[發(fā)明專利]用于建立轟運類飛機(jī)燃油質(zhì)量特性數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工況確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110232581.8
• 申請日: 2011-08-15
• 公開（公告）號: CN102254041A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊朋濤;張兵
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛機(jī)設(shè)計研究所
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G06F17/50
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 梁瑞林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于飛機(jī)燃油測量技術(shù)，涉及對用于建立轟運類飛機(jī)燃油質(zhì)量特性數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工況確定方法的改進(jìn)。

背景技術(shù)

燃油箱油量及其分布是飛機(jī)重要的基礎(chǔ)信息，穩(wěn)定、精確的燃油量測量對改善飛機(jī)整體性能具有重要意義。一方面，精確的燃油量測量是飛機(jī)重心控制的需要。燃油量是飛機(jī)最大的可變重量，一般飛機(jī)燃油量占全機(jī)重量的30％～60％之間，通過對飛機(jī)中各個油箱燃油量的精確測量，便于調(diào)整燃油在各油箱的分布，實現(xiàn)飛機(jī)重心控制，確保飛機(jī)重心保持在所允許范圍之內(nèi)，而飛機(jī)重心偏差對飛行性能影響巨大，輕則由于需要平尾配平增加飛行阻力，增加油耗，影響經(jīng)濟(jì)性，重則影響操穩(wěn)，帶來安全性問題。另一方面，精確的燃油量測量是實施科學(xué)飛行管理的需要。實時、準(zhǔn)確測量油箱中的剩余油量可以精確計算飛機(jī)續(xù)航時間，保證飛機(jī)安全飛行。

目前，國內(nèi)外最常見的飛機(jī)燃油量測量方式為：通過遍布于油箱不同部位的油量傳感器測量油面高度，然后查詢表征油面高度與燃油量對應(yīng)關(guān)系的燃油質(zhì)量特性數(shù)據(jù)庫，最后經(jīng)差值解算得到油量測量結(jié)果。其中燃油質(zhì)量特性數(shù)據(jù)庫的可靠性和合理性是影響最終油量測量精度的重要因素之一。

建立燃油質(zhì)量特性數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)是表征油液所占空間的油箱容腔模型，對于轟運類飛機(jī)普遍采用的機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)油箱來說，由于其翼展大，外界載荷(燃油重力及飛行氣動力)對油箱結(jié)構(gòu)的變形影響很大，以地面停機(jī)和空中巡航狀態(tài)為例，地面停機(jī)狀態(tài)下由于油箱結(jié)構(gòu)只受燃油重力和機(jī)翼結(jié)構(gòu)重力的作用，油箱結(jié)構(gòu)處于下彎狀態(tài)，在空中巡航狀態(tài)下由于在較大向上氣動載荷的作用下，油箱結(jié)構(gòu)處于上翹狀態(tài)；某型號運輸機(jī)油箱結(jié)構(gòu)變形分析結(jié)果表明：在同等載油量情況下，地面停機(jī)和空中巡航狀態(tài)下油箱結(jié)構(gòu)最外端位移量偏差近1米，因此，轟運類飛機(jī)不同工作狀態(tài)下油箱容腔模型差異很大。原則上為了提高油量測量精度，需要根據(jù)不同典型設(shè)計工況分別建立燃油質(zhì)量特性數(shù)據(jù)庫進(jìn)行油量解算，但由于計算機(jī)數(shù)據(jù)存儲量和計算復(fù)雜度的限制，一般情況下，只能選擇1個或2個標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工況建立燃油質(zhì)量特性數(shù)據(jù)庫。國內(nèi)外現(xiàn)有機(jī)型中大多數(shù)直接選用油箱型架容腔模型作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工況建立一個燃油質(zhì)量特性數(shù)據(jù)庫；比較先進(jìn)的機(jī)型選擇兩個標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工況建立燃油質(zhì)量特性數(shù)據(jù)庫，一般為地面停機(jī)標(biāo)準(zhǔn)裝載狀態(tài)和空中巡航標(biāo)準(zhǔn)裝載狀態(tài)。國內(nèi)外現(xiàn)有的轟運類飛機(jī)燃油質(zhì)量特性數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工況確定方法容易導(dǎo)致燃油測量精度低，其原因在于：現(xiàn)有的轟運類飛機(jī)燃油質(zhì)量特性數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工況確定方法沒有考慮油箱變形對油量測量的影響，選取的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工況隨意性強(qiáng)，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工況下油箱容腔模型與其他工況下油箱容腔模型的誤差很大，很難同時兼顧飛機(jī)工作過程中的多種常見工作狀態(tài)，很難達(dá)到美軍標(biāo)MIL-G-26988C?Class?III級精度要求，不能滿足現(xiàn)代轟運類飛機(jī)高精度燃油量測量的需要。未檢索到有關(guān)用于建立轟運類飛機(jī)燃油質(zhì)量特性數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工況確定方法的文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提出一種能減小標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工況下油箱容腔模型與其他工況下油箱容腔模型的誤差、從而提高燃油測量精度的用于建立轟運類飛機(jī)燃油質(zhì)量特性數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工況確定方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：用于建立轟運類飛機(jī)燃油質(zhì)量特性數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工況確定方法，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工況包括地面標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工況和空中標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工況，其特征在于，確定的步驟如下：

1、確定地面標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工況：

1.1、劃分地面設(shè)計工況：在飛機(jī)處于地面停機(jī)狀態(tài)、不包含燃油的標(biāo)準(zhǔn)裝載情況下，按照載油量由零油至滿油平均劃分為n個工況，n＝6～10，第一地面設(shè)計工況為零油狀態(tài)，最后一個地面設(shè)計工況為滿油狀態(tài)；

1.2、獲取各地面設(shè)計工況的油箱容腔變形模型：

1.2.1、獲取油箱型架容腔模型的外包絡(luò)面：根據(jù)油箱型架三維數(shù)字模型，提取油箱型架容腔模型，同時，在油箱型架容腔模型的基礎(chǔ)上，提取油箱型架容腔模型的外包絡(luò)面；

1.2.2、確定各地面設(shè)計工況下的載荷數(shù)據(jù)：按照地面壓力加油狀態(tài)進(jìn)行燃油重量分布計算，確定燃油載荷數(shù)據(jù)，根據(jù)油箱型架三維數(shù)字模型獲取油箱結(jié)構(gòu)載荷數(shù)據(jù)，燃油載荷數(shù)據(jù)和油箱結(jié)構(gòu)載荷數(shù)據(jù)共同構(gòu)成地面設(shè)計工況下的載荷數(shù)據(jù)；

1.2.3、進(jìn)行各地面設(shè)計工況下油箱變形分析：建立油箱型架三維數(shù)字模型的有限元模型，根據(jù)各地面設(shè)計工況下的載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形分析，得到包含節(jié)點初始坐標(biāo)和變形位移的結(jié)果文件；