CN209258410U - 一种用于油动无人机的燃油系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种用于油动无人机的燃油系统，包括沿纵向对称轴线前后布置的第一燃油箱和第二燃油箱，所述第一燃油箱和第二燃油箱具有相同的结构，均具有马鞍形的横向截面；所述第一燃油箱和第二燃油箱之间设置有燃油平衡管道；所述第一燃油箱设置有连通发动机的回油管道；所述第一燃油箱的底部设置有连通发动机的供油管道。本申请对两个燃油箱通过平衡管道连通起来，两个燃油箱的燃油的消耗平衡只需要控制平衡油泵即可，有利于利用燃油对无人机的重心进行平衡控制。另外，由于采用了马鞍形结构的燃油箱，降低了重心高度，可以简化燃油重心的控制，无需担心燃油晃动对无人机姿态的影响，可以进一步减少负载重量。

Description

一种用于油动无人机的燃油系统

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种多旋翼的油动无人机，特别涉及一种用于油动无人机的燃油系统。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用无人机在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等领域应用广泛。

现有多旋翼无人机通常为电动无人机。多旋翼电动无人机的结构简单易于制造，电机重量轻、转动平稳，动力系统易于标准化，因而整机相对而言易于操控，且飞行噪音低，在短航程民用领域发展较为活跃。然而由于电池的能量密度远远低于燃油，电动无人机受到电池的限制，航程较短，载荷水平较低，无法应用于军用大载荷侦察和攻击领域。而现有长航程的燃油无人机通常采用固定翼结构，起飞降落受到机场的限制，无法悬停，造价高，操控繁琐，使用的灵活机动性不够。

CN 106697278 A公开了一种直驱式油动定转速变桨距多旋翼无人机，包括机身、动力系统、起落架和航电系统，所述的机身为全复材的一体化机身，所述的动力系统由发动机系统、变桨距系统、供油系统和旋翼系统组成。上述现有技术的油动无人机的六个旋翼等角度间隔地围绕机体设置，导致机体上搭载的应用载荷只能设置于机体正下方，且由于各方向都受到旋翼的阻挡，搭载的载荷只能向下开展作业，无法向斜上方发射武器或者进行观测，存在荷载水平低，结构布局不合理，难以发挥无人机的控制及安全优势的缺陷，限制了旋翼无人飞机在军事及监测领域的发展应用。

CN 205998123 U公开了一种立式布局燃油动力四旋翼飞行平台，其组成包括机架、动力系统、导航与控制系统、电气系统和任务平台。四个相同的机臂两两对接在连接有起落架的硬壳式机身上组成机架；动力系统设置在每个机臂的末端，为飞行平台提供动力和能源；导航和控制系统感知和控制飞行平台的姿态、高度和位置；电气系统具有充电、供电和指示功能；任务平台用于安装不同的任务设备。该现有技术的油动无人机设置了四台独立的发动机，相邻旋翼相互之间的气流干扰难以排解，加大发动机的间距会进一步加大体积和重量。

上述现有技术的油动无人机，每个悬臂上均配置一台油动发动机，裸露的发动机加上旋翼的噪音，导致无人机几乎没法在城市空域使用，军用环境下使用也没有什么隐蔽性。另外，现有油动无人机基本上没有考虑发动机内置情况下的散热问题，往往只能依靠加大机身开口的方式进行被动散热，导致油动无人机的噪音很大，同时由于没有有效的散热设计很容易导致整个机身被加热形成巨大而醒目的红外目标，极易被发现和击落。

为解决上述现有技术的缺陷，本申请的申请人在之前申请的中国专利申请201711089304.X中，公开了一种油动无人机的载荷配置结构，包括一对主承载框，主承载框的前后各设置有一个第一承载框和第二承载框，第一承载框的前方设置一个机头承载框，第二承载框的后方设置一个机尾承载框，所述两个主承载框、第一承载框、第二承载框、机头承载框以及机尾承载框通过四根主支撑杆连接为一体。该现有技术的上述载荷配置结构通过多个承载框和四根平行于对称轴线的纵向主支撑杆围绕形成了一个支撑空间，可以在其中设置传动结构，用以对传动结构的各种运动部件提供保护，并通过该支撑空间将各种载荷与传动结构分隔开来，使得载荷可以更加灵活的配置而无需考虑传动结构的影响。

该现有技术有效克服了现有技术的缺陷，但是仍然存在改进的余地。尤其是该现有技术的燃油箱重心过高，且燃油在燃油箱中随着无人机的机动飞行晃动导致无人机的姿态控制复杂，消除燃油影响带来的燃油箱重量变大恶化了整机负载，因此需要进一步的改进。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于油动无人机的燃油系统，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种用于油动无人机的燃油系统，所述油动无人机包括机身、起落架以及安装在所述油动无人机的机身内部的发动机，所述机身具有一个纵向对称轴线，所述油动无人机的机头和机尾各设置有两个对称于所述纵向对称轴线布置的悬臂，每个所述悬臂均支撑有一个旋翼，其中：所述燃油系统包括沿所述纵向对称轴线前后布置的第一燃油箱和第二燃油箱，所述第一燃油箱和第二燃油箱具有相同的结构，均具有马鞍形的横向截面；所述第一燃油箱和第二燃油箱之间设置有燃油平衡管道；所述第一燃油箱设置有连通发动机的回油管道；所述第一燃油箱的底部设置有连通发动机的供油管道。

优选地，所述燃油平衡管道中设置有将所述第二燃油箱中的燃油抽出输送所述第一燃油箱的平衡油泵。

优选地，所述回油管道并排于所述燃油平衡管道设置。

优选地，所述供油管道中设置有供油泵。

优选地，所述第一燃油箱的马鞍形的两侧底部与所述供油管道相互连通。

优选地，所述燃油平衡管道与所述第二燃油箱的底部连通。

优选地，所述燃油平衡管道与所述第一燃油箱的上部连通。

本申请的燃油系统，将两个燃油箱通过平衡管道连通起来，从第一燃油箱进行供油和回油操作，第二燃油箱通过平衡油泵向第一燃油箱供油，从而可以始终保持两个燃油箱的油量平衡，有利于利用燃油对无人机的重心进行平衡控制。另外，由于采用了马鞍形结构的燃油箱，使得燃油箱的重心不再高架在机身支架的上方，而是可以位于机身支架的内部，降低了重心高度。而且马鞍形结构的燃油箱中，部分燃油被分隔容纳在两侧的底部不可随意晃动，因而可以简化燃油重心的控制，无需担心燃油晃动对无人机姿态的影响，可以进一步减少负载重量。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，

图1显示的是根据本实用新型的一个具体实施例的油动无人机的立体结构示意图；

图2显示的图1所示油动无人机的部分结构去除后的结构示意图；

图3显示的是根据本申请的另一个具体实施例的油动无人机的机身内部结构示意图；

图4显示的是根据本申请的一个具体实施例的油动无人机的机体结构示意图；

图5显示的是根据本实用新型的另一个具体实施例的用于油动无人机的燃油系统示意图；

图6显示的是图5所示燃油系统的分解示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

正如背景技术所述，本实用新型针对现有技术中国专利申请201711089304.X中公开的油动无人机的载荷配置结构的不足，提出了一种改进结构，以使该现有技术的无人机具备更低的燃油重心、更平稳的燃油输送，可以省掉复杂的燃油箱内部平衡结构，可以采用更轻的燃油箱。

具体来说，本实用新型的用于油动无人机的燃油系统是在201711089304.X的载荷配置结构的基础上提出的进一步地改进，本申请全文引用该现有技术，本领域技术人员可以基于该现有技术公开的内容理解有关油动无人机的其它结构。如图1-2所示，其中，图1显示的是根据本实用新型的一个具体实施例的油动无人机的立体结构示意图；图2显示的图1所示油动无人机的部分结构去除后的结构示意图。

参见图1-2，与现有技术相同，本申请的油动无人机同样包括机身1、起落架2、四个悬臂3以及四个旋翼5，机身1连接四个悬臂3，每个悬臂3均支撑有一个相同直径的旋翼5。机身1为左右对称结构的长条形，机身1具有一个纵向对称轴线6，机身1总体上呈长条形平行于所述对称轴线6设置。无人机的机头和机尾各设置有两个对称于所述对称轴线6布置的旋翼5。机身1下方设置有光电吊舱7和武器发射筒8等载荷。机身1大体上为长条状的梭形结构，机头和机尾的宽度缩窄，中部宽度最大便于设置发动机99。机身1的前端设置有可挂载光电吊舱7的吊舱挂载结构，机身1的下方设置有可挂载武器发射筒8的挂载架。每个旋翼5均围绕设置有一个形状相同的圆环形的导流罩4。

下面参照图3-4进一步详细说明本申请的机身承载结构的具体特点，其中，图3显示的是根据本申请的另一个具体实施例的油动无人机的机身内部结构示意图；图4显示的是根据本申请的一个具体实施例的油动无人机的机体结构示意图。

如图，正如前述，本申请的油动无人机包括机身1、起落架2以及安装在油动无人机的机身1内部的发动机99，机身1具有一个纵向对称轴线6，油动无人机的机头和机尾各设置有两个对称于对称轴线6布置的悬臂3，每个悬臂3均支撑有一个旋翼5。

在图示具体实施例中，本申请的油动无人机的机身承载结构包括一个全对称结构的机身支架20，机身支架20具有垂直于纵向对称轴线6的横向对称轴线10。亦即，本申请的机身支架20，相对于纵向对称轴线6是左右对称的，相对于横向对称轴线10也是对称的。这样的结构设置的好处是显而易见的，即组装完成的机身支架20可以不分前后方向进行使用，可以大大减轻安装压力，提高安装效率。

进一步地，机身支架20包括两个对称于纵向对称轴线6设置的碳纤维主梁201，两个对称于横向对称轴线10设置的发动机承载肋板202，两个对称于横向对称轴线10设置的起落架承载肋板203，两个对称于横向对称轴线10设置的悬臂承载肋板204以及两个对称于横向对称轴线10设置的末端承载肋板205；发动机承载肋板202、起落架承载肋板203、悬臂承载肋板204以及末端承载肋板205从机身支架20的对称中心沿纵向对称轴线6的两侧依次排列。在本实施例中，机身支架20是全对称结构的全碳结构部件，相对现有技术来说，碳纤维主梁201和各个肋板202、203、204、205均采用碳纤维复合材料制成，结构重量轻，减重效果明显。现有技术只有杆状结构部件采用碳纤维复合材料，各个框架结构由于抗扭需要，不得不采用金属制成，结构重量较大。在一个具体实施例中，为了提高抗扭性能，本申请的碳纤维主梁201的横截面为工字形，各个肋板202、203、204、205也采用了盒形结构，可以大大增强机身支架20的惯性矩，提高了结构的抗扭性能，同时全碳的薄壁结构重量更轻，强度更大。

在一个优选实施例中，碳纤维主梁201的横截面从机身支架20的对称中心沿纵向对称轴线6的两侧逐渐减小，以此可以获得更加均衡的等强度结构，可以更进一步获得更加优异的减重效果，并保持设计强度。

本申请的上述机身承载结构通过全对称结构的全碳机身支架，可以通过更低高度的腹板结构获得足够的抗扭性能和强度，同时可以剔除现有的金属构件，大大减轻结构重量。更低高度的腹板结构可以获得更低的机身高度，降低风阻，减少蒙皮面积，具有优异的减重效果。另外，更低高度的机身支架，可以将各种部件设置于机身支架的上方，便于安装检修。

另外，在一个具体实施例中，两个发动机承载肋板202与两个碳纤维主梁201连接的四个点位分别设置有支撑发动机99的四个脚架991。也就是对整个机身结构来说，发动机99是最重的单个部件，优选将发动机99设置在机身支架20的中心位置，而且是碳纤维主梁201的横截面最大的位置，并且还进一步将脚架991设置在发动机承载肋板202与两个碳纤维主梁201连接的四个点位，以获得更大的支撑强度。

在本申请的又一个具体实施例中，两个碳纤维主梁201上位于四个脚架991的安装点位的下方设置有挂载武器发射筒8的挂载架81。由于武器发射筒8中挂载的火箭弹等重量很大，因此将挂载架81设置在与发动机99的支撑点位相同的位置，避免在更多位置分别设置加强结构浪费空间和增加重量。

在本申请的另一个具体实施例中，悬臂3固定连接在碳纤维主梁201上的悬臂支架31上，悬臂支架31设置在碳纤维主梁201与悬臂承载肋板204的连接点位处。

在本申请的再一个具体实施例中，起落架2设置在碳纤维主梁201下方的机身蒙皮的外侧，并由起落架承载肋板203传递起落架2的受力。

另外，同样利用两个起落架承载肋板203的加强结构，可以在起落架承载肋板203的上方分别设置有一个油箱支撑框架207，用以支撑两个重量平衡的油箱。

另外，正如前述，由于本申请的机身支架20采用的全对称结构，因此两个末端承载肋板205可任意设置为机头或者机尾位置的承载结构，可以在机身支架20上安装机身载荷的时候，不分前后方向，提高了操作的便利性。

进一步地，两个油箱支撑框架207的上端均连接有向机身1的外侧伸出的承载臂208，承载臂208的下方设置有斜支撑臂209，斜支撑臂209的下端设置在两个末端承载肋板205与碳纤维主梁201连接位置处，如图所示。

进一步地，如图5-6所示，在本申请的油动无人机的机身1的内部设置有燃油系统，其中，图5显示的是根据本实用新型的另一个具体实施例的用于油动无人机的燃油系统示意图；图6显示的是图5所示燃油系统的分解示意图。如图所示，本申请的燃油系统包括沿纵向对称轴线6前后布置的第一燃油箱301和第二燃油箱302，第一燃油箱301和第二燃油箱302具有相同的结构，均具有马鞍形的横向截面；第一燃油箱301和第二燃油箱302之间设置有燃油平衡管道303；第一燃油箱301设置有连通发动机99的回油管道304，并且其底部设置有连通发动机99的供油管道305。

另外，燃油平衡管道303中设置有将第二燃油箱302中的燃油抽出输送第一燃油箱301的平衡油泵306，用以通过控制系统(图中未示出)控制燃油重心，以平衡全机重量。类似的，供油管道305中设置有供油泵307。

本申请的燃油系统，将两个燃油箱通过平衡管道连通起来，从第一燃油箱进行供油和回油操作，第二燃油箱通过平衡油泵向第一燃油箱供油，从而可以始终保持两个燃油箱的油量大致平衡。两个燃油箱的燃油的消耗平衡只需要控制平衡油泵即可，有利于利用燃油对无人机的重心进行平衡控制。另外，由于采用了马鞍形结构的燃油箱，使得燃油箱的重心不再高架在机身支架的上方，而是可以位于机身支架的内部，降低了重心高度。而且马鞍形结构的燃油箱中，部分燃油被分隔容纳在两侧的底部不可随意晃动，因而可以简化燃油重心的控制，无需担心燃油晃动对无人机姿态的影响，可以进一步减少负载重量。

进一步地，如图，回油管道304并排于燃油平衡管道303设置。这样可以共用一套支撑构件进行支撑，以减省结构重量。

第一燃油箱301的马鞍形的两侧底部与供油管道305相互连通，使得第一燃油箱301内两侧的燃油消耗相同，避免两侧燃油重量不平衡。

优选地，燃油平衡管道303与第二燃油箱302的底部连通；燃油平衡管道303与第一燃油箱301的上部连通。即，第二燃油箱302的燃油从底部抽出补充进入第一燃油箱301的上部，补充的燃油以及回油均可以从第一燃油箱301的上部平衡分布在第一燃油箱301的两侧，进一步避免了两侧燃油重量不平衡的问题。

在另一个具体实施例中，燃油平衡管道303与第二燃油箱302的马鞍形的一侧底部连通，第二燃油箱302的内部设置有连通第二燃油箱302的马鞍形的两侧的底部的虹吸管道(图中未示出)。也就是第二燃油箱302主要是用于补充燃油的，只要设置虹吸管道就可以方便的将第二燃油箱302两侧的燃油持续抽出，不需要额外设置复杂的控制管道，有利于减少结构重量。

另外，为了便于快速加油，第一燃油箱301和第二燃油箱302均分别设置有独立的加油口308以及独立的通气口309。而且，第一燃油箱301和第二燃油箱302的最底部还可以进一步设置独立的放油口，以便于排放废油。

另外，如前所述，机身支架20具有垂直于纵向对称轴线6的横向对称轴线10；本申请的第一燃油箱301和第二燃油箱302对称于横向对称轴线10设置于机身支架20上。具体来说是相对于横向对称轴线10、前后对称地设置在机身支架20上，更具体来说是设置在机身支架20的起落架承载肋板203的上方的油箱支撑框架207上。另外，对应于燃油箱的特殊形状，本申请的油箱支撑框架207具有支撑第一燃油箱301和第二燃油箱302的马鞍形的中部的横档310，利用横档301支撑燃油箱的中部，避免燃油箱晃动，提高了支撑结构的稳定性，而且正好无需额外的支撑构建。

进一步地，邻近第一燃油箱301和第二燃油箱302设置有两个用于冷却发动机的散热器300，散热器300设置有风冷风扇，可以利用散热器300的风冷风扇对燃油箱提供额外的冷却或者加热，用以保持燃油系统的温度不致于过热，也不至于高空过冷，有利于发动机的持续稳定地工作。

综上所述，本申请的燃油系统，将两个燃油箱通过平衡管道连通起来，从第一燃油箱进行供油和回油操作，第二燃油箱通过平衡油泵向第一燃油箱供油，从而可以始终保持两个燃油箱的油量大致平衡。两个燃油箱的燃油的消耗平衡只需要控制平衡油泵即可，有利于利用燃油对无人机的重心进行平衡控制。另外，由于采用了马鞍形结构的燃油箱，使得燃油箱的重心不再高架在机身支架的上方，而是可以位于机身支架的内部，降低了重心高度。而且马鞍形结构的燃油箱中，部分燃油被分隔容纳在两侧的底部不可随意晃动，因而可以简化燃油重心的控制，无需担心燃油晃动对无人机姿态的影响，可以进一步减少负载重量。

本领域技术人员应当理解，虽然本实用新型是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本实用新型的保护范围。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (7)

1.一种用于油动无人机的燃油系统，所述油动无人机包括机身(1)、起落架(2)以及安装在所述油动无人机的机身(1)内部的发动机(99)，所述机身(1)具有一个纵向对称轴线(6)，所述油动无人机的机头和机尾各设置有两个对称于所述纵向对称轴线(6)布置的悬臂(3)，每个所述悬臂(3)均支撑有一个旋翼(5)，其特征在于：所述燃油系统包括沿所述纵向对称轴线(6)前后布置的第一燃油箱(301)和第二燃油箱(302)，所述第一燃油箱(301)和第二燃油箱(302)具有相同的结构，均具有马鞍形的横向截面；所述第一燃油箱(301)和第二燃油箱(302)之间设置有燃油平衡管道(303)；所述第一燃油箱(301)设置有连通发动机(99)的回油管道(304)；所述第一燃油箱(301)的底部设置有连通发动机(99)的供油管道(305)。

2.如权利要求1所述的燃油系统，其特征在于，所述燃油平衡管道(303)中设置有将所述第二燃油箱(302)中的燃油抽出输送所述第一燃油箱(301)的平衡油泵(306)。

3.如权利要求1所述的燃油系统，其特征在于，所述回油管道(304)并排于所述燃油平衡管道(303)设置。

4.如权利要求1所述的燃油系统，其特征在于，所述供油管道(305)中设置有供油泵(307)。

5.如权利要求1所述的燃油系统，其特征在于，所述第一燃油箱(301)的马鞍形的两侧底部与所述供油管道(305)相互连通。

6.如权利要求1所述的燃油系统，其特征在于，所述燃油平衡管道(303)与所述第二燃油箱(302)的底部连通。

7.如权利要求6所述的燃油系统，其特征在于，所述燃油平衡管道(303)与所述第一燃油箱(301)的上部连通。