[实用新型]一种采用交叉变距旋翼结构的可倾转式高机动无人机

说明书

技术领域

本实用新型涉及无人机领域，具体的说，是一种采用交叉变距旋翼结构的可倾转式高机动无人机。

背景技术

无人机是一种体型较小、无人驾驶，能够在空中实现自主飞行并执行一定任务的飞行器。无人机与普通飞机相比，其结构简单成本低，便于制造和维护；由于无人驾驶，所以其有效载荷更大，能够安装更多的设备或武器，完成任务的效率和可靠性更高；而且即使出现意外险情也不会危及到飞行员的生命安全，因此广泛应用于各种高风险的任务中。按照结构的不同，无人机可以分为固定翼无人机和旋翼无人机两种，将这两种类型的无人机进行比较，旋翼机有十分突出的优点：体积小、质量小、操纵简单、起降空间小不需要滑跑或弹射、悬停在空中制起来非常灵活等等。垂直起降的无人机对于研究者、爱好者和军事上都非 常流行。四旋翼直升机是旋翼机的一种，它是由电机驱动旋翼转动的、能够垂直起降的飞行器。与常规旋翼式直升机相比，其结构更为紧凑，能够产生更大的升力，并且4只旋翼可相互抵消反扭力矩，而不需要专门的反扭矩桨。四旋翼的适应性越好，它们能解决的复杂任务越多。

在小型无人机领域，四旋翼飞行器是最普通最稳定的一种类型，但是由于普通四旋翼仍然是欠驱动强耦合系统并且其动力学设计简单且未能被完全开发，以至于无法完成一些复杂动作以及一些高难度任务，需要在飞行时要调整位置时必须要调整姿态，例如必须侧倾机身才能实现前进后退动作，因而降低了无人机机动性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种采用交叉变距旋翼结构的可倾转式高机动无人机，用于解决现有技术中由于普通四旋翼仍然是欠驱动强耦合系统并且其动力学设计简单且未能被完全开发导致必须侧倾机身才能实现前进后退动作，降低了无人机机动性的问题。本实用新型通过设置偏转机构，驱动第一旋翼沿横向机臂轴线旋转，使无人机无须侧倾机身即可实现前进后退动作，实现提高无人机机动性的效果。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种采用交叉变距旋翼结构的可倾转式高机动无人机，包括机身，从前到后依次设于机身顶部的横向机臂、纵向机臂；横向机臂与纵向机臂相垂直，横向机臂的两端均设有第一旋翼组；第一旋翼组包括无刷电机以及安装在无刷电机输出端的第一旋翼；所述横向机臂两端均设有驱动第一旋翼组沿横向机臂轴线旋转的偏转机构；所述纵向机臂的后端设有两个在水平面的投影相互垂直的第二旋翼，纵向机臂上还设有驱动两个第二旋翼旋转的驱动机构和驱动两个第二旋翼变距的变距机构；所述偏转机构包括安装在横向机臂端部的偏转座、套设在偏转座内的电机座、驱动电机座转动的偏转驱动机构；第一旋翼组安装在电机座上。如图2所示，所述水平面是指图2俯视图的投影面；所述两个在水平面的投影相互垂直的第二旋翼，是指两个第二旋翼旋转形成的面相互垂直；这样设置的目的使第二旋翼能够克服无人机其他旋翼旋转产生的力矩，防止无人机打转，从而形成三点旋翼结构，提高无人机的机动性，同时增加无人机后端对外界的抗风能力。如图1或2所示，偏转驱动机构驱动电机座绕横向机臂轴线旋转即可使第一旋翼产生向前或向后的推力，实现无人机的前进或后退的动作，而不需要侧倾机身，减小飞行阻力，进一步提高无人机的机动性。所述偏转驱动机构、驱动机构以及变距机构均可以采用现有技术实现。

进一步地，所述偏转驱动机构包括安装在电机座上的摆臂、偏转连杆、安装在偏转座上的偏转舵机、摇臂；摇臂的一端安装在偏转舵机的输出端，摇臂的另一端与偏转连杆铰接连接；偏转连杆的一端与摇臂铰接连接，偏转连杆的另一端与摆臂铰接连接。如图4和5所示，偏转舵机带动摇臂旋转，通过偏转连杆带动摆臂绕着横向机臂的轴线偏转，从而带动电机座旋转。

进一步地，所述驱动机构包括安装在纵向机臂后端的尾旋翼驱动电机、两个结构相同的传动组件；传动组件包括万向节、传动轴、安装在传动轴上的齿轮、转动安装在纵向机臂后端的转动轴；第二旋翼安装在转动轴上；万向节的一端与转动轴连接，万向节的另一端与传动轴连接；两个齿轮相啮合；尾旋翼驱动电机的输出端与两个传动轴中的任意一个传动轴连接。如图6所示，尾旋翼驱动电机通过涡轮带动其中一个传动轴转动并通过传动轴上的齿轮带动另一个传动轴转动，传动轴通过万向节带动转动轴转动，从而驱动两个第二旋翼旋转，由于齿轮不会打滑，并且两个第二旋翼在水平面的投影相互垂直，因此，两个第二旋翼不会干涉。

进一步地，所述两个传动轴中的任意一个套设安装有涡轮；尾旋翼驱动电机的输出端安装有涡杆；涡杆与涡轮相啮合。