[发明专利]四旋翼飞行器

说明书

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种四旋翼飞行器。

背景技术

四旋翼飞行器是一种最为常见的多旋翼飞行器，它是在同一平面上安装四个倾角固定的旋翼，与传统的单旋翼直升机相比，四旋翼飞行器可以采用更小的旋翼，从而使飞行变得更加安全，并且四个旋翼产生的推力较单个旋翼产生的推力能更好的实现飞行器的静态盘旋。

四旋翼飞行器，通过改变四个旋翼的转速大小产生飞行器飞行所需的升力和扭矩来实现稳定盘旋和精确飞行，从运动状态看，四旋翼飞行器具有空间六个自由度和四个可控的基本运动状态，四个基本运动状态分别为垂向飞行、纵向飞行、横向飞行和水平转动，前三个运动状态是通过改变四个旋翼升力大小对飞行器产生不同大小和不同方向的合力矩实现飞行器运动状态的改变，而水平转动即偏航是通过改变四个旋翼的反扭力矩实现对飞行器偏航的调整，由于旋翼的反扭力矩相比升力作用于飞行器机体产生的合力矩小很多，现有的四旋翼飞行器的偏航能力非常弱，这一缺陷严重影响和阻碍四旋翼飞行器机动性和抗风性能的提高。

发明内容

为了解决现有四旋翼飞行器存在的偏航能力弱的问题，本发明提出一种具有较强偏航能力的四旋翼飞行器。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

四旋翼飞行器，包括机体、设置在机体内部的航空电子系统和外部的起落装置及固定在机体下方的工作载荷模块，所述起落装置包括两个头部上翘的滑撬杆和两个交叉安装的滑撬梁，还包括与航空电子系统相连并通过折页结构可拆卸地安装在机体上的四个等长支撑臂和分别安装在支撑臂端部的四个结构相同的驱动单元，将飞行器质心设为机体坐标系原点，x轴方向设为飞行器的机头方向，z轴沿着飞行器纵向面，指向上方，四个支撑臂沿机体中心轴向四周等角度展开，每个支撑臂与机体中心轴的夹角α相等且0°＜α＜90°，四个支撑臂在机体坐标系xoy平面的投影为轴对称相交的两条直线，四个驱动单元在机体坐标系xoy平面的投影分别位于四个象限内或者分别位于x轴正负半轴上和y轴正负半轴上，每个驱动单元的旋转轴线在机体坐标系yoz平面或xoz平面的投影分别与z轴形成一夹角θ，-65°≤θ≤65°，不包括0，正负号表示方向，四个夹角大小相等方向不同，每个驱动单元的旋转轴线在机体坐标系xoy平面的投影与旋转中心到机体坐标系原点的连线在机体坐标系xoy平面的投影相互垂直，该飞行器姿态调整的控制量包括俯仰、滚转、偏航和z轴的升力总量。

所述驱动单元由一个旋翼和一个驱动电机组成，驱动电机固定在支撑臂端部，旋翼通过输出轴安装在驱动电机上。

当θ取正值时，表示驱动单元的旋转轴线在机体坐标系yoz平面或xoz平面沿z轴逆时针偏转；当θ取负值时，表示驱动单元的旋转轴线在机体坐标系yoz平面或xoz平面沿z轴顺时针偏转。

所述四个驱动单元分别为第一驱动单元、第二驱动单元、第三驱动单元和第四驱动单元，所述第一驱动单元在机体坐标系xoy平面的投影位于第一象限内或x轴正半轴上，所述第二驱动单元在机体坐标系xoy平面的投影位于第二象限内或y轴正半轴上，所述第三驱动单元在机体坐标系xoy平面的投影位于第三象限内或x轴负半轴上，所述第四驱动单元在机体坐标系xoy平面的投影位于第四象限内或y轴负半轴上。

所述第一驱动单元的旋翼与第三驱动单元的旋翼的旋转方向同时为顺时针或者同时为逆时针，第一驱动单元与第三驱动单元产生的升力分量和反扭力矩使飞行器机头产生向同一方向偏转的力矩；

所述第二驱动单元的旋翼与第四驱动单元的旋翼的旋转方向同时为逆时针或者同时为顺时针，第二驱动单元与第四驱动单元产生的升力分量和反扭力矩使飞行器机头产生向相反方向偏转的力矩；

所述第一驱动单元的旋翼与相邻的第二驱动单元的旋翼的旋转方向不同，第三驱动单元的旋翼与相邻的第四驱动单元的旋翼的旋转方向不同。