CN114489193A - 贮运一体式飞行器长期存储设备及其环境监测与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于飞机维护保障工程技术领域，具体涉及贮运一体式飞行器长期存储设备及其环境监测与控制方法。充分利用箱体内微环境，为无人飞行器可靠存贮提供适宜的温度湿度和惰性气体介质环境，适用于大型无人飞行器长期贮存，设备采用贮存运输一体化设计，箱体结构便于运输，可大幅提高无人飞行器转场部署效率，采用箱体内环境的监测技术实现无人飞行器长期贮存期间对寿命和可靠性的要求。通过参数采集功能，实现无人机飞行器健康监测。

Description

贮运一体式飞行器长期存储设备及其环境监测与控制方法

技术领域

本发明属于飞机维护保障工程技术领域，具体涉及贮运一体式飞行器长期存储设备及其环境监测与控制方法。

背景技术

根据目前地面飞行模拟器的技术水平和未来发展趋势，未来无人飞行器的使用训练将极大程度采用地面模拟器代替实机训练。无人飞行器在和平时期执行任务的需求远小于战争时期，为了降低使用和保障成本，可将无人飞行器存储起来备用，待有需要时，经过一定的检测评估后，可迅速地把存储的无人飞行器恢复到可执行任务状态投入使用。

根据上述无人飞行器使用场景，现有的地面贮存方式有防锈油脂封存、可剥离塑料封存、干燥封套封存、真空封存、充氮封存等多种方式，但都属于较短期的、需要大量维保工作的封存方式，不利于无人飞行器的长期可靠封存和维修保障，也不能满足快速恢复的需求。长期贮存一般包括以下场景：装箱、入库、贮存期维护、恢复飞机战训状态。由此提出一种贮存、运输一体的存储箱体设备，用于满足无人机飞行器的长期贮存及快速恢复需求。

发明内容

本发明的目的：提供贮运一体式飞行器长期存储设备及其环境监测与控制方法，适用于大型无人飞行器长期贮存，贮存运输一体化，其恢复和转场部署效率高，综合解决了无人飞行器不能长期、高效、可靠存贮，以及机动快速使用的问题。

本发明的技术方案：根据本发明的第一方面，提出贮运一体式飞行器长期存储设备，用于小型无人飞行器的整机贮存，或大型无人飞行器的分段贮存；包括箱体结构、惰性气体接口单元、外部电源接口单元、集成电气接口单元、飞行器维护接口单元、探测传感单元、信号管理集成单元、温湿度调节换气装置；

所述探测传感单元设置于所述箱体结构内部；所述惰性气体接口单元、外部电源接口单元、集成电气接口单元、飞行器维护接口单元、信号管理集成单元设置于所述箱体结构外表面；所述外部电源接口单元与外部电源相连，所述外部电源接口单元分别与探测传感单元、集成电气接口单元、信号管理集成单元电连接；所述飞行器维护接口单元、集成电气接口单元、与置于箱体结构内部的飞行器相连接；所述惰性气体接口单元与所述温湿度调节换气装置相连接；所述信号管理集成单元与所述探测传感单元、温湿度调节换气装置、电气接口单元通讯连接。

所述箱体结构用于贮存飞机或飞机模块，提供长期贮存的微环境，并具有运输起运和稳固装置，能同时满足贮存和运输条件，具有基本的防潮、防腐、保湿、保温能力；

所述惰性气体接口单元与所述温湿度调节换气装置相连，用于箱体结构内部温湿度气体微环境调节；

所述外部电源接口单元用于为设备内的用电单元供电；

所述集成电气接口单元用于提供标准电气连接端口，实现飞行器健康信息监测采集、系统连接、信息通讯；

所述飞行器维护接口单元与飞行器的维护接口进行连通，用于飞行器的维护；

所述探测传感单元包括温度探测传感模块、湿度探测传感模块，用于对箱体内部微环境探测；

所述信号管理集成单元用于接收所述探测传感单元的数据，并进行数据显示、存储、分析处理，实时控制惰性气体接口单元进行箱体环境调节。

在一个可能的实施例中，所述飞行器维护接口单元包括环控接口、液压接口、燃油接口；所述环控接口、液压接口、燃油接口其一端与飞行器的对应维护接口相连，另一端与外部维护设备相连。

在一个可能的实施例中，所述温湿度调节换气装置包括加热器、风机、除湿器。

在一个可能的实施例中，所述贮运一体式飞行器长期存储设备还包括告警灯，所述告警灯设置于所述箱体结构外表面，与所述信号管理集成单元电连接，当箱体内部环境超出控制范围要求时，告警灯启动。

在一个可能的实施例中，所述信号管理集成单元包括显示屏、处理器、键盘；通过键盘输入箱体内部温湿度环境控制要求；通过显示屏实时显示从所述探测传感单元、集成电气接口单元接收的探测数据、飞行器健康信息监测数据，并通过处理器对接收数据进行存储与分析，根据数据分析结果控制所述温湿度调节换气装置通过惰性气体接口单元对箱体内部环境进行调节控制。

在一个可能的实施例中，所述箱体结构包括箱体结构骨架、箱体结构面板、箱盖、吊运连接耳片；所述箱体结构面板设置于所述箱体结构骨架表面，通过螺栓或焊接方式与所述箱体结构骨架连接，所述箱盖设置于所述箱体结构上部，通过铰链或滑槽方式与所述箱体结构骨架连接。

在一个可能的实施例中，所述贮运一体式飞行器长期存储设备还包括箱体识别与匹配器，所述箱体识别与匹配器安装于所述箱体结构外表面，所述箱体识别与匹配器储存箱体内部贮存飞行器类别信息，以便箱体间自动匹配组成单机和机群，实现对拆分贮存状态的飞机整机以及机群的快速高效健康检测与维护。

根据本发明的第二方面，提出贮运一体式飞行器长期存储设备环境控制与监测方法，采用上述贮运一体式飞行器长期存储设备，包括如下步骤：

S1：通过所述信号管理集成单元输入贮运一体式飞行器长期存储设备箱体内部环境温湿度控制范围要求；

S2：通过所述探测传感单元实时探测采集所述箱体结构内部的温湿度数据，并传输至所述信号管理集成单元，由所述信号管理集成单元实时显示，并采用上下界限法对所接收的数据进行处理与分析，判断是否需要进行调节；

S3：当温湿度超出所述步骤S1的温湿度控制范围要求时，所述信号管理集成单元发出控制指令，控制所述温湿度调节换气装置启动，对箱体内的环境进行调节，以使箱体结构内部的温湿度维持在控制范围要求内。

本发明的有益效果：提供贮运一体式飞行器长期存储设备及其环境监测与控制方法，充分利用箱体内微环境，为无人飞行器可靠存贮提供适宜的温度湿度和惰性气体介质环境，适用于大型无人飞行器长期贮存，设备采用贮存运输一体化设计，箱体结构便于运输，可大幅提高无人飞行器转场部署效率，采用箱体内环境的监测技术实现无人飞行器长期贮存期间对寿命和可靠性的要求。通过参数采集功能，实现无人机飞行器健康监测。

附图说明

图1为本发明优选实施例的贮运一体式飞行器长期存储设备结构侧45度示意图

图2为本发明优选实施例的贮运一体式飞行器长期存储设备前视图

图3为本发明优选实施例的贮运一体式飞行器长期存储设备信号管理集成单元、温湿度调节换气装置组成示意图

图4为本发明优选实施例的上下界限法示意图

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

贮运一体式飞行器长期存储设备见图1。整个设备装置的主体由箱体结构骨架5、箱体结构面板6、箱盖16、一组吊运连接耳片15、一组温度探测器3、一组湿度探测器4、惰性气体充气接口1、惰性气体排气接口2、集成电子接口 8、电源接口7、环控接口单元9、液压接口单元10、燃油接口单元11、信号管理集成单元12、告警器13、箱体识别与匹配器14等部分组成，由一些其它的辅助性附件和电缆形成连接关系。

箱体结构骨架5与箱体结构面板6通过螺栓或焊接方式连接，箱盖16与箱体结构骨架5间采用铰链或滑槽方式连接，箱盖16与箱体结构骨架5盖合时，由固定在箱盖四周的密封件实现密封，结构面板6有均匀的筋条加强面板刚度，内部涂有密闭材料以形成围合式密闭长方体箱体，上述结构件共同为长期贮存无人飞行器提供可营造适宜微环境的密闭物理空间；见图1，箱体前端有一组椭圆形开口，以便安装集成电子接口8和电源接口7；见图2，箱体前端安装有液压接口单元10、燃油接口单元11和环控接口单元9，以便内部贮存飞行器需要时接通这些接口进行液压、燃油、环控等气液的加注排放等维护；见图2，箱体前端采用螺钉或其它固定方式安装有信号管理集成单元12，实现信号分析、处理、显示、控制与告警功能；箱体内壁布置安装有温度传感器3、湿度传感器4各一组，通过预埋在箱体壁板内的电源线与通讯线缆与箱体前端的信号管理集成单元12相连；箱体后端开有圆孔，供安装惰性气体进气接口2和惰性气体排气接口1，提供管路接口以便受“信号管理集成单元”12管理的温湿度调节换气装置泵入实现温湿度调和的惰性气体。见图3。微环境监测控制系统的传感部分具有环境温度探测、湿度探测、数据预处理和向信号管理集成单元实时传输环境温湿度(或惰性气体状态)数据的功能，探测和预处理的数据经由A/D转换模块送到信号管理集成单元的处理器进一步分析处理。见图3。

本发明中贮运一体化贮存设备内部微环境的构造方法包括以下步骤：

1)构建微环境监测控制系统，分为传感、数据处理控制(控制器)和温湿度调节换气装置三大部分。传感部分主要包括温度传感器、湿度传感器及其线缆，控制器包括信号管理集成单元和相关接口、外部线缆等，温湿度调节换气装置包括对气体加热、降温、除湿的设备以及气体泵入/泵出风机等。根据监测需求，在存贮箱体内部的控制区域布置安装适量的温度传感器和湿度传感器，以有线方式连接到控制器。信号管理集成单元与集成电子接口以有线方式连通，信号管理集成单元与温湿度调节换气装置的启停控制器采取无线方式相连。在以拆分方式贮存飞机机体时，控制器的信号管理集成单元具备与贮存健康监测系统以无线方式交互，完成飞行器的健康检测。

2)微环境监测控制系统的传感部分具有环境温度探测、湿度探测、数据预处理和向信号管理集成单元实时传输环境温湿度(或惰性气体状态)数据的功能，探测和预处理的数据经由A/D转换模块送到信号管理集成单元的处理器进一步分析处理。实施示意见图3。

3)信号管理集成单元具备接收环境探测数据、数据分析处理、环境温湿度 (或惰性气体状态)控制、显示、报警及贮存健康监测等功能。信号管理集成单元，接收传感器探测的内部环境探测数据，对数据进行处理、分析和存储，并进行显示和微环境异常告警，同时，通过启动微环境管理功能，通过无线方式向温湿度调节换气装置发出控制指令信息，控制温湿度调节换气装置向箱体内泵入惰性气体，与温湿度调节换气装置协同工作对箱体内温度湿度进行调整，以达到箱体内设定的温湿度要求值；当飞行器整机单箱贮存时，信号管理集成单元接收、处理飞行器内部的健康监测数据，确定飞行器整体健康状态，并将结果在显示屏显示；当飞行器按模块拆分为多箱体贮存时，各单箱体信号管理集成单元分别进行内部飞行器模块的健康状态检测，并将健康监测参数上传至贮存健康管理系统，通过箱体识别与匹配器，贮存健康管理系统根据各单箱体上传的数据自动匹配同一架次飞行器的各拆分模块，并将同一架次飞行器的各拆分模块健康数据整合处理后确定整机的健康状态，实现飞行器贮存状态健康管理。

4)微环境监测控制系统中的微环境温度、湿度检测与控制方法是：采用常用的“上下界限法”，通过信号管理集成单元的显示控制面板周边键盘，设定温度、湿度上下限值，温度、湿度上下限值形成九个区域(见图4)，希望的环境温湿度区域是温度、湿度都在需求范围内的区域(图4中的区域5)。当本贮运一体化贮存设备内部的温湿度处于非区域5的环境条件时，微环境监测控制系统发出指令，控制温湿度调节换气装置进行调节。具体是：贮存设备内部温度传感器和湿度传感器实时检测温度、湿度，经初步数模转换和处理后将信号传送给控制器，控制器对接收的信号进一步分析处理后送到显示屏驱动模块，驱动信号管理集成单元的显示屏实时显示贮存设备内状态，同时，控制器对采集到的温、湿度数据与设定的温湿度上下限值进行比较，一旦超出上下限定值，则信号管理集成单元向温湿度调节换气装置发出指令，启动温湿度调节换气装置工作，直到温度、湿度传感器采集到的温度和湿度数据达到设定的上下限定值范围内。

5)微环境超标提示/告警的实现。当微环境的温度湿度超标时，即温度湿度超过设定的温度湿度范围时，告警灯点亮，同时报警输出接点闭合，当飞行器以拆分状态贮存时通过处理器的通讯接口向贮存健康管理系统发送数据，为远程贮存健康管理系统的监控端提供贮存飞行器的健康检测数据、贮存环境数据与报警信息。

6)微环境监测控制系统以信号管理集成单元的处理器为中心，可以预先根据无人飞行器长期可靠贮存的微环境需求，灵活设定适宜的温湿度范围，实时监测贮运一体化设备的内部微环境并实时管理温湿度调节换气装置，将环境条件控制在设定的上下限范围内，同时，可管理和向贮存健康管理系统传输无人飞行器内健康管理数据。本微环境监测控制系统控制精度高，能耗低，可提高无人飞行器长期贮存的储存寿命和储存可靠性。该系统用数字微处理控制技术和无线网络技术，实现温湿度采集控制并可支持实现远程健康监侧与评价，同时实现温湿度检测、微环境控制及环境超标报警、贮存飞行器健康数据管理、远程健康管理支持等多重功能。

实施例1：中小型无人飞行器整机单箱体贮存

存贮要求：贮温湿度要求范围为：温度20℃-25℃，湿度50％-60％；每两个月进行一次飞行器健康状态监测。

实施步骤：

第一步：装箱

飞行器装入贮运一体包装箱，将飞行器电源接口、集成电子接口、环控/ 液压/燃油维护接口，对应与箱体上的电源接口7、集成电子接口8、环控接口单元9、液压接口单元10、燃油接口单元11(小型纯电无人机无需连接9、10、 11气液接口)的内侧连接。并将温湿度调节换气装置的气体管路与惰性气体排气接口1、惰性气体进气接口2相连。接口连接完成后盖好箱盖形成密封箱体，不需维护飞行器环控/液压/燃油时用专用口盖盖严相应接口外端。连接并接通普通220V电源，启动微环境监测控制系统，通过箱体前端的信号管理集成单元的面板键盘，设定范围：20℃-25℃，设定湿度范围：50％-60％。

第二步：微环境构造

启动信号管理集成单元及探测单元，实时采集箱体内的温度和湿度，并将采集数据上传信号管理集成单元。当温度和湿度超出要求的温度20℃-25℃、湿度50％-60％的范围时，信号管理集成单元点亮告警灯并向温湿度调节换气装置发送启动信号，进行环境调节，当探测单元传送至信号管理集成单元的温湿度满足要求(比如，温度23℃，湿度55％)时，信号管理集成单元向温湿度调节换气装置发动关闭信号，停止温度湿度调节。

第三步：健康监测

当需要进行健康评估时，通过信号管理集成单元发送健康监测启动信号，采集飞行器健康状态参数，进行处理运算后将飞行器健康状态显示在显示屏，并在信号管理集成单元本地存贮健康状态数据。同时，健康状态信息通过信号管理集成单元以无线方式发送至贮存健康管理系统，以掌握所有单机的健康状态。

第四步：运输

按任务需要进行飞行器转运时，仅需拆卸外部电源和惰性气体进出连接，可通过吊运连接耳片将箱体直接装车运输，免除包装拆卸过程，提高运输效率。

实施例2：大型无人飞行器按模块拆分多箱体贮存

如图2所示，在该贮运一体箱体前端面板右上区域，安装有无线自动识别功能的箱体识别与匹配器14，以便箱体间自动匹配组成单机和机群，实现对拆分贮存状态的飞机整机以及机群的快速高效健康检测与维护。

贮存要求及第一、二、四步与实施例1相同。健康监测部分，因飞行器按模块拆分多箱体贮存时，单一箱体内飞行器模块的健康状态无法代表整机的健康状态，且当机群按同类型部件分开贮存时，需确定不同部件之间的匹配性。此时，各单箱体的信号管理集成单元分别进行内部飞行器模块的健康状态检测，并将健康监测参数上传至远程贮存健康管理系统。通过箱体识别与匹配器，贮存健康管理系统根据各箱体上传的数据自动匹配同一架次飞行器的各拆分模块，并将同一架次飞行器的各拆分模块健康数据整合处理后确定整机的健康状态。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.贮运一体式飞行器长期存储设备，其特征在于，包括箱体结构、惰性气体接口单元、外部电源接口单元、集成电气接口单元、飞行器维护接口单元、探测传感单元、信号管理集成单元、温湿度调节换气装置；

所述探测传感单元设置于所述箱体结构内部；所述惰性气体接口单元、外部电源接口单元、集成电气接口单元、飞行器维护接口单元、信号管理集成单元设置于所述箱体结构外表面；所述外部电源接口单元与外部电源相连，所述外部电源接口单元分别与探测传感单元、集成电气接口单元、信号管理集成单元电连接；所述飞行器维护接口单元、集成电气接口单元、与置于箱体结构内部的飞行器相连接；所述惰性气体接口单元与所述温湿度调节换气装置相连接；所述信号管理集成单元与所述探测传感单元、温湿度调节换气装置、电气接口单元通讯连接。

2.根据权利要求1所述的贮运一体式飞行器长期存储设备，其特征在于，所述飞行器维护接口单元包括环控接口、液压接口、燃油接口；所述环控接口、液压接口、燃油接口其一端与飞行器的对应维护接口相连，另一端与外部维护设备相连。

3.根据权利要求1所述的贮运一体式飞行器长期存储设备，其特征在于，所述温湿度调节换气装置包括加热器、风机、除湿器。

4.根据权利要求1所述的贮运一体式飞行器长期存储设备，其特征在于，所述贮运一体式飞行器长期存储设备还包括告警灯，所述告警灯设置于所述箱体结构外表面，与所述信号管理集成单元电连接，当箱体内部环境超出控制范围要求时，告警灯启动。

5.根据权利要求1所述的贮运一体式飞行器长期存储设备，其特征在于，所述信号管理集成单元包括显示屏、处理器、键盘；通过键盘输入箱体内部温湿度环境控制要求；通过显示屏实时显示从所述探测传感单元、集成电气接口单元接收的探测数据以及飞行器健康信息监测数据，并通过处理器对接收数据进行存储与分析，根据数据分析结果控制所述温湿度调节换气装置通过惰性气体接口单元对箱体内部环境进行调节。

6.根据权利要求1所述的贮运一体式飞行器长期存储设备，其特征在于，所述箱体结构包括箱体结构骨架、箱体结构面板、箱盖、吊运连接耳片；所述箱体结构面板设置于所述箱体结构骨架表面，通过螺栓或焊接方式与所述箱体结构骨架连接，所述箱盖设置于所述箱体结构上部，通过铰链或滑槽方式与所述箱体结构骨架连接。

7.根据权利要求1所述的贮运一体式飞行器长期存储设备，其特征在于，所述贮运一体式飞行器长期存储设备还包括箱体识别与匹配器，所述箱体识别与匹配器安装于所述箱体结构外表面，其储存箱体内部贮存飞行器类别信息，以便箱体间自动匹配组成单机和机群，实现对拆分贮存状态的飞机整机以及机群的快速高效健康检测与维护。

8.贮运一体式飞行器长期存储设备环境控制与监测方法，采用上述权利要求1-7任意一项所述的贮运一体式飞行器长期存储设备，包括如下步骤：

S1：通过所述信号管理集成单元输入贮运一体式飞行器长期存储设备箱体内部环境温湿度控制范围要求；

S2：通过所述探测传感单元实时探测采集所述箱体结构内部的温湿度数据，并传输至所述信号管理集成单元，由所述信号管理集成单元实时显示，并采用上下界限法对所接收的数据进行处理与分析，判断是否需要进行调节；

S3：当温湿度超出所述步骤S1的温湿度控制范围要求时，所述信号管理集成单元发出控制指令，控制所述温湿度调节换气装置启动，对箱体内的环境进行调节，以使箱体结构内部的温湿度维持在控制范围要求内。

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