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傾轉(zhuǎn)旋翼垂直起降固定翼無(wú)人機(jī)技術(shù)解析

2020-05-08 20:42 性質(zhì)：轉(zhuǎn)載 作者：天源歐瑞 來(lái)源：廈門(mén)天源歐瑞
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目前傾轉(zhuǎn)旋翼垂直起降固定翼無(wú)人機(jī)傾轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要采用舵機(jī)直驅(qū)式和蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)式兩種。

蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)式： 傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是通過(guò)舵機(jī)帶動(dòng)蝸輪蝸桿實(shí)現(xiàn)傾轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，再利用蝸輪蝸桿的自鎖特性保證傾轉(zhuǎn)后的狀態(tài)穩(wěn)定。但是這種結(jié)構(gòu)受到蝸輪蝸桿自身結(jié)構(gòu)的限制，在傾轉(zhuǎn)時(shí)，舵機(jī)輸出經(jīng)過(guò)蝸輪蝸桿的旋轉(zhuǎn)后，使得傾轉(zhuǎn)過(guò)程的即時(shí)性較差，旋翼機(jī)的螺旋槳的姿態(tài)變換較慢，不利于靈活控制旋翼機(jī)切換飛行模式。且該結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只能通過(guò)差速在多旋翼模式進(jìn)行控制，不能進(jìn)行矢量控制，蝸輪蝸桿直接配合摩擦力較大，易于磨損，不利于長(zhǎng)期使用。

廈門(mén)天源歐瑞科技有限公司的“天源·瑤光”和“天源·闿陽(yáng)”采用的是舵機(jī)直驅(qū)式，這種方式優(yōu)勢(shì)在于傾轉(zhuǎn)響應(yīng)速度快，傾轉(zhuǎn)舵機(jī)的傾轉(zhuǎn)姿態(tài)變換最快可達(dá)到60°/0.1S，飛行控制系統(tǒng)不僅可以通過(guò)旋翼差速對(duì)飛行姿態(tài)進(jìn)行控制，還可以通過(guò)舵機(jī)對(duì)傾轉(zhuǎn)旋翼進(jìn)行矢量控制，尤其表現(xiàn)在起降時(shí)旋翼加速或減速（也稱剎車），飛控根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)向等參數(shù)，控制舵機(jī)矢量調(diào)整螺旋槳傾轉(zhuǎn)姿態(tài)的角度，達(dá)到靈活平穩(wěn)切換飛行模式， 安全平穩(wěn)的操控飛機(jī)。

既然舵機(jī)直驅(qū)式有這么多優(yōu)點(diǎn)， 那為什么還有人選用蝸輪蝸桿式呢？ 答案在于舵機(jī)直驅(qū)式的難點(diǎn)在于無(wú)人機(jī)處于固定翼模態(tài)下的傾轉(zhuǎn)位置會(huì)產(chǎn)生不平衡力矩，反向傳遞給驅(qū)動(dòng)裝置，導(dǎo)致傾轉(zhuǎn)舵機(jī)需要持續(xù)性修正，這對(duì)傾轉(zhuǎn)舵機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)和抗扭強(qiáng)度、穩(wěn)定性和使用壽命具有極大的考驗(yàn)， 市場(chǎng)上普通品牌的舵機(jī)根本達(dá)不到質(zhì)量要求，一旦出現(xiàn)故障，很容易出現(xiàn)“炸機(jī)”的情況?？紤]到上述因素，天源歐瑞與德國(guó)專業(yè)舵機(jī)制造廠商合作，旗下所有系列無(wú)人機(jī)均采用了扭矩大于40kg-cm，壽命高達(dá)50萬(wàn)次以上的傾轉(zhuǎn)舵機(jī)。針對(duì)傾轉(zhuǎn)舵機(jī)的性能我們進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)試。

扭矩測(cè)試

通過(guò)直流電源為舵機(jī)供電，使舵機(jī)處于工作狀態(tài)下，將舵機(jī)放進(jìn)專業(yè)的扭矩測(cè)試儀中進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果舵機(jī)的扭矩均可超過(guò)40kg-cm。大扭矩傾轉(zhuǎn)舵機(jī)使傾轉(zhuǎn)軸能夠更穩(wěn)定且迅速地進(jìn)行自轉(zhuǎn)。

壽命測(cè)試

要解決傾轉(zhuǎn)舵機(jī)的可靠性問(wèn)題，需要對(duì)舵機(jī)進(jìn)行失效分析和壽命試驗(yàn)，并采集數(shù)據(jù)，從而基于失效數(shù)據(jù)對(duì)舵機(jī)進(jìn)行深入分析，我們對(duì)傾轉(zhuǎn)舵機(jī)加上10kg-cm的扭矩負(fù)載，連續(xù)不間斷對(duì)傾轉(zhuǎn)姿態(tài)做最大范圍變化，通過(guò)舵機(jī)測(cè)試儀計(jì)數(shù)傾轉(zhuǎn)次數(shù)均超過(guò)了50萬(wàn)次。

穩(wěn)定性說(shuō)明

自2016年起天源歐瑞已生產(chǎn)超過(guò)100架傾轉(zhuǎn)旋翼垂直起降固定翼無(wú)人機(jī)，累計(jì)超過(guò)1萬(wàn)小時(shí)飛行時(shí)間，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)一例因?yàn)閮A轉(zhuǎn)舵機(jī)故障造成的飛行故障和事故，安全性和可靠性得到了市場(chǎng)客戶的充分認(rèn)可，目前仍有超過(guò)60架的訂單等待生產(chǎn)完成交付給最終用戶。

考慮到傾轉(zhuǎn)舵機(jī)自身的重量和最大扭力等限制， 我們認(rèn)為舵機(jī)直驅(qū)的傾轉(zhuǎn)旋翼垂起固定翼無(wú)人機(jī)目前最好不要超過(guò)16kg的起飛重量，除非未來(lái)有更高質(zhì)量的傾轉(zhuǎn)舵機(jī)面市，不過(guò)雖然天源·闿陽(yáng)最大起飛重量只有13.5公斤，但是最大有效載荷可以超過(guò)2公斤，帶全畫(huà)幅正攝載荷時(shí)續(xù)航時(shí)間更是超過(guò)了120分鐘， 這就是傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)！天源·闿陽(yáng)可以攜帶全畫(huà)幅正射相機(jī)，五鏡頭相機(jī)，甚至全畫(huà)幅五鏡頭相機(jī)， 30倍單光，雙光吊艙等中型設(shè)備， 滿足絕大多數(shù)無(wú)人機(jī)行業(yè)應(yīng)用的需求！

廈門(mén)天源歐瑞科技有限公司擁有超過(guò)13年的飛機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，是一家致力于工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)載體及配套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，制造和銷售的高科技公司，聚集了一批無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的優(yōu)秀人才，組成了專業(yè)的研發(fā)和運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)。公司可以提供玻纖、碳纖固定翼和多旋翼無(wú)人機(jī)，產(chǎn)品已銷往國(guó)內(nèi)和歐美市場(chǎng)。目前，公司的主攻方向是測(cè)繪行業(yè)的應(yīng)用類無(wú)人機(jī)，并開(kāi)發(fā)了多款針對(duì)測(cè)繪行業(yè)的固定翼和多旋翼無(wú)人機(jī)。

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