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倾转旋翼垂直起降固定翼无人机技术解析

2020-05-08 20:42 性质:转载 作者:天源欧瑞 来源:厦门天源欧瑞
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目前倾转旋翼垂直起降固定翼无人机倾转系统主要采用舵机直驱式和蜗轮蜗杆驱动式两种。

蜗轮蜗杆驱动式: 倾转机构是通过舵机带动蜗轮蜗杆实现倾转轴的转动,再利用蜗轮蜗杆的自锁特性保证倾转后的状态稳定。但是这种结构受到蜗轮蜗杆自身结构的限制,在倾转时,舵机输出经过蜗轮蜗杆的旋转后,使得倾转过程的即时性较差,旋翼机的螺旋桨的姿态变换较慢,不利于灵活控制旋翼机切换飞行模式。且该结构复杂,只能通过差速在多旋翼模式进行控制,不能进行矢量控制,蜗轮蜗杆直接配合摩擦力较大,易于磨损,不利于长期使用。

厦门天源欧瑞科技有限公司的“天源·瑶光”和“天源·闿阳”采用的是舵机直驱式,这种方式优势在于倾转响应速度快,倾转舵机的倾转姿态变换最快可达到60°/0.1S,飞行控制系统不仅可以通过旋翼差速对飞行姿态进行控制,还可以通过舵机对倾转旋翼进行矢量控制,尤其表现在起降时旋翼加速或减速(也称刹车),飞控根据风速、风向等参数,控制舵机矢量调整螺旋桨倾转姿态的角度,达到灵活平稳切换飞行模式, 安全平稳的操控飞机。

既然舵机直驱式有这么多优点, 那为什么还有人选用蜗轮蜗杆式呢? 答案在于舵机直驱式的难点在于无人机处于固定翼模态下的倾转位置会产生不平衡力矩,反向传递给驱动装置,导致倾转舵机需要持续性修正,这对倾转舵机的机体结构和抗扭强度、稳定性和使用寿命具有极大的考验, 市场上普通品牌的舵机根本达不到质量要求,一旦出现故障,很容易出现“炸机”的情况。考虑到上述因素,天源欧瑞与德国专业舵机制造厂商合作,旗下所有系列无人机均采用了扭矩大于40kg-cm,寿命高达50万次以上的倾转舵机。针对倾转舵机的性能我们进行了详细的测试。

扭矩测试

通过直流电源为舵机供电,使舵机处于工作状态下,将舵机放进专业的扭矩测试仪中进行测试,测试结果舵机的扭矩均可超过40kg-cm。大扭矩倾转舵机使倾转轴能够更稳定且迅速地进行自转。

寿命测试

要解决倾转舵机的可靠性问题,需要对舵机进行失效分析和寿命试验,并采集数据,从而基于失效数据对舵机进行深入分析,我们对倾转舵机加上10kg-cm的扭矩负载,连续不间断对倾转姿态做最大范围变化,通过舵机测试仪计数倾转次数均超过了50万次。

稳定性说明

自2016年起天源欧瑞已生产超过100架倾转旋翼垂直起降固定翼无人机,累计超过1万小时飞行时间,没有出现过一例因为倾转舵机故障造成的飞行故障和事故,安全性和可靠性得到了市场客户的充分认可,目前仍有超过60架的订单等待生产完成交付给最终用户。

考虑到倾转舵机自身的重量和最大扭力等限制, 我们认为舵机直驱的倾转旋翼垂起固定翼无人机目前最好不要超过16kg的起飞重量,除非未来有更高质量的倾转舵机面市,不过虽然天源·闿阳最大起飞重量只有13.5公斤,但是最大有效载荷可以超过2公斤,带全画幅正摄载荷时续航时间更是超过了120分钟, 这就是倾转旋翼无人机带来的优势!天源·闿阳可以携带全画幅正射相机,五镜头相机,甚至全画幅五镜头相机, 30倍单光,双光吊舱等中型设备, 满足绝大多数无人机行业应用的需求!

厦门天源欧瑞科技有限公司拥有超过13年的飞机设计经验,是一家致力于工业级无人机载体及配套系统的设计,制造和销售的高科技公司,聚集了一批无人机领域的优秀人才,组成了专业的研发和运营团队。公司可以提供玻纤、碳纤固定翼和多旋翼无人机,产品已销往国内和欧美市场。目前,公司的主攻方向是测绘行业的应用类无人机,并开发了多款针对测绘行业的固定翼和多旋翼无人机。

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