一种小型无人直升机航模的结构设计 

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一种小型无人直升机航模的结构设计

作者：钱海燕

来源：《科技风》2017年第22期

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201722001

摘要：设计了一种低成本、具备一定自主飞行能力的无人直升机飞行控制系统，针对主要模块进行功能设计，使该控制系统的运行效率最大化。 关键词：自动控制无人直升机传感器

无人直升机航模种类繁多，其结构基本是仿照真直升机设计，无需特制的发射、回收装置即可实现正常的起飞和降落，便于进行飞行测试以及在复杂飞行条件下执行任务。常见的航模直升机，其主要部件包括机架、尾杆、起落架、头罩、主旋翼头、副翼、发动机、主桨、尾桨、平尾、垂尾等，再加上遥控器、接收器、舵机和陀螺仪等各种电子控制设备，一架航模直升机就完成了。

飞行控制系统是整个无人直升机的核心，是典型的多变量、强耦合自动控制系统。主处理器通过多路舵机控制着直升机的飞行状态，同时各种位置、姿态、高度、航向等传感器将当前的飞行状态反馈给主处理器，主处理器再依据反馈的信息调整控制信号，控制其自主飞行。 1 十字盘的选择

对于直升机而言，旋翼是为其提供力和力矩的主要部件，可分为主旋翼和尾旋翼。其中尾旋翼结构相对简单，通过改变其总力矩来控制直升机的偏航运动。而主旋翼结构比较复杂，除了可以通过改变总螺距来改变升力外，还可通过改变十字盘的倾角来改变周期螺距，从而产生滚转和俯仰力矩。

十字盘是直升机上最关键的操纵机构。传统的十字盘是由单独的马达控制单独的通道，结构简单，一个舵机控制多个动作，其缺点则是每一个控制通道的力矩只能由一个伺服承受，这也提高了对伺服器扭矩方面的要求。而CCPM（即差分螺距混合控制）十字盘的三个制动点以 120° 夹角分布于十字盘上，以舵机直接驱动十字盘，借助遥控器计算机进行混控，来完成十字盘前后、左右转动，以及升降的动作。主旋翼总螺距（十字盘的升降）是所有舵面控制中负载最大的，由三个舵机一起等量动作才可以完成，制动力量是传统十字盘的三倍；同样的升降舵（十字盘前后翻动）也要动用三个舵机，也得到了三倍的制动力量；副翼舵（十字盘左右翻动）由两个舵机一同动作完成，副翼舵也有两倍的制动力量。从分析看出，使用CCPM十字盘可以大大降低舵机的负担、提升控制精准度，所以本设计中选择CCPM十字盘。 2 舵机的构造