一种航空飞行器增压倒飞的油箱装置及其方法

摘要

本发明公开了一种航空飞行器增压倒飞的油箱装置及其方法，装置包括主油箱、倒飞油箱、过渡油箱、输气管路和输油管路；主油箱内设有过渡油箱，过渡油箱内设有重力阀；第一管路的一端与重力阀连通，另一端位于倒飞油箱的内顶部；第二管路的一端与重力阀连通，另一端位于主油箱的内底部；第三管路的一端与重力阀连通，另一端位于主油箱的内顶部；沿进气方向，输气管路上依次设有减压阀和气路三通阀；沿供油方向，输油管路上依次设有油路三通阀和燃油泵；输油软管位于倒飞油箱的内部，一端固定有重锤，使发动机在飞行器正飞或倒飞状态均能持续从倒飞油箱中获取燃油。本发明将主油箱、倒飞油箱和过渡油箱作为一体进行设计，制作和组装都较为简单。

说明书

技术领域

本发明涉及航空领域，尤其涉及一种航空飞行器增压倒飞的油箱装置及其方法。

背景技术

航空飞行器高空飞行时，其发动机供油系统需要进行增压，主要有软油箱和硬油箱增压方案。对于采用软油箱进行增压，需要外部提供密闭容器，该方式具有以下缺点：1)由于软油箱安装、固定、使用及维护等要求，软油箱安装舱壁需开口盖或孔，难以保证舱室密封；2)由于软油箱加油、排气及维护时，口盖需经常拆卸，为保证舱室密封，需附加相关操作，增加成本，不便于使用维护等；3)会造成结构复杂，燃油容积减小等问题。

此外，对于大机动飞行的飞行器，在有负过载或者倒飞时，油箱内的空气可能会进入供油管路，导致发动机取油不连续引发空中停车特情。

发明内容

本发明的目的是解决传统航空飞行器供油油箱存在的问题和不足，提出一种基于硬油箱的航空飞行器增压倒飞的油箱装置及其方法，本发明具有重量轻、密封性好、油箱容积大、增压恒定等优点，并具有在负过载和倒飞状态下持续供油能力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一目的在于提供一种航空飞行器增压倒飞的油箱装置，其包括主油箱、倒飞油箱、过渡油箱、输气管路和输油管路；

所述主油箱内设有过渡油箱，过渡油箱内设有重力阀；过渡油箱通过第一管路与倒飞油箱相连通；所述第一管路的一端与重力阀连通，另一端位于倒飞油箱的内顶部；过渡油箱分别通过第二管路和第三管路与主油箱相连通；所述第二管路的一端与重力阀连通，另一端位于主油箱的内底部；所述第三管路的一端与重力阀连通，另一端位于主油箱的内顶部；当飞行器处于正过载状态时，第一管路和第二管路相连通；当飞行器处于负过载状态时，第一管路和第三管路相连通；

沿进气方向，输气管路上依次设有减压阀和气路三通阀；所述气路三通阀通过阀切换具有两种不同的导通状态，处于第一状态时能将主油箱与外部大气相连通，处于第二状态时能将主油箱通过输气管路与外部的压缩气体管路相连通；

沿供油方向，输油管路上依次设有油路三通阀和燃油泵；所述油路三通阀通过阀切换具有两种不同的导通状态，处于第一状态时能将倒飞油箱与外界的输油或抽油装置相连通，处于第二状态时能将倒飞油箱通过相互连通的输油软管和输油管路与外部的发动机连接；所述输油软管位于倒飞油箱的内部，一端与输油管路连通，另一端固定有重锤；重锤能随过载变化带动输油软管端部在倒飞油箱中自由运动，使发动机在飞行器正飞或倒飞状态均能持续从倒飞油箱中获取燃油。

作为优选，所述主油箱内设有若干防浪涌隔板。

作为优选，位于所述减压阀与主油箱之间的输气管路上设有气路压力传感器；位于燃油泵与发动机之间的输油管路上设有油路压力传感器。

作为优选，所述发动机包括但不限于涡扇发动机、涡喷发动机、涡桨发动机或者活塞发动机。

作为优选，所述压缩气体管路中通入的压缩气体为发动机引气或航空器自带压缩气体。

作为优选，在所述第二管路设有重锤的一端还设有防气泡油过滤装置。

作为优选，所述主油箱、倒飞油箱和过渡油箱均采用兼具硬质和轻质特性的材料。

作为优选，所述输气管路的进气端设有气体过滤器，输油管路与发动机的连接端设有油过滤器。

作为优选，所述过渡油箱底部设有用于维护油箱和管路的口盖。

本发明的第二目的在于提供一种根据上述任一所述油箱装置对航空飞行器供油的方法，具体如下：

当向油箱装置中加油时，油箱装置处于水平状态，重锤位于倒飞油箱内的下部；气路三通阀和油路三通阀均处于第一状态，主油箱与外部大气相连通，倒飞油箱与外界的加油装置连通；燃油从加油装置中通过输油管路逐渐注入倒飞油箱，随后燃油通过第一管路逐渐注入过渡油箱，最后燃油通过第二管路逐渐注入主油箱内；当燃油进入输气管路，在气路三通阀于外部大气连通的管路内可见燃油时，主油箱、倒飞油箱和过渡油箱均处于注满状态，加油过程结束；

当从油箱装置中抽油时，油箱装置处于水平状态，重锤位于倒飞油箱内的下部；气路三通阀和油路三通阀均处于第一状态，主油箱与外部大气相连通，倒飞油箱与外界的抽油装置连通；倒飞油箱内剩余的燃油被抽出，倒飞油箱内液面下降，在负压作用下，主油箱内的燃油通过第二管路进入过渡油箱，随后通过第一管路进入倒飞油箱；在抽油装置的作用下，倒飞油箱内的燃油被不断抽出，直至主油箱、倒飞油箱和过渡油箱内的燃油均被抽空，抽油过程结束；

当航空飞行器处于正飞状态时，油箱装置处于水平状态，重锤位于倒飞油箱内的下部，气路三通阀和油路三通阀均处于第二状态；主油箱通过输气管路与外部的压缩气体管路相连通，压缩气体通过减压阀作用后恒压进入主油箱，以维持主油箱内的压力稳定；第一管路和第二管路相连通；在压力的作用下，主油箱内的燃油通过第二管路进入过渡油箱，再通过第一管路进入倒飞油箱；倒飞油箱通过相互连通的输油软管和输油管路与外部的发动机连接，为发动机持续供油；

当航空飞行器处于倒飞状态时，油箱装置处于倒置状态，重锤位于倒飞油箱内的上部，气路三通阀和油路三通阀均处于第二状态；主油箱通过输气管路与外部的压缩气体管路相连通，压缩气体通过减压阀作用后恒压进入主油箱，以维持主油箱内的压力稳定；第一管路和第三管路相连通；在压力的作用下，主油箱内的燃油通过第三管路进入过渡油箱，再通过第一管路进入倒飞油箱；倒飞油箱通过相互连通的输油软管和输油管路与外部的发动机连接，为发动机持续供油。

本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

1)本发明将主油箱、倒飞油箱和过渡油箱作为一体进行设计，制作和组装都较为简单。

2)本发明采用了一体式的抽/吸油设计，即在输油管路上通过三通阀的设置外接输油或抽油装置，能够同步实现向油箱中加油或者吸油的设置；而且在输气管路上也通过三通阀的设置仅有一个通气口与外接大气连通；本发明通过仅设有一个通气口和一个输油口，有利于解决油箱的密封问题，也减少了密封成本。

3)本发明的过渡油箱底部开有口盖，对于管路和重力阀的安装、主油箱和倒飞油箱的密封性检测以及维护都提供了极大的便利。

4)本发明在主油箱中设置的防浪涌挡板可以减少飞行器姿态变化引起的油箱液面晃动，也减少了燃油对全机重心的影响。

5)本发明的倒飞油箱内的输油软管末端设有一重锤，能够满足各种姿态、各种过载下飞行器发动机的取油要求。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图中附图标记为：1主油箱、2倒飞油箱、3过渡油箱，4减压阀、5输气管路、6气路压力传感器、7气路三通阀、8油路三通阀、9重力阀、10重锤、11第一管路、12第二管路、13第三管路、14防浪涌隔板、15油过滤器、16燃油泵、17油路压力传感器、18输油管路、19气体过滤器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，本发明提供了一种航空飞行器增压倒飞的油箱装置，该油箱装置包括主油箱1、用于供油的倒飞油箱2、用于连接主油箱1和倒飞油箱2的过渡油箱3、输气管路5和输油管路18。

主油箱1用于容置燃油，其内部设有过渡油箱3，过渡油箱3内设有重力阀9。过渡油箱3通过第一管路11与倒飞油箱2相连通，第一管路11的一端与重力阀9连通，第一管路11的另一端位于倒飞油箱2的内顶部。过渡油箱3通过第二管路12与主油箱1相连通，第二管路12的一端与重力阀9连通，第二管路12的另一端位于主油箱1的内底部。过渡油箱3还能通过第三管路13与主油箱1相连通，第三管路13的一端与重力阀9连通，第三管路13的另一端位于主油箱1的内顶部。

当飞行器处于正过载状态(即过载向下)时，通过第一管路11和第二管路12的连通使得主油箱1与倒飞油箱2相连通。当飞行器处于负过载状态(即过载向上)时，通过第一管路11和第三管路13的连通使得主油箱1与倒飞油箱2相连通，从而保证飞行器在正飞或倒飞状态时均能够有效取油。

在本实施例中，主油箱1内还设有多个防浪涌隔板14，可以有效减少航空飞行器由于姿态变化引起的主油箱1内液面晃动，也减少了主油箱1内燃油重心的变化对整个航空飞行器重心的影响。主油箱1、倒飞油箱2和过渡油箱3均可以采用兼具硬质和轻质特性的材料，可以设置为硬壳式结构，所选的材料可以为轻质金属或者复合材料，而且该材料还需要具有一定的强度，从而可以有效抵抗油箱内部的增压。

沿进气方向，输气管路5上依次设有减压阀4和气路三通阀7。气路三通阀7通过阀切换具有两种不同的导通状态，处于第一状态时能将主油箱1与外部大气相连通，处于第二状态时能将主油箱1通过输气管路5与外部的压缩气体管路相连通。压缩气体管路中通入的压缩气体可以为发动机的引气或航空器自带压缩气体。

在本实施例中，位于减压阀4与主油箱1之间的输气管路5上还设有气路压力传感器6，以便于实时监测经过减压阀4作用后的气体压力情况，确保油箱内压稳定安全。减压阀4具备恒压、稳定供压的能力，能够使进入主油箱1中的气体压力自动保持稳定。在输气管路5的进气端设有气体过滤器19，确保从压缩气体管路通入的气体中不会含有杂质颗粒，从而保证航天飞行器的稳定运行。

沿供油方向，输油管路18上依次设有油路三通阀8和燃油泵16。油路三通阀8通过阀切换具有两种不同的导通状态，处于第一状态时能将倒飞油箱2与外界连通，处于第二状态时能将倒飞油箱2通过相互连通的输油软管和输油管路18与外部的发动机连接。其中，输油软管位于倒飞油箱2的内部，输油软管的一端与输油管路18连通，另一端的端部固定有重锤10。重锤10为重力较大的部件，能随过载变化带动输油软管端部在倒飞油箱2中自由运动，使装有重锤10的输油管路18一端能够一直浸没于倒飞油箱2中燃油液面之下，保证发动机在飞行器正飞或倒飞状态下均能持续从倒飞油箱2中获取燃油。由于重锤10会在重力作用下来回摆动，搅动倒飞油箱2内的燃油油体从而形成微小的气泡，因此，为了防止微小气泡通过输油软管进入输油管路18，在第二管路12上设有重锤10的一端还可以设有防气泡油过滤装置。

在本实施例中，位于燃油泵16与发动机之间的输油管路18上设有油路压力传感器17，以便于实时监测燃油泵16后的油路压力，防止发动机的损坏。在输油管路18与发动机的连接端还设有油过滤器15，确保从输油管路通入发动机的燃油中不会含有杂质颗粒，从而保证航天飞行器的稳定运行。发动机可以根据需要进行设置，比如设置为涡扇发动机、涡喷发动机、涡桨发动机或者活塞发动机等等。

为了便于对位于倒飞油箱2中的各个管路(第一管路11、第二管路12和第三管路13)和重力阀9的安装，以及对主油箱1、倒飞油箱2和过渡油箱3的密封性检测和维护，可以在过渡油箱3底部开设一个口盖。该口盖能够根据需要打开，但关闭时又能够保持过渡油箱3的密封性。

利用上述油箱装置对航空飞行器进行供油的方法，具体如下：

当需要向油箱装置中加油时，此时油箱装置处于水平状态，重锤10位于倒飞油箱2内的下部。气路三通阀7和油路三通阀8均处于第一状态，即主油箱1与外部大气相连通，倒飞油箱2与外界的加油装置连通。加油装置可以为油箱或者油桶。

燃油从加油装置中通过输油管路18逐渐注入倒飞油箱2，随后倒飞油箱2中的燃油通过第一管路11逐渐注入过渡油箱3，最后过渡油箱3中的燃油通过第二管路12逐渐注入主油箱1内。当燃油进入输气管路5，并且在气路三通阀7于外部大气连通的管路内能够看到燃油时，说明此时主油箱1、倒飞油箱2和过渡油箱3均处于注满燃油的状态，该加油过程结束。

当需要从油箱装置中抽油时，此时油箱装置处于水平状态，重锤10位于倒飞油箱2内的下部。气路三通阀7和油路三通阀8均处于第一状态，即主油箱1与外部大气相连通，倒飞油箱2与外界的抽油装置连通。倒飞油箱2内剩余的燃油被抽出，倒飞油箱2内液面下降。同时，在抽油装置的负压作用下，主油箱1内的燃油通过第二管路12进入过渡油箱3，随后过渡油箱3内的燃油通过第一管路11进入倒飞油箱2。在抽油装置的作用下，倒飞油箱2内的燃油被不断抽出，直至主油箱1、倒飞油箱2和过渡油箱3内的燃油均被抽空，说明该抽油过程结束。

当航空飞行器处于正飞状态时，此时油箱装置也处于水平状态，重锤10位于倒飞油箱2内的下部，气路三通阀7和油路三通阀8均处于第二状态，即主油箱1通过输气管路5与外部的压缩气体管路相连通，倒飞油箱2通过相互连通的输油软管和输油管路18与外部的发动机连接。主油箱1通过输气管路5与外部的压缩气体管路相连通，压缩气体通过减压阀4作用后恒压进入主油箱1，以维持主油箱1内的压力稳定。第一管路11和第二管路12相连通。在压缩气体的压力的作用下，主油箱1内的燃油通过第二管路12进入过渡油箱3，再通过第一管路11进入倒飞油箱2。倒飞油箱2通过相互连通的输油软管和输油管路18与外部的发动机连接，从而实现为发动机持续供油。

当航空飞行器处于倒飞状态时，油箱装置处于倒置状态，重锤10位于倒飞油箱2内的上部，气路三通阀7和油路三通阀8均处于第二状态，即主油箱1通过输气管路5与外部的压缩气体管路相连通，倒飞油箱2通过相互连通的输油软管和输油管路18与外部的发动机连接。主油箱1通过输气管路5与外部的压缩气体管路相连通，压缩气体通过减压阀4作用后恒压进入主油箱1，以维持主油箱1内的压力稳定。第一管路11和第三管路13相连通。在压缩气体的压力的作用下，主油箱1内的燃油通过第三管路13进入过渡油箱3，再通过第一管路11进入倒飞油箱2。倒飞油箱2通过相互连通的输油软管和输油管路18与外部的发动机连接，从而实现为发动机持续供油。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。