一種並列分布式油箱系統的製作方法
2023-10-08 10:35:24 2
專利名稱：一種並列分布式油箱系統的製作方法
技術領域：
一種並列分布式油箱系統技術領域[0001]本發明涉及一種油箱系統，尤其是針對小型飛翼布局無人機設計的一種油箱系統。
背景技術：
[0002]與常規布局飛機相比，飛翼式氣動布局主要有減重、減阻等優勢。但是，採用飛翼布局也帶來了一系列問題，如縱向穩定性較弱，飛機對縱向重心位置的敏感，縱向配平的問題等等。近年來，國內也逐漸展開了對飛翼布局飛機的多方面研究。隨著遙控航模技術和自動控制技術的快速發展，縮比驗證機飛行試驗技術由於其低成本、低風險和短周期的特點而越來越受到重視。[0003]對於小型飛翼布局驗證機，為了達到更好的驗證效果，保證飛行試驗的有效性，並且保證足夠的燃油裝載進行長時間飛行，通常需要採用較高的燃油係數設計。現有的渦噴發動機的航模飛機的油箱多採用玻璃鋼製作，製作成本低，可靠性好，但燃油裝載量有限， 對於安裝耗油率很高的渦噴發動機的無人機來講，不能夠保證進行長時間飛行，滯空時間太短，因而難以有效的進行飛行試驗。[0004]當無人機的設計燃油係數較高時，對於常規布局飛機，由於機身尺寸相對較大，而且飛機的縱向穩定餘度一般都較大，因而可以直接在重心位置處增加油箱體積，燃油消耗過程中，不會產生明顯的影響。但對於翼身融合的飛翼布局無人機來講，一方面燃油係數設計要求會更高，機身厚度有限，難以通過直接增加油箱體積滿足要求；另一方面，由於飛翼布局飛機對重心縱向位置敏感，如果單純的增加油箱體積，在飛行過程中由於燃油晃動可能會導致重心位置出現較大變化，從而造成飛機操縱和配平問題的不足，影響安全飛行。發明內容[0005]為了克服現有技術由於燃油消耗導致飛翼布局飛機的重心位置明顯變化，造成飛機操縱和配平問題的不足，本發明在現有的航空模型飛機的油箱製作技術的基礎上，針對小型飛翼布局無人機設計了一種專用的並列分布式油箱組成的燃油系統，保證在正常飛行中的任何時段，飛機的重心位置都不會出現較大的改變。[0006]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是包括七個油箱，其中包括五個容積相等的主油箱和兩個容積相等的防氣泡油箱。1號至5號油箱作為主油箱沿飛機縱向依次分布，沿以飛機重心為原點的體軸系中的縱軸和橫軸對稱分布；6號油箱和7號油箱作為防氣泡油箱在飛機左右兩側對稱分布，具體位置可根據機身內部裝載布置進行調整，只要滿足機身重心配平要求即可。各個油箱之間通過連接件和軟橡膠油管按照規定的供油路線次序進行連接。在加油時防氣泡油箱首先加滿油，將其中的空氣全部排除，然後開始給主油箱加油；燃油消耗過程中，防氣泡油箱中始終保持滿油，直到所有燃油消耗完，通過這兩個油箱直接給發動機供油可以保證發動機不會吸入氣泡。理論上增加主油箱的數量，減小單個油箱的體積會更好的達到維持重心位置的效果，但一方面每增加一級油箱都會導致加油和供油時各油箱之間的壓差阻力增大，影響加油速度和供油效率；另一方面增加油箱個數會增加油箱之間的連接，使連接更加複雜，同時又增加和重量。因此權衡利弊，並根據燃油係數的大小，最終採用五加二的布局。[0007]6、7號油箱分別直接給左、右側發動機供油；3號油箱同時分別與6、7號油箱相連； 2、4號油箱分別與3號油箱相連，5號油箱與2號油箱相連，1號油箱與4號油箱相連；1號和5號油箱的頂部分別引出進氣管與大氣連接，保證發動機油泵的吸油順暢。由6、7號油箱分別引出的兩路油管通過金屬氣密元件三通連接，引出另一路油管與專用的受油閥氣密元件相連，此元件在連接加/抽油口元件時保持暢通，否則自動關閉，以此保證油路的氣密性。[0008]對於單發的無人機，僅需使用一個防氣泡油箱直接給發動機供油，即採用五加一的布局，1號至5號油箱作為主油箱沿飛機縱向依次分布，沿以飛機重心為原點的體軸系中的縱軸和橫軸對稱分布；6號油箱作為防氣泡油箱在飛機任意一側，另一側對稱分布一個配重塊，防氣泡油箱具體位置可根據機身內部裝載布置進行調整，其它連接方式均與雙發的無人機一樣。[0009]燃油消耗過程中，根據虹吸現象，燃油先由1號和5號油箱中分別吸入4號和2號油箱，然後同時吸入3號油箱，再分別吸入6號和7號油箱，使得這兩個防氣泡油箱始終保持滿油，保證在飛行過程中給發動機連續供油。飛行前加油時，將加油口插入受油閥，先加滿兩個防氣泡油箱，然後依次是3號油箱，2、4號油箱，最後加滿1號和5號油箱。飛行結束後，同樣通過受油閥可將剩餘的燃油完全抽出，抽油順序與發動機消耗燃油的順序相同。[0010]本發明的有益效果是油箱加滿油後的重心位置與飛機的重心位置重合，按照此方法布置燃油系統，能夠保證在正常飛行中的任何時段，飛機的重心位置都不會較大改變， 不會影響到安全飛行。如果在飛行過程中一側發動機熄火，或者兩側發動機的動力不對稱導致吸油不均，由於共用了位於飛機重心位置處的3號主油箱，因而不會導致另外四個主油箱的相對橫軸不對稱，引起重心位置沿飛機縱軸移動。由於燃油消耗過程中僅有其中的兩個主油箱中的燃油位置會隨飛機左右晃動而沿橫軸移動，且飛翼布局的飛機橫向結構重量分布均勻，因而在橫軸方向上燃油重心的移動影響很小。[0011]如果在飛行過程中由於某些不確定的因素造成左側發動機供油和右側發動機供油的速度有所偏差，由於左側供油路線中的5號、2號油箱和左側供油路線中的1號、4號油箱在飛機縱軸方向上交叉分布，因而能最小限度的減小整機重心位置的移動。由於單個主油箱的尺寸在飛機的縱向相對很小，因此無論在抬頭起飛和降落過程中，或者飛行過程中的俯仰角有較大變化時，單個油箱內的燃油移動均不會造成對整機重心比較大的影響。
[0012]圖1油箱排列分布俯視原理圖[0013]圖2供油路線原理圖；[0014]圖3燃油系統結構示意圖；[0015]圖4主油箱結構示意圖；[0016]圖5防氣泡油箱結構示意圖；[0017]圖6連接件1結構示意圖；[0018]圖7 連接件2結構示意圖；[0019]其中1-1號油箱；2-2號油箱；3-3號油箱；4_4號油箱；5_5號油箱；6_6號油箱； 7-7號油箱；8-左側發動機供油管；9-右側發動機供油管；10-三通；11-受油閥；12-連接件2 ;13_連接件1 ； 14-重錘。
具體實施方式
[0020]
以下結合附圖和實施例對本發明進一步說明。[0021]本實施例為用於一架小型雙發渦噴飛翼布局無人機的燃油系統，飛機起飛總重約 45kg，燃油總重Ilkgo[0022]如圖3所示，本發明共包括七個油箱，有序連接在一起組成供油系統。所有油箱均以玻璃鋼製作而成。如圖4所示，1、2、4、5號油箱均在側面和上表面的中心位置各預留一個孔；3號油箱兩側面各留一孔，上表面留兩個孔；如圖5所示，6、7號防氣泡油箱上下表面各留一孔，前方側面留一孔；所有孔的直徑均為16mm。[0023]如圖6所示，連接件1由一鋁金屬件(普通硬鋁加工件)和對應大小的銅管(普通黃銅加工件)通過環氧樹脂粘接而成，鋁金屬件尺寸保證能夠剛好扣在油箱預留的孔上； 銅管長度保證與鋁金屬件粘接後，向油箱內伸出1mm，向外伸出6mm，用來連接軟橡膠油管； 粘接牢固以後直接用環氧樹脂將其扣粘在主油箱的上表面孔和防氣泡油箱的上下表面的孔上。如圖7所示，連接件2的鋁金屬件和連接件1 一樣，製作方法也一樣，只是銅管長度保證與鋁金屬件粘接後，向油箱內伸出10mm，向外伸出6mm，；製作完成後將內側銅管與長度約為對應油箱長度2/3的軟橡膠油管相連，油管末端連接重錘，以保證吸油從油箱底部開始； 然後將重錘塞入油箱內，用環氧樹脂將連接件2與油箱剩餘孔扣粘牢固。所有主油箱的上表面的孔均採用連接件1，兩側的孔採用連接件2 ；防氣泡油箱的上下表面的孔採用連接件 1，前側面孔採用連接件2。注意所有粘接進行之前均要用較粗糙的砂紙將粘接表面打毛， 並用酒精擦拭乾淨，以保證粘接牢固。[0024]所有油箱都粘牢之後再對油箱的氣密性分別進行檢測，通過氣泵向油箱內加壓， 放入水中檢查是否有漏氣口。如若發現漏氣，將漏氣處周圍用砂紙打毛，並用酒精擦拭乾淨，然後用玻璃布和酒精稀釋的環氧樹脂對漏氣處進行修補，根據漏氣嚴重程度使用2-3 層玻璃布。[0025]檢驗完成後，如圖3所示，用軟油管將各個油箱連接在一起1號和5號油箱的上表面的連接件分別引出進氣管環繞於油箱上面；1號油箱側面的連接件引出油管與4號油箱頂部連接件相連，4號油箱側面的連接件引出油管與3號油箱頂部左邊的連接件相連；5 號油箱側面的連接件引出油管與2號油箱頂部連接件相連，2號油箱側面的連接件引出油管與3號油箱頂部右邊的連接件相連；3號油箱左右兩側分別引出油管與左右兩個防氣泡油箱頂部連接件相連；兩個防氣泡油箱由前側的連接件引出油管，分別與左右兩側的發動機油路相連，給發動機供油；由兩個防氣泡油箱底部的連接件連出的兩路油管通過金屬氣密元件三通連接，引出另一路油管與專用的受油閥氣密元件相連，固定於飛機背部的控制面板上，方面飛行前加油和飛行後抽油。[0026]對於單發的無人機，僅需使用一個防氣泡油箱直接給發動機供油，即採用五加一的布局，包括六個油箱，其中包括五個容積相等的主油箱和一個防氣泡油箱，1號至5號油箱作為主油箱沿飛機縱向依次分布，沿以飛機重心為原點的體軸系中的縱軸和橫軸對稱分布，6號油箱作為防氣泡油箱在飛機任意一側，另一側對稱分布一個配重塊，各個油箱之間通過連接件和軟橡膠油管按照規定的供油路線次序進行連接；6號油箱直接給發動機供油，3號油箱與6號油箱相連；2、4號油箱分別與3號油箱相連，5號油箱與2號油箱相連，1 號油箱與4號油箱相連；1號和5號油箱的頂部分別引出進氣管與大氣連接；由6號油箱分別引出的兩路油管通過金屬氣密元件三通連接，引出另一路油管與專用的受油閥氣密元件相連，此元件在連接加/抽油口元件時保持暢通，否則自動關閉。
權利要求1.一種並列分布式油箱系統，包括七個油箱，其特徵在於其中包括五個容積相等的主油箱和兩個容積相等的防氣泡油箱，1號至5號油箱作為主油箱沿飛機縱向依次分布，沿以飛機重心為原點的體軸系中的縱軸和橫軸對稱分布，6號油箱和7號油箱作為防氣泡油箱在飛機左右兩側對稱分布，各個油箱之間通過連接件和軟橡膠油管按照規定的供油路線次序進行連接；6、7號油箱分別直接給左、右側發動機供油；3號油箱同時分別與6、7號油箱相連；2、4號油箱分別與3號油箱相連，5號油箱與2號油箱相連，1號油箱與4號油箱相連；1號和5號油箱的頂部分別引出進氣管與大氣連接；由6、7號油箱分別引出的兩路油管通過金屬氣密元件三通連接，引出另一路油管與專用的受油閥氣密元件相連，此元件在連接加/抽油口元件時保持暢通，否則自動關閉。
2.根據權利要求1所述的並列分布式油箱系統，其特徵在於包括六個油箱，其中包括五個容積相等的主油箱和一個防氣泡油箱，1號至5號油箱作為主油箱沿飛機縱向依次分布，沿以飛機重心為原點的體軸系中的縱軸和橫軸對稱分布，6號油箱作為防氣泡油箱在飛機任意一側，另一側對稱分布一個配重塊，各個油箱之間通過連接件和軟橡膠油管按照規定的供油路線次序進行連接；6號油箱直接給發動機供油，3號油箱與6號油箱相連；2、4號油箱分別與3號油箱相連，5號油箱與2號油箱相連，1號油箱與4號油箱相連；1號和5號油箱的頂部分別引出進氣管與大氣連接；由6號油箱分別引出的兩路油管通過金屬氣密元件三通連接，引出另一路油管與專用的受油閥氣密元件相連，此元件在連接加/抽油口元件時保持暢通，否則自動關閉。
專利摘要本實用新型公開了一種並列分布式油箱系統，五個油箱沿飛機縱向依次分布，沿以飛機重心為原點的體軸系中的縱軸和橫軸對稱分布，兩個防氣泡油箱或配重塊在飛機左右兩側對稱分布，各個油箱之間通過連接件和軟橡膠油管按照規定的供油路線次序進行連接，能夠克服由於燃油消耗造成飛翼布局飛機的重心位置的明顯變化；在飛行過程中一側發動機熄火，或者兩側發動機的動力不對稱導致吸油不均的情況下也能夠保證重心位置沒有變化。另外，本實用新型製作簡單、成本低、周期短，且實用可靠，使用方便，並可根據具體的飛機尺寸製作各種大小尺寸的燃油系統，特別適用於小型渦噴飛翼布局無人驗證機。
文檔編號B64D37/04GK202244090SQ201120327188
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月1日 優先權日2011年9月1日
發明者呂佩劍, 張冰融, 張煒, 徐孝武, 蔣坤 申請人:西北工業大學