共轴六桨无人飞行器的制作方法

1.本发明涉及无人飞行器技术领域，具体涉及共轴六桨无人飞行器。


背景技术：

2.多旋翼无人飞行器采用分布式动力系统，结构简单但整机力效效率低等问题。
3.双旋翼共轴式直升机采用变桨距桨叶，整机力效效率高但结构复杂、故障率高、维修难度大等问题。
4.垂直起降固定翼无人飞行器采用固定翼无人飞行器与多旋翼无人飞行器结合的方式，平飞续航时间长但悬停力效效率极低、结构复杂、故障率高、维修难度大等问题。
5.综上所述，亟需一种结构简单、力效效率高和收纳体积小的无人无人飞行器。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的主要目的在于提出了一种共轴六桨无人飞行器。
7.本发明采用的技术方案是：共轴六桨无人飞行器，包括：
8.机身，包括机身结构与所述机身结构内部的供能系统；
9.其中，所述供能系统可以由锂电池、氢燃料电池或者汽油发动机给姿态控制系统和动力驱动系统提供动能。
10.正动力驱动系统，包括一号电机与由一号电机驱动的正螺旋桨；
11.反动力驱动系统，包括二号电机与由二号电机驱动的反升力桨；
12.姿态控制系统，包括三号电机、一号姿态桨、四号电机、二号姿态桨、五号电机、三号姿态桨、六号电机、四号姿态桨与姿态电机座结构件；所述三号电机驱动一号姿态桨，四号电机驱动二号姿态桨，五号电机驱动三号姿态桨，六号电机驱动四号姿态桨；所述姿态电机座结构件机械耦合三号电机、四号电机、五号电机及六号电机，相邻电机之间成90度。
13.其中，所述机身、所述正动力驱动系统、所述反动力驱动系统和所述姿态控制系统可以任意排列地安装，共有24种排列组合方式。所述排列方式，其中包括标准排列顺序，由上到下为：姿态控制系统——正动力驱动系统——反动力驱动系统——机身。
14.从上述的技术方案可以看出，本发明提出的共轴六桨无人飞行器，通过所述正动力驱动系统、所述反动力驱动系统协同控制无人飞行器的偏航角和推力，实现无人飞行器的升降与航向；通过所述姿态控制系统控制无人飞行器的俯仰角与翻滚角，实现无人飞行器的前后左右。其拥有了双旋翼共轴式直升机与多旋翼无人飞行器的各自优势，同时摒弃他们的缺点。
15.相对于多旋翼无人飞行器，本发明拥有双旋翼共轴式直升机的结构紧凑，折叠后的收纳空间小，升力大，前进与悬停的气动效率更高，相同电池容量情况下续航时间可以增加接近一倍，飞行阻力小，升力所产生气流下行阻力小等气动优势；
16.相对于双旋翼共轴式直升机与垂直起降无人飞行器，本发明拥有多旋翼无人飞行器的结构简单，响应快，仅通过控制数个电机的转速就实现了无人飞行器的姿态控制，折叠
后的收纳空间小。
附图说明
17.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
18.图1是本发明一实施例提供的共轴六桨无人飞行器的等轴侧示意图；
19.图2是图1中所示的共轴六桨无人飞行器的前视示意图；
20.图3是图1中所示的共轴六桨无人飞行器的俯视示意图；
21.图4是图1中所示的共轴六桨无人飞行器折叠时的等轴侧示意图；
22.图5是图4中所示的共轴六桨无人飞行器的前视示意图；
23.图6是图4中所示的共轴六桨无人飞行器的俯视示意图；图7是本发明的摘要附图。
具体实施方式
24.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.还应当理解，在本次发明说明书中所使用的的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不在于在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其他情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
26.还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
27.还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的“一实施例”为本发明中的可能24种排列组合组合方式之一，“一实施例”所提出的权利要求均适用于本发明中的可能24种排列组合组合方式。
28.如图1至图6所示，本发明的一实施例提出一种共轴六桨无人飞行器10包括：机身11、正动力驱动系统12、反动力驱动系统13、姿态控制系统14。标准排列顺序由上到下为：姿态控制系统14——正动力驱动系统12——反动力驱动系统13——机身11。机身11，包括机身结构111与所述机身结构内部的供能系统112。机身的上端安装反动力驱动系统13。反动力驱动系统13，包括二号电机131与由二号电机驱动的反升力桨132。反动力驱动系统 13的上端安装正动力驱动系统12。正动力驱动系统12，包括一号电机121与由一号电机驱动的正螺旋桨122；正动力驱动系统12的上端安装姿态控制系统14。姿态控制系统14由三号电机141、一号姿态桨142、四号电机143、二号姿态桨144、五号电机145、三号姿态桨 146、六号电机147、四号姿态桨148、姿态电机座结构件149组成。
29.共轴六桨无人飞行器10通过正动力驱动系统12与反动力驱动系统13同时增加转速时，共轴六桨无人飞行器10升高；正动力驱动系统12与反动力驱动系统13同时减少转速时，共轴六桨无人飞行器10下降；正动力驱动系统12增加转速而反动力驱动系统13减少转速时，共轴六桨无人飞行器10顺时针偏航；正动力驱动系统12减少转速而反动力驱动系统
13增加转速时，共轴六桨无人飞行器10逆时针偏航。通过姿态控制系统14通过四个电机的推力变化合成任意矢量力，绕共轴六桨无人飞行器10的质心产生扭转力矩，改变共轴六桨无人飞行器10的俯仰角、翻滚角，调整共轴六桨无人飞行器10姿态，从而实现共轴六桨无人飞行器10的前后左右移动。
30.进一步的，姿态控制系统14的电机与姿态桨为一对一配套。
31.其中，三号电机141驱动一号姿态桨142，四号电机143驱动二号姿态桨144，五号电机145驱动三号姿态桨146，六号电机147驱动四号姿态桨148；姿态电机座结构件149 机械耦合三号电机141、四号电机143、五号电机145及六号电机147。
32.优选的，相邻电机之间夹角为90度。
33.作为可选方案，姿态控制系统14的电机数量大于或等于2，为两个电机是成90度、三个电机个成120度、四个电机成90度，角度可以不均分，能绕质心和中轴线产生扭转力矩。
34.进一步的，姿态控制系统14的三号电机141,四号电机143,五号电机145,六号电机147的中轴线平衡于正动力驱动系统12或反动力驱动系统13旋转时所形成的平面。
35.作为可选方案，姿态控制系统14的三号电机141,四号电机143,五号电机145,六号电机147的中轴线与机身11中轴线不在同一平面内时，其能在电机中轴线组成的平面上合成绕质心的矢量力和绕机身11中轴线的扭转力矩，此时机身11中轴线的扭转力矩可以被正动力驱动系统12和反动力驱动系统13所产生的扭转力矩平衡，在此形式同样达到改变共轴六桨无人飞行器10姿态的效果。
36.作为可选方案，姿态控制系统14的两个及以上电机可以合成矢量力和扭转力矩，扭转力矩可只由动力驱动系统12或反动力驱动系统13所产生的扭转力矩平衡。
37.其中，在上述可选方案，共轴六桨无人飞行器10只需要动力驱动系统12或反动力驱动系统13。
38.进一步的，一号姿态桨142、二号姿态桨144、三号姿态桨146以及四号姿态桨146 的直径相同。
39.进一步的，正动力驱动系统12的直径为c1，所述反动力驱动系统13的直径为c2，所述一号姿态桨的直径为c3，其中，c3≤0.5c1，c3≤0.5c2。
40.优选的，正动力驱动系统12处于反动力驱动系统13的上端,c2≤c1。
41.作为可选方案，正动力驱动系统12和反动力驱动系统13能由两个独立的中空轴电机或者由两个或两个以上独立的电机配合传力机构带动正螺旋桨和反螺旋桨实现。
42.作为可选方案，共轴六桨无人飞行器10当只有正动力驱动系统12或反动力驱动系统13时，可以通过姿态控制系统14所产生的机身11中轴线的扭转力矩平衡。
43.作为可选方案，共轴六桨无人飞行器10当只有正动力驱动系统12或反动力驱动系统13由同一个电机同时驱动时，可以通过姿态控制系统14所产生的机身11中轴线的扭转力矩平衡。
44.作为可选方案，正动力驱动系统12和反动力驱动系统13能由内燃机提供旋转动力或由内燃机和电机组合提供动力或电机提供动力。
45.作为可选方案，正动力驱动系统12和反动力驱动系统13由电机提供直接动力时，为不可变桨距结构。
46.作为可选方案，正动力驱动系统12和反动力驱动系统13由内燃机直接提供旋转动
力时，为可变桨距结构。
47.进一步的，正动力驱动系统12和反动力驱动系统13的叶片数量为不小于2的任意整数。
48.进一步的，正动力驱动系统12和反动力驱动系统13的叶片可以为活动连接，以使叶片相对于机身可折叠。
49.进一步的，正动力驱动系统12和反动力驱动系统13的直径比为0.5至2的任意一值。
50.进一步的，正动力驱动系统12和反动力驱动系统13采用中空设计或半中空设计，中空设计结构用于连接正动力驱动系统12和反动力驱动系统13与机身11，为连接正动力驱动系统12和反动力驱动系统13与机身11的线材提供通道。
51.进一步的，包括云台，所述云台用于搭载拍摄装置，所述云台安装于所述共轴六桨无人飞行器的上端或者下端，所述正动力驱动系统、反动力驱动系统和姿态控制系统位于所述拍摄装置的视场角范围外。
52.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的专利范围，本发明可以以许多不同的形式来实现，相反的，停工这些杀伤力对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对中期部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用再其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

技术特征：
1.共轴六桨无人飞行器，其特征在于，包括：机身、正动力驱动系统、反动力驱动系统、姿态控制系统；所述机身由机身结构和供能系统组成；所述正动力驱动系统由一号电机驱动正螺旋桨；所述反动力驱动系统由二号电机驱动反升力桨；所述姿态控制系统由三号电机、一号姿态桨、四号电机、二号姿态桨、五号电机、三号姿态桨、六号电机、四号姿态桨、姿态电机座结构件组成；所述三号电机驱动一号姿态桨，四号电机驱动二号姿态桨，五号电机驱动三号姿态桨，六号电机驱动四号姿态桨；所述姿态电机座结构件机械耦合三号电机、四号电机、五号电机及六号电机，相邻电机之间成90度。2.根据权利要求1所述的共轴六桨无人飞行器，其特征在于，所述机身、所述正动力驱动系统、所述反动力驱动系统和所述姿态控制系统可以任意排列地安装，共有24种排列组合方式。3.根据权利要求2所述的共轴六桨无人飞行器，其特征在于，所述排列方式，其中包括标准排列顺序，由上到下为：姿态控制系统——正动力驱动系统——反动力驱动系统——机身。4.根据权利要求1所述的共轴六桨无人飞行器，其特征在于，所述正动力驱动系统与所述反动力驱动系统协同控制无人飞行器的偏航角和推力。5.根据权利要求4所述的共轴六桨无人飞行器，其特征在于，所述正动力驱动系统与反动力驱动系统同时增加转速时，无人飞行器升高；正动力驱动系统与反动力驱动系统同时减少转速时，无人飞行器下降；正动力驱动系统增加转速而反动力驱动系统减少转速时，无人飞行器顺时针偏航；正动力驱动系统减少转速而反动力驱动系统增加转速时，无人飞行器逆时针偏航。6.根据权利要求4所述的共轴六桨无人飞行器，其特征在于，所述正动力驱动系统的直径与所述反动力驱动系统的直径比为0.5至2的任意一值。7.根据权利要求4所述的共轴六桨无人飞行器，其特征在于，所述正螺旋桨和反升力桨的叶片数量为不小于2的任意整数。8.根据权利要求4所述的共轴六桨无人飞行器，其特征在于，所述正螺旋桨和反升力桨的叶片可以为活动连接，以使叶片相对于机身可折叠。9.根据权利要求1所述的共轴六桨无人飞行器，其特征在于，所述姿态控制系统控制无人飞行器的俯仰角与翻滚角。10.根据权利要求9所述的共轴六桨无人飞行器，其特征在于，所述正动力驱动系统的直径为c1，所述反动力驱动系统的直径为c2，所述一号姿态桨的直径为c3，其中，c3≤0.5c1，c3≤0.5c2。11.根据权利要求9所述的共轴六桨无人飞行器，其特征在于，所述姿态控制系统的电机数量不被限制于4个，可以是2个，3个或者5个等。两个电机时为90度夹角、三个电机时为120度夹角、四个电机时为相邻电机之间成90度，以此类推。12.根据权利要求9所述的共轴六桨无人飞行器，其特征在于，所述姿态控制系统通过数个电机推力的变化合成任意矢量力，绕无人飞行器的质心产生扭转力矩，改变无人飞行
器的俯仰角、翻滚角，调整无人飞行器姿态，从而实现无人飞行器的前后左右移动。13.根据权利要求9所述的共轴六桨无人飞行器，其特征在于，所述三号电机、四号电机、五号电机和六号电机的电机中轴线平行于正螺旋桨或反升力桨旋转时所形成的平面。14.根据权利要求9所述的共轴六桨无人飞行器，其特征在于，所述三号电机、四号电机、五号电机和六号电机的电机中轴线与机身中轴线不在同一平面内时，其能在电机中轴线组成的平面上合成绕质心的矢量力和绕机身中轴线的扭转力矩，此时机身中轴线的扭转力矩可以被正螺旋桨和反升力桨所产生的扭转力矩平衡，在此形式同样达到改变无人飞行器姿态的效果。

技术总结
本发明公开了共轴六桨无人飞行器，其中包括机身、正动力驱动系统、反动力驱动系统、姿态控制系统；所述机身由机身结构和供能系统组成；所述正动力驱动系统由一号电机驱动正螺旋桨；所述反动力驱动系统由二号电机驱动反升力桨；所述电机座结构件机械连接正动力驱动系统与反动力驱动系统；所述姿态控制系统安装在正动力驱动系统与反动力驱动系统之间或者正动力驱动系统和反动力驱动系统的上方或者下方，其中，姿态电机座结构件机械耦合三号电机、四号电机、五号电机以及六号电机，三号电机驱动一号姿态桨，四号电机驱动二号姿态桨，五号电机驱动三号姿态桨，六号电机驱动四号姿态桨；本发明的共轴六桨无人飞行器，通过正动力驱动系统与反动力驱动系统的转速变化控制无人飞行器的升降与航向，通过姿态控制系统调节无人飞行器的姿态，从而实现无人飞行器的前后左右移动。通过新的无人飞行器结构获得比传统悬停类无人飞行器更高的气动效率、折叠桨叶后收纳空间小、控制方式简单可靠、方便维修与推广。方便维修与推广。方便维修与推广。


技术研发人员：黄景旺
受保护的技术使用者：黄景旺
技术研发日：2022.05.06
技术公布日：2023/4/21