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原文传递一种三舵机直驱共轴旋翼系统及控制策略

专利名称：	一种三舵机直驱共轴旋翼系统及控制策略
摘要：	本发明公开了一种三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。本发明通过三个舵机直接驱动上层倾转盘、下层倾转盘，对旋翼进行周期变距和加减总距控制。本发明的同步倾转机构针对旋翼周期变距相位角偏移量的特性，提供了一种灵活的设计方案。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，具有较少的舵机数量和更加简洁的结构，有效提升了系统可靠性，并降低了结构重量。
专利类型：	发明专利
申请人：	湖南韬讯航空科技有限公司
发明人：	葛讯;沈元;郭述臻;李良伟;刘卫东
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T10:00:00+0805
申请号：	CN201911364527.1
公开号：	CN110979660A
代理机构：	南京众联专利代理有限公司
代理人：	张伟
分类号：	B64C27/52;B64C27/12;B64C9/00;B64C27/10;B;B64;B64C;B64C27;B64C9;B64C27/52;B64C27/12;B64C9/00;B64C27/10
申请人地址：	425000 湖南省永州市经济开区潇湘科技创新中心青年创新创业园1号楼
主权项：	1.一种三舵机直驱共轴旋翼系统，其特征在于：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；所述的驱动舵机群组件包括上紧固件，3个舵机组成的舵机组，摇臂，中心座，上倾转盘定位器，下紧固件，下倾转盘定位器；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；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3个舵机组成的舵机组固连在所述的中心座三个不同位置上，3个所述的摇臂一端固连在舵机的扭矩输出轴上，3个所述上同步连杆的一端和3个所述下同步连杆的一端分别与3个所述的摇臂的另一端铰接；3个所述的上同步连杆另一端与所述的上倾转盘的3个侧边伸出杆铰接；3个所述的下同步连杆另一端与所述的下倾转盘的3个侧边伸出杆铰接；所述的3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倾转盘定位器或同步器与中心座连接，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倾转盘定位器或同步器与中心座连接，限制下倾转盘的周向转动。 2.根据权利要求1所述的一种三舵机直驱共轴旋翼系统，其特征在于：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。 3.根据权利要求1所述的一种三舵机直驱共轴旋翼系统，其特征在于：所述的上旋翼组件包括上旋翼，上旋翼夹紧件，上旋翼变距件，上桨毂；所述的下旋翼组件包括下旋翼，下旋翼夹紧件，下旋翼变距件，下桨毂；所述的上旋翼组件为对称的两叶桨结构或多叶桨均布结构，所述的上旋翼的根部与所述的上旋翼夹紧件的一端铰接，所述的上旋翼夹紧件另一端与所述的上旋翼变距件铰接，所述的上旋翼变距件与所述的上桨毂铰接；所述的上桨毂围绕上固定主轴周向旋转；所述的上旋翼动力模块直接驱动或通过减速齿轮驱动所述的上桨毂并带动所述的上旋翼组件做旋转运动；所述的下旋翼组件为对称的两叶桨结构或多叶桨均布结构，所述的下旋翼的根部与所述的下旋翼夹紧件的一端铰接，所述的下旋翼夹紧件的另一端与所述的下旋翼变距件铰接，所述的下旋翼变距件与所述的下桨毂铰接；所述的下桨毂围绕下固定主轴周向旋转；所述的下旋翼动力模块直接驱动或通过减速齿轮驱动所述的下桨毂并带动所述的下旋翼组件做旋转运动；所述的上旋翼动力模块和所述的下旋翼动力模块分别固定安装在所述的上固定主轴上端和所述的下固定主轴下端。 4.根据权利要求1所述的一种三舵机直驱共轴旋翼系统，其特征在于：所述的上旋转倾转盘与所述的上倾转盘中间通过轴承进行装配，所述的上倾转盘中心与所述的上固定主轴进行球铰连接并能在上固定主轴上进行滑动，所述的上旋转倾转盘与所述的上变距连杆一端铰接，所述的上变距连杆另一端与所述的上旋翼变距件侧边伸出杆铰接；所述的下旋转倾转盘与所述的下倾转盘中间通过轴承进行装配，所述的下倾转盘中心与所述的下固定主轴进行球铰连接并能在下固定主轴上进行滑动，所述的下旋转倾转盘与所述的下变距连杆一端铰接，所述的下变距连杆另一端与所述的下旋翼变距件侧边伸出杆铰接；所述的上变距连杆、下变距连杆通过所述的上周向同步器、下周向同步器约束，分别带动所述的上旋转倾转盘与上旋翼组件、下旋转倾转盘与下旋翼组件做同步周向运动。 5.根据权利要求4所述的一种共轴旋翼系统，其特征还在于：所述上变距连杆、下变距连杆中的上周向同步器、下周向同步器可以与上变距连杆、下变距连杆作为一体件，或者所述上变距连杆、下变距连杆中脱离出来，作为独立零部件对所述的上桨毂、下桨毂与上旋转倾转盘、下旋转倾转盘分别进行连接。 6.根据权利要求1所述的一种三舵机直驱共轴旋翼系统，其特征在于：所述的上紧固件一端与所述的上固定主轴固连，另一端固连在所述的中心座上；所述的下紧固件一端与所述的下固定主轴固连，另一端固连在所述的中心座上；或者所述的上、下紧固件与中心座作为一体件结构。 7.根据权利要求1所述的一种三舵机直驱共轴旋翼系统，其特征在于，所述的上、下固定主轴是两根独立的轴，或者是一根一体化的轴。 8.根据权利要求1所述的一种三舵机直驱共轴旋翼系统，其特征在于，所述的舵机组是由旋转输出形式的一种伺服装置组成，或者是直线输出形式的一种伺服装置组成。 9.根据权利要求1所述的一种三舵机直驱共轴旋翼系统，其特征在于，所述的上、下旋翼动力模块是直驱或减速驱动、电动或者油动、双动力或单动力动力模块中的任意一种。 10.根据权利要求1所述的一种三舵机直驱共轴旋翼系统，其特征在于：所述的上旋翼、下旋翼为折叠或者不折叠的结构，如果是折叠的结构，其包括横向单边折叠、横向Z型折叠、纵向折叠中的任何一种形式。 11.一种共轴双旋翼飞行器的飞行控制策略，其特征在于，通过以下方式进行控制：通过3个舵机组成的舵机组直接驱动调节上下两层倾转盘倾转角度，对上、下旋翼进行周期变距调节来控制飞行器的横滚和俯仰运动；通过3个舵机组成的舵机组直接驱动调节上下倾转盘的中心高度，对上、下旋翼进行总距调节来控制飞行器的升降运动；通过差动调节上、下旋翼转速来控制飞行器的偏航运动。
所属类别：	发明专利