[發明專利]一種無人機用發動機滑油冷卻控制系統及控制方法

在審

• 申請號: 202011080254.0
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112228182A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 車海威
• 申請（專利權）人: 西安愛生技術集團公司;西北工業大學
• 主分類號: F01M5/00
• 分類號: F01M5/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 華金

1.一種采用航空活塞發動機為動力的無人機滑油冷卻控制系統，其特征在于，包括冷卻氣道(1)、氣道門(2)、氣道舵機(3)、滑油散熱器(4)、滑油溫度傳感器(5)、滑油泵(6)、舵機控制器(7)和滑油箱(9)；所述氣道舵機(3)包括舵機執行機構(301)和舵機搖臂(302)；

所述冷卻氣道(1)為設置在無人機機身蒙皮上的氣動開口與內部冷卻氣流通道；冷卻氣道(1)前端設置氣道門(2)；

所述氣道舵機(3)位于冷卻氣道(1)內靠近進氣入口處，舵機執行機構(301)根據舵機控制器(7)的指令控制舵機搖臂(302)不同角度運動，舵機搖臂(302)控制氣道門(2)開啟不同角度；

所述滑油散熱器(4)位于冷卻氣道(1)底部，進口端通過管路與滑油箱(9)連接，出口端通過管路與發動機滑油泵(6)入口連接，輸出冷卻后的滑油；

所述滑油溫度傳感器(5)安裝于發動機滑油泵(6)上，用于將采集的滑油溫度信號通過電纜實時輸送給舵機控制器(7)；

所述舵機控制器(7)連于無人機動力系統控制電路，實現對上位機指令的執行控制、滑油溫度判定與氣道舵機(3)搖臂(302)位置信息反饋分析。

2.基于權利要求1所述一種采用航空活塞發動機為動力的無人機滑油冷卻控制系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：設計合理冷卻風道有效面積，滿足發動機工作滑油最大散熱需求；

步驟2：根據無人機機身外形氣動特點與滑油散熱器安裝位置設計沖壓進氣口位置與外形，減少飛機氣動阻力，同時滿足滑油最大冷卻進氣需求；

步驟3：根據發動機可靠運轉滑油溫度限制范圍，制定氣道門開度-滑油溫度控制邏輯，包括以下子步驟：

子步驟3.1：定義滑油各個階段溫度和氣道門狀態：

滑油溫度t₀為發動機工作時目標溫度，控制調整氣道門開度使滑油溫度向t₀調節；

滑油溫度t₁為發動機工作時最低保護溫度，滑油溫度低于t₁氣道門關閉；

滑油溫度t₂～t₃為發動機工作時理想溫度區間，在此溫度范圍下氣道門開度保持不變；

滑油溫度t₄為發動機工作時最高保護溫度，滑油溫度高于t₄氣道門全開；

且滑油溫度：t₁＜t₂＜t₀＜t₃＜t₄；

子步驟3.2：發動機工作，開始實施滑油溫度控制：

當舵機控制器收到滑油溫度傳感器采集的滑油溫度t＜t₁，則控制氣道舵機作動，舵機搖臂移動使氣道門全關；

當舵機控制器收到滑油溫度傳感器采集的滑油溫度t＞t₁，則舵機控制器判斷是否t₂＜滑油溫度t＜t₃，如滑油溫度在此范圍，氣道舵機保持氣道門開度不變；

當舵機控制器收到滑油溫度傳感器采集的滑油溫度不在t₂～t₃區間范圍，則舵機控制器判斷是否滑油溫度t＞t₄，滿足條件，則控制氣道舵機作動，舵機搖臂移動使氣道門全開；如不滿足滑油溫度t＞t₄，舵機控制器則按預置的發動機工作滑油溫度變化規律進行解算，控制氣道舵機作動，調整氣道門開度使冷卻后的滑油溫度向目標溫度t₀調節；

步驟4：發動機運轉，舵機控制器根據發動機工作狀態、滑油溫度傳感器采集的滑油溫度控制舵機執行氣道門打開位置調整，從而控制無人機滑油冷卻進氣量，使滑油以合適的溫度潤滑發動機，實現滑油溫度冷卻的閉環控制。