[发明专利]一种适用大过载与反飞工况的飞机油量传感器布局方法

说明书

本发明公开了一种适用大过载与反飞工况的飞机油量传感器布局方法，旨在解决现有布局优化方法丢失最优解、无法满足大过载与反飞工况下的飞机油量测量传感器布局的问题。为此目的，本发明中的方法包括：划分并离散油箱底部和顶部可行安装区域；生成多角度的传感器安装线；对安装线进行预过滤处理；对油面姿态角进行离散与组合；根据油面姿态获得满足不可测量油量约束的安装线集合组；对集合组进行划分与合并；根据连续性要求和姿态误差约束从划分的集合组中选择最优的传感器布局方案。本发明具有通用性强、寻优性能好、能够自动对倾斜传感器布局方案进行寻优的特点，可以满足大过载与反飞工况下油量测量传感器布局优化工作需求。

技术领域

本发明属于飞机油箱油量测量领域，具体涉及一种适用大过载与反飞工况的飞机油量传感器布局方法。

背景技术

油箱测量系统是飞机燃油系统的重要组成部分，是飞行员准确估计油量的基础，同时承担着飞机在油箱满油或者低油量情况下的告警功能。目前国内外普遍采用电容式传感器进行飞机油量测量，根据其浸油高度不同，传感器向机载计算机输出不同的电容值，机载计算机通过解算油平面的姿态角与高度从而计算剩余油量的体积。传感器的布局需要充分考虑传感器数量限制、不可测油量约束、连续性约束、姿态误差约束。国内在进行传感器布局方面，长期采用人工布置的方式，根据油箱模型的几何尺寸结合理论分析的方法进行布局，严重依赖设计人员经验，并且需要大量的运算。

近年来，有研究人员提出了一些传感器自动化布局手段，但其缺点在于：生成安装线时只能以固定角度生成或者根据油箱底部的离散点指定方向进行生成，无法自动生成包含各种倾斜角度的安装线；在计算过程中，对于不可测量油量约束得到的多个集合，使用阈值限制的方法预先进行合并，在合并的过程中，有交集的两个集合只取其交集部分，删除掉了非交集部分，导致在合并过程中未考虑最优解在被删除部分的情况，较大概率上丢失了最优解，进一步使生成的传感器布局解决方案性能不佳或无法找到满足要求的传感器布局方案；并且在整个优化过程中，连续性判断方法不能满足倾斜传感器的约束原则。

在大过载和反飞工况下油箱内部会产生各种特殊姿态的大角度油面，此时

只考虑竖直布置或单一倾斜角度布置得到的优化结果无法满足油量测量的各项性能，需要在传感器布局优化的过程中设计考虑多种倾斜角度传感器的布局优化方法，并提出避免丢失最优解的设计手段。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种适用大过载与反飞工况的飞机油量传感器布局方法，通用性强、寻优性能好，可以满足特殊工况与异形油箱的油量测量传感器布局优化工作需求。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

一种适用大过载与反飞工况的飞机油量传感器布局方法，包括以下步骤：

步骤1)划分油箱底部与顶部的可布置区域，生成底部和顶部离散点；

步骤2)对油箱底部与顶部的离散点进行笛卡尔乘积，建立不同方向的传感器安装线；

步骤3)对传感器安装线进行预过滤处理；

步骤4)对油面姿态角进行离散与组合；

步骤5)使用不同姿态角的油平面对安装线进行不可测量油量约束得到传感器安装线集合组；

步骤6)对不可测量油量约束的结果集合组进行划分合并；

步骤7)根据连续性约束和姿态误差约束从划分合并后的集合组中选择最优的传感器布局方案。

本发明进一步的改进在于，所述步骤3)对安装线进行预过滤处理的方法为：

步骤3.1)，根据传感器与油箱安装顶底部间隙、传感器底部、顶部非受感长度对所有传感器安装线的底部和顶部进行修正；