一种倾转旋翼无人机用倾转机构

本发明涉及倾转旋翼无人机领域，具体地说是一种倾转旋翼无人机用倾转机构。

背景技术：

1、倾转旋翼无人机是一种性能独特的旋翼飞行器，它既具有普通直升机垂直起降、空中悬停、低速低空飞行等特点，又具有固定翼螺旋桨飞机高速巡航飞行等特点，其飞行速度和航程均大大高于常规构型直升机，并且具有强大的空中运输能力。

2、倾转旋翼无人机具有三种飞行模式：直升机模式、倾转过渡模式与飞机模式，其结构如图3所示无人机两端各安装一套可以倾转的旋翼短舱系统，当起飞、降落、空中悬停与低速飞行时该机型均以直升机模式飞行，此时旋翼短舱系统与机身垂直，相当于横列式双旋翼直升机，并具有直升机的操纵特点，随着前飞速度的增加，机翼提供的升力逐渐增大，旋翼短舱系统由垂直位置向水平位置倾转，控制旋翼的拉力矢量偏转，由提供向上的拉力逐渐演变为前进的拉力，当旋翼的短舱系统倾转到水平状态时，旋翼类似于固定翼飞机的螺旋桨提供前飞拉力，而机翼提供升力以平衡飞机的自重，此时倾转旋翼无人机具有固定翼螺旋桨飞机的操纵特性。但现有技术中的倾转旋翼无人机两侧倾转机构在工作过程中无法高效同步，同时难以自适应补偿误差，容易导致意外发生。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种倾转旋翼无人机用倾转机构，其能够保证两侧短舱倾转同步，进而保证无人机飞行模式顺利转换。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种倾转旋翼无人机用倾转机构，包括电动推杆、角位置传感器和倾转机构控制器，其中所述电动推杆包括电机、传动箱、丝杠和丝母，丝杠通过电机驱动转动，且所述电机通过传动箱传递转矩，丝母套装于所述丝杠上，所述丝母与无人机的短舱铰接，所述传动箱铰接于无人机的机翼上，所述短舱上设有角位置传感器，且所述电机和角位置传感器均与所述倾转机构控制器相连，所述倾转机构控制器与无人机上的飞控计算机相连。

4、所述传动箱内设有依次啮合的主动齿轮、中间齿轮和从动齿轮，其中主动齿轮与电机输出轴连接，从动齿轮与丝杠连接。

5、所述传动箱上设有第一铰接板，且所述第一铰接板上设有第一铰接孔，所述丝母上设有第二铰接板，且所述第二铰接板上设有第二铰接孔。

6、所述丝杠远离传动箱一端设有限位块。

7、所述丝杠轴端设有检测轴向压力f的压力传感器。

8、所述丝杠稳定性条件为：fcr/f＝2.5～4，其中fcr为临界载荷。

9、临界载荷fcr计算如下：

10、

11、

12、上式(1)和(2)中，μ为常量系数，ia为惯性矩，d1为螺杆的横切面直径，e为弹性模量，l为螺杆的长度。

13、本发明的优点与积极效果为：

14、1、本发明利用可摆动的电动推杆伸缩实现无人机短舱倾转，并利用角度传感器实时检测短舱倾转角度反馈至倾转机构控制器，再由倾转机构控制器调整电动推杆中的电机期望转速，进而调整电动推杆中的丝母移动，从而保证两侧短舱倾转同步且可以自适应补偿误差，进而保证无人机飞行模式顺利转换。

15、2、本发明限定丝杠稳定性条件为：fcr/f＝2.5～4，以避免丝杠发生侧向弯曲而丧失其稳定性，整个机构设计可靠。

技术特征：

1.一种倾转旋翼无人机用倾转机构，其特征在于：包括电动推杆、角位置传感器和倾转机构控制器，其中所述电动推杆包括电机(1)、传动箱(2)、丝杠(4)和丝母(3)，丝杠(4)通过电机(1)驱动转动，且所述电机(1)通过传动箱(2)传递转矩，丝母(3)套装于所述丝杠(4)上，所述丝母(3)与无人机的短舱(6)铰接，所述传动箱(2)铰接于无人机的机翼(7)上，所述短舱(6)上设有角位置传感器，且所述电机(1)和角位置传感器均与所述倾转机构控制器相连，所述倾转机构控制器与无人机上的飞控计算机相连。

2.根据权利要求1所述的倾转旋翼无人机用倾转机构，其特征在于：所述传动箱(2)内设有依次啮合的主动齿轮(201)、中间齿轮(202)和从动齿轮(203)，其中主动齿轮(201)与电机(1)输出轴连接，从动齿轮(203)与丝杠(4)连接。

3.根据权利要求1所述的倾转旋翼无人机用倾转机构，其特征在于：所述传动箱(2)上设有第一铰接板，且所述第一铰接板上设有第一铰接孔(204)，所述丝母(3)上设有第二铰接板，且所述第二铰接板上设有第二铰接孔(301)。

4.根据权利要求1所述的倾转旋翼无人机用倾转机构，其特征在于：所述丝杠(4)远离传动箱(2)一端设有限位块(5)。

5.根据权利要求1所述的倾转旋翼无人机用倾转机构，其特征在于：所述丝杠(4)轴端设有检测轴向压力f的压力传感器。

6.根据权利要求5所述的倾转旋翼无人机用倾转机构，其特征在于：所述丝杠(4)稳定性条件为：fcr/f＝2.5～4，其中fcr为临界载荷。

7.根据权利要求6所述的倾转旋翼无人机用倾转机构，其特征在于：临界载荷fcr计算如下：

技术总结本发明涉及一种倾转旋翼无人机用倾转机构，包括电动推杆、角位置传感器和倾转机构控制器，其中所述电动推杆包括电机、传动箱、丝杠和丝母，丝杠通过电机驱动转动，且所述电机通过传动箱传递转矩，丝母套装于所述丝杠上，所述丝母与无人机的短舱铰接，所述传动箱铰接于无人机的机翼上，所述短舱上设有角位置传感器，且所述电机和角位置传感器均与所述倾转机构控制器相连，所述倾转机构控制器与无人机上的飞控计算机相连。本发明能够保证两侧短舱倾转同步，进而保证无人机飞行模式顺利转换。技术研发人员：何玉庆,谷丰,李鹏,余鑫鑫,皮廷建,周浩,孙晓舒,肖嘉诚受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/19