[发明专利]螺旋桨倾转机构

说明书

本发明公开了一种螺旋桨倾转机构，包括螺旋桨驱动装置，倾转驱动装置，其中螺旋桨驱动装置由旋翼电机驱动，带动锥齿轮组转动，锥齿轮组输出端连接桨叶，驱动桨叶转动。倾转驱动装置由倾转电机带动蜗轮蜗杆机构，涡轮与桨叶支架固连，涡轮旋转带动支架转动从而使得桨叶发生倾转。此结构通过只倾转桨叶的方式，解决了当驱动桨叶的电机和发动机太重或太大时直接倾转惯量过大导致不稳定的问题。本发明结构简单巧妙，且具有自锁功能。

技术领域

本发明涉及垂直起降飞机技术领域，特别是涉及一种可垂直起降固定翼无人机的倾转机构。

背景技术

垂直起降固定翼无人机能够垂直起飞，然后转换为固定翼模态飞行，具有速度、航时、载荷、效率方面的潜在优势，成为近年来各国研究的热点。垂直起降固定翼无人机具有旋翼飞机垂直起降和空中悬停能力，同时兼备固定翼飞机速度快、航程远、耗油率低等优点，可以广泛应用于军事和民用领域，具有重要军事价值和经济效益。

固定翼无人机实现垂直起降功能的方式可以分为尾座式、复合翼和倾转式。尾座式是指飞机在垂直起飞过程中，动力向上推进，起飞离地后，通过舵面将机身整体倾转，转为固定翼模态巡航飞行，而降落是上述过程的逆过程，如Google公司的project wing无人机。复合翼无人机相当于在普通固定翼无人机上加装一套多旋翼动力装置，在垂直起降阶段，多旋翼动力工作，在固定翼模态，固定翼发动机推动，典型机型是极光公司的“雷击”无人机。尾座式垂起固定翼无人机模态切换姿态变化大、稳定性差，复合翼无人机动力无法复用、效率低，而倾转式垂直起降固定翼无人机通过倾转动力部分实现模态转换，具有姿态变化小、两种模态动力复用的优点，因此倾转式无人机成为目前研究和应用的一种非常好的选择。代表机型包括Bell直升机公司的“EagleEye”、以色列IAI公司的“Panther”和韩国的“Smart UAV”等。其中，倾转机构是完成模态转换的执行部件，为减少倾转机构对飞机重量的影响，并保证控制的精确性，倾转机构的设计成为其中最重要的问题之一。但目前的倾转机构都是倾转电机/发动机和螺旋桨系统，倾转过程中由于电机/发动机惯量大，导致倾转舵机/电机需要输出的扭矩大、模态转换过程中飞机姿态不稳等问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种螺旋桨倾转机构，其是一种仅倾转螺旋桨桨叶的垂直起降固定翼无人机的倾转机构。通过该机构克服了倾转过程中旋翼电机/发动机带来的大惯量和姿态不稳定问题，可以减小倾转电机的输出扭矩，保证模态转换过程中飞机姿态。

为解决上述技术问题，本发明专利采用以下技术方案：

一种螺旋桨倾转机构，包括螺旋桨驱动组件以及螺旋桨倾转组件，螺旋桨驱动组件包括螺旋桨驱动电机以及中间传动机构，螺旋桨驱动电机的输出端通过中间传动机构连接螺旋桨并驱动螺旋桨转动；所述螺旋桨倾转组件包括倾转电机、倾转传动机构以及倾转支架，所述螺旋桨连接固定在倾转支架上，倾转电机通过倾转传动机构带动倾转支架进而使得倾转支架上的螺旋桨发生倾转。所述倾转的角度范围是0-90度。这样无人机能够根据飞行状态实时调整螺旋桨的倾转角度，倾转角度可调整的范围大，且控制精准。

进一步地，本发明所述中间传动机构包括与螺旋桨驱动电机的输出端连接的传动主轴，所述传动主轴连接有齿轮组，所述齿轮组包括多个相互咬合的齿轮，齿轮组的输出端连接螺旋桨并驱动螺旋桨转动。

进一步地，本发明所述齿轮组包括前螺旋伞齿轮，中螺旋伞齿轮和后螺旋伞齿轮，其中前螺旋伞齿轮和中螺旋伞齿固定在固定座上，后螺旋伞齿轮固定在倾转支架上。

进一步地，本发明所述倾转传动机构包括蜗杆、涡轮以及锥齿轮，所述锥齿轮固定在倾转支架上，涡轮与倾转支架上的锥齿轮啮合，蜗杆与倾转电机的输出端连接，倾转电机通过驱动蜗杆带动涡轮转动，涡轮带动锥齿轮转动，进而使倾转支架以及倾转支架上的螺旋桨发生倾转。

本发明还提供一种垂直起降固定翼无人机，其包括螺旋桨，所述螺旋桨上安装有如上所述的螺旋桨倾转机构。