[發明專利]一種飛機用高精度實時油量解算裝置及方法

在審

• 申請號: 202210462246.5
• 申請日: 2022-04-28
• 公開（公告）號: CN114812730A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 徐偉;張志明;薛雙喜;江文波
• 申請（專利權）人: 四川泛華航空儀表電器有限公司
• 主分類號: G01F22/00
• 分類號: G01F22/00
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務所(普通合伙) 51228
• 代理人: 張鳴潔

1.一種飛機用高精度實時油量解算裝置，其特征在于，包括機箱、測姿儀模塊、油量解算模塊、供電模塊和通信模塊；

所述測姿儀模塊、油量解算模塊、供電模塊和通信模塊均安裝在機箱內部；

所述測姿儀模塊包括三軸陀螺儀、三軸加速度計、濾波電路、SPI通信電路，所述三軸陀螺儀和三軸加速度計將采集的慣性信息經過濾波電路濾波后，再通過SPI通信電路發送到處理電路，處理電路中內置補償算法和導航算法，經過解算后將飛機姿態信息和加速度信息通過RS422通訊發送至油量解算模塊；

所述油量解算模塊采集油箱內的電容式油量傳感器的電容值，并根據電容值與油位高度的對應關系換算得到實時的油位高度信息，結合所述測姿儀模塊傳來的飛機姿態信息和加速度信息計算實時油面角，將油位高度信息和油面角信息帶入油箱曲線數據庫中，查詢得到實時的高精度油量信息；

所述供電模塊用于對測姿儀模塊和油量解算模塊供電；

所述通信模塊用于在飛機中傳遞信息和模塊之間的相互通訊。

2.根據權利要求1所述的一種飛機用高精度實時油量解算裝置，其特征在于，包括：

所述供電模塊包括一次電源和二次電源，一次電源接收飛機上的28V供電并將其進行濾波、DC-DC變換后輸入所述測姿儀模塊和所述油量解算模塊，所述二次電源在一次電源的基礎上進行轉換，用于油量解算模塊中處理器、存儲器及其附屬電路的供電；

所述通信模塊包括ARINC429總線通訊、RS232通訊和RS422通訊，所述ARINC429總線通訊用于所述油量解算模塊向飛機中控輸出自檢信息和油量信息，所述RS232通訊用于后期維護使用，通過專用線纜連接到飛機的維護操作端，所述RS422通訊用于裝置內各模塊之間的相互通訊。

3.根據權利要求1所述的一種飛機用高精度實時油量解算裝置，其特征在于，包括：

所述測姿儀模塊安裝時，應使其測量坐標系中的X軸或Y軸或Z軸與機箱的長邊或寬邊或高邊平行，保證所述測姿儀模塊的測量坐標系與機箱長寬高方向無偏差角度。

4.根據權利要求1所述的一種飛機用高精度實時油量解算裝置，其特征在于，包括：

所述油量解算模塊為冗余布置，在單個機箱內設置硬件狀態完全相同的兩個油量解算模塊，以連接器上特定針腳的高低電平區分兩個油量解算模塊，并在向外通訊時標識為A、B通道，所述測姿儀模塊在機箱內設置一個，其發出信息并發到兩個油量解算模塊中。

5.根據權利要求1或2任一項所述的一種飛機用高精度實時油量解算裝置，其特征在于，包括：

所述供電模塊為冗余布置，在單個油箱內設置狀態完全相同的兩個供電模塊，彼此之間物理隔離，分別給兩個油量解算模塊供電。

6.一種飛機用高精度實時油量解算方法，基于權利要求1所述的一種飛機用高精度實時油量解算裝置，其特征在于，根據測姿儀模塊獲取的飛機姿態信息和加速度信息，計算油面角的方法包括：

步驟S1.對飛機坐標系進行定義，X軸以過機頭原點O逆航向向后為正，Y軸以過機頭原點O順航向向右為正，Z軸以過機頭原點向上為正；

步驟S2.當油面與XOZ面垂直，油面滾轉角為零，油面與機體Z軸的夾角定義為油面俯仰角α；當油面與YOZ面垂直，油面俯仰角為零，油面與機體Z軸的夾角定義為油面俯仰角β；

步驟S3.當油面俯仰角和油面滾轉角都為零時，油平面法向矢量為OZ；當油面俯仰角為α、油面滾轉角為零時，油平面法向矢量為OF，OF向X軸負方向偏時，α為正，OF向X軸正方向偏時，α為負，即朝機頭方向油面下降，機尾方向油面上升時α為正，反之為負；當油面俯仰角為0，油面滾轉角為β時，油平面法向矢量為OG，OG順航向向右偏時，β為正，OG順航向向左偏時，β為負，即順航向的右邊油面下降時β為正，反之為負；

步驟S4.計算α和β的值；

步驟S5.油量解算模塊接收來自油箱內的電容式油量傳感器的電容值，并實時計算對應的油位高度信息，結合收到的飛機姿態計算油面角，再查詢油量解算模塊中預先存儲的油箱曲線數據，完成實時油量的高精度測量。