一种飞机燃油重量处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及飞机总体设计领域的重量方向研究技术,具体而言,涉及一种飞机燃油重量处理方法。
【背景技术】
[0002]燃油重量在飞机总重量中占有重要比例,燃油消耗是飞行过程中飞机质量特性变化的主要因素之一。燃油具有流动性,其质量特性受飞行姿态及过载影响明显,特别是飞机处于起飞、着陆阶段时。为确保飞行安全,需要给出准确的燃油、飞机重心数据。
[0003]真实燃油占据的机内空间比较复杂,主要由机体结构、燃油系统等结构件、成品件、电缆等形成;真实的燃油液面存在倾斜、振荡,燃油液面描述复杂,需要通过理论计算、燃油试验等确定。准确确定机载燃油质量特性是飞机设计的重要内容,是飞机设计的重要原始数据与设计参数,直接影响飞机的性能、结构、燃油等多个领域的设计工作,也直接影响飞机的成本、使用及维修特性。
[0004]当前机载燃油质量特性计算主要由系数法确定,依据可用燃油与占据的结构空间的比值系数确定,系数取值依据工程经验。依据这一方法计算的燃油量较飞机制造后燃油试验测得的重量吻合程度不高,易出现大幅偏差,严重影响全机设计工作,已经不适应当前技术发展水平与型号研制需求。通过对国内外机载燃油质量特性相关文献资料的研究发现,现在尚无完备、规范的计算流程。
[0005]三维数字化技术的发展极大促进了飞机的高精度分析,目前已出现了基于数字化的机载燃油质量特性分析工具,建立基于三维数字化技术的机载燃油计算方法,将先进的数字化工具真正的应用于机载燃油分析,是飞机重量工程研制的一个重要发展方向。
[0006]现在亟需解决的技术问题是如何结合三维数字化技术设计一种飞机燃油重量处理方法以解决现有技术中存在的缺陷。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于解决上述现有技术中的不足,提供一种简单合理的飞机燃油重量处理方法。
[0008]本发明的目的通过如下技术方案实现:一种飞机燃油重量处理方法,用于飞机油箱内油量的重量特征分析,采用三维模型对飞机燃油重量特性进行数据处理,包括如下步骤:
[0009]S1,建立精确燃油可占据空间模型;
[0010]S2,对S1中所述的精确燃油可占据空间模型进行切分,得到切分模型;
[0011]S3,对S2中所述切分模型进行处理,得到所述切分模型的重量特性数据;
[0012]S4,对S3中所述的切分模型的重量特性数据进行整合,得到整个油箱内燃油的重量特性数据;
[0013]S5,对S4中所述整个油箱内燃油的重量特性数据进行存储,
[0014]S5中所存储的整个油箱内燃油的重量特性数据可应用于同型号飞机的相同油箱的燃油的重量特性的计算。
[0015]上述方案中优选的是,S2中切分的方式包括按预设高度和角度的平面进行切分。
[0016]上述任一方案中优选的是,S2中所述高度为相对高度,其零点界面为油箱内任一基准平面,所述角度为燃油平面与基准面所成角度。
[0017]上述任一方案中优选的是,S3中的重量特性数据包括整个油箱的重量、重心、转动惯量、燃油平面以及所述切分模型的重量特性的三维模型。
[0018]上述任一方案中优选的是,S4中的整个油箱内燃油的重量特性数据存储方式包括所述三维模型存储、外置数据库存储。
[0019]本发明所提供的飞机燃油重量处理方法的有益效果在于,本发明提出了基于三维数字化技术的机载燃油质量特性计算的方法,实现了机载燃油质量特性的高精度分析,相对现有技术中机载燃油质量特性的计算方法,大幅提升了计算精度和计算效率,且计算结果不依赖于工程师的工程应用经验,减少了人为因素对计算数据的影响。
【附图说明】
[0020]图1是按照本发明的飞机燃油重量处理方法的一优选实施例的流程示意图。
【具体实施方式】
[0021]为了更好地理解按照本发明方案的飞机燃油重量处理方法,下面结合附图对本发明的飞机燃油重量处理方法的一优选实施例作进一步阐述说明。
[0022]如图1所示,本发明提供的飞机燃油重量处理方法,用于飞机油箱内油量的重量特征分析,采用三维模型对飞机燃油重量特性进行数据处理,包括如下步骤:S1,建立精确燃油可占据空间模型;S2,对S1中所述的精确燃油可占据空间模型进行切分,得到切分模型;S3,对S2中所述切分模型进行处理,得到所述切分模型的重量特性数据;S4,对S3中所述的切分模型的重量特性数据进行整合,得到整个油箱内燃油的重量特性数据;S5,对S4中所述整个油箱内燃油的重量特性数据进行存储,S5中所存储的整个油箱内燃油的重量特性数据可应用于同型号飞机的相同油箱的燃油的重量特性的计算。
[0023]上述本发明提供的飞机燃油重量处理方法中,S2中切分的方式包括按预设高度和角度的平面进行切分。S2中所述高度为相对高度,其零点界面为油箱内任一基准平面,上述角度为燃油平面与基准面所成角度。S3中的重量特性数据包括整个油箱的重量、重心、转动惯量、燃油平面以及上述切分模型的重量特性的三维模型。S4中的整个油箱内燃油的重量特性数据存储方式包括上述三维模型存储、外置数据库存储。
[0024]针对某型飞机的燃油处理采用本发明提供的飞机燃油重量处理方法进行,具体实施过程中机载燃油质量特性分析主要分为计算需求分析、基础数模准备、创建燃油模型、燃油切片计算、结果处理分析五个步骤。步骤1,计算需求分析:明确计算状态燃油的组成、油箱布置与飞机耗油规律,确定各油箱油面信号器信号位置与油面角;步骤2,基础数模准备:针对实体模型零件,获取其模型信息与装配关系;针对无实体模型的组成,实体化;步骤3,创建燃油模型:建立燃油外包络体模型,去除内部组成所占据的空间,获取真实燃油三维数字化模型;步骤4,燃油切片计算:按照设定的切片数量、油面角度对燃油模型进行切片分析,得到各油箱在不同角度下的燃油消耗信息并建立数据库;步骤5,数据处理分析:汇总模型质量特性数据,分析可用燃油量、不可用燃油量、燃油质量特性油耗规律。
[0025]上述五个步骤中的油面角是指计及飞机姿态与过载的油面角,无实体模型的组成是指缺少实体模型的零件及零件所围出的相对封闭空间模型,如管路内部空间模型,模型质量特性数据是指油箱内可用燃油、油箱底部不可用燃油、油箱内燃油管路内燃油、油箱外管路内燃油相应模型的质量特性数据。
[0026]上述所涉及的实体模型指零件的三维模型能够真实体现零件的质量信息、位置信息、材料属性、加工方式等全部物理属性;非实体模型是与实体模型零件相比,一些零件无三维模型,或者模型不能够真实
体现零件的全部物理属性。
[0027]根据原有设计报告和三维数据模型,明确如下数据和参数,作为后续分析和对比的依据:
[0028]1)明确燃油的组成、油箱布置与飞机耗油规律;
[0029]2)确定各油箱燃油栗、射流栗栗口位置坐标及满油信号器位置坐标;
[0030]3)明确飞机使用空机及各装载状态重量数据;
[0031]4)确定计算分析中油面角取值范围,确定典型任务剖面参数。
[0032]基础数模准备工作如下:
[0033]a、从PDMS系统(LCA)导出用于生成燃油模型相关的飞机结构、系统数模;
[0034]b、利用系统管路数模建立管路内燃油模型及管路内非燃油模型(管路内的气体);
[0035]c、将部分非实体化的成品模型实体化。
[0036]创建燃油模型分为如下四个步骤:
[0037]1、建立燃油外包络体模型;
[0038]2、将包络体内部的非燃油模型全部通过布尔运算去除,得到燃油模型;
[0039]3、在上述第2步燃油模型的基础上去除管路内燃油,然后取最低取油和满油信号器位置之间的燃油模型,得到可用燃油模型;
[0040]4、通过最低取油位置切分上述第二步燃油模型,得到管路外部分不可用燃油模型,加上管路内燃油得到全部不可用燃油模型。
[0041]S2中,按照设定的切片数量、角度对各个油箱对应的燃油模型进行切片分析,得到各油箱在不同角度下的燃油消耗信息(切片质量特性数据),并建立数据库。
[0042]数据处理过程如下:
[0043]一、分析可用燃油量、不可用燃油量、使用空机相对于设计值的变化情况;结合燃油耗油原理,修正耗油规律;并与详细设计结果进行对比分析;
[0044]二、根据燃油切片结果建立数据库;
[0045]三、结合飞行剖面信息及飞机的使用空机、有效载荷质量特性数据,给出典型飞行剖面的全机质量特性变化曲线;
[0046]四、分析油面角对于飞机质量特性的影响。
[0047]以某型号的飞机为例进行研究,三维燃油模型的切分计算:针对某型号飞机的4个油箱在PDMS中建立精确燃油可占据空间模型,针对4个油箱进行三维燃油模型的切分,完成基础数据的计算,供完成4个油箱50个角度3万组数据计算;基于三维模型的切片数据的存储:将各个油箱对应的燃油切片重量特性数据、油面位置等信息一次保存至对应的燃油模型中;结合使用空机、剖面信息,通过对各油箱的燃油重量特性数据的调用,完成耗油曲线的计算。上述PDMS(PlantDesignManagementsystem)即工厂三维布置设计管理系统,该软件具有以下主要功能特点:1.全比例三维实体建模,而且以所见即所得方式建模;2.通过网络实现多专业实时协同设计、真实的现场环境,多个专业组可以协同设计以建立一个详细的3D数字工厂模型,每个设计者在设计过程中都可以随时查看其它设计者正在干什么;3.交互设计过程中,实时三维碰撞检查,PDMS能自动地在元件和各专业设计之间进行碰撞检查,在整体上保证设计结果的准确性;4.拥有独立的数据库结构,元件和设备信息全部可以存储在参数化的元件库和设备库中,不依赖第三方数据库;5.开放的开发环境,利用ProgrammableMacroLanguage可编程宏语言,可与通用数据库连接,其包含的AutoDraft程序将PDMS与AutoCAD接口连接,可方便地将二者的图纸互相转换,PDMS输出的图形符合传统的工业标准。
[0048]针对现有技术中机载燃油质量特性计算存在的问题,本发明提供了一种飞机燃油重量处理方法,以上述某型号飞机在该型号的应用证明,该方法将原有的耗油曲线由7个节点提高至200个,计算精度大幅提高,同时将工作时间由原方法的15人/天降低为至2人/天。
[0049]以上结合本发明的飞机燃油重量处理方法具体实施例做了详细描述,但并非是对本发明的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改均属于本发明的技术范围,还需要说明的是,按照本发明的飞机燃油重量处理方法技术方案的范畴包括上述各部分之间的任意组合。
【主权项】
1.一种飞机燃油重量处理方法,用于飞机油箱内油量的重量特征分析,其特征在于,采用三维模型对飞机燃油重量特性进行数据处理,包括如下步骤: S1,建立精确燃油可占据空间模型; S2,对S1中所述的精确燃油可占据空间模型进行切分,得到切分模型; S3,对S2中所述切分模型进行处理,得到所述切分模型的重量特性数据; S4,对S3中所述的切分模型的重量特性数据进行整合,得到整个油箱内燃油的重量特性数据; S5,对S4中所述整个油箱内燃油的重量特性数据进行存储, S5中所存储的整个油箱内燃油的重量特性数据可应用于同型号飞机的相同油箱的燃油的重量特性的计算。2.如权利要求1所述的飞机燃油重量处理方法,其特征在于,S2中切分的方式包括按预设高度和角度的平面进行切分。3.如权利要求2所述的飞机燃油重量处理方法,其特征在于:S2中所述高度为相对高度,其零点界面为油箱内任一基准平面,所述角度为燃油平面与基准面所成角度。4.如权利要求1所述的飞机燃油重量处理方法,其特征在于,S3中的重量特性数据包括整个油箱的重量、重心、转动惯量、燃油平面以及所述切分模型的重量特性的三维模型。5.如权利要求1所述的飞机燃油重量处理方法,其特征在于,S4中的整个油箱内燃油的重量特性数据存储方式包括所述三维模型存储、外置数据库存储。
【专利摘要】一种飞机燃油重量处理方法,涉及飞机总体设计领域中重量研究方向,用于飞机油箱内油量的重量特征分析,包括S1,建立精确燃油可占据空间模型;S2,对S1中所述的精确燃油可占据空间模型进行切分,得到切分模型;S3,对S2中所述切分模型进行处理,得到所述切分模型的重量特性数据;S4,对S3中所述的切分模型的重量特性数据进行整合,得到整个油箱内燃油的重量特性数据;S5,对S4中所述整个油箱内燃油的重量特性数据进行存储。本发明提供的飞机燃油重量处理方法实现了机载燃油质量特性的高精度分析,相对传统方法,大幅提升了计算精度和计算效率;计算结果不依赖于工程师的工程应用经验,减少了人为因素对计算数据影响。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105488272
【申请号】CN201510854359
【发明人】戴浩, 周健, 申懿, 杨凯, 陈鹏飞
【申请人】中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月26日