油動橫列式四旋翼農(nóng)用植保無人直升機的制作方法

本實用新型涉及一種專門針對農(nóng)作物植保領(lǐng)域農(nóng)藥噴灑及施肥的空中飛行器。

背景技術(shù)：

目前國內(nèi)植保無人機尚處于探索階段，大都以多軸多旋翼電動為主，多軸多旋翼植保無人機，擁有飛行平穩(wěn)、容易操控等優(yōu)點，但是在植保噴藥作業(yè)過程中，由于自身構(gòu)造特點，顯現(xiàn)出很多的無法克服的缺陷，如：1.單個旋翼高速旋轉(zhuǎn)形成下洗氣流的同時在漿尖還要形成垂直向上的渦流，致使噴灑出來的藥液又被渦流卷到半空中，多軸多旋翼無人機尤其明顯；2.多軸多旋翼由于旋翼旋轉(zhuǎn)兩兩方向相反，旋翼又集中在噴桿的中間，形成上下左右的亂流，噴桿兩頭噴灑的藥液又被亂流繞到空中，致使大部藥液被卷向空中被蒸發(fā)或飄移，噴灑出來的藥液不能有效的噴灑在莊稼葉面上，造成浪費和植保效果不佳，也是農(nóng)民不認可的主要原因；3.旋翼的高速旋轉(zhuǎn)致使噴灑出來的藥液進行二次霧化，霧化微粒在30-40微米之間，所以在日光的照耀下經(jīng)?？床坏絿婌F，再有就是30-40微米之間的霧狀顆粒，在空中以不能靠自身重量下落到莊稼上，漂浮在空中隨風力漂移最后直至被熱空氣蒸發(fā)，因為人眼看不到，所以造成噴灑效果不佳的正真原因也未曾可知。

綜上所述。目前所謂的農(nóng)用植保無人機大都停留在以把農(nóng)藥噴灑出來為標準，其農(nóng)藥噴灑效果差，嚴重浪費。為了更高效的利用多旋翼直升機飛行平穩(wěn)、容易操控的優(yōu)點，同時增大噴藥效果，消除飛機旋翼渦流對霧化農(nóng)藥的擾動，多旋翼植保無人機還需要技術(shù)優(yōu)化和改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為了減少無人機旋翼槳尖渦流對農(nóng)藥噴灑的擾動，充分利用單旋翼強大的下洗氣流和多旋翼飛行平穩(wěn)易操控的優(yōu)點，提高無人機噴灑農(nóng)藥的技術(shù)效果，增大無人機噴灑出的農(nóng)藥的利用率，提供一種橫列式四旋翼的植保無人機。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：采用橫列式布置方式， 克服多軸多旋翼飛機農(nóng)藥噴灑的缺陷，結(jié)合噴桿橫長的特點，將旋翼均勻布置在噴桿正上方，給噴霧一個向下的洗力；采用共軸橫軸傳動、沿機身對稱布置的方式，使旋翼同步轉(zhuǎn)動，相互抵消反扭力，確保飛機平穩(wěn)飛行；采用二維斜盤和垂直盤構(gòu)造，分組控制旋翼螺距變化，實現(xiàn)飛機的橫滾、側(cè)向姿態(tài)控制和俯仰、前后運動。

本實用新型油動橫列式四旋翼農(nóng)用植保無人直升機的組成結(jié)構(gòu)包括機身、動力裝置、傳動裝置、旋翼機構(gòu)和尾翼機構(gòu)，動力裝置、傳動裝置、旋翼機構(gòu)和尾翼機構(gòu)安裝在機身上，其特征在于：旋翼機構(gòu)由四組旋翼組成，四組旋翼分別固定設(shè)置在機身兩側(cè)橫列式布置，兩側(cè)旋翼的位置和結(jié)構(gòu)沿機身中軸線兩兩對稱，單側(cè)兩旋翼的槳葉部分重疊；四組旋翼采用同一橫向傳動軸等速傳動，單側(cè)兩旋翼轉(zhuǎn)向相反，兩側(cè)對稱位置旋翼轉(zhuǎn)向相反。

所述的傳動裝置由變速箱、聯(lián)軸器、左側(cè)傳動主軸和右側(cè)傳動主軸組成；變速箱上設(shè)有兩個動力輸出軸，分別為左輸出軸和右輸出軸，左輸出軸和右輸出軸分別通過聯(lián)軸器與左側(cè)傳動主軸和右側(cè)傳動主軸固定連接；左側(cè)傳動主軸和右側(cè)傳動主軸的靠外側(cè)端頭部位和中段部位分別設(shè)置有轉(zhuǎn)向斜齒輪箱，分別與各自位置的旋翼傳動機構(gòu)相配合。

所述的傳動裝置的變速箱選用帶有雙向輸出軸的變速裝置，并且至少有兩根輸出軸對稱輸出。

所述的旋翼機構(gòu)由一號旋翼裝置、二號旋翼裝置、三號旋翼裝置和四號旋翼裝置組成，一號旋翼裝置和二號旋翼裝置位于機身左側(cè)，三號旋翼裝置和四號旋翼裝置位于機身右側(cè)，一號旋翼裝置和四號旋翼裝置位置與結(jié)構(gòu)沿機身對稱布置，二號旋翼裝置和三號旋翼裝置位置與結(jié)構(gòu)沿機身對稱布置，一號旋翼裝置和二號旋翼裝置旋轉(zhuǎn)方向相反，三號旋翼裝置和四號旋翼裝置旋轉(zhuǎn)方向相反。

所述的一號旋翼裝置和二號旋翼裝置上的槳葉重疊20％，三號旋翼裝置和四號旋翼裝置上的槳葉重疊20％，其作用是為了使上下槳尖的渦流相互抵消，消除對噴灑農(nóng)藥的擾動。

所述的一號旋翼裝置、二號旋翼裝置、三號旋翼裝置和四號旋翼裝置上分別安裝有舵機控制機構(gòu)，舵機控制機構(gòu)上安裝有傾斜盤、垂直盤、三角變矩聯(lián)臂、限位架和數(shù)字舵機；傾斜盤和垂直盤安裝在旋翼軸上，傾斜盤位于垂直盤上方，傾斜盤和垂直盤兩側(cè)通過斜盤連桿固定連接；傾斜盤通過變矩聯(lián)桿連接 旋翼槳葉；三角變矩聯(lián)臂通過一個角安裝在垂直盤側(cè)邊，通過另外兩個角連接數(shù)字舵機。

本實用新型的有益效果在于：機身旋翼布置均衡，傳動速度平穩(wěn)，重心寬泛，能夠?qū)崿F(xiàn)有風天氣環(huán)境的飛行作業(yè)，飛行性能好；旋翼機構(gòu)橫列式布置，對稱位置的旋翼機構(gòu)轉(zhuǎn)速相同，旋轉(zhuǎn)方向相反，合理消除旋翼高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的反扭力；橫列式重疊布置抵消了飛機旋翼槳尖的渦流擾動，消除了對噴桿農(nóng)藥噴灑的影響，可使噴灑出的農(nóng)藥充分被下洗氣流直接作用在植被上，提高了施藥效果和農(nóng)藥利用率。

附圖說明

附圖1為本實用新型的正面結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為本實用新型的平面布置示意圖；

附圖3為本實用新型的傳動裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖4為本實用新型的舵機構(gòu)造示意圖(正視)；

附圖5為本實用新型的舵機構(gòu)造示意圖(側(cè)視)

附圖中：機身1、動力裝置2、傳動裝置3、變速箱31、左輸出軸311、右輸出軸312、聯(lián)軸器32、左側(cè)傳動主軸33、右側(cè)傳動主軸34、旋翼機構(gòu)4、一號旋翼裝置41、二號旋翼裝置42、三號旋翼裝置43、四號旋翼裝置44、舵機控制機構(gòu)45、傾斜盤451、垂直盤452、三角變矩聯(lián)臂453、限位架454、數(shù)字舵機455、變矩聯(lián)桿456、斜盤連桿457、尾翼機構(gòu)5。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明：

結(jié)合附圖所示，本實用新型油動橫列式四旋翼農(nóng)用植保無人直升機的組成結(jié)構(gòu)包括機身1、動力裝置2、傳動裝置3、旋翼機構(gòu)4和尾翼機構(gòu)5，動力裝置2、傳動裝置3、旋翼機構(gòu)4和尾翼機構(gòu)5安裝在機身1上，其特征在于：旋翼機構(gòu)4由四組旋翼組成，四組旋翼分別固定設(shè)置在機身兩側(cè)橫列式布置，兩側(cè)旋翼的位置和結(jié)構(gòu)沿機身1中軸線兩兩對稱，單側(cè)兩旋翼的槳葉部分重疊；四組旋翼采用同一橫向傳動軸等速傳動，單側(cè)兩旋翼轉(zhuǎn)向相反，兩側(cè)對稱位置旋翼轉(zhuǎn)向相反。

所述的傳動裝置3由變速箱31、聯(lián)軸器32、左側(cè)傳動主軸33和右側(cè)傳動主軸34組成；變速箱31上設(shè)有兩個動力輸出軸，分別為左輸出軸311和右輸出軸 312，左輸出軸311和右輸出軸312分別通過聯(lián)軸器與左側(cè)傳動主軸33和右側(cè)傳動主軸34固定連接；左側(cè)傳動主軸33和右側(cè)傳動主軸34的靠外側(cè)端頭部位和中段部位分別設(shè)置有轉(zhuǎn)向斜齒輪箱，分別與各自位置的旋翼傳動機構(gòu)相配合。

所述的傳動裝置3的變速箱31選用帶有雙向輸出軸的變速裝置，并且至少有兩根輸出軸對稱輸出。

所述的旋翼機構(gòu)4由一號旋翼裝置41、二號旋翼裝置42、三號旋翼裝置43和四號旋翼裝置44組成，一號旋翼裝置41和二號旋翼裝置42位于機身1左側(cè)，三號旋翼裝置43和四號旋翼裝置44位于機身1右側(cè)，一號旋翼裝置41和四號旋翼裝置44位置與結(jié)構(gòu)沿機身1對稱布置，二號旋翼裝置42和三號旋翼裝置43位置與結(jié)構(gòu)沿機身1對稱布置，一號旋翼裝置41和二號旋翼裝置42旋轉(zhuǎn)方向相反，三號旋翼裝置43和四號旋翼裝置44旋轉(zhuǎn)方向相反。

所述的一號旋翼裝置41和二號旋翼裝置42上的槳葉重疊20％，三號旋翼裝置43和四號旋翼裝置44上的槳葉重疊20％。

所述的一號旋翼裝置41、二號旋翼裝置42、三號旋翼裝置43和四號旋翼裝置44上分別安裝有舵機控制機構(gòu)45，舵機控制機構(gòu)45上安裝有傾斜盤451、垂直盤452、三角變矩聯(lián)臂453、限位架454和數(shù)字舵機455；傾斜盤451和垂直盤452安裝在旋翼軸上，傾斜盤451位于垂直盤452上方，傾斜盤451和垂直盤452兩側(cè)通過斜盤連桿457固定連接；傾斜盤451通過變矩聯(lián)桿456連接旋翼槳葉；三角變矩聯(lián)臂453通過一個角安裝在垂直盤452側(cè)邊，通過另外兩個角連接數(shù)字舵機455。

實施例：

如附圖所示，本實用新型油動橫列式四旋翼農(nóng)用植保無人直升機的通過機身1中心的變速箱31左右對稱各延伸出左輸出軸311和右輸出軸312，分別通過聯(lián)軸器與左側(cè)傳動主軸33和右側(cè)傳動主軸34固定連接，通過管架固定在兩側(cè)的側(cè)板支架上；左側(cè)傳動主軸33和右側(cè)傳動主軸34的靠外側(cè)端頭部位和中段部位分別設(shè)置有轉(zhuǎn)向斜齒輪箱，分別與各自位置的旋翼傳動機構(gòu)相配合，完成傳動機構(gòu)的橫列式布置，通過轉(zhuǎn)向齒輪箱實現(xiàn)四根轉(zhuǎn)速相等方向兩兩相反的旋翼軸；從左往右的四根旋翼軸上分別安裝一號旋翼裝置41、二號旋翼裝置42、三號旋翼裝置43和四號旋翼裝置44，由于旋翼旋轉(zhuǎn)的方向兩兩相反，旋翼高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的反扭力則相互抵消，使得飛機受旋翼反扭力擾動的難題得到解決，飛機固然變的穩(wěn)定。

在飛機姿態(tài)調(diào)整控制方面，采用混控方式，加大或減小發(fā)動機油門的同時，改變傳動主軸旋轉(zhuǎn)速度，使四組旋翼的螺距同步增大或減少，以實現(xiàn)飛機整體升力的控制操控飛機垂直運動。四組旋翼機構(gòu)一號旋翼裝置41、二號旋翼裝置42、三號旋翼裝置43和四號旋翼裝置44上分別安裝有舵機控制機構(gòu)45，可分別通過遙控器控制各自舵機控制機構(gòu)上的數(shù)字舵機455來控制飛機飛行姿態(tài)；舵機控制機構(gòu)45通過安裝在旋翼軸上的傾斜盤451和垂直盤452分別控制槳葉槳距的變化，實現(xiàn)飛機上下運動和前后傾斜運動的二維運動設(shè)計，從而實現(xiàn)飛機的前進和轉(zhuǎn)向姿態(tài)作業(yè)；數(shù)字舵機455通過控制三角變矩聯(lián)臂453帶動傾斜盤451和垂直盤452的傾斜和上下運動作業(yè)，從而控制飛機旋翼變化，實現(xiàn)對飛機姿態(tài)的遙控。飛機上安裝的尾翼機構(gòu)5，主要就是實現(xiàn)飛機的偏航運動。

飛行中，兩端旋翼一號旋翼裝置41和四號旋翼裝置44垂直上下變矩，使得兩端旋翼螺距大小可自由操控，一端的螺距增大，相對另一端的螺距則相對減少，實現(xiàn)飛機的橫滾和側(cè)向姿態(tài)控制；二號旋翼裝置42和三號旋翼裝置43通過傾斜盤451上下控制螺距的大小，改變升力變化，又可前后方向傾斜半周期變矩，以操控飛機的俯仰和前后運動。