飛行器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及飛行器領域，具體地說，是涉及一種可實現水平偏航的飛行器。
【背景技術】
[0002]通常，驅動飛行器上升運動的力稱為拉力，驅使飛行器水平運動的力稱為推力。現有的飛行器通常使用葉片式旋翼作為拉力旋翼為飛行器提供拉力。
[0003]飛行器的基本飛行動作有垂直升降運動、前后運動、側向運動、俯仰運動、橫滾運動、偏航運動。
[0004]參見圖1，以四軸飛行器200為例，其四個電機呈十字狀地分布在水平面中相互垂直的X與Y軸上，并把X軸正方向視為機頭方向。電機1位于X軸正半軸，電機3位于X軸負半軸；電機2位于Y軸正半軸，電機4位于Y軸負半軸；Z軸為豎直方向。
[0005]升降運動:四個電機同時提高轉速，四軸飛行器200獲得的拉力增加而沿Z軸正方向移動；四個電機同時降低轉速，四軸飛行器200獲得的拉力減少而沿Z軸負方向移動。
[0006]仰俯運動:電機1提速，電機3降速，四軸飛行器200繞Y軸轉動并抬起機頭而上仰，同時沿X軸負方向移動；反之，四軸飛行器200繞Y軸轉動并下探機頭而下俯，同時沿X軸正方向移動。
[0007]橫滾運動:電機4提速，電機2降速，四軸飛行器200繞X軸轉動而左傾，并沿Y軸負方向移動；反之，四軸飛行器200繞X軸轉動而右傾，并沿Y軸正方向移動。當電機4和電機2轉速差足夠大時，四軸飛行器200便會發生完整的橫向滾動，即橫滾運動。
[0008]偏航運動:旋翼5轉動過程中由于空氣阻力作用會形成與轉動方向相反的反扭矩。為了克服反扭矩影響，四個旋翼5的布置方式采用兩個正轉兩個反轉，且對置旋翼的轉向相同。每個旋翼5產生反扭矩的大小與旋翼5的轉速有關，旋翼5轉速越高，產生的反扭矩越大。當四個旋翼5轉速相同時，四個旋翼5對四軸飛行器200產生的反扭矩相互抵消，四軸飛行器200相對Z軸不發生轉動；當四個旋翼的轉速不完全相同，反扭矩不能完全相互抵消時，反扭矩會引起四軸飛行器200相對Z軸轉動，從而實現偏航運動。電機1和3轉速提高(正轉)，電機2和4轉速降低(反轉)，四軸飛行器200就會繞Z軸旋轉向右偏轉，即向右偏航。由于電機1和3轉速提高，電機2和4轉速降低，總體的拉力不變，所以四軸飛行器200不會上升或下降。
[0009]目前，飛行器均利用慣性測量模塊(頂10控制飛行姿態。慣性測量模塊包括加速度計和陀螺儀，又稱慣性導航組合。參考空間直角坐標系，在X、Y、Z軸方向上，分別布置一個陀螺儀，用于測量多軸飛行器在上述三個方向上的旋轉運動；在乂、￥、2軸方向上，分別布置一個加速度計，用于測量多軸飛行器在上述三個方向上平移運動的加速度。慣性測量模塊能夠檢測到飛行器前后俯仰、左右傾斜、偏航等姿態，并將相應的信號反饋給多軸飛行器的控制電路，多軸飛行器根據預設在控制電路中的存儲器中的姿態控制規則或遙控器輸入的控制信號控制電機轉速來調整飛行姿態。
[0010]因此，上述四軸飛行器中的每一旋翼在轉動過程中由于空氣阻力作用會形成與轉動方向相反的反扭矩，為了克服反扭矩影響，四個旋翼中兩個為正轉，兩個為反轉，且對角線上的兩個旋翼轉動方向相同。反扭矩的大小與每一旋翼的轉速有關，當四個電機轉速相同時，四個旋翼產生的反扭矩相互平衡，四旋翼飛行器不發生水平轉動，即不發生偏航運動。當四個電機轉速不完全相同時，不平衡的反扭矩會引起四旋翼飛行器水平轉動，從而實現偏航運動。這種通過改變電機轉速實現偏航運動的方式不僅耗電量大，而且由于頻繁地加減速，會增加電機功耗，在一定程度上縮短了電機的壽命和電池續航時間。
[0011]圖2所示的飛行器100是一種現有的三軸飛行器。飛行器100具有機架110，機架110的機臂111的兩端分別設置一個電機112，電機112上設置一個旋翼113。機架110上還包括旋轉軸120，旋轉軸120的端部連接一個尾部電機121和尾部旋翼122。旋轉軸120能夠轉動，從而帶動尾部旋翼122向旋轉軸120的兩側傾斜。飛行器100的兩個旋翼113為一對正反槳，即一對槳距角大小相同方向相反的旋翼，當兩個旋翼113轉速相同時，受到來自空氣的反扭矩相互抵消。旋翼122是一個正槳或反漿，因此，飛行器100不但需要通過調整旋翼122的轉速來控制飛行姿態，還需要通過旋轉軸120的轉動來控制旋翼122的傾斜角度，以平衡旋翼122受到的空氣反扭矩。可見，這種飛行器的結構十分復雜，維持其飛行平衡的控制過程較為繁瑣，因此這種飛行器100的穩定性較弱。
【實用新型內容】
[0012]本實用新型的主要目的是提供一種容易實現偏航運動的飛行器。
[0013]為了實現上述的主要目的，本實用新型提供的飛行器包括機架；機架前端軸線兩側具有第一旋翼裝置和第二旋翼裝置，機架后端軸線兩側具有第三旋翼裝置和第四旋翼裝置；第一旋翼裝置具有第一旋翼，第二旋翼裝置具有第二旋翼，第三旋翼裝置具有第三旋翼，第四旋翼裝置具有第四旋翼；第一旋翼和第二旋翼的直徑相等，第三旋翼和第四旋翼的直徑相等；第一旋翼與第二旋翼旋向相反，第三旋翼與第四旋翼旋向相反；第一旋翼的直徑大于第三旋翼的直徑；第一旋翼與第二旋翼之間的軸距大于第三旋翼與第四旋翼之間的軸距。
[0014]由上述方案可見，第三旋翼與第四旋翼之間能夠產生轉速差速，從而實現飛行器的偏航運動，與現有技術的三軸飛行器或四軸飛行器相比，飛行器整體結構簡單，只需要改變第三旋翼與第四旋翼的轉速便可實現飛行器的偏航運動，而無需調整四個旋翼的轉速，這就大大降低了電機的耗電量和功耗，在一定程度上延長了電機的壽命和電池續航時間。
[0015]—個優選的方案是，第一旋翼裝置和第二旋翼裝置對稱地分布在機架的兩側，第三旋翼裝置和第四旋翼裝置對稱地分布在機架的兩側。
[0016]由上述方案可見，對稱布置的方案使得第一旋翼裝置、第二旋翼裝置、第三旋翼裝置和第四旋翼裝置的動力單元消耗功率較小，且有利于飛行器上的控制程序的控制算法的簡化。另外，對稱布置能夠使得飛行器的驅動單元的負載較小，整體受力更穩定。
[0017]—個優選的方案是，第一旋翼和/或第二旋翼的外側設置有涵道。
[0018]由上述方案可見，可以提升氣動效率和飛行靈活性以及安全性。
[0019]—個優選的方案是，第三旋翼和/或第四旋翼的外側設置有涵道。
[0020]由上述方案可見，可以提升氣動效率和飛行靈活性以及安全性。
[0021]—個優選的方案是，第一旋翼由第一電機驅動，第一電機與第一旋翼共軸線設置；第二旋翼由第二電機驅動，第二電機與第二旋翼共軸線設置。
[0022]—個優選的方案是，第三旋翼由第三電機驅動，第三電機與第三旋翼共軸線設置；第四旋翼由第四電機驅動，第四電機與第四旋翼共軸線設置。
[0023]—個優選的方案是，機架上設置有第一驅動單元，第一驅動單元通過傳動機構分別驅動第一旋翼和第二旋翼。
[0024]—個優選的方案是，機架上設置有第二驅動單元，第二驅動單元通過差速器分別驅動第三旋翼和第四旋翼；其中，第二驅動單元的驅動軸與差速器的輸入端連接，差速器的第一輸出軸與第三旋翼的轉軸連接，差速器的第二輸出軸與第四旋翼的轉軸連接；在第一輸出軸和第三旋翼的轉軸之間設置有第一制動器，在第二輸出軸和第四旋翼的轉軸之間設置有第二制動器。
[0025]由上述方案可見，通過差速器使用驅動單元例如電機共同驅動第三旋翼與第四旋翼，從而減輕飛行器整體的重量；通過減速器的作用而控制能量流動，以調節第三旋翼與第四旋翼的轉速，這樣的方案不僅能夠避免驅動單元如電機頻繁地加減速而增加電機損耗，并且能夠減少電機變速區間，保證電機始終保持在較高傳動效率區間內運行，進一步地延長了電機的使用壽命和電池續航時間。
[0026]進一步優選的方案是，第一制動器和/或第二制動器為電磁減速器。
[0027]由上