一种具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统的制作方法

1.本发明属于直升机燃油系统设计领域，具体涉及一种具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统。


背景技术：

2.为了缩短直升机再次出动时间，快速补给燃油，直升机通常需具备压力加油能力。压力加油具有流量大、压力大的特点，相较于重力加油可以大大缩短加油时间，提升作战能力，且全程密闭，可减少油气扩散，降低风险。
3.由于压力加油具有流量大、压力大的特点，当压力加油达到预定油量或满油时，压力加油系统控制失效不能自动停止时，会造成油箱和油箱舱超压破坏，存在一定的隐患。对于压力加油系统控制失效存在的隐患，现有的直升机一般采用在油箱上安装溢流阀或在油箱上安装具有溢流功能的通气阀来将燃油溢流到机外。在压力加油系统控制失效时，上述两种溢流方式均没有直接阻止燃油进入燃油箱，而是将进入油箱多余的燃油溢流出机外，同时也带来系统增重及抗坠毁设计难度增大等问题。


技术实现要素：

4.本发明的目：本发明提供了一种具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统，具有两套相互独立的满油切断的控制措施，实现双余度控制。同时，在压力加油前，可对两套控制措施分别进行预检，提前检查系统设备工作状态，实现压力加油多余度控制极大提高压力加油的可靠性，有效避免压力加油控制失效带来的隐患。此外，浮子组件动作还具备指示功能，当压力加油控制失效时，便于系统设备故障定位。
5.本发明的技术方案是：
6.一种具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统，包括直升机燃油箱1，在直升机燃油箱1侧壁设置压力加油口2，压力加油口2与位于燃油箱1内底部的控制阀4连接，控制阀4内部设置上膜片腔5和下膜片腔6两个独立腔室，下膜片腔6底部设置复位弹簧7，顶部设置密封活门8，上膜片腔5腔室与主控制管9连接，下膜片腔6腔室与副控制管10连接，主控制管9连接至油箱顶部的主锥形活门11，副控制管10连接副锥形活门12，主、副两个锥形活门通过两个压杆机构13分别连接主浮子组件14和副浮子组件15，主、副浮子组件内部均设置永久磁铁27，主、副浮子组件下方分别设置主电磁机构16和副电磁机构17，主、副浮子组件上方分别设置主干簧管19和副干簧管20，主、副电磁机构均由机上电源21进行供电，且主、副电磁机构分别与位于加油控制面板22上的主预检开关23和副预检开关24一一对应连接，分别由主预检开关23和副预检开关24控制通断，主、副干簧管通过机上电源21进行供电，并连接至预检指示灯25，预检指示灯25还与指示灯测试开关26、机上电源21进行连接，测试开关26可单独控制预检指示灯25。
7.进一步，压力加油口2通过输油软管3与控制阀4连接。
8.进一步，还包括浮子保护罩18，所述的主浮子组件14、副浮子组件15、主电磁机构
16、副电磁机构17均设置在浮子保护罩18内。
9.进一步，所述的主干簧管19、副干簧管20穿过对应的浮子保护罩18顶部，下端分别对应的设置在主浮子组件14、副浮子组件15上方，上端分别与位于加油控制面板21上的主预检开关23和副预检开关24一一对应连接。
10.进一步，控制阀4内部的上膜片腔5、主控制管9、主锥形活门11、主浮子组件14形成主控制系统；下膜片腔6、副控制管10、及副锥形活门12、副浮子组件15形成副控制系统；
11.主电磁机构16、主预检开关23形成主预检系统；副电磁机构17、副预检开关24形成副预检系统；
12.主干簧管19、副干簧管20、永久磁铁27及预检指示灯25形成预检指示系统。
13.进一步，浮子保护罩18应能至少覆盖主浮子组件14和副浮子组件15自然垂坠状态下的最低位置；
14.进一步，主浮子组件14被油液淹没时所受浮力大于主浮子组件14与内部永久磁铁27重力之和；副浮子组件15被油液淹没时所受浮力大于主浮子组件15与内部永久磁铁27重力之和。
15.进一步，主锥形活门11从开启到关闭状态的下降高度不大于主浮子组件14从自然垂坠到完全浮起的上升高度；副锥形活门12从开启到关闭状态的下降高度不大于副浮子组件15从自然垂坠到完全浮起的上升高度，防止锥形活门密封不严。
16.进一步，主电磁机构16断电状态下的顶杆与自然垂坠状态下得主浮子组件14无接触；副电磁机构17断电状态下的顶杆与自然垂坠状态下得主浮子组件15无接触，以保证浮子组件在无电磁和油液驱动下始终处于自然打开状态。
17.进一步，主电磁机构16通电后推动主浮子组件14移动的高度位置不小于主浮子组件14完全浮起的高度位置；副电磁机构17通电后推动副浮子组件15移动的高度位置不小于副浮子组件15完全浮起的高度位置，以保证加油预检时，浮子组件能够动作到位，正常切断加油。
18.本发明提供的直升机冲洗车的有益效果是，提供一种具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统，通过设置由膜片腔、控制管、锥形活门及浮子组件等构成的主、副两套套控制系统，实现压力加油双余度控制；通过增设预检开关及电磁机构，利用电磁驱动浮子组件提前动作，在压力加油前预先检查主、副控制系统工作状态，有效避免压力加油控制失效，从而实现压力加油多余度控制。此外，系统具备预检指示功能，便于压力加油控制失效时的故障定位，提高排故效率。
附图说明
19.图1本技术提供了一种具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统的原理图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明提供的集成设计的小型直升机液压油车进行解释说明。
21.针对压力加油系统控制失效的隐患，本发明提出一种新型的具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统。系统采用由控制阀、主、副浮子组件、主、副电磁开关等组
件构成的两套相互独立的控制措施，浮子组件可在油液驱动下动作，任一套浮子组件动作均可实现满油自动切断功能。在压力加油前，还可通过主、副电磁开关提前驱动浮子组件动作，预先检查浮子组件功能是否正常，实现压力加油三余度控制，极大提高压力加油的可靠性，有效避免压力加油控制失效带来的隐患。同时，浮子组件动作还具备指示功能，便于压力加油控制失效时的故障定位。
22.技术原理：本技术提供了一种具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统，所述系统包括燃油箱1、压力加油口2、输油软管3、控制阀4、上膜片腔5、下膜片腔6、复位弹簧7、密封活门8、主控制管9、副控制管10、主锥形活门11、副锥形活门12、压杆机构13、主浮子组件14、副浮子组件15、主电磁机构16、副电磁机构17、浮子保护罩18、主干簧管19、副干簧管20、机上电源21、压力加油控制面板22、主预检开关23、副预检开关24、预检指示灯25、指示灯测试开关26及永久磁铁27其中：
23.在直升机燃油箱1侧壁设置压力加油口2，压力加油口2通过输油软管3与位于燃油箱1底部的控制阀4连接。控制阀4内部含有上膜片腔5和下膜片腔6两个独立腔室，下膜片腔6底部放置复位弹簧7，顶部设置密封活门8。上膜片腔5腔室与主控制管9连接，下膜片腔6腔室与副控制管10连接。主控制管9连接至油箱顶部的主锥形活门11，副控制管10连接副锥形活门12。主、副两个锥形活门通过压杆机构13分别连接浮子保护罩18内部的主浮子组件14和副浮子组件15，主、副浮子组件内部均放置了永久磁铁27。此外，主、副浮子组件下方设置主电磁机构16和副电磁机构17，上方依次安装了主干簧管19和副干簧管20。主、副电磁机构均由机上电源21进行供电，二者分别由位于加油控制面板21上的主预检开关23和副预检开关24控制通断。主、副干簧管机构同样通过机上电源21进行供电，并以并联的方式分别连接至预检指示灯25。此外，浮子示灯25还与指示灯测试开关26、机上电源21进行串联，测试开关可单独控制预检指示灯，所述控制阀4内部的膜片腔、控制管、锥形活门及浮子组件等部件构成的压力加油控制系统，当压力加油满油时，可通过油液驱动浮子组件动作，实现压力加油满油切断功能。
24.具体的，控制阀4内部的上膜片腔5及下膜片腔6、主控制管9及副控制管10、主锥形活门11及副锥形活门12、主浮子组件14及副浮子组件15等部件均设置备份，形成主、副两套独立的控制系统，具有双余度切断控制能力，任意一套失效，另一套仍能保证正常工作，提高了压力加油系统的可靠性。
25.具体的，通过增设预检开关及电磁机构，系统具备压力加油预检功能，利用电磁驱动浮子组件动作，提前掌握系统工作状态是否正常，有效避免压力加油失效带来的危险，从而实现压力加油的多余度控制。
26.具体的，主预检开关23及副预检开关24、主电磁机构16及副电磁机构17等部件均设置备份，具有两套独立的预检措施，可分别对主、副两套压力加油控制系统进行预检。
27.具体的，通过增设主干簧管19和副干簧管20、永久磁铁27及预检指示灯25，具备预检指示功能。当主、副任意一套控制系统进行预检时，发现该套控制系统失效，可通过预检指示灯状态进行故障定位，若预检指示灯亮起，则说明该套控制系统的浮子组件、电磁机构正常工作；若预检指示灯未亮起，则说明该套控制系统的浮子组件、电磁机构故障，便于压力加油控制失效时的故障定位，提高排故效率。
28.具体的，主干簧管19和副干簧管20采用并联的方式与预检指示灯25和机上电源21
连接，在永久磁铁27的磁场作用下，任一干簧管簧片吸合时，均会形成闭合回路，可实现单个预检指示灯对两套控制系统进行预检指示。
29.具体的，在压力加油控制面板22增设指示灯测试开关26，与预检指示灯25和机上电源21直接连接，单独控制预检指示灯25的通断，可测试预检指示灯25是否正常，避免因预检指示灯25自身故障干扰预检指示结果的正确性。
30.具体的，主锥形活门11与主控制管9之间采用具有重量轻、加工工艺简单的线密封结构形式；副锥形活门12与控制管10采用具有重量轻、加工工艺简单的线密封结构形式。
31.具体的，浮子保护罩18应能至少覆盖主浮子组件14和副浮子组件15自然垂坠状态下的最低位置。
32.具体的，主浮子组件14被油液淹没时所受浮力应大于主浮子组件14与内部永久磁铁27重力之和；副浮子组件15被油液淹没时所受浮力应大于主浮子组件15与内部永久磁铁27重力之和，以保证浮子组件可在油液驱动下正常动作。
33.具体的，主浮子组件14被油液淹没时所受浮力应大于主浮子组件14与内部永久磁铁27重力之和；副浮子组件15被油液淹没时所受浮力应大于副浮子组件15与内部永久磁铁27重力之和，以保证主、副浮子组件均可在油液浮力驱动下正常动作。
34.具体的，主锥形活门11从开启到关闭状态的下降高度应不大于主浮子组件14从自然垂坠到完全浮起的上升高度；副锥形活门12从开启到关闭状态的下降高度应不大于副浮子组件15从自然垂坠到完全浮起的上升高度，防止锥形活门密封不严。
35.具体的，主电磁机构16通电后推动主浮子组件14移动的高度位置应不小于主浮子组件14完全浮起的高度位置；副电磁机构17通电后推动副浮子组件15)移动的高度位置应不小于副浮子组件15完全浮起的高度位置，以保证加油预检时，浮子组件能够动作到位，正常切断加油。
36.本发明的控制系统具备压力加油控制、压力加油预检以及预检指示的功能。
37.压力加油控制原理：当正常压力加油时，启动地面加油车，并调节地面油车中的燃油以恒定流量进入压力加油口2及输油软管3。在油压的作用下，下膜片腔6底部的复位弹簧7压缩形变，使上膜片腔5和下膜片腔6均向下位移，随之带动控制阀4内的密封活门8开启，燃油开始进入控制阀4内部。随后，绝大部分燃油通过控制阀4的内部壳体通道流入燃油箱(1)，其余小部分燃油进入沿控制阀4内部侧壁旁路进入上膜片腔5的腔室，沿控制阀4中心旁路进入下膜片腔6的腔室，上膜片腔5和下膜片腔6的腔室相互独立。随后，上膜片腔5内部的燃油流入主控制管9，同样地，下膜片腔6内部燃油流入副控制管10。当前主浮子组件14和副浮子组件15受自身重力影响，处于自然垂坠状态，在压杆机构13的作用下，分别带动主锥形活门11和副锥形活门12开启。然后，主、副控制管路内的燃油分别流经主、副锥形活门，进入燃油箱1。随着燃油箱1内的的燃油量不断增多，液位开始迅速升高，当液位升至浮子组件的高度位置(即压力加油满油位)时，主、副浮子组件在浮力作用下上移，为减少加油过程中油液晃动对浮子的干扰，在浮子组件外部均设置了浮子保护罩18。浮子动作可带动压杆机构13连接的主、副锥形活门下移，在浮力的作用下，主、副锥形活门闭合，与主、副控制管形成密封结构。主、副锥形活门采用具有重量轻、加工工艺简单的线密封结构形式。此时，主、副控制管路内部建压并传递到控制阀4内部的上膜片腔5和下膜片腔6，任一膜片腔内的压力均可抵消输油软管3内的加油压力，加油压力不足以克服复位弹簧7的弹簧力，平面活门8
在弹簧力的作用下闭合，形成密封结构，压力加油自动停止，地面油车加油流量降为零。由上述可知，系统利用油液驱动浮子组件动作，采取由膜片腔、控制管、锥形活门、浮子组件等构成的压力加油切断控制措施，形成主、副两套相互独立的双余度控制系统，即使其中一套控制系统失效，另一套仍能保证正常工作，提高了压力加油系统的可靠性。
38.压力加油预检原理：压力加油预检时，首先需启动地面油车，调节加油流量，进行压力加油。然后拨动压力加油控制面板22的主预检开关23，主电磁机构16通电并开始动作，提前推动主浮子组件14向上移动，通过压杆机构13使主锥形活门11闭合，主控制管9内部建压，导致控制阀4关闭，压力加油提前停止，地面油车流量下降为零，则说明主控制系统工作正常。最后，将主预检开关23断开，主控制系统预检完毕。同理，按同样的方式对副控制系统进行预检。若预检过程中发现主、副任一控制系统失效，则可通过关闭地面油车停止加油。压力加油前进行预检，可通过电磁驱动浮子组件动作，提前掌握系统工作状态是否正常，有效避免压力加油失效带来的危险，从而实现压力加油的多余度控制。
39.预检指示原理：当主、副浮子组件在油液或电磁驱动下，浮子组件动作的同时还会令浮子组件上的永久磁铁27靠近主干簧管19和副干簧管20，在外加磁场的作用下，干簧管内的簧片触点吸合，形成闭合回路，预检指示灯25亮起。由于主、副干簧管与指示灯采用并联连接，二者任一内部导通，指示灯均会亮起。当进行压力加油主控制系统预检时，若主控制系统故障失效，检查发现压力加油无法停止，可通过预检指示灯状态进行故障定位，若预检指示灯亮起，则说明主浮子组件、主电磁机构正常工作；若预检指示灯未亮起，则说明主浮子组件、主电磁机构故障；同理，可进行副控制系统故障定位，提高排故效率。此外，为增加预检指示功能的可靠性，降低因指示灯自身故障对预检指示的干扰，系统设置了指示灯检测装置，可在每次压力加油预检前，通过拨动指示灯测试开关26，预先检查指示灯是否工作正常。
40.综上所述，本发明的有益效果是提供一种具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统，通过设置由膜片腔、控制管、锥形活门及浮子组件等构成的主、副两套套控制系统，实现压力加油双余度控制；通过增设预检开关及电磁机构，利用电磁驱动浮子组件提前动作，在压力加油前预先检查主、副控制系统工作状态，有效避免压力加油控制失效，从而实现压力加油多余度控制。此外，系统具备预检指示功能，便于压力加油控制失效时的故障定位，提高排故效率。
41.以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统，其特征在于，包括直升机燃油箱，在直升机燃油箱侧壁设置压力加油口，压力加油口与位于燃油箱内底部的控制阀连接，控制阀内部设置上膜片腔和下膜片腔两个独立腔室，下膜片腔底部设置复位弹簧，顶部设置密封活门，上膜片腔腔室与主控制管连接，下膜片腔腔室与副控制管连接，主控制管连接至油箱顶部的主锥形活门，副控制管连接副锥形活门，主、副两个锥形活门通过两个压杆机构分别连接主浮子组件和副浮子组件，主、副浮子组件内部均设置永久磁铁，主、副浮子组件下方分别设置主电磁机构和副电磁机构，主、副浮子组件上方分别设置主干簧管和副干簧管，主、副电磁机构均由机上电源进行供电，且主、副电磁机构分别与位于加油控制面板上的主预检开关和副预检开关一一对应连接，分别由主预检开关和副预检开关控制通断，主、副干簧管通过机上电源进行供电，并连接至预检指示灯，预检指示灯还与指示灯测试开关、机上电源进行连接，测试开关可单独控制预检指示灯。2.根据权利要求1所述的一种具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统，其特征在于，压力加油口通过输油软管与控制阀连接。3.根据权利要求1所述的一种具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统，其特征在于，还包括浮子保护罩，所述的主浮子组件、副浮子组件、主电磁机构、副电磁机构均设置在浮子保护罩内。4.根据权利要求3所述的一种具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统，其特征在于，所述的主干簧管、副干簧管穿过对应的浮子保护罩顶部，下端分别对应的设置在主浮子组件、副浮子组件上方，上端分别与位于加油控制面板上的主预检开关和副预检开关一一对应连接。5.根据权利要求1所述的一种具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统，其特征在于，控制阀内部的上膜片腔、主控制管、主锥形活门、主浮子组件形成主控制系统；控制阀内部的下膜片腔、副控制管、及副锥形活门、副浮子组件形成副控制系统；主电磁机构、主预检开关形成主预检系统；副电磁机构、副预检开关形成副预检系统；主干簧管、副干簧管、永久磁铁及预检指示灯形成预检指示系统。6.根据权利要求3所述的一种具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统，其特征在于，浮子保护罩应能至少覆盖主浮子组件和副浮子组件自然垂坠状态下的最低位置。7.根据权利要求1所述的一种具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统，其特征在于，主浮子组件被油液淹没时所受浮力大于主浮子组件与内部永久磁铁重力之和；副浮子组件被油液淹没时所受浮力大于主浮子组件与内部永久磁铁重力之和。8.根据权利要求1所述的一种具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统，其特征在于，主锥形活门从开启到关闭状态的下降高度不大于主浮子组件从自然垂坠到完全浮起的上升高度；副锥形活门从开启到关闭状态的下降高度不大于副浮子组件从自然垂坠到完全浮起的上升高度，防止锥形活门密封不严。9.根据权利要求1所述的一种具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统，其特征在于，主电磁机构断电状态下的顶杆与自然垂坠状态下得主浮子组件无接触；副电磁机构断电状态下的顶杆与自然垂坠状态下得主浮子组件无接触，以保证浮子组件在无电磁和油液驱动下始终处于自然打开状态。
10.根据权利要求9所述的一种具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统，其特征在于，主电磁机构通电后推动主浮子组件移动的高度位置不小于主浮子组件完全浮起的高度位置；副电磁机构通电后推动副浮子组件移动的高度位置不小于副浮子组件完全浮起的高度位置，以保证加油预检时，浮子组件能够动作到位，正常切断加油。

技术总结
本发明提供了一种具有预检指示功能的多余度直升机压力加油控制系统，所述直升机压力加油控制系统包括燃油箱、控制阀、控制管和、锥形活门和、压杆机构、浮子组件、电磁机构、干簧管、预检开关、预检指示灯，其中：控制阀安装于燃油箱底部，与锥形活门通过控制管和连接；浮子组件和在油液驱动下浮起，通过压杆机构带动锥形活门和闭合，控制阀内部建压关闭，实现双余度满油自动切断功能；通过预检开关，可控制电磁机构顶起浮子组件，提前驱动锥形活门闭合，进行压力加油预检，提高压力加油的可靠性，有效避免压力加油控制失效带来的隐患。有效避免压力加油控制失效带来的隐患。有效避免压力加油控制失效带来的隐患。


技术研发人员：贾彭辉 段伟杰 王希昌 刘欢 叶宁武 王庆 周佐俊 刘炜昊 郭彦请
受保护的技术使用者：中国直升机设计研究所
技术研发日：2022.12.01
技术公布日：2023/4/18