变速变姿态下飞机燃油体积解算技术

《变速变姿态下飞机燃油体积解算技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2016年9月北京航空航天大学学报Septembe，2016第42卷第9期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsv01．42No．9http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j。bh．1001-5965．2015．0553变速变姿态下飞机燃油体积解算技术袁梅1’2一，何一强1”，牛奔1一，董韶鹏1(I．北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100083；2．先进航空发动机协同创新中心．北京1000833．北京航空航天大学航空科学与技术国家实验室(筹)，北

2、京100083)摘要：为准确测量飞机不规则油箱内的燃油体积，在传统的查表插值法基础上。提出了基于等效传感器的自适应步长切割法(ASCM)，用于建立燃油质量特性数据库，通过引入等效传感器概念，实现了不同姿态下多传感器的信息融合；该方法根据切g-截面积的变化率调整切割步长，从而减小了燃油体积解算时的插值误差；利用多传感器的输出值实现了燃油平面的最小二乘(LMS)拟合，当有效传感器较少时，再结合等效燃油平面姿态角拟合燃油平面，消除了加速度对燃油平面的影响；对传统的三维查表插值法进行改进，减小了由于燃油平面姿态角插值引起的误差。基于UG二次开发，设计了燃油体积解算平台。实际油箱CAD仿真验证结果表明：

3、该方法所建的数据库数据规模小，燃油解算速度快，实现了加速度和姿态误差修正，并减小了差值误差，进一步提高了燃油的测量精度。关键词：飞机燃油测量；燃油质量数据库建立；自适应步长法；查表插值；燃油体积解算中图分类号：TP391．9：V228．1文献标识码：A文章编号：1001．5965(2016)09．1827-09在飞机飞行过程中，实时、准确地测量出各个油箱的剩余油量，对保证飞行安全十分重要，有利于燃油系统的综合管理，确保飞机重心保持在所需的飞行范围内，改善飞行品质⋯。由于飞机油箱形状不规则，并且内部结构复杂，而燃油体积是燃油高度、油箱形状和燃油平面姿态角信息的多元非线性函数，因此无法找到精确的解

4、析式心】。工程上通常采用多维查表插值法，根据传感器实时测量高度、飞行姿态、加速度以及由这些参数共同确定的当前燃油平面姿态角，在预先确定的燃油质量特性数据库中插值求得剩余燃油量”“。所以，不同机型的燃油测量工作主要分两步：一是建立该机型的燃油质量特性数据库；二是根据传感器和姿态等信息，通过多维查表插值法实现燃油体积计算¨1。一般的燃油质量特性数据库建立时需要参考某一实际传感器的位置，所以多传感器油箱需要对其内部每一根传感器都建立相应表格，这样会存在数据库规模庞大、数据冗余等问题¨⋯。文献[9]在多维查表插值法基础上提出了等效传感器的方法，将三根传感器的输出融合到一根特定位置的虚拟传感器上，实现了

5、数据压缩，但该方法局限于三根传感器，且要求三者都具有有效的输出，同时数据库与传感器的位置相关，当传感器的布局变化时，数据库需要重新建立。文献[10]提出在沿着油箱高度各截面几何形心拟合直线位置处安装虚拟传感器，进行数据库建立和燃油解算，由此提出虚拟传感器理论，而虚拟传感器位置的选取成为影响燃油体积解算精度的主要因素，并针对不同油箱都需进行截面几何形心分析和计算。收稿13期：2015-08．28；录用13期：2015—11-20；网络出版时间：2016-01-2016：36网络出版地址：WWW．cnki．net／kems／detail／11．2625．V．20160120．1636．003．ht

6、ml{通讯作者：Tel．：010-82338757E-mail：yuanm@buaa．edu．cn引用格式：袁梅，何一强，牛奔，等．变速变姿态下飞机燃油体积解算技术fJJ．北京航空航天大学学报，2016，42(9)：1827-1835·YUANM，HEyQ，NIU日，efaJ．Aircraftfuelvohlmecalcujati。nfechniqueinstateofvariableVelocityandattitudefJJ·JourealofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2016，42(9)：1827·1835(inChine

7、se)·1828北京航空航天大学学报2016年本文提出了一种基于等效传感器的自适应步本例中得到的三个独立燃油实体模型及文长切割法(AdaptiveStepSizeCuttingMethod，AS一件见图2，依次对应图1中的3个空腔油箱CM)建立燃油质量特性数据库，等效传感器位置可模型．任意设置，该方法可根据切片截面积的变化率调整切割步长，使数据库在数据规模基本不变的情况下，减小燃油体积解算时的高度