[发明专利]一种适用于无人机的辅助能源控制系统及控制方法

说明书

本发明属于航空飞行器设计技术领域，公开了一种适用于无人机的辅助能源控制系统及控制方法，系统包括发动机和引气管路，引气管路包括主路和三个支路，主路通过限流装置同时连接三个支路，发动机的气流出口连接引气管路的主路一端，引气管路的三个支路分别连接环控系统、能源发生装置和燃油系统，引气管路的主路上设有关断阀；还包括系统控制器，系统控制器连接、监测和控制关断阀、限流装置、发动机和能源发生装置。系统采用双源引气大大提高气体使用效率；并且采用多向输出和阶梯管理，在不影响发动机功率且引气来源相同的情况下，互不影响对方功能的实现；自动控制与人工控制并用，既提高了系统的智能化程度，也保证了任务的可靠实现。

技术领域

本发明属于航空飞行器设计技术领域，涉及一种飞行器控制系统，具体涉及一种适用于无人机的辅助能源控制系统及控制方法。

背景技术

随着航空技术的不断发展，飞机用电设备剧增，对机载能源提出更高的要求，特别对长航时无人机，由于其长航时、多任务负载的特性，由应急供电时间要求加长，对电源的功率需求大幅度增加，为满足飞机研制的要求，迫切需要研制重量轻，安全性高，可长时为飞机提供功率的辅助能源系统。

目前的长航时无人机，多数采用的是蓄电池配合发电机的形式，发电机多数与发动机同轴或者具有动力传递关系，在发动机工作时带动发电机对蓄电池充电。但是该结构将对发动机带来额外的负担，也为发动机结构设计带来难度。因此采用气动类发电机作为长航时无人机的辅助能源发生装置的主要部分，但是又需要考虑的引气的问题，无人机上有许多系统需要进行引气，目前没有一套控制系统能够协调各系统间的引气。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种适用于无人机的辅助能源控制系统及控制方法，通过合理利用发动机高压空气，一方面驱动涡轮输出轴功率给辅助发电机为飞机提供应急供电，并满足在应急飞行状态连续用电需求，又能满足其他系统的对飞机空气能源的需求。其特点是既不影响发动机的正常工作，又能提高安全性和可靠性。

本发明的技术方案是：

一种适用于无人机的辅助能源控制系统，包括发动机和引气管路，引气管路包括主路和三个支路，主路通过限流装置同时连接三个支路，发动机的气流出口连接引气管路的主路一端，引气管路的三个支路分别连接环控系统、能源发生装置和燃油系统，引气管路的主路上设有关断阀；还包括系统控制器，系统控制器连接、监测和控制关断阀、限流装置、发动机和能源发生装置。原来的引气是各自控制，该结构采用引气的综合管理，实现引气的分段阶梯利用；主路上还设有关断阀，在发动机清洗等状态下不会污染到后端其他系统。

进一步的，发动机具有双引气口，引气管路的主路是双引气柔性导管。在发动机工作时将发动机双引气口输出的引气汇总后向后传输，双端引气的作用是实现平台工作时候的位移补偿，减小功率损失：原功率损耗从14％下降到5％；采用柔性导管具有更好的补偿效果。

一种适用于无人机的辅助能源控制方法，使用上述的一种适用于无人机的辅助能源控制系统，包括以下方法：

a、发动机的引气管路，用于从发动机提取引气传输至后端；

b、关断阀门及限流装置，用于将引气输送至环控系统、能源发生装置和燃油系统，限流装置具备对每个支路的限流功能，关断阀门在特殊情况下关断后端气路；

c、能源发生装置，将从发动机引气的能量转化为轴功率输出至发电机；

d、系统控制器，包括控制策略，控制系统的工作及状态监控。

进一步的，d方法具体为：由飞机平台首先给出辅助能源系统“起动信号”到系统控制器，同时控制器将“起动信号”反馈给机电系统，飞机平台决策后“关断”环控端引气；当需要关闭辅助能源系统时，同样由平台决策给出辅助能源系统“关闭信号”，辅助能源系统“起动信号”消失时，恢复机电系统对环控引气活门的正常控制。

进一步的，系统控制器包括“自动”和“人工”两种工作模式。