CN107054638A - 一种下置式共轴双旋翼无人机 - Google Patents

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黄景怀
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Abstract

本发明公开了一种下置式共轴双旋翼无人机，该无人机包括两组旋翼、飞行器主体、十字偏心装置、LED显示光珠、广角摄像机及电机；广角摄像机安装在飞行器主体上端，旋翼安装在飞行器主体底端，两组旋翼上、下共轴排列，转向相反并且与飞行器主体主轴重合，旋翼上方设置有电机，十字偏心装置安装在飞行器主体内部实现重心的偏转，LED显示光珠设置在旋翼底侧。本发明采用完全相同但转向相反的两个下置式旋翼平衡扭矩，没有传动机构，利用重心的偏移实现姿态的改变，结构紧凑，重量轻，行动迅速并且可以隐身。

Description

一种下置式共轴双旋翼无人机
技术领域
本发明涉及无人机领域，具体涉及一种下置式共轴双旋翼无人机。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无需驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。
无人机作为一种可在多领域重复使用的航空飞行器，由其造价低廉、智能化高等独特的优势，得到了广泛的应用，特别是在军事领域，以“全球鹰”为代表的先进的无人机***的诞生以及在一系列任务中出色的表现，使得无人机成为一颗耀眼的明星。
无人机的发展至今已有80余年的历史，最早的无人机就被人们用于军事侦察。迄今为止，军用无人机已经历了五次局部战争的实战使用考验。在美国陆军的FCS计划中，为了提高单兵或者班级别单位的侦查能力，提出了一种体积小、飞行速度适中的无人飞行器作为侦查设备的机载平台。该类无人飞行器能够垂直起降和悬停，并能依靠风扇提供的前向升力实现前飞，具有结构紧凑、机动性能好、独特的栖息监视能力，隐蔽性强等特点。
传统旋翼飞行器的旋翼挂在飞行器的最顶端，一般都是单旋翼纵轴式，依靠后部的尾桨平衡扭矩。旋翼纵列式直升机的最大特点是技术成熟，容易实现，而且控制简单，但是单旋翼纵列式也有诸多缺点，比如为了平衡扭矩，使尾桨转动的传动结构繁重，增加了飞行器空载质量等。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种下置式共轴双旋翼无人机，该无人机采用完全相同但转向相反的两个下置式旋翼平衡扭矩，没有传动机构，利用重心的偏移实现姿态的改变，结构紧凑，重量轻，行动迅速并且可以隐身。
一种下置式共轴双旋翼无人机，该无人机包括两组旋翼、飞行器主体、十字偏心装置、LED显示光珠、广角摄像机及电机；
旋翼安装在飞行器主体底端，两组旋翼上、下共轴排列，转向相反并且与飞行器主体主轴重合，旋翼上方设置有电机，十字偏心装置安装在飞行器主体内部实现重心的偏转，LED显示光珠设置在旋翼底侧，所述广角摄像机安装在飞行器主体上端。
进一步地，所述十字偏心装置包括电池与十字导轨，电池固定在十字导轨的滑块上，沿导轨在横向、纵向方向上做独立无耦合运动，实现重心的偏转，调整无人机机体姿态。
进一步地，所述飞行器主体为圆柱结构。
进一步地，所述广角摄像机顶端安装有球面镜。
进一步地，所述电机采用共轴式直流无刷电机。
进一步地，所述无人机安装有垂直起落架。
进一步地，所述旋翼可折叠。
有益效果：
1、本发明采用完全相同但转向相反的两个下置式旋翼平衡扭矩，没有传动机构，结构紧凑，重量轻，行动迅速，通过改变质心相对于整个***的横向相对位置，利用重力与底部旋翼的配合实现姿态的改变，控制机构简单；通过设置在最底端旋翼底侧的LED显示光珠可以实现隐身。
2、本发明利用旋翼及固定在十字导轨上的电池即可姿态的改变，机构简单；且相对于其他利用气动力控制姿态的飞行器(如固定翼、四旋翼)，变质心控制的响应速度更快，避免了控制回路上的时间延迟。
3、本发明飞行器主体为圆柱结构，更适合携带，搬运方便。
4、本发明广角摄像机顶端设置的球面镜可以使其达到360度的视角，直接由下至上进行拍摄，实现对地观测监控，监测范围广。
5、本发明采用共轴式直流无刷电机，能实现三相电机在转动过程中电力的供应以及保证电流方向的一致性。
6、本发明旋翼的螺旋桨叶片可折叠，占用位置小，便于运输、发射。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明十字导轨的局部视图。
其中，1-广角摄像机，2-电池，3-十字导轨，4-共轴式直流无刷电机，5-旋翼，6-垂直起落架，7-螺旋桨叶片。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
对于下置式共轴双旋翼无人机而言，由于体积的限制，控制舵面的特征面积较小而且相对速度较小，使得控制力矩达不到设计的指标，所以本发明采用“变质心”的方式，“变质心”是通过改变质心相对于整个***的横向相对位置，利用重力与底部旋翼的配合实现姿态的改变。
本发明提供了一种下置式共轴双旋翼无人机，利用十字偏心装置来实现“变质心”，该无人机包括两组旋翼5、飞行器主体、十字偏心装置、LED显示光珠、广角摄像机1及共轴式直流无刷电机4。
如图1所示，飞行器主体为圆柱结构，广角摄像机1安装在飞行器主体上端，旋翼5安装在飞行器主体底端，两组旋翼5上、下共轴排列，转向相反并且与飞行器主体主轴重合，旋翼5上方设置有共轴式直流无刷电机4，十字偏心装置安装在飞行器主体内部实现重心的偏转，LED显示光珠设置在旋翼5底侧，它能根据所处的飞行环境颜色，发出相应的光，借助旋翼5的高速旋转，达到飞行器颜色与周围环境的融合，从而实现飞行器的对人眼的视觉隐身。无人机安装有垂直起落架6，当发射方式为抛射或炮射时，可以无此装置。
如图2所示，十字偏心装置包括电池2与十字导轨3，电池2固定在十字导轨3的滑块上，沿十字导轨3在横向、纵向方向上做独立无耦合运动，实现重心的偏转，调整无人机机体姿态。具体实现方法为，当需要改变姿态时，调整飞行器主要配重即电池的位置，使飞行器的重心发生横向偏转，偏离主轴一个小位移，由于升力的方向始终与飞行器的主轴重合，因此当重心偏离主轴后，升力便对***产生一个比较小的扭矩，从而使***的姿态发生变化，变质心控制的响应速度更快，避免了控制回路上的时间延迟。
广角摄像机1顶端安装有球面镜，当拍摄目标位于飞行器上端时，位于飞行器最顶端的广角摄像机1可以不借助任何装置直接保持一个极佳的视角拍摄。当拍摄对象对地面目标时，顶部的球面镜结合广角摄像机1，能实现360的全向拍摄，但是由于拍摄时，广角摄像机1位于飞行器主体顶部，旋翼5下部的部分区域难以拍到，即侦察器存在死角，可以通过飞行器改变其位置，或者不断的运动弥补死角存在的缺点。
每组旋翼5由四片螺旋桨叶片7构成，旋翼5的螺旋桨叶片7可以向上折叠，占用位置小，便于运输、发射。双旋翼悬停时，由于上旋翼尾迹的收缩通过下旋翼的引流得以扩张，从而增加了尾流的有效区，并可以消除尾流的旋流损失，因此具有更佳的悬停效率。共轴式双旋翼不需要额外的结构平衡扭矩，省略了许多传动结构，因此飞行器的总重也会大大降低，结构更加紧凑，所占用的结构尺寸更小，而且共轴式旋翼飞行器空气动力保持对称，因此具有较高的操纵效率，适合小型化、可垂直起飞、空中悬停的无人侦察飞机。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种下置式共轴双旋翼无人机，其特征在于，该无人机包括两组旋翼、飞行器主体、十字偏心装置、LED显示光珠、广角摄像机及电机；
旋翼安装在飞行器主体底端，两组旋翼上、下共轴排列，转向相反并且与飞行器主体主轴重合，旋翼上方设置有电机，十字偏心装置安装在飞行器主体内部实现重心的偏转，LED显示光珠设置在旋翼底侧，所述广角摄像机安装在飞行器主体上端。
2.如权利要求1所述的下置式共轴双旋翼无人机，其特征在于，所述十字偏心装置包括电池与十字导轨，电池固定在十字导轨的滑块上，沿导轨在横向、纵向方向上做独立无耦合运动，实现重心的偏转，调整无人机机体姿态。
3.如权利要求1所述的下置式共轴双旋翼无人机，其特征在于，所述飞行器主体为圆柱结构。
4.如权利要求1所述的下置式共轴双旋翼无人机，其特征在于，所述广角摄像机顶端安装有球面镜。
5.如权利要求1所述的下置式共轴双旋翼无人机，其特征在于，所述电机采用共轴式直流无刷电机。
6.如权利要求1所述的下置式共轴双旋翼无人机，其特征在于，所述无人机安装有垂直起落架。
7.如权利要求1所述的下置式共轴双旋翼无人机，其特征在于，所述旋翼可折叠。
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