[发明专利]一种并列分布式油箱系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种油箱系统，尤其是针对小型飞翼布局无人机设计的一种油箱系统。

背景技术

与常规布局飞机相比，飞翼式气动布局主要有减重、减阻等优势。但是，采用飞 翼布局也带来了一系列问题，如纵向稳定性较弱，飞机对纵向重心位置的敏感，纵向 配平的问题等等。近年来，国内也逐渐展开了对飞翼布局飞机的多方面研究。随着遥 控航模技术和自动控制技术的快速发展，缩比验证机飞行试验技术由于其低成本、低 风险和短周期的特点而越来越受到重视。

对于小型飞翼布局验证机，为了达到更好的验证效果，保证飞行试验的有效性， 并且保证足够的燃油装载进行长时间飞行，通常需要采用较高的燃油系数设计。现有 的涡喷发动机的航模飞机的油箱多采用玻璃钢制作，制作成本低，可靠性好，但燃油 装载量有限，对于安装耗油率很高的涡喷发动机的无人机来讲，不能够保证进行长时 间飞行，滞空时间太短，因而难以有效的进行飞行试验。

当无人机的设计燃油系数较高时，对于常规布局飞机，由于机身尺寸相对较大， 而且飞机的纵向稳定余度一般都较大，因而可以直接在重心位置处增加油箱体积，燃 油消耗过程中，不会产生明显的影响。但对于翼身融合的飞翼布局无人机来讲，一方 面燃油系数设计要求会更高，机身厚度有限，难以通过直接增加油箱体积满足要求； 另一方面，由于飞翼布局飞机对重心纵向位置敏感，如果单纯的增加油箱体积，在飞 行过程中由于燃油晃动可能会导致重心位置出现较大变化，从而造成飞机操纵和配平 问题的不足，影响安全飞行。

发明内容

为了克服现有技术由于燃油消耗导致飞翼布局飞机的重心位置明显变化，造成飞 机操纵和配平问题的不足，本发明在现有的航空模型飞机的油箱制作技术的基础上， 针对小型飞翼布局无人机设计了一种专用的并列分布式油箱组成的燃油系统，保证在 正常飞行中的任何时段，飞机的重心位置都不会出现较大的改变。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括七个油箱，其中包括五个容积 相等的主油箱和两个容积相等的防气泡油箱。1号至5号油箱作为主油箱沿飞机纵向 依次分布，沿以飞机重心为原点的体轴系中的纵轴和横轴对称分布；6号油箱和7号 油箱作为防气泡油箱在飞机左右两侧对称分布，具体位置可根据机身内部装载布置进 行调整，只要满足机身重心配平要求即可。各个油箱之间通过连接件和软橡胶油管按 照规定的供油路线次序进行连接。在加油时防气泡油箱首先加满油，将其中的空气全 部排除，然后开始给主油箱加油；燃油消耗过程中，防气泡油箱中始终保持满油，直 到所有燃油消耗完，通过这两个油箱直接给发动机供油可以保证发动机不会吸入气泡。 理论上增加主油箱的数量，减小单个油箱的体积会更好的达到维持重心位置的效果， 但一方面每增加一级油箱都会导致加油和供油时各油箱之间的压差阻力增大，影响加 油速度和供油效率；另一方面增加油箱个数会增加油箱之间的连接，使连接更加复杂， 同时又增加和重量。因此权衡利弊，并根据燃油系数的大小，最终采用五加二的布局。

6、7号油箱分别直接给左、右侧发动机供油；3号油箱同时分别与6、7号油箱相 连；2、4号油箱分别与3号油箱相连，5号油箱与2号油箱相连，1号油箱与4号油 箱相连；1号和5号油箱的顶部分别引出进气管与大气连接，保证发动机油泵的吸油 顺畅。由6、7号油箱分别引出的两路油管通过金属气密元件三通连接，引出另一路油 管与专用的受油阀气密元件相连，此元件在连接加/抽油口元件时保持畅通，否则自动 关闭，以此保证油路的气密性。

对于单发的无人机，仅需使用一个防气泡油箱直接给发动机供油，即采用五加一 的布局，1号至5号油箱作为主油箱沿飞机纵向依次分布，沿以飞机重心为原点的体 轴系中的纵轴和横轴对称分布；6号油箱作为防气泡油箱在飞机任意一侧，另一侧对 称分布一个配重块，防气泡油箱具体位置可根据机身内部装载布置进行调整，其它连 接方式均与双发的无人机一样。

燃油消耗过程中，根据虹吸现象，燃油先由1号和5号油箱中分别吸入4号和2 号油箱，然后同时吸入3号油箱，再分别吸入6号和7号油箱，使得这两个防气泡油 箱始终保持满油，保证在飞行过程中给发动机连续供油。飞行前加油时，将加油口插 入受油阀，先加满两个防气泡油箱，然后依次是3号油箱，2、4号油箱，最后加满1 号和5号油箱。飞行结束后，同样通过受油阀可将剩余的燃油完全抽出，抽油顺序与 发动机消耗燃油的顺序相同。