[发明专利]无人机及其共轴可变构型螺旋桨

说明书

本发明公开了一种共轴可变构型螺旋桨，包括：可离合共轴线连接的第一铰接轴和第二铰接轴、固定在第一铰接轴上的上旋翼和固定在第二铰接轴上的下旋翼、以及用于驱动下旋翼水平转动至和上旋翼平行或垂直的状态的动力机构。当需要依靠上旋翼和下旋翼旋转来带动无人机升降时，先将第一铰接轴和第二铰接轴进行分离，通过动力机构将下旋翼转动至和上旋翼垂直的状态，此时下旋翼和上旋翼构成四叶桨结构，以便于无人机进行升降运动；当不需要上旋翼和下旋翼来带动无人机进行升降，可以通过动力机构将下旋翼旋转至和上旋翼保持平行的状态，此时下旋翼和上旋翼构成两叶桨结构，以减少无人机飞行时的阻力。

技术领域

本发明涉及飞行器领域，特别是涉及一种共轴可变构型螺旋桨，还涉及一种包括上述共轴可变构型螺旋桨的无人机。

背景技术

现有的螺旋桨主要分为定距螺旋桨和变距螺旋桨，按桨叶可分为单叶桨和多叶桨。此外共轴反桨由于上下旋翼反向旋转，形成了直升机水平方向的力矩平衡，所以不需要尾桨来平衡直升机水平方向上的力矩。由于共轴反桨用套筒轴驱动上下两副反转的旋翼，同样存在串列双桨的上下旋翼之间的间距问题，间距小了，上下翼容易发生干涉，间距大了，不仅阻力大，而且需要刚度要求较高的驱动轴。共轴式双旋翼直升机两副旋翼一上一下，在正常飞行时不会发生触碰，但是在特殊的情况下，如遇到突然风变，机动超过极限值，桨叶变形或损坏时，作用在桨叶上的气动力、离心力和重力就会失去原来的平衡，从而偏离正常的运行轨迹而发生碰撞。而且其主要应用于直升机上。此外共轴旋翼虽然旋转方向相反，但其叶片的偏折方向也相反，升力小于四叶桨，而且机动性、操作性、环境适应性较差。

随着飞行器的发展，目前具有一种固定翼和旋翼混合布局的无人机。小构型的固定翼四旋翼混合布局无人机的螺旋桨都为两叶桨，桨的直径较小，不会影响机翼与机体结构。如果是三百千克级以上的固定翼旋翼混合布局无人机，为满足升力要求，桨的直径需要3.1m，过大的桨叶与固定翼机身，机翼，尾翼都存在干扰，直接影响机体与机翼的结构。在同等升力下，采用四叶桨虽然可以减少桨的直径，但是在固定翼平飞时，旋翼将停止工作，四叶桨无法打成顺桨，形成固定阻力，且存在转桨的风险。

因此，如何提供一种可以在两叶桨与四叶桨间转换的螺旋桨，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种共轴可变构型螺旋桨，本发明的另一个目的是提供一种包括上述共轴可变构型螺旋桨的无人机，可以使螺旋桨在两叶桨与四叶桨间直接转换，以保证各自结构的优点，且在升力相同的情况下，无转桨的风险。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种共轴可变构型螺旋桨，包括：可离合共轴线连接的第一铰接轴和第二铰接轴、固定在所述第一铰接轴上的上旋翼和固定在所述第二铰接轴上的下旋翼、以及用于驱动所述下旋翼水平转动至和所述上旋翼平行或垂直的状态的动力机构。

优选地，所述动力机构包括控制所述第二铰接轴转动的90°转角电磁铁。

优选地，所述动力机构包括固定连接在所述第二铰接轴上的被动齿轮、和所述被动齿轮啮合的主动齿轮。

优选地，所述上旋翼和所述下旋翼均为长度可折叠的旋翼。

优选地，所述上旋翼和所述下旋翼均为长度可伸缩的旋翼。

一种无人机，包括固定翼，还包括上述任意一种共轴可变构型螺旋桨。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明所提供的一种无人机及其共轴可变构型螺旋桨，包括：可离合共轴线连接的第一铰接轴和第二铰接轴、固定在第一铰接轴上的上旋翼和固定在第二铰接轴上的下旋翼、以及用于驱动下旋翼水平转动至和上旋翼平行或垂直的状态的动力机构。