[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

本發明涉及一種無人機用發動機滑油冷卻控制系統及控制方法，滑油冷卻控制系統根據發動機不同的運行狀態及反饋的滑油溫度實時調整滑油冷卻氣道開度，以達到調節滑油散熱器冷卻進氣量，發動機滑油溫度合理控制的目的。發動機運轉后，在滑油溫度較高時，控制系統自動增大氣道門開度，直至全開，增加冷卻空氣量；滑油溫度較低時自動減小氣道門開度，直至全關，減小冷卻空氣量。此方法有效避免因滑油潤滑效果差造成發動機運動副磨損甚至損壞，實現了對滑油溫度的自動閉環控制，使發動機盡可能工作在高效區；同時，提高了滑油散熱器機上布置的靈活度，合理設置冷卻氣道沖壓進氣口，減少無人機氣動阻力。

技術領域

本發明屬于無人機用發動機滑油冷卻技術領域，特別是涉及一種以航空活塞發動機為動力的無人機滑油冷卻控制系統和控制方法。

背景技術

采用獨立潤滑的無人機航空活塞發動機，為使發動機工作達到持續有效潤滑的目的，發動機工作后需對滑油溫度進行冷卻控制。滑油冷卻主要分為氣冷和油冷兩種方式，而中小型無人機因受結構、重量等限制，較多利用外界空氣對滑油進行氣冷，即空氣吹拂滑油散熱器。

為保證滑油散熱器有效散熱，空氣通過無人機冷卻氣道引入散熱器迎風面。通常在無人機高速飛行時，發動機大功率運轉，速度沖壓使大量空氣進入冷卻氣道，滑油冷卻效果明顯；而發動機功率較低時，滑油溫度不高，引入大量空氣冷卻會造成滑油溫度偏低，甚至低于發動機運轉所需滑油溫度極限，易造成發動機工作不穩定、甚至損壞發動機運動部件。

發明專利申請201811533430.4“一種串聯式滑油冷卻裝置”中螺旋槳飛機分別使用空氣與燃油兩種介質散熱器對發電機滑油進行冷卻，當滑油溫度低于設計值時，利用旁通閥和手動開關控制滑油不經散熱器直接進入發電機。此方法結構較復雜，系統重量增大，且手動開關無法用于無人機空中滑油溫度冷卻控制切換。

如何根據發動機運轉的實際工況，合理冷卻滑油，使其溫度始終適于發動機舒適運轉，不超出使用限制，在現有的無人機技術中還無簡單有效的冷卻控制方法和控制系統。

發明內容

本發明的目的是提供一種無人機滑油溫度冷卻調節控制系統和控制方法，設置簡單調節機構、制定有效控制邏輯，解決獨立潤滑的航空活塞發動機工作過程中滑油溫度合理冷卻的問題，使發動機空中可靠工作。

本發明的技術方案是：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，包括冷卻氣道、氣道門、氣道舵機、滑油散熱器、滑油溫度傳感器、滑油泵、舵機控制器和滑油箱；所述氣道舵機包括舵機執行機構和舵機搖臂；

所述冷卻氣道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；冷卻氣道前端設置氣道門；

所述氣道舵機位于冷卻氣道內靠近進氣入口處，舵機執行機構根據舵機控制器的指令控制舵機搖臂不同角度運動，舵機搖臂控制氣道門開啟不同角度；

所述滑油散熱器位于冷卻氣道底部，進口端通過管路與滑油箱連接，出口端通過管路與發動機滑油泵入口連接，輸出冷卻后的滑油；

所述滑油溫度傳感器安裝于發動機滑油泵上，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；

所述舵機控制器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搖臂位置信息反饋分析。

本發明進一步的技術方案是：一種采用航空活塞發動機為動力的無人機滑油冷卻控制方法，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：