CN214029170U - 带增压燃油系统的无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带增压燃油系统的无人机，包括机身、机翼、尾翼，所述机身内设有燃油供油系统和控制系统，所述燃油供油系统经控制系统控制，其特征在于所述机身后部上端设有发动机进气整流装置，其包括进气道、进气整流罩，所述进气道进气端与进气整流罩相连通，出气端与发动机腔进气口相连通，所述进气整流罩进气口呈扁圆形、且朝向飞机行进方向设置，所述进气整流罩由机身两侧向中心朝着机头方向逐渐呈弧形收缩延伸而成，本实用新型防止发动机进气不畅产生紊流而发生故障；同时还解决了供油管路发生“气锁”的实质性技术问题。

Description

带增压燃油系统的无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机领域，具体的说是一种带增压燃油系统的无人机。

背景技术

众所周知，固定翼无人机主要由机体结构、动力系统、起降系统、飞控系统、机载测控系统以及航电系统等组成。其中，供油系统是固定翼无人机动力系统的重要组成分系统，主要用于存放燃油并将燃油输送至发动机。供油系统主要包含油箱、燃油、阀门以及管路等部件。

目前，无人机供油系统普遍采用单体硬式箱体结构油箱，这类油箱存在如下问题：

1、通常采用规则外形油箱，因而很难与固定翼无人机蒙皮共形，因此，无法充分利用无人机内部空间存储燃油。

2、对于无人机，特别是真实飞机的缩比无人飞行器，其重心、惯矩等质量特性参数均有一定要求。随着燃油的消耗，特别是当无人机处于过失速机动、尾旋等高机动飞行状态（旋转）时，单油箱供油系统难以满足无人机质量特性参数的控制要求。

3、开展高机动飞行时，异型油箱在空中可能呈任意姿态，可能使得油箱内重锤露出油面而无法泵出油，亦或者使得油箱供油不畅，导致发动机熄火。无人机高动态飞行特征对油箱顺畅出油的可靠性提出了较高的要求。

虽然CN 109573071 公开了一种无人机用异型分布式增压供油系统的发明专利解决了上述技术问题，但还存在如下实质性技术问题：1、由于无人机的飞行升限为12000m，在该飞行高度空气稀薄的情况下，为发动机供气的气体在发动机前面漩涡打转而形成紊流，不能顺畅的进入到发动机中，使得发动机在运行过程中形成喘振现象，导致发动机发生故障。

2. 在无人机的飞行升限为12000m的状态下，外界大气环境压力和航空煤油的饱和蒸气压基本接近，此时不对油箱进行增压，会出现油箱内燃油沸腾，油箱内大量气体析出，进而导致发动机燃油泵无法工作，供油管路发生“气锁”等问题，上述专利公开的技术虽然能解决气锁的技术问题，但由于供气管路连接一号油箱，在无人机运行过程中，依次消耗1号油箱、2号油箱、3号油箱和4号油箱的燃油，而1号油箱位于3号油箱和4号油箱后部，2号油箱位于3号油箱和4号油箱前部，当消耗完1号油箱时，无人机重心失衡，形成头重脚轻的状态，而当消耗完2号油箱时，由于3号油箱体积大于下端的4号油箱体积，导致无人机的高动态飞行稳定性很差；

2.由于燃油油箱采用玻璃钢复合材料制成，且油箱结构复杂，不能承受飞机的过载、燃油晃动载荷以及油箱内外的压差载荷。

3.由于上述发明申请中的每个油箱内都设置了重锤，这种结构导致结构复杂，也大大增加了无人机的载重量。

发明内容

本实用新型的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、输油顺畅、全机重量轻、重心平稳、运行性能高、工作寿命长的带增压燃油系统的无人机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种带增压燃油系统的无人机，包括机身1，所述机身1两侧分别对称设有机翼2，所述机身1后部对称设有尾翼3，所述机身1内设有燃油供油系统和控制系统，所述燃油供油系统经控制系统控制，其特征在于所述机身1后部上端设有发动机进气整流装置，其包括进气道5、进气整流罩4，所述进气道5进气端与进气整流罩4相连通，出气端与发动机腔进气口相连通，所述进气整流罩4进气口呈扁圆形、且朝向飞机行进方向设置，所述进气整流罩4由机身两侧向中心朝着机头方向逐渐呈弧形收缩延伸而成，通过进气整流罩4对进入进气道5的空气进行整流，再通过进气道5进入到发动机5前端，使得发动机进气顺畅，防止发动机进气不畅产生紊流而发生故障；同时还解决了在无人机飞行至12000m的高空，外界大气环境压力和航空煤油的饱和蒸气压基本接近时，供油管路发生“气锁”的实质性技术问题。

本实用新型所述增压燃油系统是由至少三个单元软油箱7、供油管路8、至少两个输油管路9、引气管路10、单元横向隔框、柔性取油重锤12和发动机13组成，

所述机身1内纵向间隔固定有单元横向隔框，相邻单元横向隔框间设有单元软油箱7，所述单元软油箱7固定卡在单元横向隔框上，

所述三个单元软油箱7包括第一输油箱7-1、集油箱7-2和第二输油箱7-3依次排列而成，所述两个输油管路9包括第一输油管路9-1和第二输油管路9-2，所述集油箱7-2位于机身重心位置，所述集油箱7-2左侧底部经第一输油管路9-1与第一输油箱7-1相连通，右侧底部经第二输油管路9-2与第二输油箱7-3相连通，所述集油箱内设有柔性取油重锤，

所述供油管路8进油端密封穿过所述集油箱7-2与集油箱7-2内的柔性取油重锤12相连接，出油端与发动机13相连接，

所述引气管路10进气端与发动机13机壳上的引气嘴18相连接，出气端分别连接所述第一输油箱7-1的进气口和第二输油箱7-3顶端的进气口，

在对无人机进行供油时，发动机机壳内的高压气体经引气嘴分别通过引气管路10注入第一输油箱7-1和第二输油箱7-3，使得第一输油箱和第二输油箱内的燃油同时压入集油箱7-2内，在保证集油箱、第一输油箱和第二输油箱内的气压与外界压力平衡的状态下，还使得集油箱7-2始终处于集油状态，保证了柔性取油重锤12始终浸没在燃油内，同时，还使得飞机重心始终保持在坐标（2550，0，0）附近，显著提高了无人机的平稳运行。

本实用新型可在所述引气管路10上设有限流阀15和单向阀14，防止在飞机猛收油门等状态下，第一输油箱7-1和第二输油箱7-3内的气体倒灌入发动机13，保证了无人机的安全稳定行驶。

本实用新型可在所述供油管路8上设有燃油滤16，以利于保证进入发动机燃油的清洁度。

本实用新型所述集油箱7-2的高度和宽度分别小于第一输油箱7-1和第二输油箱7-3，并卡在单元横向隔框上，以利于通过单元横向隔框承受航行的冲击载荷。

本实用新型所述单元软油箱采用TPU材质制成，所述第一输油箱7-1和第二输油箱7-3外型面与机身内型面形成保形油箱，以达到油箱在正常的使用环境下保证密封；并能承受飞机的过载、燃油晃动载荷以及油箱内外的压差载荷。

本实用新型还可在机身1轴心纵向固定设有纵向支撑框架17，所述纵向支撑框架17与单元横向隔框固定连接，以进一步达到承受航行冲击载荷的作用。

本实用新型由于采用上述结构，具有结构简单、输油顺畅、全机重量轻、重心平稳、运行性能高、工作寿命长等优点。

附图说明

图1是本实用新型的实施例的结构示意图。

图2是图1剖开的内部结构示意图（发动机未示出）。

图3是图1中发动机进气整流装置的结构示意图。

图4是本实用新型增压燃油系统的原理框图。

附图标记：机身1、机翼2、尾翼3、进气整流罩4、进气道5、排气口6、单元软油箱7、第一输油箱7-1、集油箱7-2、第二输油箱7-3、供油管路8、至少两个输油管路9、第一输油管路9-1、第二输油管路9-2、引气管路10、柔性取油重锤12、发动机13、单向阀14、限流阀15、燃油滤16、纵向支撑框架17、引气嘴18。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行说明。

如附图1、2、3所示，一种带增压燃油系统的无人机，包括机身1，所述机身1两侧分别对称设有机翼2，所述机身1后部对称设有尾翼3，所述机身1内设有燃油供油系统和控制系统，所述燃油供油系统经控制系统控制，所述控制系统为现有技术，此不赘述，其特征在于所述机身1后部上端设有发动机进气整流装置，其包括进气道5、进气整流罩4，所述进气道5进气端与进气整流罩4相连通，出气端与发动机腔进气口相连通，所述进气整流罩4进气口呈扁圆形、且朝向飞机行进方向设置，所述进气整流罩4由机身两侧向中心朝着机头方向逐渐呈弧形收缩延伸而成，通过进气整流罩4对进入进气道5的空气进行整流，再通过进气道5进入到发动机13前端，使得发动机进气顺畅，防止发动机进气不畅产生紊流而发生故障；同时还解决了在无人机飞行至12000m的高空，外界大气环境压力和航空煤油的饱和蒸气压基本接近时，供油管路发生“气锁”的实质性技术问题。

本实用新型所述增压燃油系统是由至少三个单元软油箱7、供油管路8、至少两个输油管路9、引气管路10、单元横向隔框、柔性取油重锤12和发动机13组成，

所述机身1内纵向间隔固定有单元横向隔框，相邻单元横向隔框间设有单元软油箱7，所述单元软油箱7固定卡在单元横向隔框上，

所述三个单元软油箱7包括第一输油箱7-1、集油箱7-2和第二输油箱7-3依次排列而成，所述两个输油管路9包括第一输油管路9-1和第二输油管路9-2，所述集油箱7-2位于机身重心位置，所述集油箱7-2左侧底部经第一输油管路9-1与第一输油箱7-1相连通，右侧底部经第二输油管路9-2与第二输油箱7-3相连通，所述集油箱内设有柔性取油重锤，

所述供油管路8进油端密封穿过所述集油箱7-2与集油箱7-2内的柔性取油重锤12相连接，出油端与发动机13相连接，

所述引气管路10进气端与发动机13机壳上的引气嘴18相连接，出气端分别连接所述第一输油箱7-1的进气口和第二输油箱7-3顶端的进气口，

在对无人机进行供油时，发动机机壳内的高压气体经引气嘴分别通过引气管路10注入第一输油箱7-1和第二输油箱7-3，使得第一输油箱和第二输油箱内的燃油同时压入集油箱7-2内，在保证集油箱、第一输油箱和第二输油箱内的气压与外界压力平衡的状态下，还使得集油箱7-2始终处于集油状态，保证了柔性取油重锤12始终浸没在燃油内，同时，还使得飞机重心始终保持在坐标（2550，0，0）附近，显著提高了无人机的平稳运行。

本实用新型可在所述引气管路10上设有限流阀15和单向阀14，防止在飞机猛收油门等状态下，第一输油箱7-1和第二输油箱7-3内的气体倒灌入发动机13，保证了无人机的安全稳定行驶。

本实用新型可在所述供油管路8上设有燃油滤16，以利于保证进入发动机燃油的清洁度。

本实用新型所述集油箱7-2的高度和宽度分别小于第一输油箱7-1和第二输油箱7-3，并卡在单元横向隔框上，以利于通过单元横向隔框承受航行的冲击载荷。

本实用新型所述单元软油箱采用TPU材质制成，所述第一输油箱7-1和第二输油箱7-3外型面与机身内型面形成保形油箱，以达到油箱在正常的使用环境下保证密封；并能承受飞机的过载、燃油晃动载荷以及油箱内外的压差载荷。

本实用新型还可在机身1轴心纵向固定设有纵向支撑框架17，所述纵向支撑框架17与单元横向隔框固定连接，以进一步达到承受航行冲击载荷的作用。

实施例：如附图4所示，本实用新型在无人机机身内腔的纵向支撑框架两侧的单元横向隔框间对称安装了第一输油箱7-1、集油箱7-2、第二输油箱7-3，所述集油箱设置在机身重心位置，以使纵向支撑框架左侧的集油箱中的柔性取油重锤为左侧发动机供油，右侧的集油箱中的柔性取油重锤为右侧发动机供油，

本实用新型在飞行时，纵向支撑框架两侧的第一输油箱7-1和第二输油箱7-3内的燃油同时在引气管路10的增压作用下，同时通过第一输油管路9-1和第二输油管路9-2输入到集油箱7-2中，使得集油箱7-2内的燃油在飞行过程中基本处于满油和稳压状态，解决了供油管路发生“气锁”的实质性技术问题，纵向支撑框架两侧的集油箱7-2内的柔性取油重锤12和供油管路8为各自的发动机13供油，保证独立供油；

在供油过程中，由于集油箱7-2处于飞机重心位置，前后两端的第一输油箱7-1和第二输油箱7-3内的油同时经输油管路输入到集油箱内，显著增加了无人机重心的稳定性，使得无人机在飞行过程中基本保持在坐标（2550，0，0）附近；

在飞行过程中，气体通过进气整流罩经进气道导入到发动机的进气端，顺畅的进入发动机内，避免发动机进气不畅而形成紊流，解决了发动机在运行过程中的喘振现象。

当第一输油箱和第二输油箱内的燃油在引气管路增压下全部输送至集油箱，集油箱内的燃油开始消耗，直至油尽。

本实用新型由于采用上述结构，具有结构简单、输油顺畅、全机重量轻、重心平稳、运行性能高、工作寿命长等优点。

Claims (7)

1.一种带增压燃油系统的无人机，包括机身，所述机身两侧分别对称设有机翼，所述机身后部对称设有尾翼，所述机身内设有燃油供油系统和控制系统，所述燃油供油系统经控制系统控制，其特征在于所述机身后部上端设有发动机进气整流装置，其包括进气道、进气整流罩，所述进气道进气端与进气整流罩相连通，出气端与发动机腔进气口相连通，所述进气整流罩进气口呈扁圆形、且朝向飞机行进方向设置，所述进气整流罩由机身两侧向中心朝着机头方向逐渐呈弧形收缩延伸而成。

2.根据权利要求1所述的一种带增压燃油系统的无人机，其特征在于所述增压燃油系统是由至少三个单元软油箱、供油管路、至少两个输油管路、引气管路、单元横向隔框、柔性取油重锤和发动机组成，

所述机身内纵向间隔固定有单元横向隔框，相邻单元横向隔框间设有单元软油箱，所述单元软油箱固定卡在单元横向隔框上，

所述三个单元软油箱包括第一输油箱、集油箱和第二输油箱依次排列而成，所述两个输油管路包括第一输油管路和第二输油管路，所述集油箱位于机身重心位置，所述集油箱左侧底部经第一输油管路与第一输油箱相连通，右侧底部经第二输油管路与第二输油箱相连通，所述集油箱内设有柔性取油重锤，

所述供油管路进油端密封穿过所述集油箱与集油箱内的柔性取油重锤相连接，出油端与发动机相连接，

所述引气管路进气端与发动机机壳上的引气嘴相连接，出气端分别连接所述第一输油箱的进气口和第二输油箱顶端的进气口。

3.根据权利要求2所述的一种带增压燃油系统的无人机，其特征在于所述引气管路上设有单向阀和限流阀。

4.根据权利要求3所述的一种带增压燃油系统的无人机，其特征在于所述供油管路上设有燃油滤。

5.根据权利要求2或3或4所述的一种带增压燃油系统的无人机，其特征在于所述集油箱的高度和宽度分别小于第一输油箱和第二输油箱，并卡在单元横向隔框上。

6.根据权利要求5所述的一种带增压燃油系统的无人机，其特征在于所述单元软油箱采用TPU材质制成，所述第一输油箱和第二输油箱外型面与机身内型面形成保形油箱。

7.根据权利要求6所述的一种带增压燃油系统的无人机，其特征在于所述机身轴心纵向固定设有纵向支撑框架，所述纵向支撑框架与单元横向隔框固定连接。

Images