CN105589984B - 一种飞机低燃油量告警点位置优化设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于飞机燃油告警系统设计技术领域，涉及一种飞机低燃油量告警点位置优化设计方法。该方法基于三维CAD软件，通过飞机油箱的三维数模，确定余油告警点的三维坐标，保证余油告警油量在设计的范围内，并保证余油告警点的位置靠近便于安装的结构。本发明所给出的低油量告警点位置优化设计方法能够实现快速、精确地自动寻找低油量告警点的位置，适用于寻找任意油箱的低燃油告警点的位置，通用性强，具有推广应用价值。

Description

一种飞机低燃油量告警点位置优化设计方法

技术领域

本发明属于飞机燃油告警系统设计技术领域，涉及一种飞机低燃油量高近点优化设计方法。

背景技术

飞机低燃油量告警功能对保证飞机飞行安全有着重要的作用，为此需要在飞机油箱内安装低燃油量信号器，当油箱中燃油高度低于低燃油量信号器时，低燃油量信号器会发出警报，提醒飞行员。因此，正确合理的布置低油量告警点不仅能够准确、及时的给出告警信号，还能降低虚警误报的概率。然而，确定飞机低燃油量告警点位置是一个复杂且反复迭代的过程，需要综合考虑飞机的姿态角范围、过载及飞机油箱自身结构形式等因素。现有的确定低燃油量告警点位置的方法是：将单组或者几组典型姿态角组合状态下满足要求的低燃油告警点作为飞机低燃油告警点的位置。这种方法确定出的低燃油量告警点不能满足所有姿态角组合状态情况，往往会出现低油量告警误报或者不报的情况。

发明内容

本发明的目的是，提供一种快速、高精度的飞机低燃油量告警点位置优化设计方法。

一种飞机低燃油量告警点位置优化设计方法，其特征在于，确定低燃油量告警点位置的步骤如下：

步骤一：

在坐标系中构建油液模型体：

1、建立飞机燃油箱坐标系OXYZ；

2.获取油箱油液模型：根据油箱三维数字模型，提取油箱油液模型；

3.构造影响余油告警点确定的油液模型体：根据设计的余油告警油量，构造影响余油告警点确定的油液模型。

构造旋转平面集合：

1.获取姿态离散数组集合：以2°～5°的角度对飞机的滚转角和俯仰角变化范围进行离散，离散后的滚转角和俯仰角组合成为姿态离散数组集合；

2.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。；

确定余油告警点可行性安装区域；

步骤二：确定余油量告警点的位置：

1、在余油告警点可行性安装区域中选择任一点作为初始离散点，过该点建立与旋转平面集合中各旋转平面平行的油平面，使用油平面切分油液模型体得到每个油平面下的告警油量，计算其与目标值的方差和；

2、确定初始离散点的相邻离散点，以步长△l确定初始离散点周围6个相邻的离散点，如果某方向没有相邻离散点则将该方向省略；

3、检查初始离散点相邻的离散点中是否有超出了可行性安装区域的离散点，如果超出，则除去该相邻离散点；

4、按照步骤1中的方法分别计算出上、下、左、右、前、后6个相邻离散点在每个油平面下的告警油量，并计算其与目标值的方差和；

5、根据初始离散点及相邻离散点与目标值的方差和确定新的离散点，重复骤1至步骤5的方法不断寻找新定余油量告警点的位置，直到余油告警点的位置不再发生变化为止；

6、检查步长△l是否小于给定的阀值，如果大于给定的阀值，则将步长缩短为原来的一半，按照步骤1至步骤的方法5重新确定余油告警点的位置，直到步长小于给定的阀值为止。

本发明的优点和有益效果：

本发明中所述的飞机低燃油量告警点位置优化设计方法，是一种基于三维CAD软件，在飞机油箱三维数模中自动寻找并优化燃油量告警点位置的方法。与传统的低燃油告警点位置确定的方法相比，本发明中的方法能够实现快速、精确的自动寻找并优化低燃油连告警点的位置，能够保证在设计的姿态角范围内，低油告警油量均大于设计告警油量，最小的低油告警油量尽可能接近设计告警油量，低油告警油量范围带尽可能窄，余油告警点位置的高度坐标尽可能低。本方法适用于寻找任意油箱的低燃油量告警点位置，通用性强，具有推广应用价值。

附图说明

图1是飞机低燃油告警点位置优化设计方法流程图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述，请参阅图1。

具体实施时，其步骤一为：

在坐标系中构建油液模型体：

1.建立飞机燃油箱坐标系：飞机燃油箱坐标系与飞机集体坐标系相同，飞机机体坐标系定义为：以飞机机头原点为坐标原点O，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O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.获取油箱油液模型：根据油箱三维数字模型，提取油箱油液模型；

3.构造影响余油告警点确定的油液模型体：根据设计的余油告警油量，构造影响余油告警点确定的油液模型

构造旋转平面集合：

1.获取姿态离散数组集合：对飞机的滚转角和俯仰角变化范围，以角度α为间隔进行离散，α＝2°～5°，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；

2.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O的旋转平面集合(构造与姿态离散数组集合对应的旋转平面集合)：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。

确定余油告警点可行性安装区域：根据油箱的结构形式，确定余油告警信号器可以安装的区域，将其确定为余油告警点可行性安装区域。

步骤二为：确定余油量告警点的位置：

1、计算初始离散点的告警油量及与目标值V的方差和：在余油告警点可行性安装区域中选择任一点作为初始离散点A，其三维坐标为(x₀,y₀,z₀)，通常为可行性安装区域的形心，过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的油液模型体，得到每个油平面以下油箱油液模型的体积V₁～V_m×n，将每个体积减去不可用油量得到初始离散点在每个油平面下的告警油量V₁'～V'_m×n，计算其与目标值V的方差和N_c＝(V₁'-V)²+(V₂'-V)²+…+(V'_m×n-V)²；

2、确定初始离散点的相邻离散点：以步长△l确定初始离散点周围的相邻离散点，步长△l通常为5mm～10mm，将初始离散点上面的相邻离散点称作上相邻离散点，记为A_s，其三维坐标为(x₀,y₀,z₀+△l)，将初始离散点下面的相邻离散点称作下相邻离散点，记为A_x，其三维坐标为(x₀,y₀,z₀-△l)，将初始离散点左面的相邻离散点称作左相邻离散点，记为A_z，其三维坐标为(x₀,y₀-△l,z₀),将初始离散点右面的相邻离散点称作右相邻离散点，记为A_y，其三维坐标为(x₀,y₀+△l,z₀),将初始离散点前面的相邻离散点称作前相邻离散点，记为A_q，其三维坐标为(x₀-△l,y₀,z₀),将初始离散点后面的相邻离散点称作后相邻离散点，记为A_h，其三维坐标为(x₀+△l,y₀,z₀),如果某方向没有相邻离散点则将该方向省略；

3、确定相邻离散点是否超出可行性安装区域：检查初始离散点相邻的离散点中是否有超出了可行性安装区域的离散点，如果超出，则除去该相邻离散点；

4、计算相邻离散点的告警油量及其与目标值的方差和：按照步骤二下的步骤1中的方法分别计算出上、下、左、右、前、后相邻离散点在每个油平面下的告警油量，并计算其与目标值的方差和N_s、N_x、N_z、N_y、N_q和N_h；

5、确定余油量告警点的位置：找出初始离散点A及其相邻离散点A_s、A_x、A_z、A_y、A_q、A_h的告警油量与目标值V的方差和N_c、N_s、N_x、N_z、N_y、N_q和N_h中的最小值，且告警油量均大于目标值V，则将该最小值对应的相邻离散点作为新的离散点，按照步骤1至步骤5的方法重新确定余油量告警点的位置，直到余油告警点的位置不再发生变化为止；

6、优化确定余油量告警点的位置：检查步长是否小于给定的阀值，如果大于给定的阀值，则将步长缩短为原来的一半，按照步骤1至步骤的方法5重新确定余油告警点的位置，直到步长小于给定的阀值为止，这时找出的余油告警点的位置即为最优点位置。

Claims (1)

1.一种飞机低燃油量告警点位置优化设计方法，其特征为：包括如下步骤，

步骤一：

在坐标系中构建油液模型体：

(1)、建立飞机燃油箱坐标系OXYZ；

(2)、获取油箱油液模型：根据油箱三维数字模型，提取油箱油液模型；

(3)、构造影响余油告警点确定的油液模型体：根据设计的余油告警油量，构造影响余油告警点确定的油液模型；

构造旋转平面集合：

(1)、获取姿态离散数组集合：以2°～5°的角度对飞机的滚转角和俯仰角变化范围进行离散，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，共得到m×n个姿态离散数组；

(2)、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；

确定余油告警点可行性安装区域；

步骤二：确定余油量告警点的位置：

(1)、在余油告警点可行性安装区域中选择任一点作为初始离散点，过该点建立与旋转平面集合中各旋转平面平行的油平面，使用油平面切分油液模型体得到每个油平面下的告警油量，计算其与目标值的方差和；

(2)、确定初始离散点的相邻离散点，以步长△l确定初始离散点周围6个相邻的离散点，如果某方向没有相邻离散点则将该方向省略；

(3)、检查初始离散点相邻的离散点中是否有超出了可行性安装区域的离散点，如果超出，则除去该相邻离散点；

(4)、按照步骤二下的步骤1中的方法分别计算出上、下、左、右、前、后6个相邻离散点在每个油平面下的告警油量，并计算其与目标值的方差和；

(5)、根据初始离散点A及相邻六个离散点A_s、A_x、A_z、A_y、A_q、A_h的告警油量与目标值V的方差和N_c、N_s、N_x、N_z、N_y、N_q和N_h中的最小值，且方差和最小值对应的离散点的告警油量均大于目标值V，则将该最小值对应的相邻离散点作为新的离散点，重复步骤二下的步骤1至步骤5的方法不断寻找新定余油量告警点的位置，直到余油告警点的位置不再发生变化为止；

(6)、检查步长△l是否小于给定的阀值，如果大于给定的阀值，则将步长缩短为原来的一半，按照步骤二下的步骤1至步骤5的方法重新确定余油告警点的位置，直到步长小于给定的阀值为止。