[发明专利]一种直驱式油动定转速变桨距多旋翼无人机及其控制方法

权利要求书

1.一种直驱式油动定转速变桨距多旋翼无人机，其特征在于，其组成包括机身、动力系统、起落架和航电系统；所述机身为全复材的一体化机身；所述动力系统的组成包括发动机系统、变桨距系统、旋翼系统和供油系统；所述航电系统的组成包括飞控、采集模块、供电模块、指示模块和接收机；所述起落架为滑橇式起落架，其上设置有柔性的吊舱位；

所述机身的组成包括主机身、加强件、发动机座、药箱、油箱托、油箱、中心板、机罩和机臂；所述主机身采用碳纤维复合材料一体化成型，机臂设置在主机身上；所述加强件为碳纤维筒，与主机身铆接在一起；发动机座作为埋覆件固定在主机身上的机臂末端；所述药箱设置在主机身内部的筒形加强件形成的腔内，水平方向的自由度被筒形加强件限制，竖直方向的自由度被主机身限制；油箱托为碳纤维复合材料桶，上部与连接在主机身上平面的中心板连接，下部表面贴在药箱上表面上，限制药箱在竖直方向自由度；油箱放置在油箱托和中心板之间的空间内；机罩为全透明塑料壳；所述机身采用嵌套式布局，供油系统、航电系统均在主机身内。

2.根据权利要求1所述的一种直驱式油动定转速变桨距多旋翼无人机，其特征在于，所述起落架通过6个管夹固定在主机身的下部，起落架中间部位设置了一块碳纤板，即所述的柔性吊舱位，通过不同的孔位固定安装不同的任务设备。

3.根据权利要求1所述的一种直驱式油动定转速变桨距多旋翼无人机，其特征在于，所述发动机系统和变桨距系统设置于发动机座上；所述发动机系统由发动机、点火器、喷油器、启动电机、启动装置、发动机电控单元和油门舵机组成；所述变桨距系统由变距舵机、舵机摇臂、舵机连杆、H连杆、防扭臂、不动盘、动盘和旋翼夹控制臂组成；所述旋翼系统由旋翼轴、旋翼头、中连块、旋翼夹和旋翼组成；

所述旋翼轴带法兰盘一端与发动机输出轴上的法兰盘直接连接，并穿过与防扭臂、H连杆、舵机连杆、舵机摇臂连接的不动盘，以及通过旋翼夹控制臂与旋翼夹铰接的动盘，不动盘和动盘之间有轴承；旋翼头铰接在旋翼轴的另一端，中连块铰接在旋翼头上，中连块连接旋翼夹；旋翼螺接在旋翼夹上，实现发动机输出轴带动旋翼轴转动，旋翼轴带动旋翼同步转动，即发动机直接驱动旋翼系统。

4.根据权利要求1所述的一种直驱式油动定转速变桨距多旋翼无人机，其特征在于，所述采集模块包括由陀螺仪、加速度计、磁力计、激光测距仪、气压计和GPS组成，监测机体当前的姿态和位置，并通过姿态融合算法和高度融合算法实时传给飞控；所述供电模块主要由电池、配电器和航空电缆组成；指示模块包括状态指示灯、航向指示灯。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种直驱式油动定转速变桨距多旋翼无人机，其特征在于，其控制方法为：遥控器发射PWM信号，接收机接收到信号后经解码、放大等操作后再传给飞控，飞控给配电器指令导通启动电机的电路，启动电路通过启动装置来启动发动机；发动机启动以后推油门杆，接收机接收到油门控制信号传给飞控，飞控给油门舵机发送控制指令，增大油门开度，发动机转速上升，随着油门开度的增大，转速也逐渐增大；这一过程中，霍尔元件监测到转速信号，转速信号输入点火器和发动机电控单元，点火器根据转速信号调节点火时间、点火次数和点火频率，发动机电控单元根据转速信号调整喷油器的喷油时间和喷油频率；当油门推到50%时，触发发动机定速，发动机转速稳定在某一转速，油门通道转为螺距通道，继续推油门杆，接收机接收到螺距控制信号传给飞控，飞控给变距舵机，变距舵机动作带动舵机摇臂动作，引起舵机连杆、H连杆和防扭臂动作，从而引起不动盘上下移动，不动盘靠轴承拖动动盘上下移动，然后通过旋翼夹控制臂调整旋翼夹的安装角即改变旋翼桨距角，采用变桨距而非变转速的方式改变升力。