[发明专利]一种两舵机直驱共轴旋翼系统及控制策略

说明书

本发明公开了一种两舵机直驱共轴旋翼系统及控制策略，属于直升机的结构技术领域。包括上旋翼动力模块，上旋翼组件，上倾转机构，驱动舵机群组件，下倾转机构，下旋翼组件，下旋翼动力模块，上固定主轴，下固定主轴。本发明通过两个舵机同时驱动上层倾转盘、下层倾转盘，对上下两层旋翼进行周期变距控制，并通过控制旋翼转速提供升降和航向操纵力。本发明的倾转机构可以提前进行方位角度偏移，为不同旋翼特性提供了灵活的设计方案。与已公开的单层周期变距的共轴飞行器相比，具有更加充足的操纵效率和更高的抗风性能，与已公开的双层周期变距的共轴飞行器相比，具有最少的舵机数量和简洁的结构，有效提升了系统可靠性并大幅降低了结构重量。

技术领域

本发明涉及直升机领域，特别涉及一种两舵机直驱共轴旋翼系统及控制策略。

背景技术

共轴双旋翼飞行器由于不需要尾桨提供平衡扭矩，上下旋翼的反扭距相互平衡。相比单旋翼直升机和多旋翼飞行器具有较小的体积，并且具有更小的收纳体积。相比多旋翼飞行器，共轴多旋翼飞行器还具有较高的能量利用率，因此在空中监视，载重运输及一些特种应用领域中日益占据重要的地位。

虽然共轴双旋翼飞行器具有很多优点，但已公开的共轴飞行器由于采用简单的单层周期变距的机构，导致飞行的操纵力不充足，抗风性能较差。或者其它已公开的共轴飞行器为了得到充足的操控力设计过于复杂的变距机构。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述问题，提供一种两舵机直驱共轴旋翼系统及控制策略。

为达到上述目的，本发明采用的方法是：提供一种两舵机直驱共轴旋翼系统，包括上旋翼动力模块，上旋翼组件，上倾转机构，驱动舵机群组件，下倾转机构，下旋翼组件，下旋翼动力模块，上固定主轴，下固定主轴。所述的上倾转机构包括上倾转盘，上旋转倾转盘，上同步连杆，上变距连杆，上向心关节件。所述的驱动舵机群组件包括上紧固件，2个舵机组成的舵机组，摇臂，中心座，上限制转动器，下紧固件，下限制转动器。所述的下倾转机构包括下倾转盘，下旋转倾转盘，下同步连杆，下变距连杆，下向心关节件。所述的上固定主轴和所述的下固定主轴分别安装在所述的驱动舵机群组中所述的上紧固件、下紧固件上，形成飞行器的基本的骨架和旋翼绕转的旋转轴。所述的上旋翼动力模块，在所述的共轴双旋翼系统最上方。所述的上旋翼组件安装在所述的上旋翼动力模块下方，所述的上倾转机构安装在所述的上旋翼组件下方，所述的驱动舵机群组件安装在所述的上倾转机构下方，所述的下倾转机构安装在所述的驱动舵机群组件下方，所述的下旋翼组件安装在所述的下倾转机构下方，所述的下旋翼动力模块安装在所述的下旋翼组件下方。所述的2个舵机组成的舵机组固定连接在所述的中心座两个不同位置上，2个所述的摇臂一端固定连接在舵机的扭矩输出轴上，2个所述上同步连杆的一端和2个所述下同步连杆的一端分别与2个所述的摇臂的另一端铰接。2个所述的上同步连杆另一端与所述的上倾转盘的2个侧边伸出杆铰接，2个所述的下同步连杆另一端与所述的下倾转盘的2个侧边伸出杆铰接。所述上倾转盘与上旋转倾转盘通过轴承装配，所述上旋转倾转盘与上向心关节件铰接，上向心关节件与上固定轴固定连接。所述下倾转盘与下旋转倾转盘通过轴承装配，所述下旋转倾转盘与下向心关节件铰接，下向心关节件与下固定轴固定连接。所述上倾转机构和下倾转机构中心位置上下移动被限制，不能沿主轴方向上下移动。所述的2个舵机组成的舵机组直接驱动所述上倾转盘、下倾转盘。所述的上倾转盘侧边伸出杆通过所述的上限制转动器与中心座连接，限制上倾转盘的周向转动。所述的下倾转盘的侧边伸出杆通过所述的下限制转动器与中心座连接，限制下倾转盘的周向转动

作为本发明的一种优选，所述的上倾转盘上的连接点与相对应所述的摇臂连接点的位置在俯视视角上围绕旋转轴周向形成大于等于0°且小于90°的偏转角，所述的下倾转盘上的连接点与相对应所述的摇臂连接点位置在俯视视角上围绕旋转轴周向形成与所述的上倾转盘相应的大小相等且方向相反的偏转角，以适应上、下旋翼组件在进行周期变距时产生的90°或小于90°的任意相位角情况。