无人机用车载式集成化多功能油料保障设备的功能

彭海真，文仕龙

1.成都飞机工业（集团）有限责任公司

2.成都以太航空保障工程技术有限责任公司

本文阐述一种车载式集成化多功能油料保障设备的组成与功能。该设备具有无人机机载液压系统供压、清洗，机载液压油箱加油，发动机润滑油系统的多种润滑油加注，油料颗粒污染度、含水量在线检测等功能，可满足现代无人机地面保障系统的综合化、通用化、高机动性需求。

无人机运用与地面综合保障系统密切相关，而地面综合保障设备是保证无人机高效运用的重要条件之一。无人机的使用过程对地面综合保障系统及保障质量提出了更高要求，从而使地面保障设备变得更加复杂、规模越来越大、地面保障技术难度大幅增加。目前，国内无人机地面保障设备存在功能单一，技术水平、通用化水平、综合性、集成化水平低，机动性差等问题。

为了解决上述问题，满足现代无人机对地面保障设备的需求，提高无人机维修保障效率。根据多型无人机机载液压系统、发动机系统润滑油系统的地面保障需求，本文提出一种具有无人机机载液压系统地面供压、气密性检查、清洗，无人机机载液压油箱加油，液压油自循环清洗，发动机润滑油箱加油、放油，辅助动力装置（APU）润滑油箱加油，润滑油自循环清洗，油料颗粒污染度、含水量在线检测等功能的多功能油料保障设备。该型设备实现了多型无人机机载液压、发动机润滑油等系统的综合保障，减少了地面保障设备的数量，集成于综合保障车内，具有更高的机动性以及野外保障能力，提高了无人机维修保障效率。

设备功能

地面供压

油料保障设备代替了机载液压泵，为无人机机载液压系统提供液压动力源，使用满足压力、流量和颗粒污染度要求的工作介质，实现了多型无人机机载液压系统供压、联试、性能与气密性检查等功能。

连机清洗

在无人机机载液压系统保障工作中，如何保证油料的污染度达到飞行要求，是一项重点工作。机务作业既要清除储存、运输、加注过程给油料带来的污染物，同时还须控制和清除机载液压系统在使用过程中因机械元件磨蚀产生的自身污染。另外，机务作业本身也会产生外来污染。油料保障设备在地面对机载液压系统或局部管路进行清洗，去除机载液压系统中的固体颗粒污染物。当该设备与无人机连接后，采用变量脉动清洗方法清洗机载液压系统，减少清洗时间，并提高维修保障效率。

液压油自循环清洗

油料保障设备的液压油供回油软管与自循环接头连通，完成液压油自循环脉动清洗，快速去除保障设备内液压油的固体颗粒污染物，以保证保障设备所用油料符合连机使用要求的污染度。

机载液压油箱加油

油料保障设备采用全封闭式加油回路设计，使油料能在全封闭条件下加注到机载液压油箱，同时有效防止交叉污染或二次污染。

输出压力可调

油料保障设备的供压系统能够稳定输出2MPa ～额定压力范围内的无级调节工作压力，满足无人机维修保障对特殊压力的需求。

卸压

油料保障设备具有电子卸压功能。

润滑油加注

油料保障设备采用三种润滑油独立回路设计，三种润滑油可在全封闭条件下同时加注或补充到发动机润滑油箱，有效防止交叉污染或二次污染。

润滑油自循环清洗

油料保障设备的润滑油加油软管与自循环接口连通，完成润滑油自循环脉动清洗，快速去除润滑油中的固体颗粒污染物，以保证油料保障设备内的润滑油符合连机使用要求的污染度。

油料颗粒污染度在线检测

为有效避免离线检测带来的二次污染，减少取样的时间，油料保障设备运用计算机图像分析技术和发散型微功耗光学流体污染检测传感器，解决油料颗粒污染度在线检测中存在的水珠、气泡影响检测结果的问题。当油料保障设备与无人机连接进行自循环工作时，实现了油料颗粒污染度在线检测。

油料含水量在线检测

为满足无人机机载液压系统的使用需求，油料保障设备采用高速和高分辨率的模数转换（A/D）技术及定制型在线微水检测传感器。当油料保障设备与无人机连接进行自循环工作时，实现了适时快捷的含水量在线检测，有效避免离线检测带来的二次污染，节省取样和送检时间。

工作介质类型

保障设备使用15号航空液压油、HP-928航空高温合成润滑油、HP-8A航空高温合成润滑油、4109航空合成润滑油等工作介质，能够满足多型无人机的工作压力、流量需求。

设备组成

为适应车载使用的需求，油料保障设备采用模块化设计，其液压油系统和润滑油系统分别拥有独立的机械结构单元，方便设备制造与装配，每个系统可以整体安装拆卸，方便设备维修和后期技术升级。

图1显示，液压油系统由1.框架结构件、2.液压油动力源及清洗系统、3.液压油加注系统、4.电气系统、5.控制系统、6.油料颗粒污染度/含水量在线检测系统组成；润滑油系统由7.HP-928润滑油加油及清洗系统、8.HP-8A润滑油加油及清洗系统、9.4109润滑油加油及清洗系统、10.电气系统、11.控制系统、12.油料颗粒污染度/含水量在线检测系统组成、13.框架结构件组成。

图1 车载式油料保障设备组成示意图。

保障设备的检修点设置了活动门盖，活动门盖的运动轨迹不会与综合保障车活动门盖的运动轨迹重合。

保障设备设置了百叶窗门盖，并在适宜位置设置散热器，保证设备很好地通风散热。

液压油系统和三种润滑油系统采用物理隔离手段，设置了独立封闭的管路系统，系统相互间不会产生油料污染。

为了满足车载使用的要求，保障设备在底部与侧面均安装了减震装置，设备内部控制系统的硬件配置了减震装置，液压管路、接头、连接紧固件等零件采用了防松措施，电气连接器均采用胶封。上述措施保证了设备减震与防松动效果，提高了车载适应性。

因综合保障车底盘高，人机工程设计将电源开关、触摸屏、供回油软管、加油软管、开关等日常操作部件均设置于保障设备的下半部分，方便工作人员操作。

润滑油系统的框架结构采用加强设计，顶部预留的接口可以加装储物架等机构，合理利用综合保障车的空间。

液压油系统的工作原理

液压油系统采用基于工控机控制系统的触摸屏操作。按用户选定的功能模式，控制系统控制油泵比例阀来调节压力输出，并控制电机/油泵的转速来调节流量输出。在上述过程中，压力、温度等多路传感器，数据采集卡实时监测液压油系统的工作压力、温度、油箱液位、油滤状态、变频器状态，液压油系统的工作参数和工作状态均显示在屏幕上。这种全自动化过程实现了对压力、流量、功率、转速的跟踪，使液压油系统始终处于最佳匹配状态。当超压，超温，油箱液位、油滤状态、变频器的异常状态出现时，控制设备实施保护，此时多功能油料保障设备停机，屏幕显示告警提示。

基于工控计算机控制的机、电、液一体化技术将无人机机载液压系统地面供压、气密性检查、油料清洗，无人机机载液压油箱压力加油，油料颗粒污染度、含水量在线检测功能集于一体。液压油系统内各功能模块按需求自动切换组合，控制系统为液压油系统自动配置具有相应工作参数的工作模式，油料保障设备进而实现了综合化应用。

图2 液压油系统工作原理框图。

液压油系统采用变频调速技术和具有比例压力调节功能的变量柱塞泵，使供油压力和流量可调、可控。供油、回油、加油软管设有快换接头，这些快换接头可方便更换与不同型号无人机对接的接头，实现多型无人机机载液压系统的地面保障服务。针对不同型号的无人机，操作人员更换接头后，只须在液压油系统触摸屏上点击无人机型号，液压油系统就会自动调用预设的压力、流量等工作参数，对选定机型进行保障服务，油料保障设备因此实现了通用化运用。

润滑油系统的工作流程

图3 润滑油系统原理框图。

润滑油系统采用基于工控机控制系统的触摸屏操作。按用户选定的功能模式，控制系统配置专用软件对润滑油加油系统及自循环清洗系统进行线性控制调节，对电机转速进行智能化闭环控制和无极调速，实现了油泵转速控制。根据机型和工作状态，润滑油加油系统及自循环清洗系统分别输出对应的压力、流量。在上述过程中，压力、温度等多路传感器，数据采集卡实时监测润滑油系统的工作压力、温度、油箱液位、油滤状态、电机状态，润滑油系统的工作参数和工作状态均显示在屏幕上。全自动化过程实现了对压力、流量、功率、转速的跟踪，使润滑油系统始终处于最佳匹配状态。当超压，超温，油箱液位、油滤状态、电机的异常状态出现时，控制设备实施保护，此时多功能油料保障设备停机，屏幕显示告警提示。润滑油系统均设置有手动泵，以保证在无电源条件下也可对无人机进行润滑油加注。

在润滑油系统中，一套电气系统、控制系统控制三套独立的润滑油加注系统，实现多型无人机的HP-928润滑油加注及自循环清洗、HP-8A润滑油加注及自循环清洗和4109润滑油加注及自循环清洗。润滑油系统具有油料颗粒污染度/含水量在线检测功能，通用化、集成化、综合化程度高。润滑油系统可同时或分别清洗三种润滑油，提高了设备的地面保障效率。

润滑油系统采用基于工控机控制系统的触摸屏操作，实现对电机转速、油泵转速的控制，使加注的油料流量可调、可控。系统的调压开关可以连续控制压力加注，加油管路设有快换接头，快速接头可更换与不同型号无人机对接的接头，满足多型无人机的加油需求，实现了设备的通用化。

无人机用车载式集成化多功能油料保障设备可扩展用于多型无人机的外场地面保障，既实现了地面保障设备的综合化、通用化运用，又提高了无人机地面保障工作的机动性和地面保障效率，降低了无人机维修保障的成本。