[发明专利]一种飞机燃油量测量传感器布局优化设计方法

摘要

本发明属航空技术领域，涉及一种飞机燃油量测量传感器布局优化设计方法。本发明综合考虑飞机燃油量测量传感器布局优化设计基本原则，针对现代飞机油箱结构复杂、功能部件繁多、测量精度要求高等特征，提出了一种系统、全面、通用性强的油量测量传感器布局优化设计方法，该方法首先提取燃油箱油液模型；其次，进行传感器可行性布置区域划分、离散及可行性安装线生成；再次，用底部与顶部不可测油量约束优化传感器布局；最后，根据测量连续性与姿态误差约束优化传感器布局，得到最终传感器布局优化结果。本发明通用性强，便于实现程序开发，进而改善了系统设计手段，提高了系统设计效率，能够满足现代飞机油量测量传感器布局优化设计的需要。

主权项

一种飞机燃油量测量传感器布局优化设计方法，其步骤如下：(1)、传感器可行性布置区域划分、离散及可行性安装线生成1.a).将油箱结构模型导入计算机辅助设计软件，提取燃油箱油液模型；1.b).根据燃油的串通性能及翼肋的密封性能，将燃油箱油液模型划分成多个用于传感器布局的测算单元；1.c).针对各测算单元油液模型，提取油液模型底面和顶面；1.d).根据传感器布置避开燃油泵位置、吸油口位置、燃油剧烈流动位置、气泡析出位置、维护口盖位置的原则，及传感器便于在翼肋、长桁上安装的原则，在油液模型底面或顶面划分出油量传感器可以布置的所有区域面；1.e).针对传感器可以布置的所有区域面，利用计算机辅助设计软件中的对曲面进行离散化的工具，将可行性布置区域进行离散，生成区域离散点；1.f).根据燃油测量系统设计要求，对传感器安装方向角度范围进行离散，得到传感器安装方向角度离散数据；1.g).在可行性区域离散点及安装方向离散数据的基础上，生成分布于测算单元底面和顶面之间的安装线集合；1.h).根据油量传感器与油箱壁距离的要求，上下压缩一定距离作为有效地传感器安装线集合。(2)、用底部与顶部不可测油量约束优化传感器布局2.a).对油量测量设计滚转角和俯仰角范围，按照一定间隔进行离散，得到俯仰角与滚转角任意组合离散数据集合；2.b).以可行性传感器安装线集合和底部与顶部不可测油量要求为基础，通过自动切削油箱模型，得到任意姿态组合对下满足底部或顶部不可测油量要求的传感器安装线集合；2.c).对各姿态组合下的约束结果进行合并；合并方法为：首先寻找任意两个公共部分最多的传感器集合，并进行合并，如果公共数量大于传感器安装线集合总数的15～30％，则取消这两个集合，将合并结果作为新的合并初始对象，继续进行合并过程，直至公共部分最大数量少于传感器安装线集合总数的15～30％值为止，得到合并后的满足底部和顶部不可测油量要求的传感器安装线集合；(3)、测量连续性与姿态误差约束优化传感器布局3.a).针对单个测算单元，设置传感器布置数量为n，n为正整数，n初值为1，n按照n＝n+1逐个递增；3.b).针对单个测算单元，在给定传感器布置数量n的前提下，设置满足底部和顶部不可测油量要求的传感器安装线集合分组数为i，i为正整数，i初值为1，i按照i＝i+1逐个递增，i取值范围为1～n；3.c).将合并后的传感器安装线集合个数定义为m，将m个集合划分成i组，得到所有划分组合；3.d).针对每一个划分组合，求取各组传感器安装线集合的交集，交集共i组，判断交集是否为空集；3.e).针对每一个划分组合得到的传感器安装线交集组，如果交集组没有空集，则交集组与j＝n‑i个有效地可行性传感器安装线集合组成计算组合，计算组合内包含n个非空传感器安装线集合；如果交集组中有空集，则跳出此步，返回到3.d)步，计算其它划分组合；3.f).针对每一个计算组合，对n个非空集传感器安装线集合进行区域划分，划分出多个小区域，并确定距小区域中心最近的传感器安装线，以距中心最近的传感器安装线代表小区域，任意组合得到多组距小区域中心最近的安装线组；3.g).针对每一安装线组，进行油位测量连续性约束判断，判断方法为：对各极限设计姿态组合下，10％～90％油量情况下，始终有传感器安装线与油平面相交，则满足连续性要求，继续进行下一步，如果不相交，则不满足连续性要求，则跳出此步，返回到3.f)步，计算其它组合；3.h).针对每一个满足连续性要求的安装线组，进行各姿态组合不同油位处姿态误差计算，寻找姿态误差之和最小的小区域组合；3.i).如果小区域内传感器数量大于传感器安装线集合总数的10～20％，则返回到3.f)步，继续进行划分计算，直到区域内传感器数量小于传感器安装线集合总数的10～20％为止；3.j).对每一个小区域组合，计算所有安装线组合总姿态误差，总姿态误差最小的即为最优安装线组合；3.k).判断最优安装线组合姿态误差是否满足系统姿态误差设计要求，如果满足，则最终传感器数量为此时的n值，传感器布局结果为此最优安装线组合；如果不满足，n＝n+1，返回到3.a)步，重新进行计算。