專利名稱：一種模型直升飛機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及共軸雙旋翼模型直升飛機(jī)領(lǐng)域，更具體的說是兼具穩(wěn)定性能和操 控性能的模型直升飛機(jī)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有具有共軸雙旋翼結(jié)構(gòu)的模型直升飛機(jī)，如PCT申請國際公布號為 W002/064425 A2以及中國專利公開號為CN1496923A，在轉(zhuǎn)軸上安裝有兩個旋翼，一個用于 轉(zhuǎn)向控制，一個用于平衡控制。靈活性能和穩(wěn)定性能主要取決于平衡機(jī)構(gòu)采用的是平衡漿 (W002/064425 A2)還是平衡錘(CN1496923A)，采用平衡漿機(jī)構(gòu)同時具備平衡和轉(zhuǎn)向控制兩 方面的效果，靈活但穩(wěn)定性較差；采用平衡錘機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性有了很大提高，但是反應(yīng)遲鈍，適 用于航模初學(xué)者適用。不過這兩種結(jié)構(gòu)的構(gòu)件多，故障率高，對上下旋翼的協(xié)調(diào)度設(shè)計要求 高，需要調(diào)節(jié)的參數(shù)更加繁瑣，成本高且使用不方便。對于上述已有的玩具直升飛機(jī)結(jié)構(gòu)，其性能處于兩個極端，要不就是太穩(wěn)定，要不 就是過于靈活，只能適用于航模的入門玩家或高級玩家。而對于部分有航?？刂平?jīng)驗，但技 術(shù)還未達(dá)到高級玩家水平的中級玩家，這兩類玩具均不適用，也就是說現(xiàn)有技術(shù)中缺少了 一種從穩(wěn)定到靈活過渡的中間級別的直升飛機(jī)航模結(jié)構(gòu)。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種同時具備穩(wěn)定 性和操控性的模型直升飛機(jī)控制系統(tǒng)。本實用新型通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)其上述目的。本實用新型所提供的模型直升飛機(jī)控制系統(tǒng)，包括控制動力機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、控制 機(jī)構(gòu)和旋翼機(jī)構(gòu)四部分，所述旋翼機(jī)構(gòu)為沿主軸上下分布、同軸安裝且分別由內(nèi)外軸控制 旋轉(zhuǎn)的上旋翼和下旋翼，其改良的結(jié)構(gòu)是所述控制機(jī)構(gòu)包括控制上旋翼的貝爾自平衡機(jī)構(gòu) 和控制下旋翼的貝爾-希拉控制結(jié)構(gòu)兩部分，控制動力機(jī)構(gòu)依次通過傳動機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu) 控制旋翼機(jī)構(gòu)。本實用新型依然采用上旋翼起到平衡作用，采用的是穩(wěn)定性很強(qiáng)的貝爾自 平衡機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動控制。下旋翼起到控制方向的作用，采用靈敏度很高的貝爾-希拉控制 結(jié)構(gòu)進(jìn)行主動控制。本實用新型在不進(jìn)行主動控制的時候，貝爾自平衡機(jī)構(gòu)能夠自動糾正 外界環(huán)境，如氣流等，對直升飛機(jī)的擾動，使其能夠保持很好的穩(wěn)定性。在進(jìn)行主動控制的 時候，如轉(zhuǎn)向等，高靈敏度的貝爾_希拉控制結(jié)構(gòu)能夠給直升飛機(jī)提供充分的操控性。本實用新型分別在兩個旋翼上安裝上不同功能的機(jī)構(gòu)，使得直升飛機(jī)在具備穩(wěn)定 飛行的前提下，能夠靈活控制。當(dāng)然在這個總的實用新型構(gòu)思下，也可以將貝爾自平衡機(jī)構(gòu) 安裝在下旋翼上，將貝爾_希拉控制結(jié)構(gòu)安裝在上旋翼上。貝爾自平衡機(jī)構(gòu)或貝爾_希拉 控制結(jié)構(gòu)分別可以安裝在旋翼結(jié)構(gòu)的上方或下方。
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1的結(jié)構(gòu)分解圖；圖4為圖2中A部分的局部放大圖；圖5為圖4的結(jié)構(gòu)分解圖；圖6為圖2中B部分的局部放大圖；圖7為圖6的結(jié)構(gòu)分解圖；圖8為貝爾_希拉控制結(jié)構(gòu)繞的轉(zhuǎn)軸蹺動的結(jié)構(gòu)；圖9為帶動貝爾-希拉控制結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為下旋翼的控制結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為圖1的側(cè)視圖；圖12為本實用新型主軸動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步的說明。如圖1所示的一種雙旋翼模型直升飛機(jī)，在機(jī)體6的前端安裝有裝飾殼體9，后端 安裝有尾翼機(jī)構(gòu)7，中部的主軸8驅(qū)動直升飛機(jī)的平衡系統(tǒng)1和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2相對逆向旋轉(zhuǎn)， 如圖中箭頭所示。圖2為圖1中的結(jié)構(gòu)去除裝飾殼體9后的結(jié)構(gòu)，可以更加詳細(xì)看出其內(nèi) 部各部分的安裝結(jié)構(gòu)。詳細(xì)的構(gòu)件如圖3所示，整個雙旋翼模型直升飛機(jī)可以拆分成八大部分由上旋 翼12和貝爾自平衡機(jī)構(gòu)11構(gòu)成的平衡系統(tǒng)1 ；由下旋翼22、貝爾-希拉控制結(jié)構(gòu)21和旋 轉(zhuǎn)斜盤23構(gòu)成的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2 ；由三個舵機(jī)31、32和33構(gòu)成的控制動力機(jī)構(gòu)3，三個舵機(jī)分 布在同一個圓上，相對夾角為120° ；由電機(jī)41和變速機(jī)構(gòu)42構(gòu)成的飛行動力機(jī)構(gòu)4 ；由無 線收發(fā)電路51和電池52構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)5 ；由左右機(jī)架61、63、起落架63及其之間的連接 結(jié)構(gòu)構(gòu)成的機(jī)體6 ；由尾翼軸71、螺旋槳72、平衡翼73、垂翼74和支撐桿75構(gòu)成的尾翼機(jī) 構(gòu)7 ；以及由內(nèi)軸81和外軸82嵌套構(gòu)成的主軸8。平衡系統(tǒng)1的詳細(xì)結(jié)構(gòu)結(jié)合圖4和圖5所示，貝爾自平衡機(jī)構(gòu)11包括平衡桿111 和安裝在平衡桿111兩端的平衡錘112，上旋翼12包括上旋翼夾121和兩片上旋翼片122， 上旋翼夾121兩端夾持旋翼片122。貝爾自平衡機(jī)構(gòu)11和上旋翼12分別通過垂直于主軸 8的轉(zhuǎn)軸113和123安裝在主軸8的內(nèi)軸81的上部，兩者不在同一平面上并通過自平衡拉 桿13連接。貝爾自平衡機(jī)構(gòu)11和上旋翼12的轉(zhuǎn)軸113和123相互平行，且均能夠繞各自 轉(zhuǎn)軸傾動，如圖4中箭頭所示。上旋翼12的上旋翼夾121中部形成一個框形結(jié)構(gòu)124，框形 結(jié)構(gòu)124通過轉(zhuǎn)軸123轉(zhuǎn)動套在內(nèi)軸81上。在內(nèi)軸81的頂端設(shè)有一個軸座811，軸座811 中間開有槽812，貝爾自平衡機(jī)構(gòu)11中部通過轉(zhuǎn)軸113架于軸座811內(nèi)上下傾動，平衡桿 111可以在槽812內(nèi)滑動。自平衡拉桿13兩端設(shè)有球鉸套131和132，分別連接安裝在貝 爾自平衡機(jī)構(gòu)11和上旋翼12上的球鉸頭133和134連接。由于自平衡拉桿13的連接使 得貝爾自平衡機(jī)構(gòu)11和上旋翼12在飛行的過程中是同步傾動的，如果飛行過程中因外界 因素的擾動而導(dǎo)致主軸8相對于上旋翼12傾斜，那么貝爾自平衡機(jī)構(gòu)11能夠通過離心原理糾正主軸8與上旋翼12之間的角度，保持兩者垂直，從而起到穩(wěn)定的作用。詳細(xì)的工作 原理可以參照中國專利CN1496923A的介紹。結(jié)合而圖6和圖7可見所述的貝爾-希拉控制結(jié)構(gòu)21的詳細(xì)情況，其包括方向控 制桿211和安裝在方向控制桿211兩端的翼片212，下旋翼22和貝爾-希拉控制結(jié)構(gòu)21分 別通過垂直于主軸的轉(zhuǎn)軸223和213安裝在主軸8的外軸82的下部，兩者相互垂直并分別 通過傳動機(jī)構(gòu)連接控制動力機(jī)構(gòu)3 ；下旋翼22和貝爾-希拉控制結(jié)構(gòu)21的轉(zhuǎn)軸223和213 相互平行且垂直，下旋翼22的轉(zhuǎn)軸223與下旋翼22的軸線重合，下旋翼22繞其軸線轉(zhuǎn)動， 如圖6中箭頭所示。貝爾_希拉控制結(jié)構(gòu)21能夠繞其轉(zhuǎn)軸213傾動，如圖6中箭頭所示。下旋翼22包括兩個下旋翼夾221和兩片下旋翼片222，下旋翼夾221前端夾持旋 翼片222，末端插入下旋翼的轉(zhuǎn)軸223內(nèi)，在旋翼夾221的側(cè)面還設(shè)有偏心控制端224，旋轉(zhuǎn) 斜盤23的上盤232通過連桿機(jī)構(gòu)連接偏心控制端224控制下旋翼22繞其轉(zhuǎn)軸223轉(zhuǎn)動。 所述貝爾-希拉控制結(jié)構(gòu)21的方向控制桿211的中部通過一個框架結(jié)構(gòu)套接在主軸8上 轉(zhuǎn)動，框架結(jié)構(gòu)包括內(nèi)框架214和由框架構(gòu)件215及216構(gòu)成的外框架兩部分，內(nèi)框架214 繞貝爾_希拉控制結(jié)構(gòu)21的轉(zhuǎn)軸213蹺動，外框架繞方向控制桿211軸線蹺動，內(nèi)外框蹺動 的方向相互垂直，如圖8所示。向控制桿211固定安裝在外框架上，轉(zhuǎn)動插接在內(nèi)框架214 上，外框架轉(zhuǎn)動帶動方向控制桿211轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)斜盤23通過連桿機(jī)構(gòu)連接外框架兩端控制 方向控制桿末端的翼片212的角度。所述傳動機(jī)構(gòu)包括三組連桿機(jī)構(gòu)24、25、26和旋轉(zhuǎn)斜盤；旋轉(zhuǎn)斜盤與主軸8的外軸 82通過球鉸234轉(zhuǎn)動配合，包括上下盤232、231，上下盤232、231通過嵌于旋轉(zhuǎn)斜盤中心的 彈簧233與球鉸234轉(zhuǎn)動配合。下盤231側(cè)面向外延伸三個球鉸節(jié)點和一個定向桿238，定 向桿238被固定在機(jī)體上的定向槽239限制在槽內(nèi)沿豎直方向滑動，結(jié)合圖3及圖11所示。 下盤231的球鉸節(jié)點通過第一組連桿機(jī)構(gòu)26 (包括三個連桿)連接舵機(jī)33 ；上盤232側(cè)面 向外延伸四個球鉸節(jié)點，四個球鉸節(jié)點相互垂直，上盤232相對的兩個球鉸節(jié)點構(gòu)成一組， 通過第二組連桿機(jī)構(gòu)25連接下旋翼22的偏心控制端224，通過第三組連桿機(jī)構(gòu)24連接方 向控制桿211中部的外框架的框架構(gòu)件215。所述連接旋轉(zhuǎn)斜盤23的上盤232和方向控制桿211中部的外框架的框架構(gòu)件215 的第三組連桿機(jī)構(gòu)24包括連接上盤232的下連桿242，連接方向控制桿的外框架的框架構(gòu) 件215的上連桿241以及短臂連接下連桿242、長臂連接上連桿241的杠桿機(jī)構(gòu)243，杠桿 機(jī)構(gòu)243的支點244設(shè)在主軸的外軸82上，如圖9所示，為更為清晰的表示，圖9僅示出一 組機(jī)構(gòu)。當(dāng)上盤232傾斜的時候，能夠拉動下連桿242，下連桿242通過杠桿機(jī)構(gòu)243將上 盤232傾斜的動作放大傳遞到上連桿241，上連桿241帶動外框架轉(zhuǎn)動，從而改變翼片212 的螺距。為了具有更為優(yōu)秀的操控性，本實用新型通過杠桿機(jī)構(gòu)243來放大旋轉(zhuǎn)斜盤23的 動作，使得旋轉(zhuǎn)斜盤23具有更高的靈敏性。所述連接旋轉(zhuǎn)斜盤23的上盤232和下旋翼22的偏心控制端224的第二組連桿機(jī) 構(gòu)25包括連接上盤的下連桿252，連接下旋翼22的偏心控制端224的上連桿251以及長臂 連接下連桿252、短臂連接上連桿251的杠桿機(jī)構(gòu)253，杠桿機(jī)構(gòu)253的支點254設(shè)在主軸 的外軸82上，如圖10所示，為更為清晰的表示，圖10僅示出一組機(jī)構(gòu)。當(dāng)上盤232傾斜的 時候，能夠拉動下連桿252，下連桿252通過杠桿機(jī)構(gòu)253將上盤232傾斜的動作縮小傳遞 到上連桿251，上連桿251帶動偏心控制端224，從而改變下旋翼22的螺距。由于在飛行過程中，下旋翼22的螺距變化沒有翼片212大，為了采用同一個旋轉(zhuǎn)斜盤23控制兩個螺距變 化不同的結(jié)構(gòu)，本實用新型通過杠桿機(jī)構(gòu)253來縮小旋轉(zhuǎn)斜盤23的動作，使得結(jié)構(gòu)更為簡 化，且具有更高的穩(wěn)定。采用上述結(jié)構(gòu)，本實用新型具有W002/064425A2同等的靈活性，但 結(jié)構(gòu)更為簡化，而且也比W002/064425 A2的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。為了杠桿機(jī)構(gòu)243能夠與主軸同步轉(zhuǎn)動，本實用新型在主軸的外軸82上、旋轉(zhuǎn)斜 盤23連接外框架的第三組連桿機(jī)構(gòu)24之間設(shè)有兩條沿主軸8方向延伸的檔柱28。如圖11所示，貝爾自平衡機(jī)構(gòu)11通過轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的離心力的作用帶動上旋翼12 同步傾動，自動糾正直升飛機(jī)在飛行過程中的不平衡狀態(tài)，保持機(jī)身穩(wěn)定。通過旋轉(zhuǎn)斜盤23 的上下傾動，控制下旋翼22和貝爾-希拉控制結(jié)構(gòu)21的翼片的螺距變化，控制直升飛機(jī)的 上升、下降和盤旋等動作。本實用新型的主軸8的內(nèi)外軸81、82由一個電機(jī)41提供旋轉(zhuǎn)動力，所述電機(jī)41 通過變速機(jī)構(gòu)42分別驅(qū)動內(nèi)外軸81、82相對逆向旋轉(zhuǎn)，如圖12所示。變速機(jī)構(gòu)42包括固 定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的主動齒輪421，由一個小齒輪422和一個小帶輪423同軸轉(zhuǎn)動構(gòu)成的帶齒 輪，固定在外軸82上的大齒輪424，固定在內(nèi)軸81上大帶輪425和同步帶426 ；所述大齒輪 424嚙合小齒輪422，同步帶426套在大帶輪425和小帶輪423上；主動齒輪421通過帶齒 輪驅(qū)動大齒輪424和大帶輪425相對逆向轉(zhuǎn)動。
權(quán)利要求一種模型直升飛機(jī)控制系統(tǒng)，包括控制動力機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)和旋翼機(jī)構(gòu)四部分，所述旋翼機(jī)構(gòu)為沿主軸上下分布、同軸安裝且分別由內(nèi)外軸控制旋轉(zhuǎn)的上旋翼和下旋翼，其特征是所述控制機(jī)構(gòu)包括控制上旋翼的貝爾自平衡機(jī)構(gòu)和控制下旋翼的貝爾-希拉控制結(jié)構(gòu)兩部分，控制動力機(jī)構(gòu)依次通過傳動機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)控制旋翼機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征是所述的貝爾自平衡機(jī)構(gòu)包括平衡桿和安 裝在平衡桿兩端的平衡錘，上旋翼和貝爾自平衡機(jī)構(gòu)分別通過垂直于主軸的轉(zhuǎn)軸安裝在主 軸的內(nèi)軸的上部，兩者不在同一平面上并通過自平衡拉桿連接；上旋翼和貝爾自平衡機(jī)構(gòu) 的轉(zhuǎn)軸相互平行，且均能夠繞各自轉(zhuǎn)軸傾動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征是所述的貝爾-希拉控制結(jié)構(gòu)包括方向控 制桿和安裝在方向控制桿兩端的翼片，下旋翼和貝爾-希拉控制結(jié)構(gòu)分別通過垂直于主軸 的轉(zhuǎn)軸安裝在主軸的外軸的下部，兩者相互垂直并分別通過傳動機(jī)構(gòu)連接控制動力機(jī)構(gòu)； 下旋翼和貝爾-希拉控制結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸相互平行且垂直，下旋翼的轉(zhuǎn)軸與下旋翼軸線重合， 下旋翼繞其軸線轉(zhuǎn)動，貝爾_希拉控制結(jié)構(gòu)能夠繞其轉(zhuǎn)軸傾動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其特征是所述控制動力機(jī)構(gòu)包括三個舵機(jī)，傳動 機(jī)構(gòu)包括三組連桿機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)斜盤；旋轉(zhuǎn)斜盤與主軸的外軸通過球鉸轉(zhuǎn)動配合，包括上下 盤，下盤側(cè)面向外延伸三個球鉸節(jié)點和一個定向桿，定向桿被固定在機(jī)體上的定向槽限制 在槽內(nèi)沿豎直方向滑動，下盤的球鉸節(jié)點通過一組連桿機(jī)構(gòu)連接舵機(jī)；上盤側(cè)面向外延伸 四個球鉸節(jié)點，四個球鉸節(jié)點相互垂直，上盤盤相對的兩個球鉸節(jié)點構(gòu)成一組分別通過一 組連桿機(jī)構(gòu)連接下旋翼或方向控制桿。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)，其特征是下旋翼包括兩個下旋翼夾和兩片下旋翼 片，下旋翼夾前端夾持旋翼片，末端插入下旋翼的轉(zhuǎn)軸內(nèi)，在旋翼夾的側(cè)面還設(shè)有偏心控制 端，旋轉(zhuǎn)斜盤的上盤通過連桿機(jī)構(gòu)連接偏心控制端控制下旋翼繞其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求4腿的控制系統(tǒng)，其特征題;^接旋機(jī)斗盤和方向控制桿的連桿機(jī)構(gòu)包括 連接上盤的下連桿，連接方向控制桿的上連桿以及短臂連接下連桿、長臂連接上連桿的杠桿機(jī)構(gòu)，杠 桿機(jī)構(gòu)的支點設(shè)在主軸上；所述連接旋轉(zhuǎn)斜盤和下旋翼的連桿機(jī)構(gòu)包括連接上盤的下連桿，連接下 旋翼的上連桿以及長臂連接下連桿、短臂連接上連桿的杠桿機(jī)構(gòu)，杠桿機(jī)構(gòu)的支點設(shè)在主軸上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征是所述控制桿的中部通過一個框架結(jié)構(gòu)套 接在主軸上轉(zhuǎn)動，框架結(jié)構(gòu)包括內(nèi)框架和外框架兩部分，內(nèi)框架繞貝爾-希拉控制結(jié)構(gòu)的 轉(zhuǎn)軸蹺動，外框架繞方向控制桿軸線蹺動，方向控制桿固定安裝在外框架上，旋轉(zhuǎn)斜盤通過 連桿機(jī)構(gòu)連接外框架兩端控制方向控制桿末端的翼片的角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，其特征是所述主軸上、旋轉(zhuǎn)斜盤連接外框架的連 桿機(jī)構(gòu)之間設(shè)有兩條沿主軸方向延伸的檔柱。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項所述的控制系統(tǒng)，其特征是所述主軸的內(nèi)外軸由一個電 機(jī)提供旋轉(zhuǎn)動力，所述電機(jī)通過變速機(jī)構(gòu)分別驅(qū)動內(nèi)外軸相對逆向旋轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征是所述變速機(jī)構(gòu)包括固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上 的主動齒輪，由一個小齒輪和一個小帶輪同軸轉(zhuǎn)動構(gòu)成的帶齒輪，固定在外軸上的大齒輪， 固定在內(nèi)軸上大帶輪和同步帶；所述大齒輪嚙合小齒輪，同步帶套在大帶輪和小帶輪上； 主動齒輪通過帶齒輪驅(qū)動大齒輪和大帶輪相對逆向轉(zhuǎn)動。
專利摘要本實用新型涉及一種共軸雙旋翼模型直升飛機(jī)領(lǐng)域，所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種同時具備穩(wěn)定性和操控性的模型直升飛機(jī)控制系統(tǒng)。包括控制動力機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)和旋翼機(jī)構(gòu)四部分，所述旋翼機(jī)構(gòu)為沿主軸上下分布、同軸安裝且分別由內(nèi)外軸控制旋轉(zhuǎn)的上旋翼和下旋翼，其改良的結(jié)構(gòu)是所述控制機(jī)構(gòu)包括控制上旋翼的貝爾自平衡機(jī)構(gòu)和控制下旋翼的貝爾-希拉控制結(jié)構(gòu)兩部分，控制動力機(jī)構(gòu)依次通過傳動機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)控制旋翼機(jī)構(gòu)。本實用新型依然采用上旋翼起到平衡作用，采用的是穩(wěn)定性很強(qiáng)的貝爾自平衡機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動控制。下旋翼起到控制方向的作用，采用靈敏度很高的貝爾-希拉控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行主動控制。
文檔編號A63H27/133GK201558537SQ20092035339
公開日2010年8月25日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者羅之洪 申請人:羅之洪