一种机械式燃油重心控制油箱的制作方法

本发明属于航空领域，涉及飞机油箱，具体涉及一种机械式燃油重心控制油箱。

背景技术：

飞机在飞行耗油过程中，需要控制燃油重心，使全机的重心保持在一定范围内，需要让油箱中远离飞机理论重心的燃油优先消耗，靠近理论重心的燃油最后消耗。通常在飞机上采用油泵或引射泵等方式将其他部位的燃油转输到供油箱中进行消耗，再辅以燃油测量系统时刻监视燃油油量，以保证燃油重心始终保持在要求范围内。但因部分无人机油箱尺寸较小，长度较长，高度很低，无法采取上述方法输油，燃油只能在重力作用下消耗，现有的无人机油箱在该状态下存在以下缺点：

1、燃油在油箱中均匀地等液面下降，当飞机产生俯仰角之后，燃油会在重力的作用下流向油箱前端或后端，燃油重心会有较大偏移，导致飞机重心超出限制；

2、燃油在油箱中会存在大幅度晃动，导致吸油口可能会露出油面，无法连续向发动机供油；

3、仅沿航向方向划分油箱，而不采取其他控制形式，在重力作用下，几个油箱会形成等液面耗油，燃油重心依然得不到控制。

基于以上缺点，无人机的燃油重心无法控制，会影响飞行机动性和安全。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种机械式燃油重心控制油箱，能够解决现有无人机的燃油重心无法控制的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种机械式燃油重心控制油箱，包括封闭的油箱主体，所述的油箱主体包括上壳体，上壳体底部设置有底板，上壳体和底板的机头端设置有前端板，上壳体和底板的机尾端设置有后端板：

所述的油箱主体内设置有独立的第一子油箱、第二子油箱、第三子油箱、第四子油箱、过油仓和供油箱，所述的第一子油箱、第二子油箱、第三子油箱和第四子油箱在油箱主体内沿机头至机尾方向依次布设；所述的过油仓位于第二子油箱和第三子油箱的下方，所述的供油箱位于过油仓内，供油箱将过油仓分割为独立的头过油仓和尾过油仓，头过油仓与第一子油箱相邻，尾过油仓与第四子油箱相邻；

所述的第一子油箱与第二子油箱和过油仓之间通过第一竖向隔板隔开，所述的第二子油箱与第三子油箱之间通过第二竖向隔板隔开，所述的第三子油箱和过油仓与第四子油箱之间通过第三竖向隔板隔开，所述的第二子油箱和过油仓之间通过第一下隔板隔开，所述的第三子油箱和过油仓之间通过第二下隔板隔开；

所述的第一竖向隔板上开设有用于连通第一子油箱和头过油仓的第一串油孔，所述的第三竖向隔板上开设有用于连通第四子油箱和尾过油仓的第二串油孔；所述的第一下隔板上安装有用于连通第二子油箱和头过油仓的第一浮子阀，所述的第二下隔板上安装有用于连通第三子油箱和尾过油仓的第二浮子阀，所述的供油箱上分别设置有与头过油仓和尾过油仓相连通的挡板单向阀，燃油通过挡板单向阀流入供油箱；

所述的第一子油箱和第四子油箱上均设置有通气嘴；所述的第一子油箱与第二子油箱之间设置有第一通气管，所述的第二子油箱与第三子油箱之间设置有第二通气管；所述的第三子油箱和供油箱之间设置有第三通气管；

所述的第一子油箱、第二子油箱、第三子油箱和第四子油箱上分别设置有加油口；所述的油箱主体上设置有供油口，供油口通过供油管与供油箱相连通；所述的油箱主体上还设置有回油口，回油口通过回油管与供油箱相连通。

本发明还具有如下技术特征：

所述的第一子油箱和第四子油箱的上壳体顶部均设置有通气嘴。

所述的第一子油箱、第二子油箱、第三子油箱和第四子油箱的上壳体顶部分别设置有加油口；所述的后端板上设置有供油口，供油口通过供油管与供油箱相连通；所述的后端板上还设置有回油口，回油口通过回油管与供油箱相连通。

所述的第四子油箱的底部设置有导流板，所述的导流板顶面为倾斜的坡面，导流板顶面的坡面低处靠近所述的第二串油孔。

所述的导流板顶面的坡面坡度为4°～6°。

所述的第一子油箱、第二子油箱、第三子油箱、第四子油箱、头过油仓、尾过油仓和供油箱的体积大小比例为：(15～16)∶(7～8)∶(26～27)∶(20～21)∶(8～9)∶(1～1.5)∶1。

所述的供油箱的中心位置位于油箱主体内沿机头至机尾方向长度的2/3处。

所述的第一下隔板与底板之间的间距高于第二下隔板与底板之间的间距。

所述的底板包括沿机头至机尾方向布设的中间平板，中间平板的两侧分别通过侧板与上壳体的底部相连，侧板与中间平板之间的夹角为钝角。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

(i)本发明通过对整体油箱进行合理划分，设计出位于油箱底部的过油仓及供油箱，同时配合浮子阀和挡板单向阀的使用，优先消耗远离理论重心的子油箱中的燃油，再消耗接近理论重心的子油箱中的燃油，作为最后消耗的供油箱始终保持满油状态，有效地实现了飞机燃油重心的机械式调节，并能很大程度的提高供输油的可靠性，减少对飞行机动性的影响，保证飞机的安全，具有很好的实用价值。

(ii)本发明供油箱始终保持满油状态，设置在供油箱中的供油管路的吸油口在任何飞行状态下均不会露出油面，可以有效持续的向发动机提供燃油，保证飞行的安全性。

(iii)本发明通过第四子油箱底部导流板的设计，有效的克服了当无人机在巡航状态时会保持的2～4°巡航角，而导致油箱后端的燃油无法给供油箱持续供油的问题，可以使油箱后端的燃油顺畅持续的给供油箱供油。

附图说明

图1是本发明油箱整体结构示意图。

图2是本发明油箱的前端面结构示意图图。

图3是本发明油箱的内部整体结构示意图。

图4是本发明油箱的底部结构示意图。

图5是本发明油箱的左剖视结构示意图。

图6是本发明油箱的右剖视结构示意图。

图中各个标号的含义为：

1-油箱主体，2-上壳体，3-底板，4-前端板，5-后端板，6-第一子油箱，7-第二子油箱，8-第三子油箱，9-第四子油箱，10-过油仓，11-供油箱，12-头过油仓，13-尾过油仓，14-第一竖向隔板，15-第二竖向隔板，16-第三竖向隔板，17-第一下隔板，18-第二下隔板，19-第一串油孔，20-第二串油孔，21-第一浮子阀，22-第二浮子阀，23-挡板单向阀，24-通气嘴，25-第一通气管，26-第二通气管，27-第三通气管，28-加油口，29-供油口，30-供油管，31-回油口，32-回油管，33-导流板，34-中间平板，35-侧板，36-加强缘条，37-结构支撑板，38-油孔，39-填充隔板。

以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例：

遵从上述技术方案，如图1至图6所示，本实施例给出一种机械式燃油重心控制油箱，包括封闭的油箱主体1，油箱主体1包括上壳体2，上壳体2底部设置有底板3，上壳体2和底板3的机头端设置有前端板4，上壳体2和底板3的机尾端设置有后端板5；

油箱主体1内设置有独立的第一子油箱6、第二子油箱7、第三子油箱8、第四子油箱9、过油仓10和供油箱11，第一子油箱6、第二子油箱7、第三子油箱8和第四子油箱9在油箱主体1内沿机头至机尾方向依次布设；过油仓10位于第二子油箱7和第三子油箱8的下方，供油箱11位于过油仓10内，供油箱11将过油仓10分割为独立的头过油仓12和尾过油仓13，头过油仓12与第一子油箱6相邻，尾过油仓13与第四子油箱9相邻；

第一子油箱6与第二子油箱7和过油仓10之间通过第一竖向隔板14隔开，第二子油箱7与第三子油箱8之间通过第二竖向隔板15隔开，第三子油箱8和过油仓10与第四子油箱9之间通过第三竖向隔板16隔开，第二子油箱7和过油仓10之间通过第一下隔板17隔开，第三子油箱8和过油仓10之间通过第二下隔板18隔开；

第一竖向隔板14上开设有用于连通第一子油箱6和头过油仓12的第一串油孔19，第三竖向隔板16上开设有用于连通第四子油箱9和尾过油仓13的第二串油孔20；第一下隔板17上安装有用于连通第二子油箱7和头过油仓12的第一浮子阀21，第二下隔板18上安装有用于连通第三子油箱8和尾过油仓13的第二浮子阀22，供油箱11上分别设置有与头过油仓12和尾过油仓13相连通的挡板单向阀23，燃油通过挡板单向阀23流入供油箱11；

第一子油箱6和第四子油箱9上均设置有通气嘴24；第一子油箱6与第二子油箱7之间设置有第一通气管25，第二子油箱7与第三子油箱8之间设置有第二通气管26；第三子油箱8和供油箱11之间设置有第三通气管27；

第一子油箱6、第二子油箱7、第三子油箱8和第四子油箱9上分别设置有加油口28；油箱主体1上设置有供油口29，供油口29通过供油管30与供油箱11相连通；油箱主体1上还设置有回油口31，回油口31通过回油管32与供油箱11相连通。

作为本实施例的一种优选方案，第一子油箱6和第四子油箱9的上壳体2顶部均设置有通气嘴24，通气嘴24、第一通气管25、第二通气管26和第三通气管27的设置，使油箱与大气相通，消除压力差，解决当燃油在不断的消耗过程中，因为油箱内的油面不断下降，使油箱内产生一定的真空度，燃油受真空度的影响，无法在重力作用下向供油箱持续供油的问题。

作为本实施例的一种优选方案，第一子油箱6、第二子油箱7、第三子油箱8和第四子油箱9的上壳体2顶部分别设置有加油口28，通过加油口28给第一子油箱6、第二子油箱7、第三子油箱8和第四子油箱9加入燃油；后端板5上设置有供油口29，供油口29通过供油管30与供油箱11相连通，燃油从供油箱11通过供油管30经过供油口29持续供油给发动机；后端板5上还设置有回油口31，回油口31通过回油管32与供油箱11相连通，回油管32布设时会依次穿过第四子油箱9和第三子油箱8再与供油箱11相连通，当机械式燃油重心控制油箱使用时，由于发动机的工作特性，只有一部分燃油会进燃烧室消耗掉，而剩余的燃油通过回油管32送回到供油箱11，可以减少油耗。

作为本实施例的一种优选方案，第四子油箱9的底部设置有导流板33，导流板33顶面为倾斜的坡面，导流板33顶面的坡面低处靠近第二串油孔20，以克服在无人机在巡航状态产生巡航角时，位于油箱后端的第四子油箱9燃油无法给供油箱11持续供油的问题。

具体的，导流板33顶面的坡面坡度为4°～6°，此时在无人机巡航状态时产生的巡航角为2°～4°，优选导流板33顶面的坡面坡度为5°，在这个坡度下，第四子油箱9内的燃油可以顺畅持续的给供油箱11供油。

作为本实施例的一种优选方案，根据无人机的燃油重心范围，对无人机的燃油重心进行计算，通过多次迭代试验，第一子油箱6、第二子油箱7、第三子油箱8、第四子油箱9、头过油仓12、尾过油仓13和供油箱11的体积大小比例范围为：(15～16)∶(7～8)∶(26～27)∶(20～21)∶(8～9)∶(1～1.5)∶1；

作为本实施例的一种优选方案，第一子油箱6、第二子油箱7、第三子油箱8、第四子油箱9、头过油仓12、尾过油仓13和供油箱11的体积大小为：

此时，在无人机飞行耗油过程中，全机的重心保持在安全范围内。

作为本实施例的一种优选方案，供油箱11的中心位置位于油箱主体1内沿机头至机尾方向长度的2/3处，该位置靠近无人机理论重心范围，有利于无人机重心控制。

作为本实施例的一种优选方案，第一下隔板17与底板3之间的间距高于第二下隔板18与底板3之间的间距，间距之间的高度差为10mm，在飞机上飞行耗油过程中，为了控制燃油重心，当第一子油箱6和第四子油箱9持续供油一定时间，过油仓10内的油面高度与第一子油箱6和第四子油箱9的油面高度相同时，优先消耗第二子油箱7内的燃油；

具体的，第一下隔板17与底板3之间的高度为40mm，第二下隔板18与底板3之间的高度为30mm，供油箱11的高度为30mm。

作为本实施例的一种优选方案，在供油箱11的上方贴合第二下隔板18设置填充隔板39，填充隔板39的厚度为7mm，使供油箱11的内部实际高度为23mm，供油箱11与过油仓10之间的高度差，可以避免当第二浮子阀开启时，供油箱11内存在部分空油区域，从而避免当飞机出现负过载时供油箱11无法连续供油的情况。

作为本实施例的一种优选方案，底板3包括沿机头至机尾方向布设的中间平板34，中间平板34的两侧分别通过侧板35与上壳体2的底部相连，侧板35与中间平板34之间的夹角为钝角，便于第一子油箱6和第四子油箱9内的燃油可以在重力的作用下顺畅的通过第一串油孔19和第二串油孔20流入过油仓10内。

作为本实施例的一种优选方案，第三子油箱8内设置有加强缘条36，用于支撑第三子油箱8的上壳体2，避免第三子油箱8发生形变。

作为本实施例的一种优选方案，第四子油箱9内垂直于底部设置有结构支撑板37，用于支撑第四子油箱9，避免第四子油箱9发生形变，结构支撑板37上设置有用于燃油通过的油孔38。

本发明使用时，为了控制飞机的燃油重心，需优先消耗远离理论重心的第一子油箱6和第四子油箱9中的燃油，第一子油箱6中的燃油通过第一串油孔19流入头过油仓12，第四子油箱9中的燃油通过第二串油孔20流入尾过油仓13，经过供油箱11上分别设置的与头过油仓12和尾过油仓13相连通的挡板单向阀23流入供油箱11，挡板单向阀23向供油箱11内单向开启，保证过油仓10内的燃油流入供油箱11，同时防止供油箱11内的燃油流出供油箱11，第二子油箱7与第三子油箱8在第一子油箱6和第四子油箱9消耗过程中，保持满油状态，当第一子油箱6和第四子油箱9内的燃油剩余少量时，开始消耗接近理论重心的第二子油箱7与第三子油箱8内地燃油，当过油仓10内的油面与第一下隔板17之间的高度介于5～7mm时，第一浮子阀21处于半开状态，第二子油箱7内的燃油补充至头过油仓12内，当过油仓10内的油面与第一下隔板17之间的高度大于7mm时，第一浮子阀21完全打开，第二子油箱7内的燃油通过头过油仓12给供油箱11持续供油，当过油仓10内的油面与第二下隔板18之间的高度介于5～7mm时，第二浮子阀22处于半开状态，第三子油箱8内的燃油补充至尾过油仓13内，当过油仓10内的油面与第二下隔板18之间的高度大于7mm时，第二浮子阀22完全打开，第三子油箱8内的燃油通过头过油仓12给供油箱11持续供油。

在整个供油过程中，最先消耗完第二子油箱7内的燃油，其次是第三子油箱8内的燃油，最后是第一子油箱6和第四子油箱9内的燃油，在此过程中保持供油箱始终满油。