飞机油量测量传感器的寻优布置
2018-03-22 20:34:41
飞机特别是战斗机在飞行过程中飞行姿态多变，能否精确地测出各种飞行姿态下油箱载油量，涉及到战斗机的持续作战能力和安全返航等。影响油量测量系统姿态误差的因素很多，如果在设计阶段能使油量测量传感器获得优化布置或确定修正关系，即可对姿态误差进行有效的修正m.随着现代战斗机油箱数量的增多及其几何形状的复杂化，传统的单油箱传感器寻优布置将花费工程技术人员数千工作日，已不能适应现代战斗机燃油系统设计的发膊要，由数值解析及计算机仿真的传感器寻优布置将成为今后发展的方向。本文探讨了几种典型油箱的传感器寻优布置方法。
1长方体油箱传感器寻优布置对较高较窄的长方体油箱，三维的体积问题可以用所示的二维的面积问题来解析，传感器安装在二维水平弦线的中心线上时面积误差将最小。即用截面积表示油的体积时，当飞机水平飞行时传感器所感应的油的体积计算式为当飞机侧滚（角飞行时，油箱也将偏转角，油的液面将保持水平。但为了计算方便，假设油箱保持不变，而将液面偏转角。此种假设与实际计算油的体积等效。所示的油的液面线方程和所测的油的体积为，L由（1）式和（2）式得测量误差为即当传感器安装在中心位置及飞机侧滚时，不会产生姿态误差。
侧滚a角时的油量和油面高度特性当传感器往右偏离中心位置a安装时，飞机侧滚a角飞行时油的液面线方程和所测的油的体积为由（1）式和（5）式所得的相对误差为为传感器偏离中心位置、飞机侧滚角度和测量相对误差的关系。由可知，随着传感器偏离中心线距离a增大误差将会增大，对于某一特定偏移距离，当增大侧滚角时也将增大误差，而传感器安装在中心位置时误差为零。另对长方体油箱，飞机俯仰飞行时的误差分析及结论同侧滚飞行。
14151617！H：-i传感器偏离中心位置时姿态误差2复杂油箱传感器寻优布置所示为常用的战斗机油箱，它是-个等截面油箱，油箱外形近似由3个圆柱面、5个平面组成，外形尺寸如图所示。根据所给特殊点的坐标值可得出飞机侧滚和俯仰飞行时的液面方程，常用的战斗机油箱尺称以俯仰飞行为例，当传感器如所示中心放置并在7轴上时，飞机俯仰a角时的液面方程为将油体积沿Z方向分割成若干个微小体积，然后将微小体积累加后就可得油的体积。每一微元体积的计算公式为解4的公式为微元体厚度，在此将油箱均匀分割，当分割数足够多时，可保证计算精度。
飞机俯仰a角时的液面与坐标表示了各俯仰角度时传感器的浸湿高度与油量关系。
各俯仰角度时传感器浸湿高度与油量关系由可知当传感器中心放置时，俯仰飞行时传感器的浸湿高度A与油的体积F的关系特性曲线几乎是重合的。表示了传感器沿Z轴的偏心a =-3dm放置、各俯仰角度时传感器的浸湿高度与油量关系。由可知，当俯仰角发生变化时，传感器的浸湿高度与油的体积关系特性曲线将发生偏离且当俯仰角增大时，偏差将增大。同样当传感器沿Z轴的偏心距离增大时，偏差亦将增大。
传感器偏心布置时传感器浸湿高度与油量关系对于飞机侧滚飞行，可将油体积求解问题转化为面积求解问题，只要列出Z轴左右侧液面线方程即可进行传感器寻优布置，在此省略了求解方法，得出的结论是传感器中心布置时，通过传感器浸湿高度计算的油的体积是稳定准确的。
3对称型梯形油箱传感器寻优布置为对称型梯形油箱的横截面及2根传感器的安装位置。传感器底部偏离对称轴（中心线）的距离将通过姿态误差分析来加以确定。
当侧滚a角飞行，油箱的坐标没变化时，对应的油平面为过线的截面，和M2点分别为油面与传感器I和n的接触点，M为侧滚角为零时的油面高度。为了推导2根互联传感器的测量误差时，需首先计算因侧滚a角飞行时产生的与侧滚角为零时的油平面的位移部尖三角后构成，故计算位移时可利用三角形的一些几何关系，梯形油箱的尺寸参数由所示。
由三角关系可知：对称型梯形油箱的横截面及传感器的安装位置a）A4B0的面积即燃油上部空间为=/i：。a/2s为侧滚角为零时的燃油上部空间（其值为三角形扣面积的两倍），4（/2和SP/2分别为篼于连线的三角形面积和低于连线的三角形面积A/仙。将BP和处值代人后有b）传感器I报告的体积R（燃油上部空间）是三角形面积即此时传感器I的测量误差A，为c）对于传感器n报告的体积匕（燃油上部空间）是三角形面积c2d2o，即此时传感器n的测量误差a2> 2个传感器测量误差的平均值为：令Aa=0，可解出令测量误差为零时的A值，解方程得A2 a2/3.即A=a/，时，2根互联传感器的测量误差近似为零，特别是当A=0时（即使用1根传感器时），测量误差为Aa 4结束语本文对三种类型的油箱采用了数值分析及仿真的方法求解了油量测量传感器的安装位置与姿态误差的对应关系。由于这几种类型的油箱在国产战斗机中应用较广，故本研究成果无论是对新型号飞机油量测量系统的设计，还是对旧型号飞机油量测量系统的改造，都具有一定的指导意义。www.jcp15.com
1长方体油箱传感器寻优布置对较高较窄的长方体油箱，三维的体积问题可以用所示的二维的面积问题来解析，传感器安装在二维水平弦线的中心线上时面积误差将最小。即用截面积表示油的体积时，当飞机水平飞行时传感器所感应的油的体积计算式为当飞机侧滚（角飞行时，油箱也将偏转角，油的液面将保持水平。但为了计算方便，假设油箱保持不变，而将液面偏转角。此种假设与实际计算油的体积等效。所示的油的液面线方程和所测的油的体积为，L由（1）式和（2）式得测量误差为即当传感器安装在中心位置及飞机侧滚时，不会产生姿态误差。
侧滚a角时的油量和油面高度特性当传感器往右偏离中心位置a安装时，飞机侧滚a角飞行时油的液面线方程和所测的油的体积为由（1）式和（5）式所得的相对误差为为传感器偏离中心位置、飞机侧滚角度和测量相对误差的关系。由可知，随着传感器偏离中心线距离a增大误差将会增大，对于某一特定偏移距离，当增大侧滚角时也将增大误差，而传感器安装在中心位置时误差为零。另对长方体油箱，飞机俯仰飞行时的误差分析及结论同侧滚飞行。
14151617！H：-i传感器偏离中心位置时姿态误差2复杂油箱传感器寻优布置所示为常用的战斗机油箱，它是-个等截面油箱，油箱外形近似由3个圆柱面、5个平面组成，外形尺寸如图所示。根据所给特殊点的坐标值可得出飞机侧滚和俯仰飞行时的液面方程，常用的战斗机油箱尺称以俯仰飞行为例，当传感器如所示中心放置并在7轴上时，飞机俯仰a角时的液面方程为将油体积沿Z方向分割成若干个微小体积，然后将微小体积累加后就可得油的体积。每一微元体积的计算公式为解4的公式为微元体厚度，在此将油箱均匀分割，当分割数足够多时，可保证计算精度。
飞机俯仰a角时的液面与坐标表示了各俯仰角度时传感器的浸湿高度与油量关系。
各俯仰角度时传感器浸湿高度与油量关系由可知当传感器中心放置时，俯仰飞行时传感器的浸湿高度A与油的体积F的关系特性曲线几乎是重合的。表示了传感器沿Z轴的偏心a =-3dm放置、各俯仰角度时传感器的浸湿高度与油量关系。由可知，当俯仰角发生变化时，传感器的浸湿高度与油的体积关系特性曲线将发生偏离且当俯仰角增大时，偏差将增大。同样当传感器沿Z轴的偏心距离增大时，偏差亦将增大。
传感器偏心布置时传感器浸湿高度与油量关系对于飞机侧滚飞行，可将油体积求解问题转化为面积求解问题，只要列出Z轴左右侧液面线方程即可进行传感器寻优布置，在此省略了求解方法，得出的结论是传感器中心布置时，通过传感器浸湿高度计算的油的体积是稳定准确的。
3对称型梯形油箱传感器寻优布置为对称型梯形油箱的横截面及2根传感器的安装位置。传感器底部偏离对称轴（中心线）的距离将通过姿态误差分析来加以确定。
当侧滚a角飞行，油箱的坐标没变化时，对应的油平面为过线的截面，和M2点分别为油面与传感器I和n的接触点，M为侧滚角为零时的油面高度。为了推导2根互联传感器的测量误差时，需首先计算因侧滚a角飞行时产生的与侧滚角为零时的油平面的位移部尖三角后构成，故计算位移时可利用三角形的一些几何关系，梯形油箱的尺寸参数由所示。
由三角关系可知：对称型梯形油箱的横截面及传感器的安装位置a）A4B0的面积即燃油上部空间为=/i：。a/2s为侧滚角为零时的燃油上部空间（其值为三角形扣面积的两倍），4（/2和SP/2分别为篼于连线的三角形面积和低于连线的三角形面积A/仙。将BP和处值代人后有b）传感器I报告的体积R（燃油上部空间）是三角形面积即此时传感器I的测量误差A，为c）对于传感器n报告的体积匕（燃油上部空间）是三角形面积c2d2o，即此时传感器n的测量误差a2> 2个传感器测量误差的平均值为：令Aa=0，可解出令测量误差为零时的A值，解方程得A2 a2/3.即A=a/，时，2根互联传感器的测量误差近似为零，特别是当A=0时（即使用1根传感器时），测量误差为Aa 4结束语本文对三种类型的油箱采用了数值分析及仿真的方法求解了油量测量传感器的安装位置与姿态误差的对应关系。由于这几种类型的油箱在国产战斗机中应用较广，故本研究成果无论是对新型号飞机油量测量系统的设计，还是对旧型号飞机油量测量系统的改造，都具有一定的指导意义。www.jcp15.com