採用微型陀螺儀控制系統的微型直升機的製作方法

2023-05-29 19:16:06

專利名稱：採用微型陀螺儀控制系統的微型直升機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及遙控旋翼飛行器模型的控制技術領域，尤其涉及一種採 用機械陀螺儀穩定飛行航向的直升機。
背景技術：
為了獲得穩定的直升枳4元向控制，人們普遍採用兩種方式
1、 採用壓電式電子陀螺儀輔助控制的方法。當直升機飛行時，其機頭指 向受到風等外界因素幹擾或由於自身原因而使航向姿態發生偏移時，壓電式 電子陀螺儀檢測出偏移信號，經運算後發出修正信號給接收機做出指令，接 收機根據此指令發出修正信號，操控舵機或相關的部件動作來修正機頭指向。 經過使用，人們發現採用壓電式電子陀螺儀控制系統的直升機存在以下缺 點.l)成本高，由於採用壓電式電子陀螺儀的核心元件價格較高，造成整機價 格無法降低；2)受溫度影響大，壓電陀螺儀的中立點工作狀態會受溫度影響而 發生漂移，造成鎖尾性能下降。而高級的壓電陀螺儀採用複雜的電路和程序來 彌補溫度的影響，但這樣造成成本的進一步上升。
2、 採用程序混控的方法,通過程序來控制主旋翼與尾槳的轉速，當主槳轉 速升高時，反扭矩相應增力口，此時程序控制尾槳轉速升高，來抵消反扭矩的變 化，以此類推，每一個主槳轉速都相應有一個尾槳轉速相匹配，此方法的缺點 是控制系統無法檢測到飛機姿態的變化，因而不能保證穩定的鎖尾，經常出現 尾部擺動情況，需要操作者經常手工操作來彌補此方法的不足，不適合初學者 的使用。

實用新型內容
本實用新型是為了解決上述技術問題，提供一種結構簡單、性能可靠、 操作簡單、成本低的微型直升機。
為解決上述問題，本實用新型的技術方案是構造一種採用微型陀螺儀控 制系統的微型直升機，包括無線電遙控直升機，直升機的機身內設有穩定直 升機飛行航向的機才成陀螺儀，機械陀螺儀包括固定於機身內的外框架，設於
外框架內裝有陀螺轉子的電機支架，外框架內設有一霍爾元件PCB板，電機 支架上設有對應霍爾元件PCB板的永磁體，霍爾元件PCB板與設於機身內的 信號接收機連接，信號接收機與驅動直升機旋翼旋轉的電機連接。
其中，所述直升機設有從機身內部向上方突出的旋轉軸，旋轉軸由中空 外軸柱及內軸柱構成，機身內設有驅動中空外軸柱旋轉的第 一電機齒輪組， 及驅動內軸柱相對中空外軸反旋的第二電機齒輪組，信號接收機與第一電機 齒輪組、第二電機齒輪組中的電機連接，中空外軸柱及內軸柱上分別設下側 主旋翼及上側副旋翼。
所迷外框架固定於旋轉軸附近，電機支架上設有處於同一軸線上的左、 右連接軸，電機支架經右連接軸與外框架連接，電機支架經左連接軸與設於 外框架頂部牽引電機支架復位的回中機構連接。
所述陀螺轉子由陀螺電機、設於陀螺電機前端主軸上的飛輪、設於陀螺 電機末端的配重輪構成，陀螺電機固定於電機支架的電機套中，陀螺電機主 軸與左、右連接軸的軸線呈垂直狀態。
所迷回中機構包括設於外框架頂部的底部帶轉軸的搖臂，搖臂底部的轉 軸穿入外框架並與電機支架的左連接軸連接，還包括一端固定於外框架頂部 另 一端與搖臂連接的回中鋼絲。
所述外框架頂部設有壓持回中鋼絲使其緊繃的壓板螺釘。
所述搖臂兩側於外框架頂部設有限制搖臂旋轉幅度的限位坎。 本實用新型在直升機中採用機械陀螺儀，相對於採用壓電式電子陀螺儀 的直升機具有明顯的成本優勢，僅其核心部件相對於電子式壓電陀螺儀節約
成本30元以上，如加上周邊設備的簡化成本將進一步降低，在低成本的模型
市場上具有明顯的價格優勢,便於此類產品的普及化。同時機械陀螺儀不受溫 度的影響，因此在配套電路的設計上無需考慮溫度補償，而能在各種溫度下具 有穩定的工作狀態，尤其在普及;f莫型領域,具有結構簡單，性能可靠的優點，完 全能夠滿足一般飛行的控制要求。由於機械陀螺儀能夠檢測直升機的姿態的 瞬間變化，因而能精確的穩定飛機的機頭指向，滿足初學者的操作水平，避免 混控程序控制的缺點，使得遙控直升4幾產品真正能夠實現大眾化。
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明，其中


圖1為本實用新型較佳實施例的主視圖； 圖2為
圖1的俯面圖3為本實用新型較佳實施例的立體結構示意圖； 圖4為本實用新型較佳實施例機械陀螺儀的俯視圖； 圖5為沿圖4A-A線的剖面圖6為本實用新型較佳實施例機械陀螺儀的立體結構示意圖。
具體實施方式
如
圖1、 2示出了本實用新型較佳實施例的基本結構， 一種採用微型陀螺 儀控制系統的微型直升機，包括無線電遙控直升機，直升機的機身內設有穩 定直升機飛行航向的機械陀螺儀17,該機械陀螺儀17包括固定於機身內的外 框架4,設於外框架4內裝有陀螺轉子的電機支架1，外框架4內設有一霍爾 元件PCB板5，電機支架1上設有對應霍爾元件PCB板5的永磁體6，永磁體6與霍爾元件PCB板5間設有一定間距。霍爾元件PCB板5與設於機身內的信 號接收機18連接，信號接收機18與驅動直升機旋翼旋轉的電機19連接。本 實施例中，外框架4上設有兩個固定耳14,通過固定耳14可將外框架4固定 在直升機的機身內。
如圖3所示，直升才;U殳有從才;u身內部向上方突出的旋轉軸20，旋轉軸20 由中空外軸柱及內軸柱構成，機身內設有中空外軸柱驅動旋轉的第一電機齒 輪組，及驅動內軸柱相對中空外軸反旋的第二電機齒輪組，信號接收機18與 第一電機齒輪組、第二電機齒輪組中的電機19連接，中空外軸柱及內軸柱上 分別設下側主旋翼21及上側副旋翼22。直升機的機身與直升機機尾23間通 過連接杆24連接，機身底部設有支撐輪25。
如圖3、 4所示，本實施例中，所迷外框架4固定於旋轉軸20附近，電 機支架1上設有處於同一軸線上的左、右連接軸2、 3，電機支架l經右連接 軸3與外框架4連接，電機支架1經左連接軸2與設於外框架4頂部牽引電 機支架1復位的回中機構連接。如圖6所示，回中機構包括設於外框架4頂 部的底部帶轉軸的搖臂7，搖臂7底部的轉軸穿入外框架4並與電機支架1的 左連接軸2連接，左連接軸2與搖臂7為固定連接，搖臂7兩側於外框架4 頂部設有限制搖臂7左、右旋轉幅度的限位塊12,還包括一端固定於外框架 4頂部另一端與搖臂7連接的回中鋼絲8。本實施例中，外框架4頂部設有一 定位孔15，搖臂7前部的頂端設有一卡槽16,回中鋼絲8—端固定於定位孔 15上一端卡於卡槽16上。為使回中鋼絲8有足夠的彈力，外框架4頂部設有 壓持回中鋼絲8使其緊繃的壓板螺釘11 。
如圖5、 6所示，陀螺轉子由陀螺電機9、設於陀螺電機9前端主軸上的 金屬飛輪13、設於陀螺電機9末端的配重輪10構成。陀螺電機9為微型直流 電機，陀螺電機9固定於電機支架1的電機套中，陀螺電機主軸與左、右連
接軸2、 3的軸線呈垂直狀態。本實施例中，陀螺轉子以單飛輪13加配重輪 10的結構，取代以往常用的雙飛輪結改成，避開了電機必須是兩端輸出軸的 形式，降低了對陀螺電機的要求，從而可以使用微型直流電機，降低了重量。
當打開直升機開關電源後，機械陀螺儀17開始工作，當陀螺電機9通電後 陀螺電機主軸帶動金屬飛輪13高速旋轉，當操縱直升機下側主旋翼21開始 旋轉時，相應的反扭矩使直升機尾23部開始擺動，與此同時，由於陀螺的進動 效應，旋轉的金屬飛輪13會使電機支架1發生偏轉，根據機尾23擺向的不同， 電機支架1的擺動方向亦不同(金屬飛輪13可帶動電機支架1繞左、右連接 軸2、 3的軸線正向或反向旋轉)，而且機尾23擺動加速度越大，則電機支架1 擺幅越大，電機支架1正向或反向旋轉時，同時搖臂7隨左連接軸2 —同轉動， 限位塊12限定了搖臂7最大轉動幅度，同時也限定了電機支架1旋轉幅度。 此時固定在電機支架1上的永磁體6會跟隨電機支架1一起擺動，從而與固定 在外框架4上的霍爾元件PCB板5發生相對位移，霍爾元件檢測出擺幅的多少 輸出信號到信號接收機18。信號接收機18做出相應反應，發出指令給共軸反 槳直升機的兩個電機19讓其產生不同的轉速,從而在下側主旋翼21及上側副 旋翼22上產生不同的反扭矩,進而達到抵消機尾23擺動的趨勢。當機尾23 擺動停止後。則搖臂7在回中鋼絲8的作用力下擺回中立點，直到下一次機尾 23擺動。當直升機受到外界因素幹擾而發生尾部擺動時，機械陀螺儀仍會如上 所述進行姿態糾正，從而能長時間將機尾穩定在一個方向上。
本實用新型在直升機中採用機械陀螺儀，相對於採用壓電式電子陀螺儀 的直升機具有明顯的成本優勢，僅其核心部件相對於電子式壓電陀螺儀節約 成本30元以上，如加上周邊設備的筒化成本將進一步降低，在低成本的模型 市場上具有明顯的價格優勢,便於此類產品的普及化。同時機械陀螺儀不受溫 度的影響，因此在配套電路的設計上無需考慮溫度補償，而能在各種溫度下具
有穩定的工作狀態，尤其在普及模型領域，具有結構簡單,性能可靠的優點，完 全能夠滿足一般飛行的控制要求。由於機械陀螺儀能夠檢測直升機的姿態的 瞬間變化，因而能精確的穩定飛機的機頭指向，滿足初學者的操作水平，避免 混控程序控制的缺點，使得遙控直升機產品真正能夠實現大眾化。
權利要求1. 一種採用微型陀螺儀控制系統的微型直升機，包括無線電遙控直升機，其特徵在於所述直升機的機身內設有穩定直升機飛行航向的機械陀螺儀(17)，該機械陀螺儀(17)包括固定於所述機身內的外框架(4)，設於該外框架(4)內裝有陀螺轉子的電機支架(1)，所述外框架(4)內設有一霍爾元件PCB板(5)，所述電機支架(1)上設有對應所述霍爾元件PCB板(5)的永磁體(6)，所述霍爾元件PCB板(5)與設於所述機身內的信號接收機連接(18)，該信號接收機(18)與驅動直升機旋翼旋轉的電機(19)連接。
2、 根據權利要求l所述的採用微型陀螺儀控制系統的微型直升機，其特 徵在於所述直升機設有從機身內部向上方突出的旋轉軸(20 ),該旋轉軸(20 ) 由中空外軸柱及內軸柱構成，所述機身內設有驅動所述中空外軸柱旋轉的第 一電機齒輪組，及驅動內軸柱相對所述中空外軸反旋的第二電機齒輪組，所 述信號接收機(18)與所述第一電機齒輪組、第二電機齒輪組中的電機(19) 連接，所述中空外軸柱及內軸柱上分別設下側主旋翼(21 )及上側副旋翼(22 )。
3、 根據權利要求2所述的採用微型陀螺儀控制系統的微型直升機，其特 徵在於所述外框架(4)固定於所述旋轉軸(20)附近，所述電機支架(1) 上設有處於同一軸線上的左、右連接軸(2、 3),所述電機支架(1)經右連 接軸(3 )與所述外框架(4 )連接，所述電機支架(1 )經左連接軸(2 )與 設於所述外框架(4)頂部牽引所述電機支架(1)復位的回中機構連接。
4、 根據權利要求3所述的釆用微型陀螺儀控制系統的微型直升機，其特 徵在於所述陀螺轉子由陀螺電機(9)、設於該陀螺電機(9)前端主軸上的 飛輪(13)、設於所述陀螺電機(9)末端的配重輪(10)構成，所述陀螺電 機(9)固定於所述電機支架(1)的電機套中，所述陀螺電機主軸與所述左、右連接軸(2、 3)的軸線呈垂直狀態。
5、 根據權利要求4所述的採用微型陀螺儀控制系統的微型直升機，其特 徵在於所述回中機構包括設於所述外框架(4 )頂部的底部帶轉軸的搖臂(7 ), 所述搖臂(7 )底部的轉軸穿入所述外框架(4 )並與所述電機支架(1 )的左 連接軸(2)連接，還包括一端固定於所述外框架(4)頂部另一端與所述搖 臂(7)連接的回中鋼絲(8)。
6、 根據權利要求5所述的採用微型陀螺儀控制系統的微型直升機，其特 徵在於所述外框架(4)頂部設有壓持所述回中鋼絲(8)使其緊繃的壓板 螺釘(11)。
7、 根據權利要求6所述的採用微型陀螺儀控制系統的微型直升機，其特 徵在於所述搖臂(7)兩側於所述外框架(4)頂部設有限制所述搖臂(7) 旋轉幅度的限位塊(12)。
專利摘要本實用新型公開了一種採用微型陀螺儀控制系統的微型直升機，包括無線電遙控直升機，直升機的機身內設有穩定直升機飛行航向的機械陀螺儀，機械陀螺儀包括固定於機身內的外框架，設於外框架內裝有陀螺轉子的電機支架，外框架內設有一霍爾元件PCB板，電機支架上設有對應霍爾元件PCB板的永磁體，霍爾元件PCB板與設於機身內的信號接收機連接，信號接收機與驅動直升機旋翼旋轉的電機連接。直升機採用機械陀螺儀，在低成本的模型市場上具有明顯的價格優勢，便於此類產品的普及化，同時機械陀螺儀不受溫度的影響，具有結構簡單，性能可靠的優點。
文檔編號A63H27/133GK201076760SQ20072017200
公開日2008年6月25日 申請日期2007年9月21日 優先權日2007年9月21日
發明者何旭東, 姚永亮, 林崇昆 申請人:深圳市艾特航模有限公司