1.本发明涉及航空技术领域，特别涉及一种旋翼推进装置及控制方法。


背景技术：

2.近十几年来，随着复合材料、动力系统、传感器、尤其是飞行控制等技术的研究进展，无人直升机得到了迅速的发展，正日益成为人们关注的焦点；在无人直升飞机领域，共轴双旋翼无人机成为一种飞行器界的新物种；然而共轴双旋翼无人机其技术具有很多的难点需要突破，飞行器的控制方法也相对比较复杂，其结构也相对比较更加的复杂。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了克服上述问题，提供一种旋翼推进装置及控制方法。
4.为达到上述目的，本发明采用的方法是：提供一种旋翼推进装置，包括上动力机构、中轴倾斜驱动组件以及上矢量倾斜旋翼组件；所述的上动力机构包括上驱动模块、上固定中轴、上旋翼驱动滑轨；上驱动模块设置在上固定中轴的一端，上驱动模块与上旋翼驱动滑轨连接，用于驱动上旋翼驱动滑轨绕上固定中轴转动；所述的上矢量倾斜旋翼组件包括上桨叶、上倾斜动盘桨毂、上倾斜静盘桨毂和上万向转动件；所述的上倾斜动盘桨毂周围均匀分布至少两个上桨叶，上倾斜动盘桨毂套设在上倾斜静盘桨毂上，并可绕上倾斜静盘桨毂转动；所述的上倾斜静盘桨毂内圈通过上万向转动件与所述的上固定中轴固定连接，上倾斜静盘桨毂通过上万向转动件在上固定中轴上可以进行倾斜运动；在上倾斜动盘桨毂上设置有上伸出杆，所述的上伸出杆设置在上旋翼驱动滑轨的滑槽中；所述的中轴倾斜驱动组件包括驱动器底座, 驱动器底座与上固定中轴连接；在驱动器底座设置有上驱动机构，所述的上驱动机构与上倾斜静盘桨毂连接，用于驱动上倾斜静盘桨毂倾转。
5.作为本发明的一种改进，所述的上驱动机构包括一号驱动器，二号驱动器，一号摇臂，二号摇臂，上一号连杆，上二号连杆以及上斜盘定位器；所述的一号驱动器与二号驱动器固定安装在驱动器底座上，一号摇臂的一端与一号驱动器的扭矩输出轴固定连接，一号摇臂的另一端与上一号连杆一端铰接，上一号连杆的另一端与上倾斜静盘桨毂的一个上静盘伸出杆铰接；所述的二号摇臂的一端与二号驱动器的扭矩输出轴固定连接，二号摇臂的另一端与上二号连杆的一端铰接，上二号连杆的另一端与上倾斜静盘桨毂的另一个上静盘伸出杆铰接；所述的上斜盘定位器包括一端与驱动器底座铰接，另一端与上倾斜静盘桨毂铰接限制上倾斜静盘桨毂在上固定中轴的轴向方向转动的连杆结构。
6.作为本发明的一种改进，所述的上倾斜动盘桨毂通过转动的轴承与所述的上倾斜静盘桨毂铰接，通过轴承在同一个转动轴上自由转动。
7.作为本发明的一种改进，所述的上驱动模块是直驱无刷电机，无刷电机和变速箱，
燃油发动机中的一种。
8.本发明还公开了一种共轴双旋翼推进装置，包括上动力机构、中轴倾斜驱动组件以及上矢量倾斜旋翼组件、下动力机构和下矢量倾斜旋翼组件；所述的上动力机构包括上驱动模块、上固定中轴、上旋翼驱动滑轨；上驱动模块设置在上固定中轴的一端，上驱动模块与上旋翼驱动滑轨连接，用于驱动上旋翼驱动滑轨绕上固定中轴转动；所述的上矢量倾斜旋翼组件包括上桨叶、上倾斜动盘桨毂、上倾斜静盘桨毂和上万向转动件；所述的上倾斜动盘桨毂周围均匀分布至少两个上桨叶，上倾斜动盘桨毂套设在上倾斜静盘桨毂上，并可绕上倾斜静盘桨毂转动；所述的上倾斜静盘桨毂内圈通过上万向转动件与所述的上固定中轴固定连接，上倾斜静盘桨毂通过上万向转动件在上固定中轴上可以进行倾斜运动；在上倾斜动盘桨毂上设置有上伸出杆，所述的上伸出杆设置在上旋翼驱动滑轨的滑槽中；所述的下动力机构包括下驱动模块、下固定中轴、以及下旋翼驱动滑轨，下驱动模块设置在下固定中轴的远离上动力机构的一端，下驱动模块与下旋翼驱动滑轨连接，用于驱动下旋翼驱动滑轨绕下固定中轴转动；所述的下矢量倾斜旋翼组件包括下桨叶、下倾斜动盘桨毂、下倾斜静盘桨毂和下万向转动件；所述的下倾斜动盘桨毂周围均匀分布至少两个下桨叶，下倾斜动盘桨毂套设在下倾斜静盘桨毂上，并可绕下倾斜静盘桨毂转动；所述的下倾斜静盘桨毂内圈通过下万向转动件与所述的下固定中轴固定连接，下倾斜静盘桨毂通过下万向转动件在下固定中轴上可以进行倾斜运动；在下倾斜动盘桨毂上设置有下伸出杆，所述的下伸出杆设置在下旋翼驱动滑轨的滑槽中；所述的中轴倾斜驱动组件包括驱动器底座, 驱动器底座与上固定中轴连接；在驱动器底座设置有上驱动机构，所述的上驱动机构与上倾斜静盘桨毂连接，用于驱动上倾斜静盘桨毂倾转；驱动器底座还与下固定中轴连接；在驱动器底座上还设置有下驱动机构，所述的下驱动机构与下倾斜静盘桨毂连接，用于驱动下倾斜静盘桨毂倾转。
9.作为本发明的一种改进，所述的上驱动机构包括一号驱动器，二号驱动器，一号摇臂，二号摇臂，上一号连杆，上二号连杆以及上斜盘定位器；所述的一号驱动器与二号驱动器固定安装在驱动器底座上，一号摇臂的一端与一号驱动器的扭矩输出轴固定连接，一号摇臂的另一端与上一号连杆一端铰接，上一号连杆的另一端与上倾斜静盘桨毂的一个上静盘伸出杆铰接；所述的二号摇臂的一端与二号驱动器的扭矩输出轴固定连接，二号摇臂的另一端与上二号连杆的一端铰接，上二号连杆的另一端与上倾斜静盘桨毂的另一个上静盘伸出杆铰接；所述的上斜盘定位器包括一端与驱动器底座铰接，另一端与上倾斜静盘桨毂铰接限制上倾斜静盘桨毂在上固定中轴的轴向方向转动的连杆结构；所述的下驱动机构包括一号驱动器，二号驱动器，一号摇臂，二号摇臂，下一号连杆，下二号连杆以及下斜盘定位器；所述的一号驱动器与二号驱动器固定安装在驱动器底座上，一号摇臂的一端与一号驱动器的扭矩输出轴固定连接，一号摇臂的另一端分别与上一号连杆一端以及下一号连杆的一端铰接，下一号连杆的另一端与下倾斜静盘桨毂的一个下静盘伸出杆铰接；所述的二号摇臂的一端与二号驱动器的扭矩输出轴固定连接，二号摇臂的另一端分别与上二号连杆的一端以及下二号连杆的一端铰接，下二号连杆的另一端与
下倾斜静盘桨毂的另一个下静盘伸出杆铰接；所述的下斜盘定位器包括一端与驱动器底座铰接，另一端与下倾斜静盘桨毂铰接限制下倾斜静盘桨毂在下固定中轴的轴向方向转动的连杆结构。
10.本发明还公开了一种共轴双旋翼直升机，包括机身以及设置在机身上端的旋翼推进装置，所述的旋翼推进装置为上述的双旋翼推进装置。
11.本发明还公开了一种共轴双旋翼直升机的控制方法，包括以下步骤：通过对上桨叶、下桨叶转速差调节来控制共轴双旋翼直升机的航向；通过所述的一号驱动器，二号驱动器控制上矢量倾斜旋翼组件和下矢量倾斜旋翼组件的倾斜角度，来调整桨盘产生的升力方向，控制飞行器的横滚和俯仰运动；通过对上桨叶、下桨叶同时加速或者减速，调整飞行器的升降。
12.有益效果：本发明通过上动力机构、下动力机构带动上旋翼驱动滑轨、下旋翼驱动滑轨转动，通过上旋翼驱动滑轨、下旋翼驱动滑轨带动上桨叶、下桨叶转动；通过一号驱动器，二号驱动器控制上矢量倾斜旋翼组件和下矢量倾斜旋翼组件的倾斜角度，来调整桨盘产生的升力方向，控制飞行器的横滚和俯仰运动，在整体方案上通过简化结构跨过了部分技术难点，可以使飞控通过相比直升飞机更为简单的控制方法完成自动驾驶，在结构方面也极大的减少了传动机构的复杂性，使传动结构更加可靠，其制造成本更少。
附图说明
13.图1为本发明的实施例1的结构示意图；图2为本发明的上矢量倾斜旋翼组件的结构示意图；图3为本发明实施例2装置整体示意图；图4为本发明实施例2装置细节示意图；图5为本发明实施例2用于体现上、下固定中轴的结构示意图；图6为本发明的下矢量倾斜旋翼组件的结构示意图；图7为本发明的共轴双旋翼直升机的结构示意图。
具体实施方式
14.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
15.实施例1：如图1
‑
图2所示，本实施例公开了一种旋翼推进装置，包括上动力机构1、中轴倾斜驱动组件3以及上矢量倾斜旋翼组件2。
16.上动力机构1包括上驱动模块11、上固定中轴13、上旋翼驱动滑轨12；上驱动模块11设置在上固定中轴13的上端，上驱动模块11与上旋翼驱动滑轨12连接，用于驱动上旋翼驱动滑轨12绕上固定中轴13转动。上驱动模块11可以是直驱无刷电机，无刷电机和变速箱，燃油发动机中的一种，本实施例中，上驱动模块11采用的是直驱无刷电机，直驱无刷电机的定子与上固定中轴13固定连接，直驱无刷电机的转子与上旋翼驱动滑轨12连接，通过转子转动带动上旋翼驱动滑轨12转动，上旋翼驱动滑轨12设置有两个，沿上固定中轴13的轴线
对称分布，在每个上旋翼驱动滑轨12上均设置有一个竖直方向开设的滑槽。
17.上矢量倾斜旋翼组件2包括上桨叶21、上倾斜动盘桨毂22、上倾斜静盘桨毂23和上万向转动件24。上倾斜动盘桨毂22周围均匀分布有两个上桨叶21，本实施例中，上倾斜动盘桨毂22的外圈集成有桨夹，上桨叶21安装在上倾斜动盘桨毂22外圈上的桨夹上。
18.上倾斜动盘桨毂22还套设在上倾斜静盘桨毂23上，并可绕上倾斜静盘桨毂23转动，本实施例中，上倾斜动盘桨毂22通过转动的上轴承27与上倾斜静盘桨毂23铰接，通过上轴承27在同一个转动轴上自由转动。上倾斜静盘桨毂23内圈通过上万向转动件24与上固定中轴13固定连接，上倾斜静盘桨毂23通过上万向转动件24在上固定中轴13上可以进行倾斜运动；在上倾斜动盘桨毂22上设置有两个上伸出杆25，每个上伸出杆25设置在一个上旋翼驱动滑轨12的滑槽中。
19.中轴倾斜驱动组件3包括驱动器底座31, 驱动器底座31与上固定中轴13连接；在驱动器底座31设置有上驱动机构，所述的上驱动机构与上倾斜静盘桨毂23连接，用于驱动上倾斜静盘桨毂23倾转。
20.上驱动机构包括一号驱动器32，二号驱动器33，一号摇臂34，二号摇臂35，上一号连杆37，上二号连杆36以及上斜盘定位器391。一号驱动器32与二号驱动器33固定安装在驱动器底座31上，一号摇臂34的一端与一号驱动器32的扭矩输出轴固定连接，一号摇臂34的另一端与上一号连杆37一端铰接，上一号连杆37的另一端与上倾斜静盘桨毂23的一个上静盘伸出杆26铰接。
21.二号摇臂35的一端与二号驱动器33的扭矩输出轴固定连接，二号摇臂35的另一端与上二号连杆36的一端铰接，上二号连杆36的另一端与上倾斜静盘桨毂23的另一个上静盘伸出杆26铰接。在本实施例中，两个上静盘伸出杆26的方向垂直，这样能够实现上倾斜静盘桨毂23多角度的倾转。
22.上斜盘定位器391包括一个双连杆结构，双连杆结构的一端与驱动器底座31铰接，另一端与上倾斜静盘桨毂23上的上定位杆28铰接，用于限制上倾斜静盘桨毂23在上固定中轴13的轴向方向转动。
23.本实施例的工作原理如下：通过驱动模块11动作带动两个上旋翼驱动滑轨12转动，两个上旋翼驱动滑轨12转动就可以带动上倾斜动盘桨毂22上设置有两个上伸出杆25转动，从而带动上倾斜动盘桨毂22转动，实现上桨叶21的转动。
24.当需要调节上桨叶21的方向的时候，通过一号驱动器32，二号驱动器33动作，驱动一号摇臂34，二号摇臂35带动上一号连杆37，上二号连杆36动作，从而可以带动上倾斜静盘桨毂23倾斜，上倾斜静盘桨毂23倾斜可以带动上倾斜动盘桨毂22倾斜，从而可以带动上桨叶21倾斜。
25.实施例2：如图2
‑
6所示，本实施例公开了一种共轴双旋翼推进装置，相比于实施例1的一种旋翼推进装置，本实施例相当于两个实施例1的旋翼推进装置对称分布，通过两个旋翼推进装置共同动作，两个旋翼推进装置共用了一号驱动器32，二号驱动器33，其具体结构如下：一种共轴双旋翼推进装置，包括上动力机构1、中轴倾斜驱动组件3以及上矢量倾斜旋翼组件2、下动力机构5和下矢量倾斜旋翼组件4。
26.上动力机构1包括上驱动模块11、上固定中轴13、上旋翼驱动滑轨12；上驱动模块11设置在上固定中轴13的上端，上驱动模块11与上旋翼驱动滑轨12连接，用于驱动上旋翼驱动滑轨12绕上固定中轴13转动。上驱动模块11可以是直驱无刷电机，无刷电机和变速箱，燃油发动机中的一种，本实施例中，上驱动模块11采用的是直驱无刷电机，直驱无刷电机的定子与上固定中轴13固定连接，直驱无刷电机的转子与上旋翼驱动滑轨12连接，通过转子转动带动上旋翼驱动滑轨12转动，上旋翼驱动滑轨12设置有两个，沿上固定中轴13的轴线对称分布，在每个上旋翼驱动滑轨12上均设置有一个竖直方向开设的滑槽。
27.上矢量倾斜旋翼组件2包括上桨叶21、上倾斜动盘桨毂22、上倾斜静盘桨毂23和上万向转动件24。上倾斜动盘桨毂22周围均匀分布有两个上桨叶21，本实施例中，上倾斜动盘桨毂22的外圈集成有桨夹，上桨叶21安装在上倾斜动盘桨毂22外圈上的桨夹上。
28.上倾斜动盘桨毂22还套设在上倾斜静盘桨毂23上，并可绕上倾斜静盘桨毂23转动，本实施例中，上倾斜动盘桨毂22通过转动的上轴承27与上倾斜静盘桨毂23铰接，通过上轴承27在同一个转动轴上自由转动。上倾斜静盘桨毂23内圈通过上万向转动件24与上固定中轴13固定连接，上倾斜静盘桨毂23通过上万向转动件24在上固定中轴13上可以进行倾斜运动；在上倾斜动盘桨毂22上设置有两个上伸出杆25，每个上伸出杆25设置在一个上旋翼驱动滑轨12的滑槽中。
29.下动力机构5包括下驱动模块51、下固定中轴53、以及下旋翼驱动滑轨52，下驱动模块51设置在下固定中轴53的远离上动力机构1的一端，下驱动模块51与下旋翼驱动滑轨52连接，用于驱动下旋翼驱动滑轨52绕下固定中轴53转动。下驱动模块51可以是直驱无刷电机，无刷电机和变速箱，燃油发动机中的一种，本实施例中，下驱动模块51采用的是直驱无刷电机，直驱无刷电机的定子与下固定中轴53固定连接，直驱无刷电机的转子与下旋翼驱动滑轨52连接，通过转子转动带动下旋翼驱动滑轨52转动，下旋翼驱动滑轨52设置有两个，沿下固定中轴53的轴线对称分布，在每个下旋翼驱动滑轨52上均设置有一个竖直方向开设的滑槽。
30.下矢量倾斜旋翼组件4包括下桨叶41、下倾斜动盘桨毂42、下倾斜静盘桨毂43和下万向转动件44。下倾斜动盘桨毂42周围均匀分布有两个下桨叶41，下倾斜动盘桨毂42套设在下倾斜静盘桨毂43上，并可绕下倾斜静盘桨毂43转动。本实施例中，下倾斜动盘桨毂42通过转动的下轴承47与下倾斜静盘桨毂43铰接，通过下轴承47在同一个转动轴上自由转动。
31.下倾斜静盘桨毂43内圈通过下万向转动件44与下固定中轴43固定连接，下倾斜静盘桨毂43通过下万向转动件44在下固定中轴43上可以进行倾斜运动；在下倾斜动盘桨毂42上设置有下伸出杆45，下伸出杆45设置在下旋翼驱动滑轨52的滑槽中。
32.中轴倾斜驱动组件3包括驱动器底座31, 驱动器底座31与上固定中轴13连接；在驱动器底座31设置有上驱动机构。上驱动机构与上倾斜静盘桨毂23连接，用于驱动上倾斜静盘桨毂23倾转。驱动器底座31还与下固定中轴53连接；在驱动器底座31上还设置有下驱动机构，下驱动机构与下倾斜静盘桨毂43连接，用于驱动下倾斜静盘桨毂43倾转。
33.本实施例中，上驱动机构包括一号驱动器32，二号驱动器33，一号摇臂34，二号摇臂35，上一号连杆37，上二号连杆36以及上斜盘定位器391。一号驱动器32与二号驱动器33固定安装在驱动器底座31上，一号摇臂34的一端与一号驱动器32的扭矩输出轴固定连接，一号摇臂34的另一端与上一号连杆37一端铰接，上一号连杆37的另一端与上倾斜静盘桨毂
23的一个上静盘伸出杆26铰接。
34.二号摇臂35的一端与二号驱动器33的扭矩输出轴固定连接，二号摇臂35的另一端与上二号连杆36的一端铰接，上二号连杆36的另一端与上倾斜静盘桨毂23的另一个上静盘伸出杆26铰接。上斜盘定位器391包括一端与驱动器底座31铰接，另一端与上倾斜静盘桨毂23铰接限制上倾斜静盘桨毂23在上固定中轴13的轴向方向转动的连杆结构。
35.本实施例中，上斜盘定位器391包括一个双连杆结构，双连杆结构的一端与驱动器底座31铰接，另一端与上倾斜静盘桨毂23上的上定位杆28铰接，用于限制上倾斜静盘桨毂（23）在上固定中轴13的轴向方向转动。
36.下驱动机构包括一号驱动器32，二号驱动器33，一号摇臂34，二号摇臂35，下一号连杆39，下二号连杆38以及下斜盘定位器392。一号驱动器32与二号驱动器33固定安装在驱动器底座31上，一号摇臂34的一端与一号驱动器32的扭矩输出轴固定连接，一号摇臂34的另一端分别与上一号连杆37一端以及下一号连杆39的一端铰接，下一号连杆39的另一端与下倾斜静盘桨毂43的一个下静盘伸出杆46铰接。
37.二号摇臂35的一端与二号驱动器33的扭矩输出轴固定连接，二号摇臂35的另一端分别与上二号连杆36的一端以及下二号连杆38的一端铰接，下二号连杆38的另一端与下倾斜静盘桨毂的另一个下静盘伸出杆46铰接；所述的下斜盘定位器392包括一端与驱动器底座31铰接，另一端与下倾斜静盘桨毂43铰接限制下倾斜静盘桨毂43在下固定中轴53的轴向方向转动的连杆结构。
38.下斜盘定位器362包括一个双连杆结构，双连杆结构的一端与驱动器底座31铰接，另一端与下倾斜静盘桨毂43上的下定位杆48铰接，用于限制下倾斜静盘桨毂43在下固定中轴43的轴向方向转动。
39.实施例3：参照图7，本实施例公开了一种共轴双旋翼直升机，包括机身6和设置在机身6上方的共轴双旋翼推进装置，共轴双旋翼推进装置为实施例2中的共轴双旋翼推进装置。
40.本实施例公开的一种共轴双旋翼直升机的控制方法为：通过对上下旋翼的转速差调节来控制飞行器的航向，通过一号驱动器32，二号驱动器33控制上矢量倾斜旋翼组件2和下矢量倾斜旋翼组件4的倾斜角度，来调整桨盘产生的升力方向，从而控制飞行器的横滚和俯仰运动；通过对上下旋翼同时加速或者减速，调整飞行器的升降。
41.本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。