CN115876268A - 一种无人机发动机流量显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机发动机流量显示器，用于监测无人机飞行中燃油的消耗，包括流量检测装置和数据处理器，所述流量检测装置包括连接在供油管上的供油检测器和连接在回油管上的回油检测器，供油检测器和回油检测器的分别与数据处理器相连，数据处理器获取供油检测器第一测量值和回油检测器的第二测量值，数据处理器分析第一测量值和第二测量值，并将分析结果发送到无人机的地面控制装置。本发明的有益效果是：实时监测无人机发动机的油耗，实现了对处于无人机发动机的油耗监控，为无人机的航程规划提供实时准确的参考数据。

Description

一种无人机发动机流量显示器

技术领域

本发明属于无人机油耗监控技术领域，尤其涉及一种无人机发动机流量显示器。

背景技术

目前无人机在飞行中的油耗普遍采用推定的方式进行，也就是加满一箱油，在理论上能够飞行多远，在实际操作中，当无人机的飞行距离小于理论的最远距离时就要飞回来，否则将面临着燃油耗尽，无法返航的情况，缺少对于无人机飞行中的油耗实时监控的手段，导致无人机飞行中的油耗不能实时的被地面控制装置接收，无法监控无人机飞行中的油耗。

其中，《中国航空学会飞机总体专业委员会第五次学术交流会》2002年的第47页-50页刊登了 “一种无人机耗油量计算方法研究”，公开了针对现装备无人机的油量传感器精度低,不能真实反映油箱的余油量的情况.本文提出了根据发动机转速推算油量的计算程序,并由遥测得到无人机到回收场地的距离,推算出返航所需要的燃油量,及时给无人机送出必须反航的信号，该系统在不对现装备的无人机硬件做任何改动的情况下,通过在地面主控站的计算机内添加程序来实现,从而减轻了无人机操作人员的负担,使无人机油箱的燃油得以充分利用。

然而对于，高度在4000米到7000米无人机，面临的大气运动复杂多变，强对流时有发生，发动机的推定转速和实际转速，在这种复杂的外部环境下存在差异，不能准确的反应处无人机飞行中的油耗。

综上所述，对于现有技术中缺少对于无人机飞行中的油耗实时监控的手段，导致无人机飞行中的油耗不能实时的被地面控制装置接收，无法监控无人机飞行中的油耗。

发明内容

本发明要实现的目标是：解决现有技术中缺少对于无人机飞行中的油耗实时监控的手段，导致无人机飞行中的油耗不能实时的被地面控制装置接收，无法监控无人机飞行中的油耗的技术问题，为了实现上述目标，本发明提供一种无人机发动机流量显示器。

本发明所采用的具体技术方案为：

一种无人机发动机流量显示器，用于监测无人机飞行中燃油的消耗，包括流量检测装置和数据处理器，所述流量检测装置包括连接在供油管上的供油检测器和连接在回油管上的回油检测器，供油检测器和回油检测器的分别与数据处理器相连，数据处理器获取供油检测器第一测量值和回油检测器的第二测量值，数据处理器分析第一测量值和第二测量值，并将分析结果发送到无人机的地面控制装置。

进一步的，数据处理器分析第一测量值和第二测量值遵循数学模型：

Qt = Q1 - Q2 = ∫Qa× d(t) -∫Qb× d(t)

其中，Qt为最终流入发动机的流量；

Q1 代表进油口的累计流量；

Q2 代表出油口的累计流量；

Qa：代表计算供油供油检测器当前一圈，流过的流量；

Qb：代表计算回油供油检测器当前一圈，流过的流量；

∫Q*d(t) ： 为圈数与流量做积分，代表所有流量的总和

d(t)：代表公式随圈数的变量。

进一步的，供油供油检测器当前一圈，流过的流量分析遵循如下数学模型：

Qa = Ba × D × Cs × As

Cs = H/d(t)×m

As = (H /d(t))’ ×n

H: 霍尔测量值

Ba: 供油供油检测器基础流量值；

D: 密度增益；

Cs 速度补偿；

As: 加速度补偿。

进一步的，回油供油检测器当前一圈，流过的流量分析遵循如下数学模型：

Qb = Bb × D × Cs × As

Cs = H/d(t)×m

As = (H /d(t))’ ×n

H: 霍尔测量值

Bb: 回油供油检测器基础流量值；

D: 密度增益；

Cs 速度补偿；

As: 加速度补偿。

其中，数据处理器分析第一测量值和第二测量值以发动机2000-6000rpm为基准测量。

步骤一，计算流量计当前一圈，流过的流量

Qa = Ba × D × Cs × As

Qb = Bb × D × Cs × As

Cs = H/d(t)×m

As = (H /d(t))’ ×n

H: 霍尔测量值

Ba: 供油供油检测器基础流量值；

Bb: 回油供油检测器基础流量值；

D: 密度增益，由高度/温度计算获得，通过程序中预置的数据表查表计算获得，D默认值为1，高度为无人机的飞行高度，温度为无人机当前飞行高度时的环境温度，通过程序预制的数据表查表计算获得；

Cs 速度补偿, 由霍尔传感器测得实时速度，通过插值运算m获得补偿值，其中m为在程序中预置的数据表的系数值，霍尔传感器测得实时速度变化时，m的值从程序中预置的数据表重新确定；

As: 加速度补偿，由霍尔速度曲线求导获得加速度值，通过插值运算n获得补偿值，其中n为在程序中预置的数据表的系数值，霍尔传感器测得实时速度变化时，n的值从程序中预置的数据表重新确定。

步骤二，对流量计流过的所有流量做累加

Q1 代表进油口的累计流量

Q2 代表出油口的累计流量

则：

Q1 = ∫Qa×d(t)

Q2 = ∫Qb×d(t)

d(t)：代表公式随圈数的变量，每一圈的增益数值会有差异；

∫Qa×d(t) 或∫Qb×d(t)： 为圈数与流量做积分，代表所有流量的总和。

步骤三， 计算实际流入发动机的流量

由公式2

Q1 = ∫Qa×d(t)

Q2 = ∫Qb×d(t)

可得：

最终流入发动机的流量Qt为 油泵进油量Q1 与 油泵回油量Q2的差值；

则：

Qt = Q1 - Q2 = ∫Qa*d(t) -∫Qb*d(t)

最终Qt为实际油耗。

进一步的，流量检测装置设有底座，底座设有两个圆形腔体，分别固定有所述供油检测器和回油检测器。

进一步的，所述腔体内设有叶轮，叶轮上固定有磁铁，腔体的一侧设有进油口，腔体的另一侧设有出油口，底座做的顶部设有压盖，压盖上设有与所述磁铁相对应的霍尔传感器，霍尔传感器与所述数据处理器相连。

进一步的，所述进油口进油方向与所述叶轮的旋转中心的偏置距离E。

进一步的，所述叶轮的叶片基部半径为E1,叶轮的半径为E2,E1＞E＞E2。

进一步的，所述数据处理器设有显示屏。

本发明的积极效果是：

1.通过连接在供油管上的供油检测器和连接在回油管上的回油检测器，检测出供油量和回油量，进而实时反映了无人机发动机的油耗，实现了对无人机发动机的油耗监控，为无人机的航程规划提供实时准确的参考数据。

2.通过数据处理器分析第一测量值和第二测量值，并将分析结果发送到无人机的地面控制装置，实现了对无人机发动机油耗数据的分析处理，并与地面控制装置通讯，为地面控制人员对无人控制提供及时准确的数据。

附图说明

图1是本发明一种无人机发动机流量显示器的三维结构示意图；

图2是图1中所示本发明一种无人机发动机流量显示器的正视图；

图3是图2中所示A-A向剖视图；

图4是图3中所示B-B向剖视图；

图5是本发明一种无人机发动机流量显示器控制流程图；

图例说明：1—底座， 2—压盖， 3—第一霍尔传感器，4—第一进油管，5—显示屏，6—第二出油管，7—数据处理器，8—第二霍尔传感器，9—第二进油管，10—第一出油管，11—固定螺栓，12—磁铁，13—快接头，14—叶片，15—转轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述：

具体实施例：

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

实施例一：

一种无人机发动机流量显示器，用于监测无人机飞行中燃油的消耗，包括流量检测装置和数据处理器，所述流量检测装置包括连接在供油管上的供油检测器和连接在回油管上的回油检测器，供油检测器和回油检测器的分别与数据处理器相连，数据处理器获取供油检测器第一测量值和回油检测器的第二测量值，数据处理器分析第一测量值和第二测量值，并将分析结果发送到无人机的地面控制装置。

具体的，如图1和图2所示，流量检测装置设有底座1，底座1得顶部设有压盖2，底座1和压盖2通过固定螺栓11固定在一起，压盖2的顶部连接有数据处理器7，数据处理器上设有显示屏5，压盖2上还有设有第一霍尔传感器3和第二霍尔传感器8，第一霍尔传感器3用于供油检测器的检测，第二霍尔传感器8用于回油检测器的检测；

如图3和图4所示，底座1设有两个圆形腔体，分别固定有所述供油检测器和回油检测器，腔体内设有叶轮，叶轮上固定有磁铁12，左侧腔体连接有第一进油管4和第一出油管10，与叶轮和第一霍尔传感器3共同组成供油检测器，右侧腔体连接有第二进油管9和第二出油管6，与叶轮和第二霍尔传感器8共同组成回油检测器，第一霍尔传感器3和第二霍尔传感器8分别与数据处理器7相连，

数据处理器分析第一测量值和第二测量值以发动机2000-6800rpm为基准测量，第一霍尔传感器3测量的第一测量值为腔体左侧转轮的转过的圈数，第二霍尔传感器8测量的第二测量值为腔体右侧侧转轮的转过的圈数。

步骤一，计算流量计当前转动一圈，流过的流量

Qa = Ba × D × Cs × As

Qb = Bb × D × Cs × As

Cs = H/d(t)×m

As = (H /d(t))’ ×n

H: 霍尔测量值

Ba: 供油供油检测器基础流量值；

Bb: 回油供油检测器基础流量值；

D: 密度增益，由高度/温度计算获得，通过程序中预置的数据表查表计算获得，D默认值为1，高度为无人机的飞行高度，温度为无人机当前飞行高度时的环境温度，通过程序预制的数据表查表计算获得；

Cs 速度补偿, 由霍尔传感器测得实时速度，通过插值运算m获得补偿值，其中m为在程序中预置的数据表的系数值，霍尔传感器测得实时速度变化时，m的值从程序中预置的数据表重新确定；

As: 加速度补偿，由霍尔速度曲线求导获得加速度值，通过插值运算n获得补偿值，其中n为在程序中预置的数据表的系数值，霍尔传感器测得实时速度变化时，n的值从程序中预置的数据表重新确定；

步骤二，对流量计流过的所有流量做累加

Q1 代表进油口的累计流量

Q2 代表出油口的累计流量

则：

Q1 = ∫Qa×d(t)

Q2 = ∫Qb×d(t)

d(t)：代表公式随圈数的变量（每一圈的增益数值会有差异）

∫Qa×d(t) 或∫Qb×d(t)： 为圈数与流量做积分，代表所有流量的总和

步骤三， 计算实际流入发动机的流量

由公式2

Q1 = ∫Qa×d(t)

Q2 = ∫Qb×d(t)

可得：

最终流入发动机的流量Qt为 油泵进油量Q1 与 油泵回油量Q2的差值

则：

Qt = Q1 - Q2 = ∫Qa*d(t) -∫Qb*d(t)

最终Qt为实际油耗。

数据处理器将Qt实际油耗，发送给地面控制装置；

通过连接在供油管上的供油检测器和连接在回油管上的回油检测器，检测出供油量和回油量，进而实时反映了无人机发动机的油耗，实现了对无人机发动机的油耗监控，为无人机的航程规划提供实时准确的参考数据，通过数据处理器分析第一测量值和第二测量值，并将分析结果发送到无人机的地面控制装置，实现了对无人机发动机油耗数据的分析处理，并与地面控制装置通讯，为地面控制人员对无人控制提供及时准确的数据。

实施例二：

在实施例一的基础上，进油口进油方向与叶轮的旋转中心的偏置距离E。

优选的，如图4所示，叶轮的叶片基部半径为E1,叶轮的半径为E2,E1＞E＞E2。

将进油口进油方向与叶轮的旋转中心的偏置距离E。使得燃油进入腔体后，能够作用的叶片14的圆周上，形成叶轮转动的转矩，当偏置距离E越大时，转矩越大，越能够有效的促进叶轮绕着转轴15转动，能够有效的提高霍尔检测的灵敏度。

前述内容已经宽泛地概述出各个实施例的一些方面和特征，其应该被解释为仅是各个潜在应用的说明。其他有益结果可以通过以不同方式应用公开的信息或通过组合公开的实施例的各个方面来获得。在由权利要求限定的范围的基础上，结合附图地参考对示例性实施例的具体描述可获得其他方面和更全面的理解。

上述实施例对本发明做了详细说明。当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述例子，相关技术人员在本发明的实质范围内所作出的变化、改型、添加或减少、替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种无人机发动机流量显示器，用于监测无人机飞行中燃油的消耗，包括流量检测装置和数据处理器，其特征在于，所述流量检测装置包括连接在供油管上的供油检测器和连接在回油管上的回油检测器，供油检测器和回油检测器的分别与数据处理器相连，数据处理器获取供油检测器第一测量值和回油检测器的第二测量值，数据处理器分析第一测量值和第二测量值，并将分析结果发送到无人机的地面控制装置。

2.根据权利要求1所述一种无人机发动机流量显示器，其特征在于，数据处理器分析第一测量值和第二测量值遵循数学模型：

Qt = Q1 - Q2 = ∫Qa× d(t) -∫Qb× d(t)

其中，Qt为最终流入发动机的流量；

Q1 代表进油口的累计流量；

Q2 代表出油口的累计流量；

Qa：代表计算供油供油检测器当前一圈，流过的流量；

Qb：代表计算回油供油检测器当前一圈，流过的流量；

∫Q*d(t) ： 为圈数与流量做积分，代表所有流量的总和；

d(t)：代表公式随圈数的变量。

3.根据权利要求2所述一种无人机发动机流量显示器，其特征在于，供油供油检测器当前一圈，流过的流量分析遵循如下数学模型：

Qa = Ba × D × Cs × As

Cs = H/d(t)×m

As = (H /d(t))’ ×n

H: 霍尔测量值；

Ba: 供油供油检测器基础流量值；

D: 密度增益；

Cs 速度补偿；

As: 加速度补偿。

4.根据权利要求3所述一种无人机发动机流量显示器，其特征在于，回油供油检测器当前一圈，流过的流量分析遵循如下数学模型：

Qb = Bb × D × Cs × As

Cs = H/d(t)×m

As = (H /d(t))’ ×n

H: 霍尔测量值

Bb: 回油供油检测器基础流量值；

D: 密度增益；

Cs 速度补偿；

As: 加速度补偿。

5.根据权利要求1至4其中任意一项所述一种无人机发动机流量显示器，其特征在于，流量检测装置设有底座，底座设有两个圆形腔体，分别固定有所述供油检测器和回油检测器。

6.根据权利要求5所述一种无人机发动机流量显示器，其特征在于，所述腔体内设有叶轮，叶轮上固定有磁铁，腔体的一侧设有进油口，腔体的另一侧设有出油口，底座做的顶部设有压盖，压盖上设有与所述磁铁相对应的霍尔传感器，霍尔传感器与所述数据处理器相连。

7.根据权利要求6所述一种无人机发动机流量显示器，其特征在于，所述进油口进油方向与所述叶轮的旋转中心的偏置距离E。

8.根据权利要求7所述一种无人机发动机流量显示器，其特征在于，所述叶轮的叶片基部半径为E1,叶轮的半径为E2,E1＞E＞E2。

9.根据权利要求8所述一种无人机发动机流量显示器，其特征在于，所述数据处理器设有显示屏。

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