一种适用于垂起无人旋翼机的反扭矩装置的制作方法

本实用新型属于飞行器技术领域，涉及一种适用于垂起无人旋翼机的反扭矩装置。

背景技术：

自转旋翼飞行器是一种以自转旋翼作为升力面、螺旋桨推/拉力或其它供能方式为前进动力的旋翼类飞行器[1]，并且兼有固定翼飞机和直升机的特点，具有良好的低空、低速性能和安全性，且操作简单，制造、使用成本低。当下无人机技术也越来越成为时代的热门，将无人机技术与旋翼机结合而成的无人旋翼机不用考虑人的因素影响，应用范围更广，有着更好的发展前景。

目前传统的自旋翼飞机起飞方式有两种：滑跑式起飞和跳跃式起飞。这两种起飞方式均对起飞场地要求较高，起飞受环境限制很大，从而限制了自旋翼飞机的市场和发展空间。如果在无人旋翼机上另外安装一台驱动电机来带动旋翼旋转实现垂直起飞，将大幅度减小旋翼机起飞对场地的要求、提高了其机动性能，使其市场应用前景更为广阔。

技术实现要素：

鉴于上述技术问题，本实用新型提供了一种适用于垂起无人旋翼机的反扭矩装置，旨在解决现有技术中的问题。

如果要使旋翼机像直升机一样垂直起飞，在其结构设计上就要面临与直升机相似的反扭矩问题，由角动量守恒可知，当直升机螺旋桨高速转动时会给机身带来一个和旋转方向相反的作用力，从而导致机身的旋转，对直升机飞行的稳定性造成了极大影响，通常直升机会通过安装在尾翼上的螺旋桨旋转产生的力来抵消相互的反扭力，故为了实现旋翼机垂直起飞，其机身设计上也需要一个类似装置，以抵消桨叶旋转产生的扭矩。本实用新型针对这一现象展开研究，提出在其尾部设计一种特殊结构的翼型，用来抵消相互的反扭矩。在旋翼机尾部的固定垂尾末端铰接一个可以左右转动的舵面，通过连杆和转轴来使其与电动舵机连接，使得飞机能够通过控制系统自由控制舵面左右转动。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种适用于垂起无人旋翼机的反扭矩装置，所述反扭矩装置设置在旋翼机机体尾部的连杆上，所述反扭矩装置包括：电动舵机1、摇杆机构2、连杆3、固定垂尾4、操纵面5，所述摇杆机构2通过电动舵机1驱动旋转，从而带动连杆3，所述连杆3与摇杆机构2在第一铰接点可转动连接，所述连杆3与操纵面5在第二铰接点7处铰接，从而可带动操纵面5绕铰接面8相对于固定垂尾4旋转，所述电动舵机1的电源来自于设置在旋翼机集体内的高密度锂电池9。

进一步地，所述高密度锂电池9向驱动电机10提供动力，所述驱动电机10通过第一超越离合器11驱动旋翼头12。

进一步地，所述驱动电机10还通过第二超越离合器25带动传动杆22，从而驱动推进螺旋桨旋转。

进一步地，所述驱动电机10与第一超越离合器11和第二超越离合器25之间设置有减速装置。

本实用新型的有益效果是：提供一种能够实现驱动电机控制螺旋桨转动的无人旋翼机垂直起飞时的反扭矩系统。将垂直起飞工况驱动与平飞工况传动系统分离设计，使推进动力模块与起降动力模块独立，由驱动电机提供垂飞工况旋翼预旋所需动力，由驱动电机驱动尾部推进螺旋桨工作，并操纵旋转舵面转动，使推进螺旋桨产生的气流作用在舵面上，以产生反扭矩效果。当飞机达到预定高度后，驱动电机停止，旋翼进入自转状态，在推进螺旋桨的作用下前飞。避免了使用直升机垂直起飞的反扭矩螺旋桨，使得反扭矩结构更加简单紧凑，简化了控制流程，易于实现；活塞发动机安装位置比较靠后，有利于整机重心位置的调整，同时增大了机舱载荷空间；具备了直升机垂直起飞功能的同时比直升机更加简单可靠，降低了成本，经济性高。

附图说明

图1本实用新型的反扭矩装置的可旋转舵面的结构侧视简图，即图中18处放大图。

图2是图1的俯视图。

图3本实用新型的起降动力系统和推进动力系统简图。

图4本实用新型的推进动力系统局部放大图。

图5本实用新型俯视图。

图中的标记为：1电动舵机，2摇杆机构，3连杆，4固定垂尾，5操纵面(舵面)，6第一铰接点，7第二铰接点，8铰接面，9高密度锂电池，10驱动电机，11第一超越离合器，12旋翼头，13推进动力系统，14推进螺旋桨，15推进14螺旋桨吹出尾流，16旋翼旋转而产生的力矩方向，17机身受到旋翼反作用而产生的力矩方向，18反扭矩装置，19本反扭矩装置作用而产生的力矩方向，20活塞发动机供油、供气通道，21接通电源，22活塞发动机传动杆件，23发动机输入连接盘，24活塞发动机传动杆件转动方向，a表示22杆件在a轴上的部分，b表示22杆件在b轴上的部分，25第二超越离合器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

本实用新型适用于作为一种电机带动垂直起飞的无人旋翼机的反扭矩系统，包含相对独立的反扭矩模块、起降动力模块以及推进动力模块。上述三个模块与设置在旋翼机机体内的控制器连接，所述控制器接收外部控制信号，从而控制上述三个模块工作。本实用新型中的控制器接收、传输控制信号的方式属于现有技术中常见的，由于本实用新型需要保护的是反扭矩的结构，因此控制器及控制器均采用现有技术中常见的，是本领域技术人员所知晓的方式，本实用新型不做具体阐述，只要能起到接收、传输控制信号即可。

本实用新型中反扭矩装置设置在旋翼机机体尾部的连杆上，所述反扭矩装置包括：电动舵机1、摇杆机构2、连杆3、固定垂尾4、操纵面5，所述摇杆机构2通过电动舵机1驱动旋转，从而带动连杆3，所述连杆3与摇杆机构2在第一铰接点可转动连接，所述连杆3与操纵面5在第二铰接点7处铰接，从而可带动操纵面5绕铰接面8相对于固定垂尾4旋转，所述电动舵机1的电源来自于设置在旋翼机集体内的高密度锂电池9。

起降动力模块中，所述高密度锂电池9向驱动电机10提供动力，所述驱动电机10通过第一超越离合器11驱动旋翼头12。

推进动力模块，所述驱动电机10还通过第二超越离合器25带动传动杆22，从而驱动推进螺旋桨旋转。

所述驱动电机10与第一超越离合器11和第二超越离合器25之间设置有减速装置，所述高密度锂电池9向旋翼机上的设备供电。

准备垂直起飞时，由驱动电机10提供驱动力，通过第一超越离合器11，使旋翼头12预旋。

同时驱动电机10通过第二超越离合器25带动尾部推进螺旋桨14旋转，以产生尾流。

飞机起飞同时操纵反扭矩装置工作，具体实施方式如下：通过电动舵机1控制摇杆机构2转动，机构2转动带动连杆3前后摆动，连杆3通过与操纵面5连接的第二铰接点7来控制操纵面5转动，使推进螺旋桨14产生的高速气流作用在操纵面5上，以产生一个与机身旋转趋势方向相反的力矩，达到反扭矩的作用。

达到预定高度时可控制电动舵机使操纵面5复位，由前方气流吹动旋翼旋转产生升力，推进螺旋桨14推进飞机飞行。

上述无人旋翼机可以旋翼自转的方式着陆，安全可靠。

运用本专利生成装置，实现了无人旋翼机的垂直起飞，大幅度减小了旋翼机起飞对场地的要求、提高了其机动性能，使其市场应用前景更为广阔。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。