集成化航空发动机燃油测量监控装置的制作方法

本实用新型属于无人飞行器的发动机燃油系统领域，更具体地，涉及一种集成化航空发动机燃油测量监控装置。

背景技术：

航空发动机燃油系统是一个复杂而重要的系统，它包含了燃油箱、燃油管路、燃油泵及配件等多个组成部分，是无人飞行器正常运行的能量来源。航空发动机燃油测量监控装置是一种面向于无人飞行器的发动机燃油系统的专用监测和控制设备，其是航空发动机燃油系统的控制核心，实时检测燃油系统的各项参数，压力、温度、油量及报警信号等，并根据发动机使用要求开启或关闭燃油泵，从而控制燃油系统的油量输出。

通常情况下，航空发动机燃油测量监控装置没有形成独立的设备，作为航空发动机燃油系统的一部分，与航空发动机燃油系统的其余部分混合在一起，致使航空发动机燃油测量监控装置的安装、维护极为不便，极大地限制了航空发动机燃油测量监控装置使用维修的便利性、通用性。因此，如何实现通用的航空发动机燃油测量监控装置，提高航空发动机燃油测量监控装置使用维修的便利性、通用性，成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提出一种安装和维修便利且具有通用性的集成化航空发动机燃油测量监控装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种集成化航空发动机燃油测量监控装置，该装置包括：

便携式移动防护箱，所述便携式移动防护箱上设有传感器接口和供电通讯接口，所述传感器接口包括油量传感器接口、油温传感器接口、油压传感器接口和油泵电流传感器接口；

控制板，所述控制板安装于所述便携式移动防护箱内，所述控制板上设有变送器模块和控制器；

所述变送器模块包括油量变送单元、油温变送单元、油压变送单元和电流变送单元，所述油量变送单元、油温变送单元、油压变送单元、电流变送单元分别与所述油量传感器接口、油温传感器接口、油压传感器接口、油泵电流传感器接口相连接，且与所述控制器相连接；

控制器，所述控制器用于根据来自于所述变送器模块的信号控制油泵的启停。

优选的，所述控制器与飞行控制计算机通信连接，所述控制器将来自于所述变送器模块的信号发送至所述飞行控制计算机，并接收所述飞行控制计算机发送的油泵控制信号，从而根据所述油泵控制信号控制油泵的启停。

优选的，所述便携式移动防护箱采用电磁屏蔽盒，且通过固定支脚安装于发动机设备舱内。

优选的，所述测量监控装置还包括输入滤波器，所述输入滤波器设于所述供电通讯接口与所述控制板之间。

优选的，所述测量监控装置还包括输出滤波器，所述输出滤波器设于所述控制板与所述传感器接口之间。

优选的，所述供电通讯接口包括串行通讯接口。

优选的，所述测量监控装置还包括低油位检测单元，所述低油位检测单元设于所述油量传感器接口与所述控制器之间，当所述油量传感器的测量信号低于预定油位时，所述低油位检测单元向所述控制器传送低油位报警信号。

优选的，所述控制器与飞行控制计算机通信连接，所述控制器还用于将所述报警信号传递给所述飞行控制计算机。

优选的，所述油泵包括主油泵，所述测量监控装置还包括主油泵继电器单元，所述主油泵继电器单元与所述控制器相连接，且与所述电流变送单元连接。

优选的，所述油泵还包括备用油泵，所述测量监控装置还包括备用油泵继电器单元，所述备用油泵继电器单元与所述控制器相连接，且与所述电流变送单元连接。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的燃油测量监控装置通过将传感器接口和供电通讯接口设于便携式移动防护箱上，将控制板安装在便携式移动防护箱内，控制板上的变送器模块分别与对应传感器接口连接，实现了将燃油测量监控装置集成于一体，形成独立的装置，提高了燃油监控装置安装和维修的便利性，且具有通用性，从而提高了无人飞行器的设计、生产效率。

本实用新型的燃油测量监控装置通过便携式移动防护箱采用电磁屏蔽盒，为测量监控装置提供了高强度的物理和电磁保护，可满足国军标的要求，适合狭小空间的安装和维护，从而大大地提高了测量监控装置安装和维修的便利性以及测量监控装置的通用性。

本实用新型的系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本实用新型的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的附图标记通常代表相同部件。

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的集成化航空发动机燃油测量监控装置的总体结构示意图。

图2示出了根据本实用新型的一个实施例的集成化航空发动机燃油测量监控装置的内部结构示意图。

图3示出了根据本实用新型的一个实施例的集成化航空发动机燃油测量监控装置的控制板的原理框图。

附图标记说明：

1、屏蔽盒侧板；2、屏蔽盒盖板；3、固定支脚；4、传感器接口；5、供电通讯接口；6、控制板；7、输出滤波器；8、输入滤波器；9、油量变送单元；10、低油位检测单元；11、油温变送单元；12、油压变送单元；13、继电器单元；14、电流变送单元；15、AD芯片；16、控制器；17、串口单元；18、DC-DC模块。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的优选实施例。虽然附图中显示了本实用新型的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本实用新型的集成化航空发动机燃油测量监控装置包括：便携式移动防护箱，便携式移动防护箱上设有传感器接口和供电通讯接口，传感器接口包括油量传感器接口、油温传感器接口、油压传感器接口和油泵电流传感器接口；控制板，控制板安装于便携式移动防护箱内，控制板上设有变送器模块和控制器；变送器模块包括油量变送单元、油温变送单元、油压变送单元和电流变送单元，油量变送单元、油温变送单元、油压变送单元、电流变送单元分别与油量传感器接口、油温传感器接口、油压传感器接口、油泵电流传感器接口相连接，且与所述控制器相连接；控制器，控制器用于根据来自于变送器模块的信号控制油泵的启停。

具体地，油量传感器与油量传感器接口连接，从而使油量传感器的测量信号进入油量变送单元，再传送至控制器。例如油量传感器可为四线制电容式传感器，油量传感器接口为油量传感器提供稳定的DC28V电源，并通过放大跟随电路获取油量的电信号，通过标定参数和解算公式得到燃油油量的数值，可实现0.1％.FS的测量精度，并根据使用情况可扩展到四通道同时采样。设有一路燃油温度采集通道，油温传感器与油温传感器接口连接，从而使油温传感器的测量信号进入油温变送单元，再接入控制器。例如，油温传感器可采用三线制PT200传感器，并采用三线制PT200变送器，可满足-40℃～80℃的测量区间和0.1％.FS的测量精度。设有一路燃油压力采集通道，油压传感器与油压传感器接口连接，从而使油压传感器的测量信号进入油压变送单元，再传送至控制器。例如可采用四线制应变式传感器，通过油压传感器接口为油压传感器提供稳定的DC10V激励电压，并通过差分变送电路获取燃油压力的电信号，通过标定参数和解算公式得到燃油压力的数值，可实现0.1％.FS的测量精度。设有油泵电流采集通道，油泵连接至油泵电流传感器接口，从而油泵电流进入电流变送单元，再传送至控制器。可采用隔离式电流采集电路，保证油泵正常工作的情况下，可有效的保护采集电路不受油泵工作电压波动的影响，可实现1％.FS的电流采集精度。

根据示例性的实施方式的燃油测量监控装置通过将传感器接口和供电通讯接口设于便携式移动防护箱上，将控制板安装在便携式移动防护箱内，控制板上的变送器模块分别与对应传感器接口连接，实现了将燃油测量监控装置集成于一体，形成独立的装置，提高了燃油监控装置安装和维修的便利性，且具有通用性，从而提高了无人飞行器的设计、生产效率。

作为优选方案，控制器与飞行控制计算机通信连接，控制器将来自于变送器模块的信号发送至飞行控制计算机，并接收飞行控制计算机发送的油泵控制信号，从而根据油泵控制信号控制油泵的启停。飞行控制计算机接收来自于控制器的信号，并基于控制器发送的来自于变送器模块的信号通过人工判断或者通过自动决策确定发动机状态是否正常，在发动机状态出现异常时，则向控制器发送相应的油泵控制信号，关停油泵；在发动机状态恢复正常时，也向控制器发送相应的油泵控制信号，重新启动油泵。这部分功能是本领域的现有技术，在此不再赘述。

作为优选方案，便携式移动防护箱采用电磁屏蔽盒，且通过固定支脚安装于发动机设备舱内。

根据示例性的实施方式的燃油测量监控装置通过便携式移动防护箱采用电磁屏蔽盒，为测量监控装置提供了高强度的物理和电磁保护，可满足国军标的要求，适合狭小空间的安装和维护，从而大大地提高了测量监控装置安装和维修的便利性以及测量监控装置的通用性。

作为优选方案，测量监控装置还包括输入滤波器，输入滤波器设于供电通讯接口与控制板之间。

具体地，无人飞行器的供电通过供电通讯接口进入携式移动防护箱内后，首先经过输入滤波器进行滤波，然后接入控制板为控制板进行供电。

作为优选方案，测量监控装置还包括输出滤波器，输出滤波器设于控制板与传感器接口之间。

具体地，控制板可以为油量传感器提供DC28V(直流电压)的供电，该供电经过输出滤波器进行滤波后，经由传感器接口进入油量传感器。

作为优选方案，供电通讯接口包括串行通讯接口。

作为优选方案，测量监控装置还包括低油位检测单元，低油位检测单元设于油量传感器接口与控制器之间，当油量传感器的测量信号低于预定油位时，低油位检测单元向控制器传送低油位报警信号。

具体地，油量传感器的一路测量信号传送至低油位检测单元，当测量信号低于预定油位时，油量传感器的测量信号经由油量传感器接口进入低油位检测单元，将DC28V高电压转化为DC3.3V(直流电压)电平，低油位检测单元将DC3.3V电平发送至控制器，作为有效的油位低警报信号，以警报操作人员及时处理。

作为优选方案，控制器与飞行控制计算机通信连接，控制器还用于将报警信号传递给飞行控制计算机。

作为优选方案，油泵包括主油泵，测量监控装置还包括主油泵继电器单元，主油泵继电器单元与控制器相连接，且与电流变送单元连接。

优选方案，油泵还包括备用油泵，测量监控装置还包括备用油泵继电器单元，备用油泵继电器单元与控制器相连接，且与电流变送单元连接。

具体地，本实用新型设有主油泵和备用油泵，主油泵和备用油泵可以均采用两路控制电路。以单路油泵的控制电路为例进行说明，在控制板6上设有两路独立的控制电路，从控制器16出来的两路控制信号分别连接至继电器单元的2个继电器上，继电器采用常闭触点的继电器，且是双触点继电器，双触点同时连接至油泵，也就是说有4个触点同时连接至单路油泵。当控制器通过串行通讯接口接收到来自于飞行控制计算机的油泵停止信号时，控制器控制继电器单元，使继电器的触点处于打开状态，继电器信号通过电流变送单元、油泵电流传感器接口传输至油泵，从而控制油泵停止。

根据示例性的实施方式的燃油测量监控装置的油泵包括主油泵和备用油泵，每路油泵均与继电器单元连接，通过继电器单元控制油泵的启停。此外，继电器单元可以在软硬件上均采用冗余控制功能，即软件冗余控制防止软件计算失误，硬件冗余控制防止单路异常，有效的保证燃油测量监控装置的无故障工作时间，提高了测量监控装置的稳定性。

实施例

图1和图2分别示出了根据本实用新型的一个实施例的集成化航空发动机燃油测量监控装置的总体结构示意图和内部结构示意图，图3示出了根据本实用新型的一个实施例的集成化航空发动机燃油测量监控装置的控制板的原理框图。

结合图1、图2、和图3所示，该集成化航空发动机燃油测量监控装置包括：便携式移动防护箱，便携式移动防护箱上设有传感器接口4和供电通讯接口5，传感器接口4包括油量传感器接口、油温传感器接口、油压传感器接口和油泵电流传感器接口；控制板6，控制板6安装于便携式移动防护箱内，控制板6上设有变送器模块和控制器16；变送器模块包括油量变送单元9、油温变送单元11、油压变送单元12和电流变送单元14，油量变送单元9、油温变送单元11、油压变送单元12、电流变送单元14分别与油量传感器接口、油温传感器接口、油压传感器接口、油泵电流传感器接口相连接，且与所述控制器相连接；控制器16，控制器16用于根据来自于变送器模块的信号控制油泵的启停。

其中，控制器16与飞行控制计算机通信连接，控制器16将来自于变送器模块的信号发送至飞行控制计算机，并接收飞行控制计算机发送的油泵控制信号，从而根据油泵控制信号控制油泵的启停。

其中，发动机各传感器的供电及输出信号通过传感器接口4接入便携式移动防护箱内，无人飞行器的供电及飞行控制计算机的通讯接口通过供电通讯接口5接入便携式移动防护箱内。

其中，便携式移动防护箱采用电磁屏蔽盒，其包括屏蔽盒侧板1和上下两块屏蔽盒盖板2，屏蔽盒盖板2通过M3螺栓安装于屏蔽盒侧板1上。使用M5的螺栓将便携式移动防护箱通过固定支脚3安装于发动机设备舱内。控制板6通过M3螺栓安装于便携式移动防护箱内，并利用防松胶对连接点进行加固。

其中，测量监控装置还包括输入滤波器8，输入滤波器8设于供电通讯接口5与控制板6之间。

其中，测量监控装置还包括输出滤波器7，输出滤波器7设于控制板6与传感器接口4之间。

其中，供电通讯接口5包括串行通讯接口。

其中，测量监控装置还包括低油位检测单元10，低油位检测单元10设于油量传感器接口与控制器之间，当油量传感器的测量信号低于预定油位时，低油位检测单元10向控制器传送低油位报警信号，控制器还用于将报警信号传递给飞行控制计算机。

其中，测量监控装置还包括继电器单元13，继电器单元13与控制器16相连接，且与电流变送单元连接，用于根据控制器接收到的油泵控制信号控制油泵启停。

该集成化航空发动机燃油测量监控装置的工作过程如下：

无人飞行器的供电通过供电通讯接口4进入携式移动防护箱内后，首先经过输入滤波器8进行滤波，然后再为控制板6进行供电；控制板6为油量传感器提供DC28V的供电，该供电经过输出滤波器7进行滤波后，经由传感器接口4进入油量传感器。以上各内部组件均通过M3螺栓安装于携式移动防护箱内的专用连接点上，并利用防松胶进行紧固和防松处理。

油量传感器的测量信号经过油量传感器接口传送给油量变送单元9，在油量变送单元9经过电压跟随处理后的电信号被AD(模拟信号转换数字信号)芯片15采集转化为数字信号，通过串行总线进入控制器16(在本实施例中是MCU单元)，在控制器16通过标定参数和解算公式得到燃油油量的数值，控制器16通过串口单元17经由串行通讯接口将油量的数值上传至飞行控制计算机；当油量传感器的测量信号低于预定油位时，油量传感器的测量信号进入低油位检测单元10，将DC28V高电压转化为DC3.3V电平，并发送至控制器16，作为有效的油位低警报信号，控制器16通过串口单元17经由串行通讯接口将该油位低警报信号上传至飞行控制计算机，以警报操作人员及时处理。

油温传感器的测量信号经过油温传感器接口传送给油温变送单元11，在油温变送单元11经过电阻至电压的变换后的电信号被AD芯片15采集转化为数字信号，通过串行总线进入控制器16，控制器16通过串口单元17经由串行通讯接口将油温数据上传至飞行控制计算机。

油压传感器的测量信号经过油压传感器接口传送给油压变送单元12，在油压变送单元12通过差分变送电路获取燃油压力的电信号，经过毫伏至伏值电压的变换后的电信号被AD芯片15采集转化为数字信号，通过串行总线进入控制器16，在控制器16通过标定参数和解算公式得到燃油压力的数值，控制器16通过串口单元17经由串行通讯接口将油压的数值上传至飞行控制计算机。

油泵电流通过油泵电流传感器接口进入电流变送单元14，在电流变送单元14经内部的取样电阻取样后，将电流信号转化为伏值的电压信号，被AD芯片15的专用通道进行采集，采集完成后通过串行总线将数字信号传送入控制器16中，控制器16通过串口单元17经由串行通讯接口将该油泵电流值上传至飞行控制计算机。

每路油泵均采用两路控制电路，在控制板6上设有两路独立的控制电路，从控制器16出来的两路控制信号分别连接至继电器单元13的2个继电器上，继电器采用常闭触点的继电器，且是双触点继电器，也就是说采用4个触点同时连接至油泵。当飞行控制计算机下发指令到控制器16，控制器16通过串口单元17接收到来自于飞行控制计算机的下发指令，并对下发指令进行解析，获取继电器的控制信号，并输出该控制信号至继电器单元13，继电器单元13根据该控制信号执行动作，其输出的电信号经电流变送单元14转化为电压信号后，通过油泵电流传感器接口传输至油泵，从而控制油泵的启停。

优选的，串口单元17采用RS422串行通讯。

无人飞行器提供的DC28V电源经由供电通讯接口5接入便携式防护保护箱内，连接至控制板6的DC-DC模块18。DC-DC模块18将DC28V电源转化为控制板6所需的DC5V，DC3.3V及DC10V电压。

此外，可通过多路译码器实现多路控制器信号控制单路油泵的控制方式；控制器程序可基于C语言的嵌入式平台进行软件的编写，拥有自检和正常工作两个模式，实时解算传感器的测量信号并利用串口单元17经由串行通讯接口连接至飞行控制计算机；同时可利用并行多冗余的软件架构，提高软件的无故障运行时间，提高测量监控装置的稳定性。

以上已经描述了本实用新型的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。