[發明專利]一種基于有限元法的飛行器燃油質量特性確定方法

在審

• 申請號: 201410736803.3
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN105718619A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 劉吉學;陳勇楨;張全;張曉東;李為;陳劍波
• 申請（專利權）人: 成都飛機設計研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 郭平

技術領域

本發明屬于飛行器總體設計技術領域，特別是涉及飛行器燃油質量特性確定方法。

背景技術

隨著現代飛行器設計的發展，對敏捷性設計提出了更高要求，這要求能快速計算得到任意姿態角下燃油的質量特性。傳統燃油質量特性計算方法是，先計算切得的油箱面積，然后用面積乘以一個微量高度得到油箱體積，最后用燃油體積和燃油密度計算得到燃油質量特性。傳統手段存在如下兩個方面不足：其一、傳統質量特性計算手段只能計算俯仰角下飛行器燃油質量特性；其次，要進行上萬次的油箱燃油切片，計算耗時、效率不高。

發明內容

本發明的目的：

為解決任意姿態角下飛行器燃油質量特性的計算問題，提高計算效率，本發明提供了一種飛行器燃油質量特性確定方法，該方法能提高燃油質量特性計算效率，解決任意姿態角下燃油質量特性計算問題。

本發明的技術方案：

一種基于有限元法的飛行器燃油質量特性確定方法，本方法包括以下步驟：

第一步，先對油箱使用三維軟件建模，并對油箱模型用四面體網格進行離散，離散為文本格式油箱文件。

第二步，對文本格式油箱文件預先切割N次，根據不同的燃油液面高度h_i計算求出其對應的燃油質量m_i，其中i＝1、2、3......N。

第三步，由待求的燃油質量m_d,在第二步的結果中找出該燃油質量所在的預切割空間m_n≤m_d≤m_n+1,以及對應燃油質量m_n的燃油液面高度h_n，對應燃油質量m_n+1的燃油液面高度h_n+1，其中n＝1、2、3......N-1。

第四步，由m_n、m_n+1和h_n、h_n+1線性插值出對應m_d的燃油液面高度h_t。

第五步，求出對應h_t的燃油質量m。

第六步，若|m-m_d|<e，e為預設定的一個小量，則計算出對應燃油液面高度h_t的燃油質量特性，結束此次迭代計算，輸出燃油質量m對應的燃油質量特性；若|m-m_d|≥e，當m>m_d時，m代替m_n+1，ht代替h_n+1，回到第三步；當m<m_d時，m代替m_n，h_t代替h_n，回到第三步。

其中，第一步所述的三維軟件為CATIA。

所述的第二步、第五步和第六步中的燃油質量特性計算分為如下步驟：

第一步，確定飛行器燃油切割平面方程，飛行器燃油切割平面是一組平行于水平面的平面，飛行器的姿態由俯仰角、滾轉角和偏航角給出。以地平面坐標系作為參考坐標系(OXYZ)，飛行器俯仰角、滾轉角和偏航角都為零時，機體坐標系(oxyz)與參考坐標系重合，當飛機俯仰角為α、滾轉角為β時，則參考坐標系中的點(X,Y,Z)和機體坐標系中點(x,y,z)的關系如下：