力，导致整个机身低头从而产生向前的分力使飞行器前进；

后退：用遥控器控制尾部电机顺时针旋转带动尾旋翼顺时针旋转产生向下的力，导致整个机身抬头从而产生向后的分力使飞行器后退。