飞行器油箱油量检测专利技术综述

丁长骥

摘  要：文章主要基于DWPI和CPRS数据库，通过检索、统计、分类整理和分析国内外飞行器油箱油量检测技术的专利申请文件，对申请量、专利申请国分布、技术原创国、重点申请人及重要专利技术进行了统计和分析，梳理了各种飞行器油箱油量检测的技术发展脉络，最后结合审查员工作中的实际案例来展现专利技术分析对审查工作的重要作用。

关键词：飞行器;油量;油位;专利;技术综述

中图分类号：T-18         文献标志码：A           文章编号：2095-2945（2019）10-0022-03

Abstract： This paper is mainly based on DWPI and CPRS database， through retrieval， statistics， classification and analysis of domestic and foreign aircraft fuel tank oil detection technology patent application documents. Then， thepaper makes statistics and analysis on the number of applications， the distribution of patent application countries， the countries of original technology， the key applicants and the important patent technologies， and deals with the technical development context of the oil quantity detection of various aircraft fuel tanks. Finally， based on the actual cases in the work of the examiner， it shows the important role of patent technology analysis in the examination work.

Keywords： aircraft; oil quantity; oil level; patent; technology review

引言

飛行器油箱中的剩余油量是评估飞行器续航能力、确保飞行安全的重要指标，在飞行过程中实时、准确地测量油箱内剩余油量能提高飞行器的飞行品质和安全性。飞行器油箱外形、结构难以用准确的数学表达式来描述的，这就为油量检测带来了很大困难。在飞行器油量检测中，油量检测传感器种类、传感器数量、传感器布局以及飞行姿态是影响油量检测准确性的几个重要的因素。

不同的传感器其测量精度和使用成本不同，而传感器的数量对测量结果以及整个系统的经济成本有很大影响。油量检测系统中不合理的传感器布局可能造成油箱中仍有大量剩余油料时，检测系统无法检测。飞行器飞行中不同的飞行姿态对油量检测结果有一定的影响，飞行器油量检测总是和一定的飞行姿态相关的，因此，修正或减少姿态误差就成为飞机燃油量检测必须考虑的问题[1]。

随着我国目前各种类型飞机项目的顺利进展与大飞机，直20等新型等的试飞成功，我国飞行器研制迈上了一个新的台阶。而飞行器油量检测技术，属于飞行器一个重要的技术方面，因而，有必要对飞行器的油量检测进行必要的探讨。

1 飞行器油箱油量检测技术的基本概况

飞行器油量检测技术自飞行器发明以来，便成为了飞行器研制中的重要部分，研究人员与技术人员就一直在研究探索提高飞行器油量检测精度的最佳途径，研究范围包含了机械、电、光、电磁、辐射、超声波等，这其中的很多方法因制造成本和实现难度等原因而未能应用[2]。在美英等国家，二代飞机上广泛采用模拟式油量测量系统，三代飞机广泛采用油量和耗量相结合的测量方法。在八十年代初期，英美等国在飞机燃油测量技术方面提出了一种新型的数字式燃油测量系统。

从传感器方面来说，在国外，目前广泛使用的还是电容式油量测量传感器，同时在新型飞行器上开始使用超声波的新型传感器，在第四代战斗机上彻底脱离了电容式油量测量系统，同步研制的油量测量传感器还有光纤传感器和磁致伸缩传感器等。近些年，光纤视觉传感器开始应用于燃油油量测量系统中，提出了很多关于光纤视觉传感器方面的方案[3]。

2 飞行器油箱油量检测专利技术状况分析

本文主要针对飞行器油箱油量检测方面的专利技术进行研究，选取中文专利数据库CPRSABS和英文专利数据库DWPI进行检索。检索使用的主要IPC分类号涉及G01F1/00、G01F1/66、G01F23/00、G01F23/16、G01F23/24、G01F23/28、G01F23/30等。中文关键词包括：燃油，汽油，油料，燃料，油位，油面，油量，飞机，飞行器，航空，客机，飞航，机体，机身，直升机等，英文关键词包括：fuel，oil，gas，gasoline，petrol，diesel，airplane+，aero+，aircraft+，helicopter+，plane等。结合数据库中申请日、申请人、公司代码、摘要、权利要求、被引证次数和同族情况等信息，对飞行器油箱油量检测的专利申请量、技术原创国分布、申请目标国以及重要申请人4个方面内容进行了重点分析。

2.1 申请量年度分布

飞行器油箱油量检测技术专利申请的年度分布如图2所示。可以看出，全球范围内有关飞行器油箱油量检测专利申请兴起于20世纪70年代，并在随后的30年间保持较平稳的申请量。20世纪70年代至2000年，全球范围内基本上所有飞行器油箱油量检测的专利申请都来自美国、英国、法国、德国、日本等发达国家以及传统航空强国俄罗斯。20世纪90年代末，我国关于飞行器油箱油量检测的研究开始兴起，并开始对飞行器油箱油量检测研发成果进行专利申请。我国飞行器油箱油量检测专利申请量的趋势与全球申请量趋势相同，在20世纪70年代至90年代末，超声波、叶轮流量计与电容式、超声波、光纤液位传感器都各有一定数量的申请量。在2000左右具有一个申请量的小高峰，主要是由于我国对于飞行器油箱油量检测的研究起步。20世纪后，我国与全球申请量同步稳步增长，占有比重也有所提高，由于我国飞机研究的不断进展，飞行器油箱油量检测技术也不断进步，在近年的申请量中，我国原创技术也不断增长。

2.2 技术原创国分布

为了比较各国在飞行器油箱油量检测领域的研发能力和技术水平，本文选择原创国这一指标进行分析，在多个同族申请中，只按原创国统计一次。由图3可知，美国、中国、俄罗斯、英国、日本、德国是专利申请的主要原创国，上述七个国家的申请量占到了全球申请总量的八成，其中美国和中国各占全球申请总量的约二分之一。飞行器油箱油量检测是飞行器中的重要技术，英美属于飞行器的起步国家，积累了大量的技术储备。在之后，苏联作为航空器的另一发展强国对飞行器的研究贡献了巨大的力量，因而，美国、苏联、欧洲作为三个主要的飞行器油箱油量检测技术原创国这样的分布占据了很长时间。

进入21世纪后，我国飞机研究进入快速发展的阶段，因而，在飞行器油箱油量检测领域，近年来我国的专利所占据的原创比重也有很大提高。

2.3 专利申请目标国分布

对飞行器油箱油量检测专利申请的所在国家和地区产权组织分布进行统计，得到专利申请地域分布图，如图4所示。从图中可以看出，美国、欧洲、俄罗斯和中国是申请大国，共同占据了所有专利申请的八成，美国、欧洲是传统的飞机市场，俄罗斯属于传统的飞机强国之一，苏式飞机属于飞机发展的重要一支。美国的波音公司与欧洲的空客公司，俄罗斯的联合航空制造集团公司都是全球重要的飞机生产厂商。德国、日本属于传感器的工业强国，因而，在飞行器油箱油量检测中的传感器设计中占有重要地位。进入21世纪后，我国飞机研究起步，因而，在飞行器油箱油量检测领域，我国的飞行器油箱油量检测技术方面申请量增加。

同时，我国对于飞行器具有很大的需求量，属于新兴發展的航空器市场，所以各飞机公司对准我国，提交了大量申请，以达到占据市场的目的。

2.4 重要申请人

从该领域的技术发展可以看出，在飞行器油箱油量检测领域中的前五位申请人中有三个美国公司，西蒙兹精密、史密斯集团以及波音，还有欧洲的空客与俄罗斯的TEKHPRIBOR，如图5所示。美国是全球飞行器生产与应用最大的市场。其中，西蒙兹精密是美国一家生产各种精密传感器的供应商，在各种传感器的技术方面都具有重要一席;史密斯集团属于一家跨国跨领域的庞大集团，在传感器设计与制造方面具有强大的工业能力。波音公司是全球航空航天业的领袖公司，也是世界上最大的民用和军用飞机制造商之一。此外，波音公司设计并制造旋翼飞机、电子和防御系统、导弹、卫星、发射装置、以及先进的信息和通讯系统。

空中客车公司是欧洲一家飞机制造、研发公司，1970年12月于法国成立。空中客车公司的股份由欧洲宇航防务集团公司（EADS）100%持有。空中客车公司作为一个欧洲航空公司的联合企业，其创建的初衷是为了同波音和麦克唐纳·道格拉斯那样的美国公司竞争。空中客车公司也是全球最大的飞机生产厂商之一。

俄罗斯的TEKHPRIBOR属于俄罗斯重要的飞机、飞行器仪器等领域的重要生产厂商。我国由于飞机研发起步晚，技术相对落后，因而，并没有在飞行器油箱油量检测领域中具有排名靠前的申请人，但是近年来我国大飞机以及一系列其他项目的研制成功，预示我国在飞行器领域会有越来越大的作为。

3 结束语

本文详细梳理了飞行器油箱油位检测的分类和发展情况，并对飞行器油箱油位检测从申请量分布、申请目标国、技术原创国、重要申请人等方面进行了进一步分析，有助于相关领域专业人员全面了解飞行器油箱油位检测技术的基本发展态势，有助于进一步提高该领域审查效能和审查质量，促进该领域的技术创新。

参考文献：

[1]谭公礼.多传感器的飞机油箱燃油测量系统的研究[D].南京航空航天大学，2015.

[2]张超.飞机燃油油量测量系统中光纤传感器的研制[D].沈阳航空航天大学，2011.

[3]丛楠.航空燃油测量系统设计与实现[D].电子科技大学，2014.

[4]王京，鲁维.基于飞行试验的油量测量系统分析研究[J].工程与试验，2015，l55（2）.

[5]杜乔，姜文，等.超声波流量计在飞机燃油流量测试中的应用研究[J].计算机测量与控制，2017，25（5）.

[6]蔡武昌.热式液体质量微流量仪表[J].石油化工自动化，2000，4，67.

[7]周伟.飞机燃油油量传感器技术发展对比分析[J].科技信息，2012，10.