本發(fā)明涉及航空領(lǐng)域，更具體地涉及無人機(jī)和航空發(fā)動機(jī)供油系統(tǒng)，特別適用于小型高空無人機(jī)及其渦噴動力裝置。

背景技術(shù)：

小型高空無人機(jī)可用作偵查、探測、攻擊、靶標(biāo)等用途，其常規(guī)飛行高度多在5000～12000米高空，這一類無人機(jī)通常配備渦噴發(fā)動機(jī)作為其動力裝置。渦噴發(fā)動機(jī)所需燃油儲備在飛機(jī)油箱中，需要一套燃油系統(tǒng)、主要是燃油泵將燃油輸送到發(fā)動機(jī)燃燒室當(dāng)中。當(dāng)無人機(jī)的飛行高度超過5000米，大氣環(huán)境壓力將低于55kpa，燃油泵前供油壓力偏低，供油能力大幅減弱；再者無人機(jī)在高空做各種機(jī)動動作時，燃油泵位置可能高于油箱液位，油泵容易出現(xiàn)吸空，造成供油困難。這種情況一方面容易引起發(fā)動機(jī)熄火從而導(dǎo)致空中停車，另一方面也極易造成油泵點(diǎn)蝕，影響油泵工作壽命。

為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)提出了一些可行方案，其核心思想是給無人機(jī)供油油箱加壓，從而增大燃油泵供油壓力，避免出現(xiàn)吸空現(xiàn)象。主要有以下兩種方案：(1)在燃油泵前單獨(dú)設(shè)置二級增壓油泵，先將油箱供油增加到一定壓力再供給燃油泵。(2)采用自增壓油箱，即用活塞把油箱隔出一部分空間充填壓縮氮?dú)?，這樣在工作過程中氮?dú)馀蛎浖訅河拖涫沟萌加湍茏灾髁鞒?。這兩種方案都能取得一定的效果，在大型飛機(jī)上已廣泛采用。但這兩種方法在小型無人機(jī)上使用仍有一定的局限性：(1)添加增壓油泵會消耗無人機(jī)本就有限的電力，影響其他機(jī)載設(shè)備的電力供應(yīng)；同時增壓泵本身使用壽命也很有限。(2)受制于小型無人機(jī)的油箱空間有限，采用自增壓油箱會進(jìn)一步壓縮油箱空間，降低飛機(jī)有效載油量；且隨著充填的壓縮氮?dú)獾南?，油箱的增壓能力在不斷衰減，并不能適應(yīng)無人機(jī)對不同工況的不同增壓要求。

因此，需要尋求一種適用于小型無人機(jī)的發(fā)動機(jī)增壓供油系統(tǒng)，能夠在不同的飛行工況，隨著外界環(huán)境的變化自適應(yīng)的增加無人機(jī)油箱供油壓力，延長燃油泵使用壽命，保證無人機(jī)安全可靠運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種設(shè)計合理、適用于小型高空無人機(jī)的自適應(yīng)增壓供油系統(tǒng)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是利用小型無人機(jī)動力裝置——渦噴發(fā)動機(jī)的自身空氣壓縮能力，分流一部分壓氣機(jī)后高壓氣體主動增加飛機(jī)油箱壓力，通過設(shè)置穩(wěn)壓閥自適應(yīng)調(diào)節(jié)，達(dá)到供油系統(tǒng)壓力平衡的目的。具體來說，小型高空無人機(jī)多采用玻璃鋼或金屬材質(zhì)的硬質(zhì)油箱，能夠承受一定壓力，考慮到5000米以上高空的大氣環(huán)境壓力，一般需要將油箱加壓并維持表壓在20～50kpa。而小型無人機(jī)配裝的渦噴發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)壓比一般在3～6之間，其產(chǎn)生的高壓氣完全能滿足供油系統(tǒng)加壓要求，且氣源穩(wěn)定可靠，只要發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來便可源源不斷地供給，完全可實(shí)現(xiàn)對無人飛機(jī)供油系統(tǒng)永久持續(xù)加壓，無使用壽命之憂。

為了實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)方案，構(gòu)建小型無人機(jī)增壓供油系統(tǒng)，包括渦噴發(fā)動機(jī)、油箱、引氣噴嘴、引氣管、空氣過濾器、冷卻管、單向閥、穩(wěn)壓閥。在發(fā)動機(jī)上安裝引氣噴嘴，從發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)后引出高壓氣，經(jīng)引氣管、單向閥、空氣過濾器、冷卻管到飛機(jī)油箱，在油箱上設(shè)置穩(wěn)壓閥，通過設(shè)置穩(wěn)壓閥放氣壓力保持油箱壓力平衡維持在一定范圍內(nèi)。所述系統(tǒng)中必須控制引氣噴嘴出口面積，保證系統(tǒng)具有足夠的引氣壓力而又不至于引氣量過大，引氣量太大會浪費(fèi)發(fā)動機(jī)壓縮耗功并減小發(fā)動機(jī)推力。另外發(fā)動機(jī)大車時引氣溫度偏高，可能達(dá)到200℃以上，直接進(jìn)入油箱存在安全隱患，因此需要經(jīng)過布置在飛機(jī)引射風(fēng)道內(nèi)的冷卻管，與外部對流空氣熱交換降低溫度至50℃以內(nèi)。在系統(tǒng)中設(shè)置空氣過濾器用來過濾從發(fā)動機(jī)引出的高壓空氣，設(shè)置單向閥維持油箱壓力以自動適應(yīng)飛機(jī)不同的工況，保證加壓空氣即使在某些極端條件下也不會倒流，確保系統(tǒng)安全性。

本發(fā)明公開一種用于無人機(jī)的供油控制系統(tǒng)，所述無人機(jī)包括：渦噴發(fā)動機(jī)，所述渦噴發(fā)動機(jī)為所述無人機(jī)提供動力；油箱，所述油箱為所述渦噴發(fā)動機(jī)供油；

其特征在于，所述供油控制系統(tǒng)包括：

引氣管，所述引氣管將所述渦噴發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的一部分氣體引導(dǎo)進(jìn)入所述油箱。

根據(jù)本發(fā)明的用于無人機(jī)的供油控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

引氣噴嘴，所述引氣噴嘴設(shè)置在渦噴發(fā)動機(jī)的后部并且與所述引氣管連接，以將所述渦噴發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的一部分氣體引導(dǎo)進(jìn)入所述引氣管。

根據(jù)本發(fā)明的用于無人機(jī)的供油控制系統(tǒng)，其特征在于，所述引氣噴嘴包括節(jié)流裝置，通過調(diào)節(jié)所述引氣噴嘴的節(jié)流裝置的出口面積對所述渦噴發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的一部分氣體進(jìn)行節(jié)流。

根據(jù)本發(fā)明的用于無人機(jī)的供油控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置設(shè)置成與所述引氣管的外表面接觸。

根據(jù)本發(fā)明的用于無人機(jī)的供油控制系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻裝置包括冷卻管。

根據(jù)本發(fā)明的用于無人機(jī)的供油控制系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻裝置在所述引氣管與位于所述無人機(jī)的內(nèi)部的風(fēng)道之間進(jìn)行對流交換，以降低所述渦噴發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的一部分氣體的溫度。

根據(jù)本發(fā)明的用于無人機(jī)的供油控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括穩(wěn)壓閥，所述穩(wěn)壓閥連接在所述油箱中，以維持油箱內(nèi)的壓力。

本發(fā)明公開一種無人機(jī)，包括：

渦噴發(fā)動機(jī)，所述渦噴發(fā)動機(jī)為所述無人機(jī)提供動力；

油箱，所述油箱為所述渦噴發(fā)動機(jī)供油；和

上述用于無人機(jī)的供油控制系統(tǒng)。

采用本發(fā)明所述方案，在不增加飛機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、不消耗有限的電能的前提下，利用飛機(jī)配裝的渦噴發(fā)動機(jī)自身的增壓能力，有效地實(shí)現(xiàn)了對飛機(jī)供油系統(tǒng)的增壓，且能自適應(yīng)地滿足不同工況環(huán)境要求，延長了飛機(jī)燃油泵的使用壽命并保障了飛機(jī)運(yùn)行的安全性。該發(fā)明目前已在某小型無人機(jī)高空試飛試驗(yàn)中取得了良好的效果。

附圖說明

通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明將變得更加清楚，其中：

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)裝置示意圖。

標(biāo)號說明：渦噴發(fā)動機(jī)1、引氣噴嘴2、引氣管3、空氣過濾器4、冷卻管5、單向閥6、油箱7、穩(wěn)壓閥8。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標(biāo)號指示相同或相似的部件。下述參照附圖對本發(fā)明實(shí)施方式的說明旨在對本發(fā)明的總體發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對本發(fā)明的一種限制。

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是對本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。

如圖1所示，本實(shí)施例系統(tǒng)適用于用于小型高空無人機(jī)，從其動力裝置渦噴發(fā)動機(jī)引氣加壓機(jī)載油箱，包括渦噴發(fā)動機(jī)1、引氣噴嘴2、引氣管3、空氣過濾器4、冷卻管5、單向閥6、油箱7、穩(wěn)壓閥8。在渦噴發(fā)動機(jī)1的壓氣機(jī)后設(shè)置引氣噴嘴2，引出發(fā)動機(jī)自身產(chǎn)生的高壓氣，經(jīng)引氣管3、空氣過濾器4、冷卻管5、單向閥6進(jìn)入飛機(jī)油箱7，由穩(wěn)壓閥8控制油箱7內(nèi)壓力平衡。

本發(fā)明從渦噴發(fā)動機(jī)1的壓氣機(jī)后引出高壓氣，需在引氣管3進(jìn)口設(shè)置引氣噴嘴2，通過調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)膰娮斐隹诿娣e對引氣節(jié)流，既保證進(jìn)入飛機(jī)油箱7的加壓氣的流量和壓力，又不至于過量引氣影響發(fā)動機(jī)推力。

系統(tǒng)所用引氣管3均采用無縫金屬管，使用前需用干凈煤油循環(huán)清洗并烘干。另外在系統(tǒng)中需設(shè)置空氣過濾器4，過濾從渦噴發(fā)動機(jī)1引氣帶來的雜質(zhì)污物，一般空氣過濾器精度達(dá)到10～20μ，保證進(jìn)入油箱7的氣體清潔，不至于污染燃油。

渦噴發(fā)動機(jī)1壓氣機(jī)后壓力較高，溫度也偏高，可達(dá)200℃以上，需要在引氣管路布置冷卻管，與飛機(jī)內(nèi)部風(fēng)道對流空氣熱交換降低溫度至50℃以內(nèi)，保障油箱引氣加壓的使用安全。

無人飛機(jī)在高空機(jī)動時會出現(xiàn)油壓倒吸等極端條件，為了保證引氣管路不會氣液倒流入發(fā)動機(jī)，需在系統(tǒng)設(shè)置單向閥保證氣體單一流向，保障發(fā)動機(jī)運(yùn)行安全。

油箱7安裝穩(wěn)壓閥8，設(shè)置其閾值維持油箱內(nèi)外壓差在允許范圍內(nèi)以適應(yīng)飛機(jī)不同工況。無人飛機(jī)在5000米～12000米空域范圍，適于設(shè)置油箱表壓為20～50kpa。

本發(fā)明的實(shí)施例公開一種小型無人機(jī)用自適應(yīng)增壓供油系統(tǒng)，屬于航空無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，其主要包括渦噴發(fā)動機(jī)、油箱、引氣噴嘴、引氣管、空氣過濾器、冷卻管、單向閥、穩(wěn)壓閥。通過從飛機(jī)發(fā)動機(jī)上安裝引氣噴嘴，引出其壓氣機(jī)加壓后的高壓氣，經(jīng)引氣管、單向閥、空氣過濾器、冷卻管到飛機(jī)油箱，給飛機(jī)油箱加壓，同時在油箱上設(shè)置穩(wěn)壓閥，保持油箱壓力始終維持在一定范圍內(nèi)以適應(yīng)飛機(jī)不同工況條件。

該發(fā)明專利直接利用渦噴發(fā)動機(jī)自身產(chǎn)生的高壓氣給飛機(jī)供油系統(tǒng)增壓，無需額外配置二級增壓油泵或給油箱填充惰性氣體，既能降低耗能、減輕載荷，又能保障無人機(jī)續(xù)航時間，確保在各種工況都能有效增加供油系統(tǒng)壓力，延長燃油泵使用壽命，保證無人機(jī)安全可靠運(yùn)行。

本發(fā)明公開一種用于無人機(jī)的供油控制系統(tǒng).

所述無人機(jī)包括：渦噴發(fā)動機(jī)1，所述渦噴發(fā)動機(jī)1為所述無人機(jī)提供動力；

油箱7，所述油箱7為所述渦噴發(fā)動機(jī)1供油；

其特征在于，所述供油控制系統(tǒng)包括：

引氣管3，所述引氣管3將所述渦噴發(fā)動機(jī)1產(chǎn)生的一部分氣體引導(dǎo)進(jìn)入所述油箱7。

根據(jù)本發(fā)明的用于無人機(jī)的供油控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

引氣噴嘴2，所述引氣噴嘴2設(shè)置在渦噴發(fā)動機(jī)1的后部并且與所述引氣管3連接，以將所述渦噴發(fā)動機(jī)1產(chǎn)生的一部分氣體引導(dǎo)進(jìn)入所述引氣管3。

根據(jù)本發(fā)明的用于無人機(jī)的供油控制系統(tǒng)，其特征在于，所述引氣噴嘴2包括節(jié)流裝置，通過調(diào)節(jié)所述引氣噴嘴2的節(jié)流裝置的出口面積對所述渦噴發(fā)動機(jī)1產(chǎn)生的一部分氣體進(jìn)行節(jié)流。

根據(jù)本發(fā)明的用于無人機(jī)的供油控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括冷卻裝置5，所述冷卻裝置5設(shè)置成與所述引氣管3的外表面接觸。

根據(jù)本發(fā)明的用于無人機(jī)的供油控制系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻裝置5包括冷卻管5。

根據(jù)本發(fā)明的用于無人機(jī)的供油控制系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻裝置5在所述引氣管3與位于所述無人機(jī)的內(nèi)部的風(fēng)道之間進(jìn)行對流交換，以降低所述渦噴發(fā)動機(jī)1產(chǎn)生的一部分氣體的溫度。

根據(jù)本發(fā)明的用于無人機(jī)的供油控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括穩(wěn)壓閥8，所述穩(wěn)壓閥8連接在所述油箱7中，以維持油箱7內(nèi)的壓力。

本發(fā)明公開一種無人機(jī)，包括：

渦噴發(fā)動機(jī)1，所述渦噴發(fā)動機(jī)1為所述無人機(jī)提供動力；

油箱7，所述油箱7為所述渦噴發(fā)動機(jī)1供油；和

上述用于無人機(jī)的供油控制系統(tǒng)。

此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同。凡依本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。