CN102288255A - 飞机燃油全模试验台油箱液位底部测试口位置确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于飞机燃油系统试验技术，涉及一种飞机燃油全模试验台油箱液位底部测试口位置确定方法。其特征在于，确定油箱底部测试口位置的步骤如下：建立燃油全模试验台坐标系；获取油箱容腔模型的底面；油箱容腔模型底面离散化；获取姿态离散数组集合；构造与姿态离散数组集合中各个姿态离散数组对应的、过坐标原点的旋转平面集合；确定油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置。本发明能在各种设计姿态下，最大限度的提高油位测试范围，满足了现代飞机燃油系统全模试验台液位测试系统设计的需要。
Description
技术领域
本发明属于飞机燃油系统试验技术，涉及一种飞机燃油全模试验台油箱液位底部测试口位置确定方法。
背景技术
飞机燃油系统全模试验是目前全面、完整、有效验证燃油系统功能的重要手段，是现有飞机燃油系统设计的必要且重要一环。
在进行燃油系统全模试验过程中，为了准确掌握油箱内的燃油装载状态，并且考核机载油量测量系统的性能，需要实时、准确、直观的获取油箱内油位信息，为此，就要建立全模试验油位测试系统。全模试验油位测试系统是通过玻璃管液面计或液位传感器获取油箱内的油位信息，玻璃管液面计或液位传感器的底端通过管路与油箱底部连通，玻璃管液面计或液位传感器的顶端通过管路与油箱上部的气相空间连通，形成一个顶部压力相同的连通器。全模试验的油位测试系统要求能够在各种设计姿态范围内，尽可能大的油量范围内实现准确、有效的油位测量，为了保证测试范围大，原则上应该将油箱底部引出口设置在油箱最低点。而由于油箱姿态不同，最低点位置也不同，为此，需要寻找一个能够兼顾各种设计姿态组合、油量测量范围最大的位置作为油箱底部引出口位置。现有的油位测试系统引出口位置的选择方法是：选择某一设计姿态下的最低点，最常见的是水平状态下的最低点。这种选择方法没有综合考虑到整个设计姿态范围，在大多数姿态下，有效的油量测量范围较窄，缩小了液位测试系统的工作范围，不能满足液位测试系统的需要。未检索到国内外有关用于油位测试系统最低点位置确定方法的文献。
发明内容
本发明的目的是：提出一种飞机燃油全模试验台油箱液位底部测试口位置确定方法，以便在各种设计姿态下，最大限度的提高油位测试范围，从而满足现代飞机燃油系统全模试验台液位测试系统设计的需要。
本发明的技术解决方案是：一种飞机燃油全模试验台油箱液位底部测试口位置确定方法，其特征在于，确定油箱底部测试口位置的步骤如下：
1、建立燃油全模试验台坐标系：燃油全模试验台坐标系与飞机机体坐标系相同，飞机机体坐标系定义为：以飞机机头原点为坐标原点，以飞机纵轴线为X轴，机尾方向为正方向，以飞机构造水平面内、过原点并垂直于X轴的直线为Y轴，正方向指向右机翼，Z轴按照右手定则确定；
2、获取油箱容腔模型的底面：根据油箱三维数字模型，提取油箱容腔模型，在油箱容腔模型的基础上，提取油箱容腔模型的底面；
3、油箱容腔模型底面离散化：针对提取出的油箱容腔模型底面，利用计算机辅助设计软件中对曲面进行离散化的工具，将油箱容腔模型底面进行离散，构造出底面离散点模型，并读取离散点坐标；
4、获取姿态离散数组集合：对燃油全模试验台油箱液位测量系统的滚转角和俯仰角范围，以角度α为间隔进行离散，α＝1°～2°，得到m个俯仰角离散数据与n个滚转角离散数据，将任意一个俯仰角离散数据与任意一个滚转角离散数据组合为一个姿态离散数组，共有m*n个姿态离散数组，将其称为姿态离散数组集合；
5、构造与姿态离散数组集合中各个姿态离散数组对应的、过坐标原点的旋转平面集合：根据每个姿态离散数组中的俯仰角度值和滚转角度值，先将X-Y平面绕X轴旋转俯仰角度值，再绕Y轴旋转滚转角度值，得到与该姿态离散数组对应的旋转平面，共得到m*n个旋转平面，称为旋转平面集合；
6、确定油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置：
6.1、计算初始离散点的剩余体积和：将油箱容腔模型底面离散点模型的第一离散点记为初始离散点，过该初始离散点建立与旋转平面集合中的m*n个旋转平面一一对应的m*n个油平面，每个油平面与所对应的旋转平面平行，用每个油平面切分油箱容腔模型，得到每个油平面以下油箱容腔模型的体积V1～Vm*n，将上述体积之和记为初始离散点剩余体积和Vc；
6.2、确定初始离散点的相邻离散点：将初始离散点上面的相邻离散点称作上相邻离散点，将初始离散点下面的相邻离散点称作下相邻离散点，将初始离散点左面的相邻离散点称作左相邻离散点，将初始离散点右面的相邻离散点称作右相邻离散点，如果某方向没有相邻离散点则将该方向省略；
6.3、计算相邻离散点的剩余体积和：按照步骤6.1的方法分别计算出上、下、左、右相邻离散点的剩余体积和Vs、Vx、Vz、Vy；
6.4、确定油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置：找出上、下、左、右相邻离散点的剩余体积和Vs、Vx、Vz、Vy的最小值，将该最小值与初始离散点剩余体积和Vc比较，如果该最小值大于等于初始离散点剩余体积和Vc，则初始离散点对应的位置为油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置；如果该最小值小于初始离散点剩余体积和Vc，则将该最小值对应的相邻离散点作为新的初始离散点，按照步骤6.1至步骤6.4的方法重新确定油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置，直到确定出油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置为止，油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置即为油箱底部测试口的位置。
本发明的优点是：能在各种设计姿态下，最大限度的提高油位测试范围，满足了现代飞机燃油系统全模试验台液位测试系统设计的需要。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。一种飞机燃油全模试验台油箱液位底部测试口位置确定方法，其特征在于，确定油箱底部测试口位置的步骤如下：
1、建立燃油全模试验台坐标系：燃油全模试验台坐标系与飞机机体坐标系相同，飞机机体坐标系定义为：以飞机机头原点为坐标原点，以飞机纵轴线为X轴，机尾方向为正方向，以飞机构造水平面内、过原点并垂直于X轴的直线为Y轴，正方向指向右机翼，Z轴按照右手定则确定；
2、获取油箱容腔模型的底面：根据油箱三维数字模型，提取油箱容腔模型，在油箱容腔模型的基础上，提取油箱容腔模型的底面；
3、油箱容腔模型底面离散化：针对提取出的油箱容腔模型底面，利用计算机辅助设计软件中对曲面进行离散化的工具，将油箱容腔模型底面进行离散，构造出底面离散点模型，并读取离散点坐标；
4、获取姿态离散数组集合：对燃油全模试验台油箱液位测量系统的滚转角和俯仰角范围，以角度α为间隔进行离散，α＝1°～2°，得到m个俯仰角离散数据与n个滚转角离散数据，将任意一个俯仰角离散数据与任意一个滚转角离散数据组合为一个姿态离散数组，共有m*n个姿态离散数组，将其称为姿态离散数组集合；
5、构造与姿态离散数组集合中各个姿态离散数组对应的、过坐标原点的旋转平面集合：根据每个姿态离散数组中的俯仰角度值和滚转角度值，先将X-Y平面绕X轴旋转俯仰角度值，再绕Y轴旋转滚转角度值，得到与该姿态离散数组对应的旋转平面，共得到m*n个旋转平面，称为旋转平面集合；
6、确定油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置：
6.1、计算初始离散点的剩余体积和：将油箱容腔模型底面离散点模型的第一离散点记为初始离散点，过该初始离散点建立与旋转平面集合中的m*n个旋转平面一一对应的m*n个油平面，每个油平面与所对应的旋转平面平行，用每个油平面切分油箱容腔模型，得到每个油平面以下油箱容腔模型的体积V1～Vm*n，将上述体积之和记为初始离散点剩余体积和Vc；
6.2、确定初始离散点的相邻离散点：将初始离散点上面的相邻离散点称作上相邻离散点，将初始离散点下面的相邻离散点称作下相邻离散点，将初始离散点左面的相邻离散点称作左相邻离散点，将初始离散点右面的相邻离散点称作右相邻离散点，如果某方向没有相邻离散点则将该方向省略；
6.3、计算相邻离散点的剩余体积和：按照步骤6.1的方法分别计算出上、下、左、右相邻离散点的剩余体积和Vs、Vx、Vz、Vy；
6.4、确定油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置：找出上、下、左、右相邻离散点的剩余体积和Vs、Vx、Vz、Vy的最小值，将该最小值与初始离散点剩余体积和Vc比较，如果该最小值大于等于初始离散点剩余体积和Vc，则初始离散点对应的位置为油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置；如果该最小值小于初始离散点剩余体积和Vc，则将该最小值对应的相邻离散点作为新的初始离散点，按照步骤6.1至步骤6.4的方法重新确定油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置，直到确定出油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置为止，油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置即为油箱底部测试口的位置。
本发明的工作原理是：本发明提出了一种飞机燃油全模试验台油箱液位底部测试口位置确定方法，该方法包括获取油箱容腔模型的底面；油箱容腔模型底面离散化；获取姿态离散数组集合；构造与姿态离散数组集合中各个姿态离散数组对应的、过坐标原点的旋转平面集合；确定油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置等步骤，油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置即为油位测试范围最大的位置，该方法通过将无限范围内的寻优问题转化成有限范围内的寻优问题，并以特定的寻优法则准确、快速的确定满足要求的最优解。此方法能在各种设计姿态下，最大限度的提高油位测试范围，满足了现代飞机燃油系统全模试验台液位测试系统设计的需要。
实施例
1、建立燃油全模试验台坐标系：燃油全模试验台坐标系与飞机机体坐标系相同，飞机机体坐标系定义为：以飞机机头原点为坐标原点，以飞机纵轴线为X轴，机尾方向为正方向，以飞机构造水平面内、过原点并垂直于X轴的直线为Y轴，正方向指向右机翼，Z轴按照右手定则确定；
2、获取油箱容腔模型的底面：根据油箱三维数字模型，提取油箱容腔模型，在油箱容腔模型的基础上，提取油箱容腔模型的底面；
3、油箱容腔模型底面离散化：针对提取出的油箱容腔模型底面，利用计算机辅助设计软件中对曲面进行离散化的工具，将油箱容腔模型底面进行离散，构造出底面离散点模型，并读取离散点坐标；
4、获取姿态离散数组集合：对燃油全模试验台油箱液位测量系统的滚转角和俯仰角范围，俯仰角范围为-2°～6°，滚转角范围为-2°～2°，以角度α为间隔进行离散，α＝1°，得到9个俯仰角离散数据与5个滚转角离散数据，俯仰角离散数据为{-2°、-1°、0°、1°、2°、3°、4°、5°、6°}，滚转角离散数据为{-2°、-1°、0°、1°、2°}，将任意一个俯仰角离散数据与任意一个滚转角离散数据组合为一个姿态离散数组，共有45个姿态离散数组，将其称为姿态离散数组集合；
5、构造与姿态离散数组集合中各个姿态离散数组对应的、过坐标原点的旋转平面集合：根据每个姿态离散数组中的俯仰角度值和滚转角度值，先将X-Y平面绕X轴旋转俯仰角度值，再绕Y轴旋转滚转角度值，得到与该姿态离散数组对应的旋转平面，共得到45个旋转平面，称为旋转平面集合；
6、确定油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置：
6.1、计算初始离散点的剩余体积和：将油箱容腔模型底面离散点模型的第一离散点记为初始离散点，过该初始离散点建立与旋转平面集合中的45个旋转平面一一对应的45个油平面，每个油平面与所对应的旋转平面平行，用每个油平面切分油箱容腔模型，得到每个油平面以下油箱容腔模型的体积V1～V45，将上述体积之和记为初始离散点剩余体积和Vc；
6.2、确定初始离散点的相邻离散点：将初始离散点上面的相邻离散点称作上相邻离散点，将初始离散点下面的相邻离散点称作下相邻离散点，将初始离散点左面的相邻离散点称作左相邻离散点，将初始离散点右面的相邻离散点称作右相邻离散点，如果某方向没有相邻离散点则将该方向省略；
6.3、计算相邻离散点的剩余体积和：按照步骤6.1的方法分别计算出上、下、左、右相邻离散点的剩余体积和Vs、Vx、Vz、Vy；
6.4、确定油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置：找出上、下、左、右相邻离散点的剩余体积和Vs、Vx、Vz、Vy的最小值，将该最小值与初始离散点剩余体积和Vc比较，如果该最小值大于等于初始离散点剩余体积和Vc，则初始离散点对应的位置为油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置；如果该最小值小于初始离散点剩余体积和Vc，则将该最小值对应的相邻离散点作为新的初始离散点，按照步骤6.1至步骤6.4的方法重新确定油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置，直到确定出油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置为止，油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置即为油箱底部测试口的位置。
Claims (1)
1.飞机燃油全模试验台油箱液位底部测试口位置确定方法，其特征在于，确定油箱底部测试口位置的步骤如下：
1.1、建立燃油全模试验台坐标系：燃油全模试验台坐标系与飞机机体坐标系相同，飞机机体坐标系定义为：以飞机机头原点为坐标原点，以飞机纵轴线为X轴，机尾方向为正方向，以飞机构造水平面内、过原点并垂直于X轴的直线为Y轴，正方向指向右机翼，Z轴按照右手定则确定；
1.2、获取油箱容腔模型的底面：根据油箱三维数字模型，提取油箱容腔模型，在油箱容腔模型的基础上，提取油箱容腔模型的底面；
1.3、油箱容腔模型底面离散化：针对提取出的油箱容腔模型底面，利用计算机辅助设计软件中对曲面进行离散化的工具，将油箱容腔模型底面进行离散，构造出底面离散点模型，并读取离散点坐标；
1.4、获取姿态离散数组集合：对燃油全模试验台油箱液位测量系统的滚转角和俯仰角范围，以角度α为间隔进行离散，α＝1°～2°，得到m个俯仰角离散数据与n个滚转角离散数据，将任意一个俯仰角离散数据与任意一个滚转角离散数据组合为一个姿态离散数组，共有m*n个姿态离散数组，将其称为姿态离散数组集合；
1.5、构造与姿态离散数组集合中各个姿态离散数组对应的、过坐标原点的旋转平面集合：根据每个姿态离散数组中的俯仰角度值和滚转角度值，先将X-Y平面绕X轴旋转俯仰角度值，再绕Y轴旋转滚转角度值，得到与该姿态离散数组对应的旋转平面，共得到m*n个旋转平面，称为旋转平面集合；
1.6、确定油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置：
1.6.1、计算初始离散点的剩余体积和：将油箱容腔模型底面离散点模型的第一离散点记为初始离散点，过该初始离散点建立与旋转平面集合中的m*n个旋转平面一一对应的m*n个油平面，每个油平面与所对应的旋转平面平行，用每个油平面切分油箱容腔模型，得到每个油平面以下油箱容腔模型的体积V1～Vm*n，将上述体积之和记为初始离散点剩余体积和Vc；
1.6.2、确定初始离散点的相邻离散点：将初始离散点上面的相邻离散点称作上相邻离散点，将初始离散点下面的相邻离散点称作下相邻离散点，将初始离散点左面的相邻离散点称作左相邻离散点，将初始离散点右面的相邻离散点称作右相邻离散点，如果某方向没有相邻离散点则将该方向省略；
1.6.3、计算相邻离散点的剩余体积和：按照步骤1.6.1的方法分别计算出上、下、左、右相邻离散点的剩余体积和Vs、Vx、Vz、Vy；
1.6.4、确定油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置：找出上、下、左、右相邻离散点的剩余体积和Vs、Vx、Vz、Vy的最小值，将该最小值与初始离散点剩余体积和Vc比较，如果该最小值大于等于初始离散点剩余体积和Vc，则初始离散点对应的位置为油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置；如果该最小值小于初始离散点剩余体积和Vc，则将该最小值对应的相邻离散点作为新的初始离散点，按照步骤1.6.1至步骤1.6.4的方法重新确定油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置，直到确定出油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置为止，油箱容腔模型底部不可测油量总和最小的位置即为油箱底部测试口的位置。
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