非平面八臂三十二旋翼飛行器制造技術

本實用新型專利技術屬于航空學技術領域，涉及一種非平面八臂三十二旋翼飛行器，包括機體、連接在機體周圍的八根支撐臂、設置在支撐臂端部的八對雙轉子、設置在支撐臂中部的八對雙轉子、折疊連接件、折疊卡扣和設置在機體中連接控制各雙轉子的電控系統。每對雙轉子的上旋翼和下旋翼旋轉方向相反，其扭矩大小相等、方向相反，消除了陀螺力矩和反扭力矩的干擾。支撐臂端部和中部的雙轉子的電機旋轉軸中心線與支撐臂主體平面的法線成一定的夾角，雙轉子的合力和合力矩在三個軸上的六個分量分別可控，實現了運動和姿態的解耦。八根支撐臂設計成可折疊結構，支撐臂外段可以折向支撐臂內段，折疊后的支撐臂可以向下再次折疊，減小了飛行器的體積。該飛行器在同等體積下具有更高的機動性、更大的載重能力和更長的飛行時間。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種非平面八臂三十二旋翼飛行器。
技術介紹
能夠垂直起降的飛行器由于對起飛和降落場地的要求較少，因此在軍事和民用領域都有廣闊的應用需求。夠垂直起降的飛行器從升力產生方式不同可以分為固定翼和旋翼兩種類型，具有垂直起降功能的固定翼飛行器因其功耗大、技術復雜、可靠性低等缺點主要在軍事領域應用并逐步完善技術，由于民用領域對成本、保障條件、可靠性等要求使得具有垂直起降功能的固定翼飛行器短期內還無法應用。旋翼式垂直起降飛行器大致可分為直升機和多旋翼兩大類。直升機大致包括單旋翼、雙旋翼、傾轉旋翼等結構形式，單旋翼直升機需要尾槳結構來抵消旋翼對機體產生的扭力，傾轉旋翼機需要在垂直起飛和平飛狀態進行旋翼的翼面的傾轉，其不足之處在于設計上主槳直徑相對于機體較大，結構復雜，靈活性與平穩性較差，且飛行器的升力與重量之比較低，如果設計成小型飛行器則負載能力很差，另夕卜，由于復雜的氣動特性導致該類型的飛行器控制難度大、自主性差、安全性不高，影響了其應用發展。除了直升機，另一類具有垂直起降能力的旋翼式飛行器是多旋翼飛行器，常見的是四旋翼飛行器、六旋翼飛行器和八旋翼飛行器。多旋翼飛行器相比直升機取消了復雜的變矩結構，依靠多個旋翼的轉速變化實現了對飛行器的控制。相比無人直升機，多旋翼飛行器具有結構簡單、操作靈活、穩定性高、自主容易實現等優點，已在消費級領域實現了成功應用。隨著多旋翼飛行器在工業領域的應用推廣，對其載重要求越來越大，如果僅靠簡單增加旋翼直徑和電機功率，那么導致的時延將影響多旋翼的控制靈敏性。同時，在現在的平面結構上增加電機和旋翼個數又使得其體積越來越大，運輸和使用非常不便。另外，現在的平面多旋翼飛行器通過反扭力矩控制偏航導致控制力矩不足且響應慢，影響了飛行器的整體性能，特別是使用大電機配大直徑旋翼會使響應時間變慢，嚴重時甚至會使控制器失穩。更重要是，現有的多旋翼飛行器在飛行過程中產生的陀螺力矩無法消除，只能作為系統自身的內擾由控制系統來克服，即浪費了能量又降低了控制品質和運動能力。
技術實現思路
為克服上述技術不足，本技術的目的是提供一種能克服運動時產生的陀螺力矩對飛行器造成的內擾、響應靈敏、體積緊湊、可靠性好且具有高帶載能力的非平面八臂三十二旋翼飛行器。本技術非平面八臂三十二旋翼飛行器，包括機體、連接在機體周圍的八根支撐臂、設置在支撐臂端部的八對雙轉子、設置在支撐臂中部的八對雙轉子、折疊連接件、折疊卡扣和設置在機體中連接控制各雙轉子的電控系統。所述的八根支撐臂的幾何中心線在同一平面上，稱該平面為支撐臂主體平面。所述的每對雙轉子由上旋翼、下旋翼、驅動上旋翼的上電機、驅動下旋翼的下電機、連接上電機的上固定板、連接下電機的下固定板、連接上固定板和支撐臂的上管夾件、連接下固定板和支撐臂的下管夾組成。每對雙轉子的上電機和下電機的旋轉軸的中心線在一條直線上，電機旋轉軸中心線與連接這對雙轉子的支撐臂的幾何中心線垂直。每對支撐臂端部的雙轉子的電機旋轉軸中心線與支撐臂主體平面的法線成一相等的夾角，夾角大于O度小于90度。每對支撐臂中部的雙轉子的電機旋轉軸中心線與支撐臂主體平面的法線成一相等的夾角，夾角大于或等于O度、小于90度。每根支撐臂端部和中部的兩對雙轉子相對于該根支撐臂的傾轉方向相同；相鄰兩根支撐臂端部的兩對雙轉子相對于各自支撐臂的傾轉方向相反，相鄰兩根支撐臂中部的兩對雙轉子相對于各自支撐臂的傾轉方向也相反。每對雙轉子的上旋翼和下旋翼旋轉方向相反;每根支撐臂端部和中部的兩對雙轉子的上旋翼旋轉方向相反，下旋翼旋轉方向也相反;相鄰兩根支撐臂端部的兩對雙轉子的上旋翼旋轉方向相反，下旋翼旋轉方向也相反，相鄰兩根支撐臂中部的兩對雙轉子的上旋翼旋轉方向相反，下旋翼旋轉方向也相反。對于支撐臂端部(或中部)的八對雙轉子，稱一對雙轉子與間隔三對雙轉子的另一對雙轉子為一個對角線組，該兩對雙轉子中心的連線為一根對角連線。每個對角線組中兩對雙轉子的中心位于以其對角連線為直徑、以機體中心為圓心的一個圓上，與該對角線組相鄰的一個對角線組中兩對雙轉子的中心也位于該圓上，與該對角線組相鄰的另一個對角線組中兩對雙轉子的中心可以位于該圓上也可以不位于該圓上。每根對角連線與相鄰兩根對角連線所成的夾角可以相等，也可以不等;對于雙轉子中心都位于同一個圓上的相鄰兩根對角連線，飛行器關于該相鄰兩根對角連線所成夾角的角平分線對稱。每對雙轉子的上、下兩個旋翼分別由上、下電機驅動，控制每對雙轉子上、下兩個旋翼的旋轉速度，使其扭矩大小相等、方向相反，對機體的合扭矩為零。在飛行器飛行時，每對雙轉子正反旋轉的兩個旋翼消除了對機體的陀螺干擾效應。八對支撐臂端部的雙轉子的電機旋轉軸中心線與支撐臂主體平面的法線成八個相等的夾角，八對支撐臂中部的雙轉子的電機旋轉軸中心線與支撐臂主體平面的法線也成八個相等的夾角，使十六對雙轉子對機體的合力和合力矩在三個軸方向的六個分量分別可控，實現了運動和姿態的完全解耦。另夕卜，由于雙轉子的電機旋轉軸中心線與支撐臂主體平面的法線成一定的夾角，使得飛行器的偏航控制力可由旋翼升力在支撐臂主體平面的分量來提供，解決了平面多旋翼飛行器需要用反扭力矩控制偏航存在的響應慢且控制力矩不足的缺點。由于該飛行器消除了飛行時的陀螺力矩和反扭力矩造成的干擾，且能夠解耦姿態和平動間的耦合，因此，該飛行器具有高度的機動性，可以實現垂直起降、快速前飛、倒飛、懸停、飛行中任意方向改變。為了減小該非平面八臂三十二旋翼飛行器的體積，八根支撐臂設計成可折疊結構，便于儲存、運輸和裝卸。在每根支撐臂中部介于兩對雙轉子之間有一個折疊連接件，將支撐臂分為支撐臂外段和支撐臂內段。支撐臂外段可以通過折疊連接件在支撐臂主體平面內折向支撐臂內段，同時支撐臂內段安裝一個折疊卡扣固定住折疊后的支撐臂外段。在支撐臂內段的根部也有一個折疊連接件與機體相連，使折疊后的支撐臂可以垂直于支撐臂主體平面向下再次折疊，進一步減小飛行器的體積。雙轉子的上下兩組電機和旋翼組成的動力系統相比平面結構的多旋翼飛行器的一組平面電機和旋翼組成的動力系統體積利用率高、升力密度高，可折疊的支撐臂大大減小了飛行器的體積，因此該飛行器在同等體積下具有更大的載重能力和更長的飛行時間。【附圖說明】圖1是本技術的結構不意圖；圖2是本技術的簡要示意圖；圖3是圖1中所示雙轉子的結構示意圖；圖4是圖1中雙轉子位置的簡要示意圖；圖5是圖1中折疊連接件的結構示意圖；圖6是圖5中兩個連接件的結構示意圖；圖7是圖1中折疊卡扣的結構示意圖。【具體實施方式】以下結合附圖給出的實施例對本技術作進一步詳細說明。參照圖1、圖2和圖3，非平面八臂十六旋翼飛行器，包括機體1、連接在機體I周圍的八根支撐臂2、設置在支撐臂2端部的八對雙轉子3、設置在支撐臂2中部的八對雙轉子3、折當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
非平面八臂三十二旋翼飛行器，其特征在于：該飛行器包括機體、連接在機體周圍的八根支撐臂、設置在支撐臂端部的八對雙轉子、設置在支撐臂中部的八對雙轉子、折疊連接件、折疊卡扣和設置在機體中連接控制各雙轉子的電控系統；八根支撐臂的幾何中心線在支撐臂主體平面上；每對雙轉子由上旋翼、下旋翼、驅動上旋翼的上電機、驅動下旋翼的下電機、連接上電機的上固定板、連接下電機的下固定板、連接上固定板和支撐臂的上管夾件、連接下固定板和支撐臂的下管夾組成；每對雙轉子的上電機和下電機的旋轉軸的中心線在一條直線上，電機旋轉軸中心線與連接這對雙轉子的支撐臂的幾何中心線垂直；每對支撐臂端部的雙轉子的電機旋轉軸中心線與支撐臂主體平面的法線成一相等的夾角，夾角大于0度小于90度；每對支撐臂中部的雙轉子的電機旋轉軸中心線與支撐臂主體平面的法線成一相等的夾角，夾角大于或等于0度、小于90度；每根支撐臂端部和中部的兩對雙轉子相對于該根支撐臂的傾轉方向相同；相鄰兩根支撐臂端部的兩對雙轉子相對于各自支撐臂的傾轉方向相反，相鄰兩根支撐臂中部的兩對雙轉子相對于各自支撐臂的傾轉方向也相反；每對雙轉子的上旋翼和下旋翼旋轉方向相反；每根支撐臂端部和中部的兩對雙轉子的上旋翼旋轉方向相反，下旋翼旋轉方向也相反；相鄰兩根支撐臂端部的兩對雙轉子的上旋翼旋轉方向相反，下旋翼旋轉方向也相反，相鄰兩根支撐臂中部的兩對雙轉子的上旋翼旋轉方向相反，下旋翼旋轉方向也相反。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹萍，
申請(專利權)人：曹萍，
類型：新型
國別省市：吉林;22