CN110510133B - 无人机油箱增压系统及无人机 - Google Patents

Abstract

本公开涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机油箱增压系统及无人机。该增压系统包括检测装置、控制阀组件、增压组件和控制装置，其中：检测装置设于油箱，用于检测油箱内的压强和油箱内燃油的温度；增压组件通过控制阀组件与油箱连通，用于向油箱内充气；控制装置与检测装置及控制阀组件相连接，用于根据油箱内的压强和燃油的温度确定燃油的饱和蒸气压，并判断油箱内的压强和燃油的饱和蒸汽压的大小，且在油箱内的压强小于燃油的饱和蒸汽压时，控制装置控制控制阀组件打开。该增压系统能够增加油箱内的压强，使得无人机在高空中不会出现燃油沸腾的情况，从而提高无人机的飞行安全性。

Description

无人机油箱增压系统及无人机

技术领域

本公开涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机油箱增压系统及无人机。

背景技术

近年来，随着无人机技术的快速发展，涌现出喷药无人机、航拍无人机、运载无人机等各种类型的无人机，给人们的生产生活带来了极大的便利。其中，大型无人机多采用涡扇发动机或涡喷发动机，而中小型无人机一般采用活塞式航空发动机作为动力装置。

在中小型无人机中，通常是在油箱顶部设置连通管道，该连通管道连通油箱与大气，以使油箱内的燃油能够顺利地排入发动机中，而无人机在高空飞行时，因为高空中的大气压较低，导致油箱内压强也随之降低，进而使得油箱内的燃油存在沸腾的风险。如果燃油沸腾时产生的气泡进入燃油管路，将会导致发动机熄火，进而影响到无人机的飞行安全性。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种无人机油箱增压系统及无人机，该增压系统能够增加油箱内的压强，使得无人机在高空中不会出现燃油沸腾的情况，从而提高无人机的飞行安全性。

为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的一个方面，提供一种无人机油箱增压系统，包括：

检测装置，设于所述油箱，用于检测所述油箱内的压强和所述油箱内燃油的温度；

控制阀组件；

增压组件，通过所述控制阀组件与所述油箱连通，用于向所述油箱内充气；

控制装置，与所述检测装置及所述控制阀组件相连接，用于根据所述油箱内的压强和所述燃油的温度确定所述燃油的饱和蒸气压，并比较所述油箱内的压强和所述燃油的饱和蒸汽压，且在所述油箱内的压强小于所述燃油的饱和蒸汽压时，所述控制装置控制所述控制阀组件打开。

在本公开的一种示例性实施例中，所述检测装置包括：

第一压力传感器，设于所述油箱，并与所述控制装置相连接，用于检测所述油箱内的压强；

温度传感器，设于所述油箱，并与所述控制装置相连接，用于检测所述燃油的温度。

在本公开的一种示例性实施例中，所述增压组件包括：

增压器，通过所述控制阀组件与所述油箱连通，且与无人机的发动机连通，所述发动机向所述增压器提供废气作为驱动气流，以使所述增压器向所述油箱内充气。

在本公开的一种示例性实施例中，所述增压组件还包括：

集气盒，连通所述增压器和所述控制阀组件。

在本公开的一种示例性实施例中，所述控制阀组件具有进气端、第一出气端和第二出气端，所述进气端能够与所述集气盒连通，所述第一出气端能够与所述油箱连通，所述第二出气端能够与大气连通；

其中，在所述油箱内的压强大于所述燃油的饱和蒸汽压时，所述控制装置控制所述进气端与所述集气盒隔断、所述第一出气端与所述油箱连通、所述第二出气端与大气连通，以排出所述油箱内的气体。

在本公开的一种示例性实施例中，所述增压组件还包括：

调节阀，连通所述发动机和所述增压器，并与所述控制装置相连接；

其中，在所述集气盒内的压强小于预设压强时，所述控制装置控制所述调节阀调大所述驱动装置向所述增压器提供的所述驱动气流。

在本公开的一种示例性实施例中，所述增压组件还包括：

第二压力传感器，设于所述集气盒，并与所述控制装置相连接，用于测量所述集气盒内的压强；

其中，在所述集气盒内的压强小于预设压强时，所述控制装置控制所述调节阀调大从所述发动机排入到所述增压器的废气量。

在本公开的一种示例性实施例中，所述增压组件还包括：

转速传感器，设于所述增压器，并与所述控制装置相连接，用于检测所述增压器的转动叶片的转动速度；

排气阀，设于所述增压器，并与所述控制装置相连接；

其中，在所述转动叶片的转动速度大于预设转速时，所述控制装置控制所述排气阀排出所述增压器内的废气。

在本公开的一种示例性实施例中，所述燃油为汽油，所述油箱内的压强、所述燃油的温度和所述燃油的饱和蒸气压满足以下关系：

Ln P₀＝13.37244249-2870.835562/T

其中：T为所述燃油的温度，P₀为所述燃油的饱和蒸气压。

根据本公开的另一个方面，提供一种无人机，包括

油箱；

上述任意一项所述的无人机油箱增压系统。

本公开实施方式的无人机油箱增压系统及无人机，在使用过程中，检测装置能够检测出油箱内的压强和油箱内燃油的温度，控制装置能够根据油箱内的压强和燃油的温度确定出燃油的饱和蒸气压，并比较油箱内的压强和燃油的饱和蒸汽压的大小；在油箱内的压强小于燃油的饱和蒸汽压时，控制装置控制控制阀组件打开，此时，增压组件通过控制阀组件与油箱连通，增压组件向油箱内充气，使得油箱内的压强增大，且高于燃油的饱和蒸汽压，进而避免出现燃油沸腾的情况。

因此，该增压系统能够增加油箱内的压强，使得无人机在高空中不会出现燃油沸腾的情况，从而提高无人机的飞行安全性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施方式无人机油箱增压系统的示意图。

图2是本公开实施方式无人机油箱增压系统的组成图。

图3是本公开实施方式无人机油箱增压系统的控制流程图。

图中：100、油箱；1、检测装置；11、第一压力传感器；12、温度传感器；2、控制阀组件；3、增压组件；31、增压器；311、第一腔室；312、第二腔室；313、转动叶片；3131、第一转动体；3132、第二转动体；3133、转动轴；32、集气盒；33、调节阀；34、第二压力传感器；35、转速传感器；36、排气阀；4、控制装置；5、发动机。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的主要技术创意。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“高”“低”“顶”“底”“左”“右”等也作具有类似含义。

当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。用语“一个”、“一”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本公开实施方式中提供一种用无人机油箱增压系统，用于增加无人机的油箱100内的压力，该油箱100的形状可以为圆柱体或立方体等，此处不作特殊限定。

如图1所示，该增压系统可包括检测装置1、控制阀组件2、增压组件3和控制装置4，其中：

检测装置1可设于油箱100，用于检测油箱100内的压强和油箱100内燃油的温度；增压组件3可通过控制阀组件2与油箱100连通，用于向油箱100内充气；控制装置4可与检测装置1及控制阀组件2相连接，用于根据油箱100内的压强和燃油的温度确定燃油的饱和蒸气压，并比较油箱100内的压强和燃油的饱和蒸汽压的大小，且在油箱100内的压强小于燃油的饱和蒸汽压时，控制装置4控制控制阀组件2打开，以使增压组件3向油箱100内充气。

本公开实施方式的无人机油箱增压系统及无人机，在使用过程中，检测装置1能够检测出油箱100内的压强和油箱100内燃油的温度，控制装置4能够根据油箱100内的压强和燃油的温度确定出燃油的饱和蒸气压，并比较油箱100内的压强和燃油的饱和蒸汽压的大小；在油箱100内的压强小于燃油的饱和蒸汽压时，控制装置4控制控制阀组件2打开，此时，增压组件3通过控制阀组件2与油箱100连通，增压组件3向油箱100内充气，使得油箱100内的压强增大，且高于燃油的饱和蒸汽压，进而避免出现燃油沸腾的情况。

因此，该增压系统能够增加油箱100内的压强，使得无人机在高空中不会出现燃油沸腾的情况，从而提高无人机的飞行安全性。

下面结合附图对本公开实施方式提供的增压系统的各部件进行详细说明：

如图1所示，检测装置1用于检测油箱100内的压强和油箱100内燃油的温度，并生成油箱100的压强信号和燃油的温度信号，且检测装置1与控制装置4连接，该控制装置4用于接收压强信号、并根据压强信号确定出油箱100内的压强，及用于接收燃油的温度信号、并根据温度信号确定出燃油的温度。

举例而言，检测装置1可包括分开设置的第一压力传感器11和温度传感器12，其中：第一压力传感器11可设于油箱100内，用于检测油箱100内的压强；温度传感器12也可设于油箱100内，用于检测油箱100内燃油的温度。当然，检测装置1也可以为一体化器件，能够检测油箱100内的压强和油箱100内燃油的温度即可，此处不再详细描述。

如图1所示，控制阀组件2可设于油箱100，且能够打开或关闭。在控制阀组件2打开时，增压组件3可通过控制阀组件2与油箱100连通。

控制阀组件2可具有进气端、第一出气端和第二出气端，其中：进气端能够与增压组件3连通，第一出气端能够与油箱100连通，第二出气端能够与大气连通。

由此，在该进气端与增压组件3连通、该第一出气端与油箱100连通、该第二出气端与大气隔断时，增压组件3中的气体可经该进气端和该第一出气端充入油箱100内；在该进气端与增压组件3隔断、该第一出气端与油箱100连通、该第二出气端与大气连通时，油箱100内的气体可经该第一出气端和该第二出气端排出。

举例而言，控制阀组件2可以为三通阀门或四通阀门，此处不作特殊限定。当然，控制阀组件2也可以为两通阀门，且该两通阀门的数量至少为两个，其中：一个两通阀门连通增压组件3和油箱100，另一个两通阀门连通油箱100和大气，即可完成油箱100的充气和排气过程。

如图1所示，增压组件3可包括增压器31，该增压器31可通过控制阀组件2与油箱100连通，且增压器31可与无人机的发动机5连通，该发动机5向增压器31提供废气作为驱动气流，以使增压器31能够向油箱100内充气。

需要注意的是，增压器31内的压强须大于油箱100内的压强，以使增压组件3能够向油箱100内充入气体。

具体而言，增压器31可包括第一腔室311、第二腔室312和转动叶片313，其中：

第一腔室311可设有通气孔，通过该通气孔可实现第一腔室311和大气的连通，也就是说，空气可经该通气孔进入第一腔室311。

第二腔室312与第一腔室311隔开，且第二腔室312可以和发动机5相连通，也就是说，发动机5可向第二腔室312排入废气作为增压器31的驱动气流，从而充分利用发动机5的废气，并降低本申请增压系统的运行成本。

转动叶片313可包括第一转动体3131、第二转动体3132和转动轴3133，其中：第一转动体3131可设于第一腔室311，第二转动体3132可设于第二腔室312，而转动轴3133连接第一转动体3131和第二转动体3132，且转动连接于第一腔室311和第二腔室312的连接壁，此时，可在该连接壁设置贯通孔，并将转动轴3133设于该贯通孔中。

为了保证第一腔室311内的空气和第二腔室312内的废气不会混合，还可在上述连接壁的贯通孔中设置橡胶垫圈，以使第一腔室311和第二腔室312具有良好的气密性，此处不再详细描述。

由此，发动机排出的废气能够排入到第二腔室312中，并推动第二转动体3132转动，进而带动转动轴3133和第一转动体3131转动，从而使得第一转动体3131将大气中的空气吸入第一腔室311并经控制阀组件2充入到油箱100内。

如图1所示，本公开实施方式的增压组件3还可包括集气盒32，该集气盒32可连通增压器31和控制阀组件2，用于储存增压器31充入到油箱100内的气体。

需要注意的是，集气盒32可以为单独的集气容器，且该集气容器的两端分别与增压器31及控制阀组件2连通。当然，集气盒32也可以为中间横截面积大、两端横截面积小的通气管路，且该通气管路的两端分别与增压器31及控制阀组件2连通，此处不作特殊限定。

如图2所示，本公开实施的控制装置4可与检测装置1(第一压力传感器11和温度传感器12)及控制阀组件2相连接，用于根据油箱100内的压强、燃油的温度以及油箱100内的压强、燃油的温度和燃油的饱和蒸气压之间的关系式确定出燃油的饱和蒸气压。该控制装置4可以为单片机或是内置程序的芯片等，此处不作特殊要求。

根据Clapeyron(克拉伯龙)方程，油箱100内的压强、燃油的温度和燃油的饱和蒸气压满足以下关系：

Ln P₀＝A-B/T

其中，T为燃油的温度，P₀为燃油的饱和蒸气压，而A和B为燃油所对应的Antoine(安托万)常数，通过查阅Antoine(安托万)常数表可知。

举例而言，当燃油为汽油时，通过查阅Antoine(安托万)常数表可知，汽油所对应的A值为13.37244249、B值为2870.835562，因此油箱100内的压强、汽油的温度和汽油的饱和蒸气压之间的关系式如下所示：

Ln P₀＝13.37244249-2870.835562/T

其中，T为汽油的温度，P₀为汽油的饱和蒸气压。

当然，燃油也可以为柴油或其他油类，每种燃油对应不同的A值和B值，此处不再一一列举。

同时，控制装置4也可比较油箱100内的压强和燃油的饱和蒸汽压的大小，并根据比较结果控制控制阀组件2的打开或关闭。

具体分析，如图3所示，比较油箱100内的压强和油箱100内燃油的饱和蒸汽压的大小，在油箱100内的压强小于燃油的饱和蒸汽压时，执行步骤S140，控制装置4控制控制阀组件2打开，此时，集气盒32与油箱100连通，集气盒32中的气体经控制阀组件2充入油箱100内，从而提高油箱100内的压强，并使油箱100内的压强高于燃油的饱和蒸汽压，从而避免燃油出现沸腾的情况；在油箱100内的压强大于燃油的饱和蒸汽压时，执行步骤S150，控制装置4控制控制阀组件2关闭，此时，集气盒32与油箱100隔断，油箱100内的压强保持不变。

如图1和图2所示，本公开实施方式的增压组件3还可包括调节阀33和第二压力传感器34，其中：

调节阀33可连通发动机5和增压器31，用于调节发动机5向增压器31提供的废气。因为调节阀33设置于无人机上，难以人工操作，所以，该调节阀33可以为电磁阀，并与控制装置4相连接，使得控制装置4能够自动控制调节阀33的开度。

第二压力传感器34可设于集气盒32，并与控制装置4相连接，用于测量集气盒32内的压强。

具体分析，如图3所示，比较集气盒32内的压强和预设压强的大小，在集气盒32内的压强小于预设压强时，执行步骤S170，该控制装置4控制调节阀33调大发动机5向增压器31提供的废气；在集气盒32内的压强大于预设压强时，执行步骤S180，该控制装置4控制调节阀33调小发动机5向增压器31提供的废气。

如图1和图2所示，本公开实施方式的增压组件3还可包括转速传感器35和排气阀36，其中：

转速传感器35可设于增压器31，并与控制装置4相连接，用于检测增压器31的转动叶片313的转动速度；排气阀36也可设于增压器31，并与控制装置4相连接，且增压器31内的气体可经排气阀36排入到大气中。

具体分析，在转动叶片313的转动速度大于预设转速时，控制装置4可控制排气阀36排出增压器31的第二腔室312内的废气，以降低第二腔室312中第二转动体3132的转速，从而使得转动叶片313按前述预设转速转动。

本公开实施方式还提供一种无人机，该无人机包括油箱和上述任意一项所述的无人机油箱增压系统，其中：

油箱的顶部可设置有连通管道，该连通管道连通油箱与大气，以使油箱内的燃油能够顺利地排入发动机中，油箱的尺寸和规格在此不作特殊限定；无人机油箱增压系统已在上文详细描述，此处不再赘述。

应当理解的是，本公开不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本公开能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本公开的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本公开延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本公开的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本公开的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本公开。

Claims (9)

1.一种无人机油箱增压系统，其特征在于，所述增压系统包括：

检测装置，设于所述油箱，用于检测所述油箱内的压强和所述油箱内燃油的温度；

控制阀组件；

增压组件，通过所述控制阀组件与所述油箱连通，用于向所述油箱内充气；所述增压组件包括增压器，所述增压器包括第一腔室、第二腔室和转动叶片，其中，所述第一腔室设有通气孔，通过所述通气孔实现所述第一腔室和大气的连通；所述第二腔室与所述第一腔室隔开，且所述第二腔室和发动机相连通；所述发动机向所述增压器提供废气作为驱动气流，以使所述增压器向所述油箱内充气；

控制装置，与所述检测装置及所述控制阀组件相连接，用于根据所述油箱内的压强和所述燃油的温度确定所述燃油的饱和蒸气压，并比较所述油箱内的压强和所述燃油的饱和蒸汽压，且在所述油箱内的压强小于所述燃油的饱和蒸汽压时，所述控制装置控制所述控制阀组件打开。

2.根据权利要求1所述的增压系统，其特征在于，所述检测装置包括：

第一压力传感器，设于所述油箱，并与所述控制装置相连接，用于检测所述油箱内的压强；

温度传感器，设于所述油箱，并与所述控制装置相连接，用于检测所述燃油的温度。

3.根据权利要求1所述的增压系统，其特征在于，所述增压组件还包括：

集气盒，连通所述增压器和所述控制阀组件。

4.根据权利要求3所述的增压系统，其特征在于，所述控制阀组件具有进气端、第一出气端和第二出气端，所述进气端能够与所述集气盒连通，所述第一出气端能够与所述油箱连通，所述第二出气端能够与大气连通；

其中，在所述油箱内的压强大于所述燃油的饱和蒸汽压时，所述控制装置控制所述进气端与所述集气盒隔断、所述第一出气端与所述油箱连通、所述第二出气端与大气连通，以排出所述油箱内的气体。

5.根据权利要求3所述的增压系统，其特征在于，所述增压组件还包括：

调节阀，连通所述发动机和所述增压器，并与所述控制装置相连接；

其中，在所述集气盒内的压强小于预设压强时，所述控制装置控制所述调节阀调大所述发动机向所述增压器提供的所述驱动气流。

6.根据权利要求5所述的增压系统，其特征在于，所述增压组件还包括：

第二压力传感器，设于所述集气盒，并与所述控制装置相连接，用于测量所述集气盒内的压强；

其中，在所述集气盒内的压强小于预设压强时，所述控制装置控制所述调节阀调大从所述发动机排入到所述增压器的废气量。

7.根据权利要求6所述的增压系统，其特征在于，所述增压组件还包括：

转速传感器，设于所述增压器，并与所述控制装置相连接，用于检测所述增压器的转动叶片的转动速度；

排气阀，设于所述增压器，并与所述控制装置相连接；

其中，在所述转动叶片的转动速度大于预设转速时，所述控制装置控制所述排气阀排出所述增压器内的废气。

8.根据权利要求1所述的增压系统，其特征在于，所述燃油为汽油，所述油箱内的压强、所述燃油的温度和所述燃油的饱和蒸气压满足以下关系：

Ln P₀=13.37244249-2870.835562/T

其中：T为所述燃油的温度，P₀为所述燃油的饱和蒸气压，Ln为所述油箱内的压强。

9.一种无人机，其特征在于，包括：

油箱；

权利要求1~8任意一项所述的无人机油箱增压系统。

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