一种无人机发动机柔性起动电源系统
技术领域
本实用新型属于发动机的技术领域，具体涉及一种无人机发动机柔性起动电源系统。
背景技术
航空发动机是飞机的核心部件，它的地面起动过程必须借助于外界动力源，因为这时没有空气流过发动机，如果向燃烧室喷油点火将会使发动机部件烧伤而转子不会有效运转。只有当发动机达到一定的转速后，燃烧室内才能建立起稳定燃烧所需要的气流流量、压力和温度。
完成发动机起动过程的系统称为发动机起动系统，起动系统的动力源有多种形式，目前应用较多的起动系统为电起动系统。电起动系统一般采用直流电动机起动，由于起动电流比较大，为防止电动机和起动设备被损坏，采用了在电机电枢中串联附加电阻进行分级起动的方式，在起动过程中，起动电阻随着电动机转速的增高需要逐级切除。这种起动方式在电阻切换过程中仍然存在电流冲击，并且附加电阻装置体积和重量都较大,附加电阻装置阻值确定后就无法更改，要调节起动过程的参数只能重新更换电阻装置。
另一种是直接给发动机提供恒压起动电源，这种起动方式存在很大的电流冲击，且不能够调节发动机在起动各个阶段的转速,而发动机各起动阶段的转速都是有严格限制了，过高或过低都容易造成发动机起动失败。这两种起动方式都会存在很大的冲击电流，大冲击电流不但会造成发动机起动过程振动过大损坏传动轴还存在能源浪费。
随着电子技术的发展，使用PWM调节起动电源电压的技术逐步应用在新一代发动机起动系统中，这种技术实现了发动机无极柔性起动。PWM调压起动可根据发动机需求精确控制输出电压，可控制发动机在最佳的转速下点火，消除了点火困难问题；同时PWM调压起动精确控制起动电源输出平滑的电压曲线避免了大电流冲击，另外PWM技术调压装置效率高体积小，能节省宝贵的机载设备重量和空间。
基于此技术，设计开发了一种无人机发动机柔性起动电源系统，通过闭环反馈精确控制输出电压，反馈环中的参数是根据环境、硬件等因素动态变化，通过合理筛选动态变化参数，减小输出电压波动幅值，形成一条稳定的电压输出曲线。有效提高了发动机的起动成功率。
实用新型内容
本实用新型公开了一种无人机发动机柔性起动电源系统，本实用新型通过控制可远控二次直流电压电源输出发动机起动电压，以起动发动机，实现起动电压的无极调节，解决了现有技术中的问题，具有较好的实用性。
本实用新型主要通过以下技术方案实现：一种无人机发动机柔性起动电源系统，包括控制计算机、采集模块、可远控二次直流电压电源，所述采集模块包括气压传感器、温度传感器、电流传感器、电压传感器；所述可远控二次直流电压电源包括电源控制模块，所述控制计算机分别与气压传感器、温度传感器，且控制计算机与电源控制模块通信连接；所述电源控制模块分别连接电流传感器、电压传感器连接。
为了更好的实现本实用新型，进一步的，所述控制计算机包括计算机控制板、AD采集卡、RS422卡，所述计算机控制板通过AD采集卡分别与气压传感器、温度传感器连接；所述计算机控制板通过RS422卡与电源控制模块通信连接。
为了更好的实现本实用新型，进一步的，所述气压传感器、温度传感器分别设置在环境中。
为了更好的实现本实用新型，进一步的，所述电流传感器、电压传感器分别安装在可远控二次直流电压电源的电源输出端。
为了更好的实现本实用新型，进一步的，所述控制计算机通过与飞机匹配的板卡与飞机总线进行数据交换。
为了更好的实现本实用新型，进一步的，还包括与控制计算机连接的转速传感器，所述转速传感器设置在发动机内。
本实用新型在使用过程中，所述气压传感器、温度传感器需安装于与环境大气直接接触的位置，且确保传感器安装位置不会受到环境风的影响。所述电流传感器、电压传感器安装于可远控二次电源的电源输出端。所述控制计算机通过板卡采集环境温度、气压数据、无人机系统反馈的转速数据和告警信息等。
所述控制计算机上运行有发动机起动软件，所述发动机起动软件通过驱动AD采集卡采集环境温度、大气压力的数据；通过与飞机匹配的板卡与飞机总线进行数据交换；通过RS422卡与可远控二次直流电压电源进行通信，以控制可远控二次直流电压电源的输出电压，接收可远控二次直流电压电源反馈的电流电压数据，并通过接收到的反馈数据修正发动机柔性起动曲线。
所述可远控二次直流电压电源接收控制计算机发送的电压控制信号并输出对应的电压，并从输出端采集电流、电压数据，并反馈给控制计算机。所述气压传感器和温度传感器将采集的大气压力和环境温度数据反馈给控制计算机；所述电流传感器、电压传感器将采集的电流电压数据反馈给可远控二次直流电压电源。所述发动机起动软件为现有技术，所述系统中不存在对方法的改进，故不再对发动机起动软件的实现方法进行赘述。
本实用新型的有益效果：
(1)本实用新型通过控制可远控二次直流电压电源输出发动机起动电压，以起动发动机，实现起动电压的无极调节，解决了现有技术中的问题，具有较好的实用性。
(2)本实用新型通过发动机起动软件生成适合环境和规则的发动机柔性起动电压曲线，控制可远控二次直流电压电源输出发动机起动电压，起动发动机，实现起动电压的无极调节过程。
(3)本实用新型起动过程中的电流最大值远低于现有技术中的两种起动方式，且更改代价极小，设备体积和重量均低于电机电枢中串联附加电阻进行分级起动的方式，操作简单，通过软件自动修正起动曲线满足了发动机在不同环境的起动需求，响应性能也大大提高。
附图说明
图1为本实用新型的原理图；
图2为本实用新型的结构示意图；
图3为本实用新型的控制原理图；
图4为本实用新型的控制流程图。
具体实施方式
实施例1：
一种无人机发动机柔性起动电源系统，如图1所示，包括控制计算机、采集模块、可远控二次直流电压电源，所述采集模块包括气压传感器、温度传感器、电流传感器、电压传感器；所述可远控二次直流电压电源包括电源控制模块，所述控制计算机分别与气压传感器、温度传感器，且控制计算机与电源控制模块通信连接；所述电源控制模块分别连接电流传感器、电压传感器连接。
本实用新型通过控制可远控二次直流电压电源输出发动机起动电压，以起动发动机，实现起动电压的无极调节，解决了现有技术中的问题，具有较好的实用性。本实用新型起动过程中的电流最大值远低于现有技术中的两种起动方式，且更改代价极小，设备体积和重量均低于电机电枢中串联附加电阻进行分级起动的方式，操作简单，通过软件自动修正起动曲线满足了发动机在不同环境的起动需求，响应性能也大大提高。
实施例2：
本实施例是在实施例1的基础上进行优化，如图2所示，所述控制计算机包括计算机控制板、AD采集卡、RS422卡，所述计算机控制板通过AD采集卡分别与气压传感器、温度传感器连接；所述计算机控制板通过RS422卡与电源控制模块通信连接。
本实用新型起动过程中的电流最大值远低于现有技术中的两种起动方式，且更改代价极小，设备体积和重量均低于电机电枢中串联附加电阻进行分级起动的方式，操作简单，通过软件自动修正起动曲线满足了发动机在不同环境的起动需求，响应性能也大大提高。
本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
实施例3：
本实施例是在实施例1或2的基础上进行优化，所述气压传感器、温度传感器分别设置在环境中。如图1、图2所示，所述电流传感器、电压传感器分别安装在可远控二次直流电压电源的电源输出端。所述控制计算机通过与飞机匹配的板卡与飞机总线进行数据交换。还包括与控制计算机连接的转速传感器，所述转速传感器设置在发动机内。
本实用新型起动过程中的电流最大值远低于现有技术中的两种起动方式，且更改代价极小，设备体积和重量均低于电机电枢中串联附加电阻进行分级起动的方式，操作简单，通过软件自动修正起动曲线满足了发动机在不同环境的起动需求，响应性能也大大提高。
本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。
实施例4：
一种无人机发动机柔性起动电源系统，如图1-3所示，包括控制计算机、采集模块、可远控二次直流电压电源，所述控制计算机包括AD采集卡、RS422卡、计算机控制板，所述可远控二次直流电压电源包括电源控制模块，所述计算机控制板通过AD采集卡分别连接设置在环境中的气压传感器、温度传感器，所述计算机控制板通过RS422卡与电源控制模块通信连接。所述可远控二次直流电压电源的电源输出端分别设置有电流传感器、电压传感器。所述控制计算机中运行有发动机起动软件。
本实用新型在使用过程中，所述气压传感器、温度传感器需安装于与环境大气直接接触的位置，且确保传感器安装位置不会受到环境风的影响。所述电流传感器、电压传感器安装于可远控二次电源的电源输出端。所述控制计算机通过板卡采集环境温度、气压数据、无人机系统反馈的转速数据和告警信息等。
所述控制计算机上运行有发动机起动软件，所述发动机起动软件通过驱动AD采集卡采集环境温度、大气压力的数据；通过与飞机匹配的板卡与飞机总线进行数据交换；通过RS422卡与可远控二次直流电压电源进行通信，以控制可远控二次直流电压电源的输出电压，接收可远控二次直流电压电源反馈的电流电压数据，并通过接收到的反馈数据修正发动机柔性起动曲线。
所述可远控二次直流电压电源接收控制计算机发送的电压控制信号并输出对应的电压，并从输出端采集电流、电压数据，并反馈给控制计算机。所述气压传感器和温度传感器将采集的大气压力和环境温度数据反馈给控制计算机；所述电流传感器、电压传感器将采集的电流电压数据反馈给可远控二次直流电压电源。
如图4所示，所述发动机起动软件的处理步骤如下：
首先，多次采集大气压力和环境温度数据，共采集10组数据，每组包含16个数据，先对每组数据进行中值滤波，每组得到10个中间值数据，然后对剩下的所有数据进行平均值滤波，得到准确的环境数据；
然后，通过前期各种环境下的试验、仿真生成适用于该环境的柔性起动电压曲线，并给出该环境的气压和温度阈值；将每一种环境的适用的基础柔性起动电压曲线函数写入发动机起动软件中。在第一步得到环境数据后，判断该数据所属的环境阈值范围，如此匹配对应环境下的基础柔性起动电压曲线。之后向可远控二次直流电压电源发送电压控制数据，在可远控二次直流电压电源收到供压指令后，开始按柔性起动曲线的电压值给飞机提供起动电源；
然后，发动机起动软件根据可远控二次直流电压电源反馈的电压电流信号对准备发送的电压数据进行修正，在电压传输电缆上会存在电阻，会存在压降，因此需根据反馈的电压电流数据进行补偿，补偿值为I*R，I为供电电流值，R为线缆电阻值，算出补偿值后，直接将补偿值叠加到基础柔性起动电压曲线上；
然后，发动机起动软件通过无人机系统总线采集发动机转速，并对比理想转速曲线，若低于理想转速曲线区间，则按预定规则正向修正准备发送的电压，反之则逆向修正，修正公式为
最后，控制计算机向可远控二次直流电压电源发送修正后的电压控制数据。
如果接收到无人机系统反馈的发动机告警信息，发动机起动软件则根据预定规则运行应急处理程序，根据飞机总体策略将告警信息分为一般告警和紧急告警，一般告警在发动机起动软件弹出窗口给出提示，紧急告警则停止向飞机供电。
本实用新型集成了控制计算机、可远控二次直流电压电源、气压传感器、温度传感器、电流传感器、电压传感器，控制计算机采集环境温度、气压数据、无人机系统反馈的转速数据和告警信息以及电源采集的电流、电压数据。本实用新型通过发动机起动软件生成适合环境和规则的发动机柔性起动电压曲线，控制可远控二次直流电压电源输出发动机起动电压，起动发动机，实现起动电压的无极调节过程。
在发动机起动需求变化且不超过二次电压的额定载荷时，仅需更改发动机起动软件的基础起动曲线即可。在发动机出现紧急告警情况时，可以根据策略停止电压输出或控制电压输出。本实用新型起动过程中的电流最大值远低于现有技术中的两种起动方式，且更改代价极小，设备体积和重量均低于电机电枢中串联附加电阻进行分级起动的方式，操作简单，通过软件自动修正起动曲线满足了发动机在不同环境的起动需求，响应性能也大大提高。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。
