專利名稱：一種并列分布式油箱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油箱系統(tǒng)，尤其是針對小型飛翼布局無人機(jī)設(shè)計的一種油箱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
與常規(guī)布局飛機(jī)相比，飛翼式氣動布局主要有減重、減阻等優(yōu)勢。但是，采用飛翼布局也帶來了一系列問題，如縱向穩(wěn)定性較弱，飛機(jī)對縱向重心位置的敏感，縱向配平的問題等等。近年來，國內(nèi)也逐漸展開了對飛翼布局飛機(jī)的多方面研究。隨著遙控航模技術(shù)和自動控制技術(shù)的快速發(fā)展，縮比驗證機(jī)飛行試驗技術(shù)由于其低成本、低風(fēng)險和短周期的特點而越來越受到重視。對于小型飛翼布局驗證機(jī)，為了達(dá)到更好的驗證效果，保證飛行試驗的有效性，并且保證足夠的燃油裝載進(jìn)行長時間飛行，通常需要采用較高的燃油系數(shù)設(shè)計?，F(xiàn)有的渦噴發(fā)動機(jī)的航模飛機(jī)的油箱多采用玻璃鋼制作，制作成本低，可靠性好，但燃油裝載量有限， 對于安裝耗油率很高的渦噴發(fā)動機(jī)的無人機(jī)來講，不能夠保證進(jìn)行長時間飛行，滯空時間太短，因而難以有效的進(jìn)行飛行試驗。當(dāng)無人機(jī)的設(shè)計燃油系數(shù)較高時，對于常規(guī)布局飛機(jī)，由于機(jī)身尺寸相對較大，而且飛機(jī)的縱向穩(wěn)定余度一般都較大，因而可以直接在重心位置處增加油箱體積，燃油消耗過程中，不會產(chǎn)生明顯的影響。但對于翼身融合的飛翼布局無人機(jī)來講，一方面燃油系數(shù)設(shè)計要求會更高，機(jī)身厚度有限，難以通過直接增加油箱體積滿足要求；另一方面，由于飛翼布局飛機(jī)對重心縱向位置敏感，如果單純的增加油箱體積，在飛行過程中由于燃油晃動可能會導(dǎo)致重心位置出現(xiàn)較大變化，從而造成飛機(jī)操縱和配平問題的不足，影響安全飛行。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)由于燃油消耗導(dǎo)致飛翼布局飛機(jī)的重心位置明顯變化，造成飛機(jī)操縱和配平問題的不足，本發(fā)明在現(xiàn)有的航空模型飛機(jī)的油箱制作技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對小型飛翼布局無人機(jī)設(shè)計了一種專用的并列分布式油箱組成的燃油系統(tǒng)，保證在正常飛行中的任何時段，飛機(jī)的重心位置都不會出現(xiàn)較大的改變。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是包括七個油箱，其中包括五個容積相等的主油箱和兩個容積相等的防氣泡油箱。1號至5號油箱作為主油箱沿飛機(jī)縱向依次分布，沿以飛機(jī)重心為原點的體軸系中的縱軸和橫軸對稱分布；6號油箱和7號油箱作為防氣泡油箱在飛機(jī)左右兩側(cè)對稱分布，具體位置可根據(jù)機(jī)身內(nèi)部裝載布置進(jìn)行調(diào)整，只要滿足機(jī)身重心配平要求即可。各個油箱之間通過連接件和軟橡膠油管按照規(guī)定的供油路線次序進(jìn)行連接。在加油時防氣泡油箱首先加滿油，將其中的空氣全部排除，然后開始給主油箱加油；燃油消耗過程中，防氣泡油箱中始終保持滿油，直到所有燃油消耗完，通過這兩個油箱直接給發(fā)動機(jī)供油可以保證發(fā)動機(jī)不會吸入氣泡。理論上增加主油箱的數(shù)量，減小單個油箱的體積會更好的達(dá)到維持重心位置的效果，但一方面每增加一級油箱都會導(dǎo)致加油和供油時各油箱之間的壓差阻力增大，影響加油速度和供油效率；另一方面增加油箱個數(shù)會增加油箱之間的連接，使連接更加復(fù)雜，同時又增加和重量。因此權(quán)衡利弊，并根據(jù)燃油系數(shù)的大小，最終采用五加二的布局。6、7號油箱分別直接給左、右側(cè)發(fā)動機(jī)供油；3號油箱同時分別與6、7號油箱相連； 2、4號油箱分別與3號油箱相連，5號油箱與2號油箱相連，1號油箱與4號油箱相連；1號和5號油箱的頂部分別引出進(jìn)氣管與大氣連接，保證發(fā)動機(jī)油泵的吸油順暢。由6、7號油箱分別引出的兩路油管通過金屬氣密元件三通連接，引出另一路油管與專用的受油閥氣密元件相連，此元件在連接加/抽油口元件時保持暢通，否則自動關(guān)閉，以此保證油路的氣密性。對于單發(fā)的無人機(jī)，僅需使用一個防氣泡油箱直接給發(fā)動機(jī)供油，即采用五加一的布局，1號至5號油箱作為主油箱沿飛機(jī)縱向依次分布，沿以飛機(jī)重心為原點的體軸系中的縱軸和橫軸對稱分布；6號油箱作為防氣泡油箱在飛機(jī)任意一側(cè)，另一側(cè)對稱分布一個配重塊，防氣泡油箱具體位置可根據(jù)機(jī)身內(nèi)部裝載布置進(jìn)行調(diào)整，其它連接方式均與雙發(fā)的無人機(jī)一樣。燃油消耗過程中，根據(jù)虹吸現(xiàn)象，燃油先由1號和5號油箱中分別吸入4號和2號油箱，然后同時吸入3號油箱，再分別吸入6號和7號油箱，使得這兩個防氣泡油箱始終保持滿油，保證在飛行過程中給發(fā)動機(jī)連續(xù)供油。飛行前加油時，將加油口插入受油閥，先加滿兩個防氣泡油箱，然后依次是3號油箱，2、4號油箱，最后加滿1號和5號油箱。飛行結(jié)束后，同樣通過受油閥可將剩余的燃油完全抽出，抽油順序與發(fā)動機(jī)消耗燃油的順序相同。本發(fā)明的有益效果是油箱加滿油后的重心位置與飛機(jī)的重心位置重合，按照此方法布置燃油系統(tǒng)，能夠保證在正常飛行中的任何時段，飛機(jī)的重心位置都不會較大改變， 不會影響到安全飛行。如果在飛行過程中一側(cè)發(fā)動機(jī)熄火，或者兩側(cè)發(fā)動機(jī)的動力不對稱導(dǎo)致吸油不均，由于共用了位于飛機(jī)重心位置處的3號主油箱，因而不會導(dǎo)致另外四個主油箱的相對橫軸不對稱，引起重心位置沿飛機(jī)縱軸移動。由于燃油消耗過程中僅有其中的兩個主油箱中的燃油位置會隨飛機(jī)左右晃動而沿橫軸移動，且飛翼布局的飛機(jī)橫向結(jié)構(gòu)重量分布均勻，因而在橫軸方向上燃油重心的移動影響很小。如果在飛行過程中由于某些不確定的因素造成左側(cè)發(fā)動機(jī)供油和右側(cè)發(fā)動機(jī)供油的速度有所偏差，由于左側(cè)供油路線中的5號、2號油箱和左側(cè)供油路線中的1號、4號油箱在飛機(jī)縱軸方向上交叉分布，因而能最小限度的減小整機(jī)重心位置的移動。由于單個主油箱的尺寸在飛機(jī)的縱向相對很小，因此無論在抬頭起飛和降落過程中，或者飛行過程中的俯仰角有較大變化時，單個油箱內(nèi)的燃油移動均不會造成對整機(jī)重心比較大的影響。


圖1油箱排列分布俯視原理2供油路線原理圖；圖3燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4主油箱結(jié)構(gòu)示意圖；圖5防氣泡油箱結(jié)構(gòu)示意圖；圖6連接件1結(jié)構(gòu)示意圖7 連接件2結(jié)構(gòu)示意圖；其中1-1號油箱；2-2號油箱；3-3號油箱；4_4號油箱；5_5號油箱；6_6號油箱； 7-7號油箱；8-左側(cè)發(fā)動機(jī)供油管；9-右側(cè)發(fā)動機(jī)供油管；10-三通；11-受油閥；12-連接件2 ;13_連接件1 ； 14-重錘。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。本實施例為用于一架小型雙發(fā)渦噴飛翼布局無人機(jī)的燃油系統(tǒng)，飛機(jī)起飛總重約 45kg，燃油總重Ilkgo如圖3所示，本發(fā)明共包括七個油箱，有序連接在一起組成供油系統(tǒng)。所有油箱均以玻璃鋼制作而成。如圖4所示，1、2、4、5號油箱均在側(cè)面和上表面的中心位置各預(yù)留一個孔；3號油箱兩側(cè)面各留一孔，上表面留兩個孔；如圖5所示，6、7號防氣泡油箱上下表面各留一孔，前方側(cè)面留一孔；所有孔的直徑均為16mm。如圖6所示，連接件1由一鋁金屬件(普通硬鋁加工件)和對應(yīng)大小的銅管(普通黃銅加工件)通過環(huán)氧樹脂粘接而成，鋁金屬件尺寸保證能夠剛好扣在油箱預(yù)留的孔上； 銅管長度保證與鋁金屬件粘接后，向油箱內(nèi)伸出1mm，向外伸出6mm，用來連接軟橡膠油管； 粘接牢固以后直接用環(huán)氧樹脂將其扣粘在主油箱的上表面孔和防氣泡油箱的上下表面的孔上。如圖7所示，連接件2的鋁金屬件和連接件1 一樣，制作方法也一樣，只是銅管長度保證與鋁金屬件粘接后，向油箱內(nèi)伸出10mm，向外伸出6mm，；制作完成后將內(nèi)側(cè)銅管與長度約為對應(yīng)油箱長度2/3的軟橡膠油管相連，油管末端連接重錘，以保證吸油從油箱底部開始； 然后將重錘塞入油箱內(nèi)，用環(huán)氧樹脂將連接件2與油箱剩余孔扣粘牢固。所有主油箱的上表面的孔均采用連接件1，兩側(cè)的孔采用連接件2 ；防氣泡油箱的上下表面的孔采用連接件 1，前側(cè)面孔采用連接件2。注意所有粘接進(jìn)行之前均要用較粗糙的砂紙將粘接表面打毛， 并用酒精擦拭干凈，以保證粘接牢固。所有油箱都粘牢之后再對油箱的氣密性分別進(jìn)行檢測，通過氣泵向油箱內(nèi)加壓， 放入水中檢查是否有漏氣口。如若發(fā)現(xiàn)漏氣，將漏氣處周圍用砂紙打毛，并用酒精擦拭干凈，然后用玻璃布和酒精稀釋的環(huán)氧樹脂對漏氣處進(jìn)行修補(bǔ)，根據(jù)漏氣嚴(yán)重程度使用2-3 層玻璃布。檢驗完成后，如圖3所示，用軟油管將各個油箱連接在一起1號和5號油箱的上表面的連接件分別引出進(jìn)氣管環(huán)繞于油箱上面；1號油箱側(cè)面的連接件引出油管與4號油箱頂部連接件相連，4號油箱側(cè)面的連接件引出油管與3號油箱頂部左邊的連接件相連；5 號油箱側(cè)面的連接件引出油管與2號油箱頂部連接件相連，2號油箱側(cè)面的連接件引出油管與3號油箱頂部右邊的連接件相連；3號油箱左右兩側(cè)分別引出油管與左右兩個防氣泡油箱頂部連接件相連；兩個防氣泡油箱由前側(cè)的連接件引出油管，分別與左右兩側(cè)的發(fā)動機(jī)油路相連，給發(fā)動機(jī)供油；由兩個防氣泡油箱底部的連接件連出的兩路油管通過金屬氣密元件三通連接，引出另一路油管與專用的受油閥氣密元件相連，固定于飛機(jī)背部的控制面板上，方面飛行前加油和飛行后抽油。對于單發(fā)的無人機(jī)，僅需使用一個防氣泡油箱直接給發(fā)動機(jī)供油，即采用五加一的布局，包括六個油箱，其中包括五個容積相等的主油箱和一個防氣泡油箱，1號至5號油箱作為主油箱沿飛機(jī)縱向依次分布，沿以飛機(jī)重心為原點的體軸系中的縱軸和橫軸對稱分布，6號油箱作為防氣泡油箱在飛機(jī)任意一側(cè)，另一側(cè)對稱分布一個配重塊，各個油箱之間通過連接件和軟橡膠油管按照規(guī)定的供油路線次序進(jìn)行連接；6號油箱直接給發(fā)動機(jī)供油，3號油箱與6號油箱相連；2、4號油箱分別與3號油箱相連，5號油箱與2號油箱相連，1 號油箱與4號油箱相連；1號和5號油箱的頂部分別引出進(jìn)氣管與大氣連接；由6號油箱分別引出的兩路油管通過金屬氣密元件三通連接，引出另一路油管與專用的受油閥氣密元件相連，此元件在連接加/抽油口元件時保持暢通，否則自動關(guān)閉。
權(quán)利要求
1.一種并列分布式油箱系統(tǒng)，包括七個油箱，其特征在于其中包括五個容積相等的主油箱和兩個容積相等的防氣泡油箱，1號至5號油箱作為主油箱沿飛機(jī)縱向依次分布，沿以飛機(jī)重心為原點的體軸系中的縱軸和橫軸對稱分布，6號油箱和7號油箱作為防氣泡油箱在飛機(jī)左右兩側(cè)對稱分布，各個油箱之間通過連接件和軟橡膠油管按照規(guī)定的供油路線次序進(jìn)行連接；6、7號油箱分別直接給左、右側(cè)發(fā)動機(jī)供油；3號油箱同時分別與6、7號油箱相連；2、4號油箱分別與3號油箱相連，5號油箱與2號油箱相連，1號油箱與4號油箱相連；1號和5號油箱的頂部分別引出進(jìn)氣管與大氣連接；由6、7號油箱分別引出的兩路油管通過金屬氣密元件三通連接，引出另一路油管與專用的受油閥氣密元件相連，此元件在連接加/抽油口元件時保持暢通，否則自動關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并列分布式油箱系統(tǒng)，其特征在于包括六個油箱，其中包括五個容積相等的主油箱和一個防氣泡油箱，1號至5號油箱作為主油箱沿飛機(jī)縱向依次分布，沿以飛機(jī)重心為原點的體軸系中的縱軸和橫軸對稱分布，6號油箱作為防氣泡油箱在飛機(jī)任意一側(cè)，另一側(cè)對稱分布一個配重塊，各個油箱之間通過連接件和軟橡膠油管按照規(guī)定的供油路線次序進(jìn)行連接；6號油箱直接給發(fā)動機(jī)供油，3號油箱與6號油箱相連；2、4號油箱分別與3號油箱相連，5號油箱與2號油箱相連，1號油箱與4號油箱相連；1號和5號油箱的頂部分別引出進(jìn)氣管與大氣連接；由6號油箱分別引出的兩路油管通過金屬氣密元件三通連接，引出另一路油管與專用的受油閥氣密元件相連，此元件在連接加/抽油口元件時保持暢通，否則自動關(guān)閉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種并列分布式油箱系統(tǒng)，五個油箱沿飛機(jī)縱向依次分布，沿以飛機(jī)重心為原點的體軸系中的縱軸和橫軸對稱分布，兩個防氣泡油箱或配重塊在飛機(jī)左右兩側(cè)對稱分布，各個油箱之間通過連接件和軟橡膠油管按照規(guī)定的供油路線次序進(jìn)行連接，能夠克服由于燃油消耗造成飛翼布局飛機(jī)的重心位置的明顯變化；在飛行過程中一側(cè)發(fā)動機(jī)熄火，或者兩側(cè)發(fā)動機(jī)的動力不對稱導(dǎo)致吸油不均的情況下也能夠保證重心位置沒有變化。另外，本發(fā)明制作簡單、成本低、周期短，且實用可靠，使用方便，并可根據(jù)具體的飛機(jī)尺寸制作各種大小尺寸的燃油系統(tǒng)，特別適用于小型渦噴飛翼布局無人驗證機(jī)。
文檔編號B64D37/04GK102358429SQ20111025783
公開日2012年2月22日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者呂佩劍, 張冰融, 張煒, 徐孝武, 蔣坤 申請人:西北工業(yè)大學(xué)