[实用新型]一种共轴式无人直升机航向操纵电路

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及一种航向操纵电路，尤其涉及一种共轴式无人直升机航向操纵电路，属于无人机控制技术领域。

(二)背景技术

共轴式直升机航向机械操纵机构有两种形式：一是半差动机构，即在操纵航向时只改变下旋翼的桨距，这样在改变航向的同时，直升机的升力也会受到影响，从而使直升机的高度发生不必要的改变。另一种为全差动机构，即在操纵航向过程中在改变下旋翼桨距的同时，通过机构改变上旋翼的桨距，保证直升机高度不变。以上两种操纵机构均存在不足。半差动机构结构简单，但是要求驾驶员在驾驶过程中，改变航向的同时，要改变总距，以维持上下旋翼产生的总升力不变。全差动机构虽然可以减轻驾驶员的负担，但是结构复杂。

(三)实用新型内容

1、目的：本实用新型的目的是提供一种共轴式无人直升机航向操纵电路，它克服了现有技术的缺点，提出了采用机械加电控方式，并给出了电路实现原理及电路参数调整实现方法，满足了无人直升机的航向操纵要求。

2、技术方案：本实用新型采用机械加电控结合的方式，航向机械操纵机构采用结构简单的半差动机构形式(现有技术)，利用电控方式实现了在航向操纵的过程中，同时改变总距，实现了全差动结构的功能。

(1)一种共轴式无人直升机航向操纵电路，航向操纵原理框图如图1所示，综合电路原理图如图2所示。该综合电路由两个运算放大器U1A、U1B、6个固定电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6，两个二极管D1、D2和两个可变电阻W1、W2组成；电路连接方式为：W1、W2分别与D1、D2串联后与R1并联，然后与U1A的反相端连接，电阻R5接在U1A的同相端和地之间，U1A的输出端与反相端之间接入电阻R2组成反相加法运算电路。U1A的输出经电阻R3接到U1B的反相端，电阻R6接在U1B的同相端和地之间，U1B的输出端与反相端之间接入电阻R4组成反相运算电路。

该综合电路接收航向操纵指令和总距操纵指令，实现了二者的结合，使得在航向操纵时，总距也有Kδ_Y的输出，从而，给出综合调整结果改变总距，驱动总距舵机，在改变直升机航向的同时保持直升机的升力不变，达到预期的理想效果。

电路的实现原理：由运算放大器U1A构成加法器，其输入量是航向操纵量δ_Y和总距操纵量δ_H，输出经运算放大器U1B构成的反相器反相后在输出端得到δ_H+Kδ_Y。

其中，电路中运算放大器的型号是LM158，固定电阻的值R1-R6为20～50KΩ，二极管型号为1N5819，可变电阻W1和W2为200KΩ。

(2)一种共轴式无人直升机航向操纵电路中参数K的确定方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：将发动机转速设置在起飞转速的60％～80％，保证直升机不会离地；

步骤二：固定发动机的油门，使发动机的输出功率不变；

步骤三：通过调整W1、W2的阻值来实现参数K的调整，进行航向操纵，观测发动机转速的变化；发动机转速变化范围小于2％，即参数K满足工程需要，达到实际要求。

在图1中综合电路实现了航向操纵量δ_Y和总距操纵量δ_H的结合，使得在航向操纵时，总距也有Kδ_Y的输出，保证总距舵机产生需要的变化。在图1中关键技术是参数K的设置。工程实际应用中，我们采用试验调整的方法以确定其合理取值。

在图2中，U1A、U1B是运算放大器，R1、R2、R3、R4、R5、R6是固定电阻；D1、D2是二极管，W1、W2是可变电阻，可以通过调整W1、W2的阻值得到参数K的调整，该电路可实现图1中综合电路的功能。

3、优点及功效：

本实用新型在综合参考全差动机构和半差动机构的优缺点的基础上，提出了采用半差动机构加电控方式，并给出了电路实现原理及电路参数调整实现方法，克服了以上两种机构的缺点，满足了无人直升机的航向操纵要求。

本实用新型可降低无人直升机的制造成本，缩短无人直升机的研制周期，能满足工程要求。

(四)附图说明

图1航向操纵原理方框示意图

图2综合电路原理示意图

图中符号说明如下：

δ_Y航向操纵量；δ_H总距操纵量；K被调整参数

U1A、U1B运算放大器；R1、R2、R3、R4、R5、R6固定电阻；D1、