CN110674582A - 一种模拟飞行器燃油系统的仿真模型及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟飞行器燃油系统的仿真模型，包括：燃油控制子系统、仿真计算子系统和状态监测告警子系统；燃油控制子系统与仿真计算子系统相连，仿真计算子系统与状态监测告警子系统相连；燃油控制子系统用于控制燃油泵的启动和停止及阀门的打开和关闭；仿真计算子系统包括燃油油压计算模块、燃油油温计算模块、燃油油量计算模块和燃油指示模块；状态监测告警子系统分别与燃油油压计算模块、燃油油温计算模块、燃油油量计算模块和燃油指示模块相连。本发明详细给出了燃油系统仿真模型的结构，为飞机燃油系统仿真、计算提供了一种通用、准确、快捷的方法，为模拟飞行器燃油系统的进一步开发和完善奠定了基础。

Description

一种模拟飞行器燃油系统的仿真模型及其方法

技术领域

本发明涉及模拟飞行器技术领域，更具体的说是涉及一种模拟飞行器燃油系统的仿真模型及其方法。

背景技术

模拟飞行器是一种仿真系统，目的是为了逼真的模拟真实飞机的飞行。采用地面模拟设备模拟飞机在空中飞行，已经成为当今国际航空界普遍采用的，也是公认最有效的训练飞行员的手段。它不仅可以获得与驾驶实际飞机一样的真实感，而且更加经济安全。特别是使用模拟飞行器能够训练飞行员如何处理特殊的飞行情况，比如在极恶劣的天气情况下，在飞机严重故障情况下如何操纵飞机，这些在真实飞机上是不可能进行的。模拟飞行器对于航空业是不可或缺的重要设备。燃油系统是飞机的最主要组成部分，没有燃油的正确供给，飞机无法实现飞行。凡是模拟飞行器，必须对该系统进行详细的逻辑和性能模拟。它关系着模拟飞行器的逼真性和完备性，是决定模拟飞行器仿真度和先进程度的重要技术指标之一。

因此，如何研究出一种能真实准确反映飞行器特性的模拟飞行器燃油系统的仿真模型及其方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提供了一种模拟飞行器燃油系统的仿真模型。本发明采用如下技术方案。

一种模拟飞行器燃油系统的仿真模型，包括：燃油控制子系统、仿真计算子系统和状态监测告警子系统；

所述燃油控制子系统与所述仿真计算子系统相连，所述仿真计算子系统与所述状态监测告警子系统相连；

所述燃油控制子系统用于控制燃油泵的启动和停止及阀门的打开和关闭；

所述仿真计算子系统包括燃油油压计算模块、燃油油温计算模块、燃油油量计算模块和燃油指示模块；

所述燃油油压计算模块与所述燃油控制子系统相连，用于计算燃油泵的出口压力和各个油箱的近似压力值；

所述燃油油温计算模块与所述燃油控制子系统相连，用于实时计算油箱内燃油温度；

所述燃油油量计算模块分别与所述燃油油压计算模块和所属燃油油温计算模块相连，用于实时计算油箱内燃油的剩余油量；

所述燃油指示模块与所述燃油油量计算模块相连，用于实时显示油量递减的状况；

所述状态监测告警子系统分别与所述燃油油压计算模块、所述燃油油温计算模块、所述燃油油量计算模块和所述燃油指示模块相连，用于对燃油系统及其附件的工作情况进行监测，当系统出现故障时，给出告警信息。

优选的，所述燃油控制子系统包括加油控制模块和供输油控制模块；

所述加油控制模块，用于控制加油阀和通气阀的打开和关闭，按照预先选定的加油量控制加油过程自动进行；

所述供输油控制模块，用于按照预先确定的输油顺序控制燃油箱内的燃油向发动机输送。

优选的，所述燃油油压计算模块包括燃油流动损失单元、增压单元和油位变化单元；

所述燃油流动损失单元，采用真实流体特性及简化公式计算燃油流动时所遇到的阻力从而计算燃油流动时的损失；

所述增压单元，用于计算增压泵的增压值；

所述油位变化单元，用于计算油箱中燃油液面随供油时间的变化。

优选的，所述燃油油量计算模块包括油量泄露计算单元和油量损耗计算单元；

所述油量泄露计算单元和所述油量损耗计算单元分别用于计算油箱燃油泄露量和油箱向发动机供油过程中的油量损耗量。

优选的，所述燃油油温计算模块包括飞行状态判断单元和温度判断单元；

所述飞行状态判断单元用于根据模拟飞行器的速度来判断飞机的飞行状态；

所述温度判断单元用于根据不同的飞行状态，根据环境温度和标准温度之间的关系，确定燃油温度所处的模式。

优选的，所述燃油指示模块包括燃油量指示表、油量低指示灯和燃油不平衡指示灯；

所述燃油量指示表用于实时显示燃油量的多少；

所述油量低指示灯用于提示燃油量低；

所述燃油不平衡指示灯用于提示燃油不平衡异常。

优选的，所述状态监测告警子系统包括状态监测模块、故障处理模块和报警模块；

所述状态监测模块用于实时监测油箱压力、燃油温度、泵出口压力、油面位置、主要阀门的开关状态信号；

所述故障处理模块用于给出故障处理措施及相应的燃油系统状态信息；

所述报警模块用于将故障及时向机组人员发出告警信号。

一种模拟飞行器燃油系统的仿真方法，包括以下内容：

所述燃油控制子系统控制燃油泵的启动和停止及阀门的打开和关闭；

所述燃油油压计算模块计算燃油泵的出口压力和各个油箱的近似压力值；

所述燃油油温计算模块实时计算油箱内燃油温度；

所述燃油油量计算模块根据所述燃油油压计算模块和所述燃油油温计算模块计算得到的数据实时计算油箱内燃油的剩余油量；

所述燃油指示模块接受所述燃油油压计算模块、所述燃油油温计算模块和所述燃油油量计算模块所计算得到的数据在表盘上实时显示油量递减的状况；

所述状态监测告警子系统对燃油系统及其附件的工作情况进行监测，当系统出现故障时，给出告警信息。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种模拟飞行器燃油系统的仿真模型及其方法，本发明以真实飞机的燃油系统为原型，详细给出了燃油系统仿真模型的结构，该模型对油压、油温、供油率等进行计算，并提供故障指示、监测和告警的功能，为飞机燃油系统仿真、计算提供了一种通用、准确、快捷的方法，为模拟飞行器燃油系统的进一步开发和完善奠定了基础。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明实施例公开了一种模拟飞行器燃油系统的仿真模型，包括：燃油控制子系统、仿真计算子系统和状态监测告警子系统；

燃油控制子系统与仿真计算子系统相连，仿真计算子系统与状态监测告警子系统相连；

燃油控制子系统用于控制燃油泵的启动和停止及阀门的打开和关闭；

仿真计算子系统包括燃油油压计算模块、燃油油温计算模块、燃油油量计算模块和燃油指示模块；

燃油油压计算模块与燃油控制子系统相连，用于计算燃油泵的出口压力和各个油箱的近似压力值；

燃油油温计算模块与燃油控制子系统相连，用于实时计算油箱内燃油温度；

燃油油量计算模块分别与燃油油压计算模块和所属燃油油温计算模块相连，用于实时计算油箱内燃油的剩余油量；

燃油指示模块与燃油油量计算模块相连，用于实时显示油量递减的状况；

状态监测告警子系统分别与燃油油压计算模块、燃油油温计算模块、燃油油量计算模块和燃油指示模块相连，用于对燃油系统及其附件的工作情况进行监测，当系统出现故障时，给出告警信息。

为了进一步实现上述技术方案，燃油控制子系统包括加油控制模块和供输油控制模块；

加油控制模块，用于控制加油阀和通气阀的打开和关闭，按照预先选定的加油量控制加油过程自动进行；

供输油控制模块，用于按照预先确定的输油顺序控制燃油箱内的燃油向发动机输送。

为了进一步实现上述技术方案，燃油油压计算模块包括燃油流动损失单元、增压单元和油位变化单元；

燃油流动损失单元，采用真实流体特性及简化公式计算燃油流动时所遇到的阻力从而计算燃油流动时的损失；

增压单元，用于计算增压泵的增压值；

油位变化单元，用于计算油箱中燃油液面随供油时间的变化。

为了进一步实现上述技术方案，燃油油量计算模块包括油量泄露计算单元和油量损耗计算单元；

油量泄露计算单元和油量损耗计算单元分别用于计算油箱燃油泄露量和油箱向发动机供油过程中的油量损耗量。

为了进一步实现上述技术方案，燃油油温计算模块包括飞行状态判断单元和温度判断单元；

飞行状态判断单元用于根据模拟飞行器的速度来判断飞机的飞行状态；

温度判断单元用于根据不同的飞行状态，根据环境温度和标准温度之间的关系，确定燃油温度所处的模式。

为了进一步实现上述技术方案，燃油指示模块包括燃油量指示表、油量低指示灯和燃油不平衡指示灯；

燃油量指示表用于实时显示燃油量的多少；

油量低指示灯用于提示燃油量低；

燃油不平衡指示灯用于提示燃油不平衡异常。

为了进一步实现上述技术方案，状态监测告警子系统包括状态监测模块、故障处理模块和报警模块；

状态监测模块用于实时监测油箱压力、燃油温度、泵出口压力、油面位置、主要阀门的开关状态信号；

故障处理模块用于给出故障处理措施及相应的燃油系统状态信息；

报警模块用于将故障及时向机组人员发出告警信号。

一种模拟飞行器燃油系统的仿真方法，包括以下内容：

燃油控制子系统控制燃油泵的启动和停止及阀门的打开和关闭；

燃油油压计算模块计算燃油泵的出口压力和各个油箱的近似压力值；

燃油油温计算模块实时计算油箱内燃油温度；

燃油油量计算模块根据燃油油压计算模块和燃油油温计算模块计算得到的数据实时计算油箱内燃油的剩余油量；

燃油指示模块接受燃油油压计算模块、燃油油温计算模块和燃油油量计算模块所计算得到的数据在表盘上实时显示油量递减的状况；

状态监测告警子系统对燃油系统及其附件的工作情况进行监测，当系统出现故障时，给出告警信息。

本发明的工作原理为：

该模型接收到相应的飞行命令，开始工作，燃油控制子系统控制燃油泵的工作，仿真计算子系统中的燃油油压计算模块根据飞行中的各数据参数计算油压，其中包括燃油流动损失，由于燃油具有一定的粘性，因而在流动过程中会产生阻力，因此通过燃油流动损失单元计算管道等部分受到的阻力，从而计算燃油损失量，还包括增压计算，增压泵的增压值与泵的输出流量之间存在着线性关系，因此增压单元可计算出增压泵的增压值，另外油位变化单元实时监测油位的变化，可以进一步对油箱内的燃油量进行掌控。

燃油油量计算模块根据燃油油压单元的数据和油量泄露量、损耗量计算燃油箱内的燃油的剩余量，油温计算的过程中，飞行状态判断单元根据飞行速度来判断下降、爬升和平飞状态，且温度判断单元根据不同的状态判断燃油所处的温度的三种模式：低温、标准和高温。

且该模型将所有计算和监测到得数据均发送至燃油指示模块和状态监测告警子系统，用于在指示表上显示燃油剩余量，并对燃油系统地异常进行报警和故障处理。

Claims (8)

1.一种模拟飞行器燃油系统的仿真模型，其特征在于，包括：燃油控制子系统、仿真计算子系统和状态监测告警子系统；

所述燃油控制子系统与所述仿真计算子系统相连，所述仿真计算子系统与所述状态监测告警子系统相连；

所述燃油控制子系统用于控制燃油泵的启动和停止及阀门的打开和关闭；

所述仿真计算子系统包括燃油油压计算模块、燃油油温计算模块、燃油油量计算模块和燃油指示模块；

所述燃油油压计算模块与所述燃油控制子系统相连，用于计算燃油泵的出口压力和各个油箱的近似压力值；

所述燃油油温计算模块与所述燃油控制子系统相连，用于实时计算油箱内燃油温度；

所述燃油油量计算模块分别与所述燃油油压计算模块和所属燃油油温计算模块相连，用于实时计算油箱内燃油的剩余油量；

所述燃油指示模块与所述燃油油量计算模块相连，用于实时显示油量递减的状况；

所述状态监测告警子系统分别与所述燃油油压计算模块、所述燃油油温计算模块、所述燃油油量计算模块和所述燃油指示模块相连，用于对燃油系统及其附件的工作情况进行监测，当系统出现故障时，给出告警信息。

2.根据权利要求1所述的一种模拟飞行器燃油系统的仿真模型，其特征在于，所述燃油控制子系统包括加油控制模块和供输油控制模块；

所述加油控制模块，用于控制加油阀和通气阀的打开和关闭，按照预先选定的加油量控制加油过程自动进行；

所述供输油控制模块，用于按照预先确定的输油顺序控制燃油箱内的燃油向发动机输送。

3.根据权利要求1所述的一种模拟飞行器燃油系统的仿真模型，其特征在于，

燃油油压计算模块包括燃油流动损失单元、增压单元和油位变化单元；

所述燃油流动损失单元，采用真实流体特性及简化公式计算燃油流动时所遇到的阻力从而计算燃油流动时的损失；

所述增压单元，用于计算增压泵的增压值；

所述油位变化单元，用于计算油箱中燃油液面随供油时间的变化。

4.根据权利要求1所述的一种模拟飞行器燃油系统的仿真模型，其特征在于，所述燃油油量计算模块包括油量泄露计算单元和油量损耗计算单元；

所述油量泄露计算单元和所述油量损耗计算单元分别用于计算油箱燃油泄露量和油箱向发动机供油过程中的油量损耗量。

5.根据权利要求1所述的一种模拟飞行器燃油系统的仿真模型，其特征在于，所述燃油油温计算模块包括飞行状态判断单元和温度判断单元；

所述飞行状态判断单元用于根据模拟飞行器的速度来判断飞机的飞行状态；

所述温度判断单元用于根据不同的飞行状态，根据环境温度和标准温度之间的关系，确定燃油温度所处的模式。

6.根据权利要求1所述的一种模拟飞行器燃油系统的仿真模型，其特征在于，所述燃油指示模块包括燃油量指示表、油量低指示灯和燃油不平衡指示灯；

所述燃油量指示表用于实时显示燃油量的多少；

所述油量低指示灯用于提示燃油量低；

所述燃油不平衡指示灯用于提示燃油不平衡异常。

7.根据权利要求1所述的一种模拟飞行器燃油系统的仿真模型，其特征在于，所述状态监测告警子系统包括状态监测模块、故障处理模块和报警模块；

所述状态监测模块用于实时监测油箱压力、燃油温度、泵出口压力、油面位置、主要阀门的开关状态信号；

所述故障处理模块用于给出故障处理措施及相应的燃油系统状态信息；

所述报警模块用于将故障及时向机组人员发出告警信号。

8.一种模拟飞行器燃油系统的仿真方法，其特征在于，包括以下内容：

所述燃油控制子系统控制燃油泵的启动和停止及阀门的打开和关闭；

所述燃油油压计算模块计算燃油泵的出口压力和各个油箱的近似压力值；

所述燃油油温计算模块实时计算油箱内燃油温度；

所述燃油油量计算模块根据所述燃油油压计算模块和所述燃油油温计算模块计算得到的数据实时计算油箱内燃油的剩余油量；

所述燃油指示模块接受所述燃油油压计算模块、所述燃油油温计算模块和所述燃油油量计算模块所计算得到的数据在表盘上实时显示油量递减的状况；

所述状态监测告警子系统对燃油系统及其附件的工作情况进行监测，当系统出现故障时，给出告警信息。

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