CN215285281U - 一种无人直升机应急熄火控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人直升机应急熄火控制系统，包括地面测控系统、飞行控制系统、综合处理系统、应急熄火系统、电源控制系统、电源系统、发动机控制系统、发动机喷油系统、发动机点火系统和发动机，无人直升机地面开车试验，正常熄火通过地面测控系统无线发送熄火指令，经飞行控制系统判断有效发送给综合处理系统，控制电源控制系统断开发动机控制系统电源，停止给发动机喷油和点火，控制无人直升机熄火；在发动机控制系统中还并入应急熄火系统，用于直接断开发动机控制系统电源，发动机喷油嘴和点火器停止工作，从而使发动机停止工作，实现无人直升机可靠的紧急熄火停车，确保无人直升机地面开车试验安全。

Description

一种无人直升机应急熄火控制系统

技术领域

本实用新型属于无人直升机控制技术领域，特别是一种无人直升机应急熄火控制系统。

背景技术

无人直升机使用时不需要发射系统，能够垂直起降、定点悬停、低空飞行，具有场地要求低、通用性强、飞行灵活、成本低等特点，可广泛应用与农林植保、通信中继、防空预警、运输投放、森林防火、高海拔侦测、国土测绘、气象水文探测等众多领域。

无人直升机首飞前需要进行地面磨车、系留等一系列地面开车试验，对飞控系统、航电系统、旋翼系统、发动机系统、散热系统等各系统工作协调性进行测试，发现并解决存在的问题。地面开车试验过程中发动机、主尾旋翼、传动装置等运动部件高速旋转并产生高温气体，因此具有一定的风险，为确保试验安全，紧急情况下无人直升机能够可靠的熄火至关重要。

无人直升机地面开车试验，正常熄火通过地面测控系统无线发送熄火指令，经飞行控制系统判断有效发送给综合处理系统，控制电源控制系统断开发动机控制系统电源，停止给发动机喷油和点火，控制无人直升机熄火，但此方式不能保证可靠的对发动机熄火。现有的应急熄火方法在燃油管路中串联电磁阀，通过控制电磁阀切断燃油供给达到紧急熄火目的，此方法存在电磁阀误动作、密封性不好导致燃油泄漏，增加了无人直升机飞行过程中发动机异常熄火的风险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无人直升机应急熄火控制系统，以实现无人直升机在地面开车试验中可靠的紧急熄火停车，避免因测控系统失效、控制系统失效及其它故障导致无法正常熄火或危险情况发生，保障飞机和试验人员安全。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：

一种无人直升机应急熄火控制系统，包括地面测控系统、飞行控制系统、综合处理系统、电源控制系统、电源系统、发动机控制系统、发动机喷油系统、发动机点火系统和发动机，还包括应急熄火系统；

所述的发动机喷油系统采用双路喷油嘴，喷射燃油至发动机缸内；所述的发动机点火系统采用双路点火器，用于点燃发动机缸内燃油；所述发动机为无人直升机提供动力；所述电源用于给发动机控制系统、发动机点火系统和发动机喷油系统供电；

正常熄火通过地面测控系统无线发送熄火指令，所述的地面测控系统与无人直升机进行数据交互，用于向飞行控制系统发送熄火指令；经飞行控制系统对指令校验通过后发送给综合处理系统，控制电源控制系统中的继电器线圈得电；所述控制电源控制系统设有两路继电器，所述发动机控制系统采用双余度电子控制器，两路继电器分别控制发动机控制系统的两个控制器；继电器得电触点断开，从而断开发动机控制系统、发动机点火系统和发动机喷油系统电源，停止给发动机喷油和点火，实现无人直升机正常熄火；

所述应急熄火系统包括熄火电池、应急熄火开关、控制导线和二极管；所述熄火电池正极通过双控应急熄火开关分别与两个二极管相连，两个二极管通过控制导线与电源控制系统相连，电源控制系统接熄火电池负极构成回路；所述电源控制系统用于控制发动机控制系统的上下电、油泵和启动电机供电；所述电源控制系统控制双余度电子控制器的上下电，双余度电子控制器分别控制发动机喷油系统中的两路喷油嘴，同时分别控制发动机点火系统的两个点火器；开车试验过程中发生紧急情况时，按下应急熄火开关，熄火电池给电源控制系统中的继电器线圈供电，继电器触点断开，从而断开发动机控制系统、发动机点火系统和发动机喷油系统电源，停止给发动机喷油和点火，实现无人直升机紧急熄火。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点是：

(1)本实用新型利用应急熄火系统过并联应急熄火系统至电源控制系统，控制发动机电子控制器电源进行紧急熄火，实现了无人直升机在地面开车试验中可靠的紧急熄火停车，避免因测控系统失效、控制系统失效及其它故障导致无法正常熄火或危险情况发生，并且应急熄火系统只在地面试验中使用，不跟随无人直升机飞行，保障飞机和试验人员安全。

(2)本实用新型采用常闭继电器控制发动机电子控制器上下电，相比于常开继电器降低了线圈失电而导致发动机电子控制器下电，从而导致发动机熄火的风险，提高了系统可靠性。

(3)本实用新型应急熄火开关采用双路翘板开关，可同时控制双余度发动机电子控制器断电，使无人直升机在紧急情况下快速熄火。

(4)本实用新型通过应急熄火延长导线将应急熄火开关放置在安全区域内，保障了操作人员的安全，同时应急熄火电池重量轻、体积小并采用快拆卸连接器与导线连接，方便插拔和搬运。

附图说明

图1为本实用新型所述无人直升机应急熄火控制系统组成示意图。

图2为本实用新型控制电路原理图。

图中标号：1-地面测控系统，2-飞行控制系统，3-综合处理系统，4-应急熄火系统，5-电源控制系统，6-电源系统，7-发动机控制系统，8-发动机喷油系统，9-发动机点火系统，10-发动机。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的介绍。

如图1、图2所示，本实用新型提供的一种无人直升机应急熄火控制方法，包括地面测控系统、飞行控制系统、综合处理系统、应急熄火系统、电源控制系统、电源系统、发动机控制系统、发动机喷油系统、发动机点火系统和发动机。无人直升机地面开车试验，正常熄火通过地面测控系统无线发送熄火指令，经飞行控制系统对指令的帧头、帧尾、和校验、异或校验通过后发送给综合处理系统，控制电源控制系统中的继电器A和继电器B线圈得电，继电器A和继电器B触点断开，断开发动机控制系统、发动机点火系统和发动机喷油系统电源，停止给发动机喷油和点火，实现无人直升机正常熄火。地面测控站通过无线通讯发送熄火指令至无人直升机，控制无人直升机地面开车正常熄火。

地面测控系统包括测控站、无线收发设备和天线，采用无线通讯方式与无人直升机进行数据交互，对飞机状态进行实时监控与控制；飞行控制系统由双余度飞控计算机组成，采用RS422总线与无人直升机航电设备通信，采用CAN总线与发动机控制系统通信；综合处理系统由综合处理计算机和传感器组成，采集处理频率量、离散量、模拟量，控制环境温度、旋翼刹车，给出发动机控制系统、发动机启动电机和油泵上下电信号；应急熄火系统包括熄火电池、应急熄火开关、控制导线和二极管，紧急情况下控制发动机控制系统断电，熄火电池正极通过双控应急熄火开关分别与两个二极管相连，两个二极管通过控制导线与电源控制系统相连，电源控制系统接熄火电池负极构成回路；电源控制系统采用2路继电器控制发动机电子控制器供电、油泵和启动电机供电；发动机控制系统采用双余度电子控制器(ECU)，采集发动机各传感器数据、警报、控制发动机燃油喷嘴、点火器、涡轮增压器工作等；发动机喷油系统采用双路喷油嘴，喷射燃油至缸内；所述的发动机点火系统采用双路点火器，点燃缸内燃油；发动机为无人直升机提供动力。电源控制系统中的继电器A控制所述的发动机控制系统中的ECU(A)上下电，电源控制系统中的继电器B控制所述的发动机控制系统中的ECU(B)上下电；发动机控制系统中的ECU(A)控制发动机喷油系统中的燃油喷油嘴A，发动机控制系统中的 ECU(B)控制发动机喷油系统中的燃油喷油嘴B；发动机控制系统中的ECU(A)控制发动机点火系统中的点火器A，发动机控制系统中的ECU(B)控制发动机点火系统中的点火器B；发动机控制系统中的ECU(A)通讯接口为CAN(A)，发动机控制系统中的ECU(B)通讯接口为CAN(B)。

无人直升机地面开车试验过程中发生紧急情况时，采用应急熄火系统进行熄火，按下应急熄火开关，熄火电池给电源控制系统中的继电器A和继电器B线圈供电，继电器A和继电器B触点断开，从而断开发动机控制系统、发动机点火系统和发动机喷油系统电源，停止给发动机喷油和点火，实现无人直升机紧急熄火。

双余度飞控计算机采用相同构造进行热备份，双机同步和CCDL数据交互。双余度飞控计算机与综合处理计算机通过导线连接，通过RS422发送指令给综合处理计算机和接收综合处理计算机数据。双余度飞机计算机与ECU(A)通过导线连接，通过CAN (A)接收ECU(A)数据。双余度飞机计算机与ECU(B)通过导线连接，通过CAN (B)接收ECU(B)数据。

综合处理计算机输出控制继电器A的信号正极连接二极管1的阳极，二极管1的阴极连接继电器A线圈正极，继电器A线圈负极连接综合处理计算机地线，构成回路。综合处理计算机输出控制继电器B的信号正极连接二极管2的阳极，二极管2的阴极连接继电器B线圈正极，继电器B线圈负极连接综合处理计算机地线，构成回路。继电器A和继电器B的线圈共地线。继电器A和继电器B选用触点负载能力20A的常闭电磁继电器，二极管1和二极管2选用负载能力3A的整流二极管。

熄火电池采用24V、3Ah锂电池、应急熄火开关采用额定电流3A的双路翘板开关、控制导线选用具有阻燃防护能力、额定电流3A的3芯电缆、二极管3和二极管4选用负载能力3A的整流二极管。24V锂电池正极输出连接双路翘板开关的端子a，双路翘板开关的端子c连接二极管3的阳极，二极管3的阴极连接继电器A线圈正极，继电器 A线圈负极连接24V锂电池负极，构成回路；24V锂电池正极输出连接双路翘板开关的端子b，双路翘板开关的端子d连接二极管4的阳极，二极管4的阴极连接继电器B线圈正极，继电器B线圈负极连接24V锂电池负极，构成回路。综合处理计算机控制信号与应急熄火系统控制信号并联连接。双路翘板开关能同时控制继电器A线圈通电和继电器B线圈通电。控制导线根数≮3根、二极管采用两个独立二极管、应急熄火控制回路负载能力≮3A。

电源系统采用无人直升机14V电源，继电器A触点一端连接14V电源正极，另一端连接ECU(A)供电正极，ECU(A)供电负极连接14V电源负极，构成回路。继电器B触点一端连接14电源正极，另一端连接ECU(B)供电正极，ECU(B)供电负极连接14V电源负极，构成回路。

继电器A和继电器B均采用常闭继电器，继电器A线圈不通电时ECU(A)上电工作，继电器A线圈通电时ECU(A)下电不工作；继电器B线圈不通电时ECU(B) 上电工作，继电器B线圈通电时ECU(B)下电不工作。

ECU(A)控制点火器A和燃油喷嘴A工作，点火器A和燃油喷嘴A控制发动机工作。ECU(B)控制点火器B和燃油喷嘴B工作，点火器B和燃油喷嘴B控制发动机工作。ECU(A)和ECU(B)均断电时无人直升机才能熄火。

地面开车试验前将应急熄火系统接入无人直升机，正常情况时双路翘板开关处于断开状态，通过地面测控站进行熄火停车，紧急情况时接通双路翘板开关，同时给继电器 A线圈通电和继电器B线圈通电，继电器触点断开，ECU(A)和ECU(B)同时断电，停止给发动机喷油和点火，最终停止发动机，达到无人直升机应急熄火的目的，保障设备和人员安全。

Claims (10)

1.一种无人直升机应急熄火控制系统，包括地面测控系统、飞行控制系统、综合处理系统、电源控制系统、电源系统、发动机控制系统、发动机喷油系统、发动机点火系统和发动机，其特征在于，还包括应急熄火系统；

所述的发动机喷油系统采用双路喷油嘴，喷射燃油至发动机缸内；所述的发动机点火系统采用双路点火器，用于点燃发动机缸内燃油；所述发动机为无人直升机提供动力；所述电源用于给发动机控制系统、发动机点火系统和发动机喷油系统供电；

正常熄火通过地面测控系统无线发送熄火指令，所述的地面测控系统与无人直升机进行数据交互，用于向飞行控制系统发送熄火指令；经飞行控制系统对指令校验通过后发送给综合处理系统，控制电源控制系统中的继电器线圈得电；所述控制电源控制系统设有两路继电器，所述发动机控制系统采用双余度电子控制器，两路继电器分别控制发动机控制系统的两个控制器；继电器得电触点断开，从而断开发动机控制系统、发动机点火系统和发动机喷油系统电源，停止给发动机喷油和点火，实现无人直升机正常熄火；

所述应急熄火系统包括熄火电池、应急熄火开关、控制导线和二极管；所述熄火电池正极通过双控应急熄火开关分别与两个二极管相连，两个二极管通过控制导线与电源控制系统相连，电源控制系统接熄火电池负极构成回路；所述电源控制系统用于控制发动机控制系统的上下电、油泵和启动电机供电；所述电源控制系统控制双余度电子控制器的上下电，双余度电子控制器分别控制发动机喷油系统中的两路喷油嘴，同时分别控制发动机点火系统的两个点火器。

2.根据权利要求1所述的无人直升机应急熄火控制系统，其特征在于，所述电源控制系统包括第一二极管、第二二极管、两路继电器；

所述综合处理系统的综合处理计算机输出控制第一路继电器的信号正极连接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极连接第一路继电器线圈正极，第一路继电器线圈负极连接综合处理计算机地线，构成回路；

综合处理计算机输出控制第二路继电器的信号正极连接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极连接第二路继电器线圈正极，第二路继电器线圈负极连接综合处理计算机地线，构成回路；

第一路继电器和第二路继电器的线圈共地线。

3.根据权利要求2所述的无人直升机应急熄火控制系统，其特征在于，所述熄火电池采用24V锂电池。

4.根据权利要求2所述的无人直升机应急熄火控制系统，其特征在于，所述应急熄火开关采用双路翘板开关。

5.根据权利要求2所述的无人直升机应急熄火控制系统，其特征在于，所述二极管选用负载能力3A的整流二极管。

6.根据权利要求1所述的无人直升机应急熄火控制系统，其特征在于，所述飞行控制系统由双余度飞控计算机组成，所述的双余度飞控计算机采用相同构造进行热备份，双机同步和CCDL数据交互。

7.根据权利要求6所述的无人直升机应急熄火控制系统，其特征在于，所述双余度飞控计算机采用RS422发送指令给综合处理系统和接收综合处理系统的数据。

8.根据权利要求6所述的无人直升机应急熄火控制系统，其特征在于，所述双余度飞控计算机采用CAN总线与发动机控制系统通信。

9.根据权利要求1所述的无人直升机应急熄火控制系统，其特征在于，所述地面测控系统通过无线通讯发送熄火指令至无人直升机，控制无人直升机地面开车正常熄火。

10.根据权利要求1所述的无人直升机应急熄火控制系统，其特征在于，所述两路继电器均采用常闭继电器。

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