CN111680365B - 一种联合CATIA与Amesim的飞机燃油箱油面变化特性仿真方法 - Google Patents

一种联合CATIA与Amesim的飞机燃油箱油面变化特性仿真方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于CATIA和AMEsim的仿真计算领域，特别是涉及一种联合CATIA与Amesim的飞机燃油箱油面变化特性仿真方法；包括如下步骤：S1、提取油箱三维模型零件曲面；S2、根据封闭曲面生成油箱实体；S3、在模型中添加一个截面；S4、使用CATIA软件二次开发获取飞机油箱信息；S5、将数据对照表转换为Amesim所需文件格式；S6、Amesim模型搭建；S7、开始进行仿真。

Description

一种联合CATIA与Amesim的飞机燃油箱油面变化特性仿真 方法
技术领域
本发明涉及基于CATIA和AMEsim的仿真计算领域，特别是涉及一种联合CATIA与Amesim的飞机燃油箱油面变化特性仿真方法。
背景技术
飞机燃油系统的功用是储存燃油，并保证在规定的任何状态(如各种飞行高度、飞行姿态)下，均能按发动机所要求压力和流量向发动机持续不间断地供油，此外，燃油系统还可以完成冷却机上其它系统、平衡飞机、保持飞机重心于规定的范围内等附加功能。飞机燃油箱油面变化特性的仿真对于飞机燃油系统设计有着重要参考价值。
CATIA是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分，它可以通过建模帮助制造厂商设计他们未来的产品，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程。
AMESim是多学科领域的复杂系统建模与仿真平台，用户可以在这个单一平台上建立复杂的多学科领域的系统模型，并在此基础上进行仿真计算和深入分析，也可以在这个平台上研究任何元件或系统的稳态和动态性能。基于LMSImagine.LabAmesim可以建立整个燃油供输油系统，包括燃油泵、三维油箱、隔板孔、油口及各种管道模型。根据燃油系统模型，可以分析不同飞行姿态(俯仰、翻转、偏航)下的供油时序、流量、压力以及整个油箱的重心位置，给出非常直观的分析结果，用于整个系统设计匹配。
发明内容
本发明的目的在于提供将CATIA软件的参数提取与Amesim软件的仿真模型结合起来的一种联合CATIA与Amesim的飞机燃油箱油面变化特性仿真方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明的一种联合CATIA与Amesim的飞机燃油箱油面变化特性仿真方法，包括如下步骤：
S1、提取油箱三维模型零件曲面
使用CATIA软件多重提取命令提取油箱内各零件表面的曲面信息，再使用接合命令将提取的曲面连接成一个封闭曲面；
S2、根据封闭曲面生成油箱实体
使用CATIA软件封闭曲面命令由得到的封闭曲面生成油箱实体；
S3、在模型中添加一个截面
在模型中添加一个截面；通过修改A、B、C三个参数可以改变截面的倾斜角度，用来模拟飞机姿态的角度变化；通过修改D这个参数可以改变截面到原点的垂直距离(Z轴)，用来模拟飞机油箱油面高度的变化，在模型中添加一条直线；该直线长度为从起点(位于底面)到截面的距离，经进一步处理后可以用来表示使用测量杆测得的油面高度；
S4、使用CATIA软件二次开发获取飞机油箱信息
使用win32com进行CATIA软件二次开发接口的调用，并通过修改参数值更新油箱三维模型姿态，最后读取燃油箱剩余油量、油面面积(气液相交部分)、重心坐标、油面高度(距离最低点)、油面高度(距离参考点)、剩余油量、油面面积(气液相交部分)等信息；
S5、将数据对照表转换为Amesim所需文件格式
根据Amesim软件文件格式要求，将CATIA软件采集到的参数信息转换为；Amesim中每个油箱子模型ACFTNK0001的油箱形状参数有两个部分组成，分别为油箱形状文件及其对应的说明文件；
S6、Amesim模型搭建
按照飞机燃油系统原理图搭建其对应的Amesim仿真模型，并对模型中各个子模块进行参数设置；
S7、开始进行仿真
进行仿真参数设置，开始进行仿真得到飞机燃油箱油面变化特性仿真计算结果。
本发明的一种联合CATIA与Amesim的飞机燃油箱油面变化特性仿真方法，所述步骤S5油箱形状文件的说明文件和油箱形状文件为：
油箱形状文件的说明文件，该文件定义了油箱形状文件的结构；第1行表示本文件的格式；第2-4行分别表示油箱形状文件中俯仰角、滚转角、偏航角的数目，三者的乘积为飞机飞行姿态总数目；第5-13行表示第1个飞行姿态的信息，其中，第5-7行表示该飞行姿态对应的俯仰角、滚转角和偏航角，第8行表示每次对飞机模型切片的移动距离，第9-11行表示飞机模型最低点的坐标，第12行无用，第13行飞机模型的切片次数；第14-22行表示第2个飞行姿态的信息；依此类推，描述所有飞机飞行姿态的信息；
油箱形状文件；该文件表示所有飞机飞行姿态下模型切片得到的数据表；第1行表示本文件的格式；第2-16行分别表示表中每一列数据的单位；第17-36行表示第1个飞行姿态对应的数据(共20行，表示共切片20次，与说明文件中一致)，其中，第1列表示第几次对飞机模型切片，第2-4列表示重心坐标，第5列表示油面高度(距离最低点)，第6列表示油面高度(距离参考点)，第7列表示剩余油量，第8列表示油面面积(气液相交部分)，第9-14列表示燃油各个表面面积；第37-56行表示第2个飞行姿态对应的数据；依此类推，描述所有飞机飞行姿态对应的数据。
本发明的一种联合CATIA与Amesim的飞机燃油箱油面变化特性仿真方法，所述步骤S6中参数包括大气压、重力加速度、飞行高度、飞行姿态等参数。
本发明的一种联合CATIA与Amesim的飞机燃油箱油面变化特性仿真方法，所述步骤S7中仿真参数包括仿真结束时间、输出间隔、仿真模式等。
与现有技术相比本发明的有益效果为：首先在油箱三维模型基础上使用CATIA软件二次开发功能采集到飞机燃油箱参数信息；然后使用Amesim搭建飞机燃油系统仿真模型，并根据采集到的参数信息进行模型参数设置；最后运行仿真模型获得在不同飞行姿态下的飞机各个燃油箱油面变化特性。本发明能够模拟飞机飞行过程中燃油箱油面变化特性，辅助飞机燃油系统设计以及对燃油系统进行性能评估。
附图说明
图1为本发明的流程示意图
图2为飞机燃油箱与平面相交；
图3为本发明提供的飞机燃油系统模型图；
图4、图5为本发明得到的飞机燃油箱油面变化特性仿真结果。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1至图5所示，本发明的一种联合CATIA与Amesim的飞机燃油箱油面变化特性仿真方法，包括如下步骤：
S1、提取油箱三维模型零件曲面
使用CATIA软件多重提取命令提取油箱内各零件表面的曲面信息，再使用接合命令将提取的曲面连接成一个封闭曲面；
S2、根据封闭曲面生成油箱实体
使用CATIA软件封闭曲面命令由得到的封闭曲面生成油箱实体；
S3、在模型中添加一个截面
在模型中添加一个截面；通过修改A、B、C三个参数可以改变截面的倾斜角度，用来模拟飞机姿态的角度变化；通过修改D这个参数可以改变截面到原点的垂直距离(Z轴)，用来模拟飞机油箱油面高度的变化，在模型中添加一条直线；该直线长度为从起点(位于底面)到截面的距离，经进一步处理后可以用来表示使用测量杆测得的油面高度；
S4、使用CATIA软件二次开发获取飞机油箱信息
使用win32com进行CATIA软件二次开发接口的调用，并通过修改参数值更新油箱三维模型姿态，最后读取燃油箱剩余油量、油面面积(气液相交部分)、重心坐标、油面高度(距离最低点)、油面高度(距离参考点)、剩余油量、油面面积(气液相交部分)等信息；
S5、将数据对照表转换为Amesim所需文件格式
根据Amesim软件文件格式要求，将CATIA软件采集到的参数信息转换为；Amesim中每个油箱子模型ACFTNK0001的油箱形状参数有两个部分组成，分别为油箱形状文件及其对应的说明文件；
S6、Amesim模型搭建
按照飞机燃油系统原理图搭建其对应的Amesim仿真模型，并对模型中各个子模块进行参数设置；
S7、开始进行仿真
进行仿真参数设置，开始进行仿真得到飞机燃油箱油面变化特性仿真计算结果。
本发明的一种联合CATIA与Amesim的飞机燃油箱油面变化特性仿真方法，所述步骤S5油箱形状文件的说明文件和油箱形状文件为：
油箱形状文件的说明文件，该文件定义了油箱形状文件的结构；第1行表示本文件的格式；第2-4行分别表示油箱形状文件中俯仰角、滚转角、偏航角的数目，三者的乘积为飞机飞行姿态总数目；第5-13行表示第1个飞行姿态的信息，其中，第5-7行表示该飞行姿态对应的俯仰角、滚转角和偏航角，第8行表示每次对飞机模型切片的移动距离，第9-11行表示飞机模型最低点的坐标，第12行无用，第13行飞机模型的切片次数；第14-22行表示第2个飞行姿态的信息；依此类推，描述所有飞机飞行姿态的信息；
油箱形状文件；该文件表示所有飞机飞行姿态下模型切片得到的数据表；第1行表示本文件的格式；第2-16行分别表示表中每一列数据的单位；第17-36行表示第1个飞行姿态对应的数据(共20行，表示共切片20次，与说明文件中一致)，其中，第1列表示第几次对飞机模型切片，第2-4列表示重心坐标，第5列表示油面高度(距离最低点)，第6列表示油面高度(距离参考点)，第7列表示剩余油量，第8列表示油面面积(气液相交部分)，第9-14列表示燃油各个表面面积；第37-56行表示第2个飞行姿态对应的数据；依此类推，描述所有飞机飞行姿态对应的数据。
本发明的一种联合CATIA与Amesim的飞机燃油箱油面变化特性仿真方法，所述步骤S6中参数包括大气压、重力加速度、飞行高度、飞行姿态等参数。
本发明的一种联合CATIA与Amesim的飞机燃油箱油面变化特性仿真方法，所述步骤S7中仿真参数包括仿真结束时间、输出间隔、仿真模式等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种联合CATIA与Amesim的飞机燃油箱油面变化特性仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、提取油箱三维模型零件曲面
使用CATIA软件多重提取命令提取油箱内各零件表面的曲面信息，再使用接合命令将提取的曲面连接成一个封闭曲面；
S2、根据封闭曲面生成油箱实体
使用CATIA软件封闭曲面命令由得到的封闭曲面生成油箱实体；
S3、在模型中添加一个截面
在模型中添加一个截面；通过修改A、B、C三个参数可以改变截面的倾斜角度，用来模拟飞机姿态的角度变化；通过修改D这个参数可以改变截面到原点的Z轴垂直距离，用来模拟飞机油箱油面高度的变化，在模型中添加一条直线；该直线长度为从位于底面起点到截面的距离，经进一步处理后可以用来表示使用测量杆测得的油面高度；
S4、使用CATIA软件二次开发获取飞机油箱信息
使用win32com进行CATIA软件二次开发接口的调用，并通过修改参数值更新油箱三维模型姿态，最后读取燃油箱剩余油量、气液相交部分油面面积、重心坐标、距离最低点油面高度、距离参考点油面高度、剩余油量、气液相交部分油面面积信息；
S5、将数据对照表转换为Amesim所需文件格式
根据Amesim软件文件格式要求，将CATIA软件采集到的参数信息转换为；Amesim中每个油箱子模型ACFTNK0001的油箱形状参数有两个部分组成，分别为油箱形状文件及其对应的说明文件；
S6、Amesim模型搭建
按照飞机燃油系统原理图搭建其对应的Amesim仿真模型，并对模型中各个子模块进行参数设置；
S7、开始进行仿真
进行仿真参数设置，开始进行仿真得到飞机燃油箱油面变化特性仿真计算结果。
2.如权利要求1所述的一种联合CATIA与Amesim的飞机燃油箱油面变化特性仿真方法，其特征在于，所述步骤S5油箱形状文件的说明文件和油箱形状文件为：
油箱形状文件的说明文件，该文件定义了油箱形状文件的结构；第1行表示本文件的格式；第2-4行分别表示油箱形状文件中俯仰角、滚转角、偏航角的数目，三者的乘积为飞机飞行姿态总数目；第5-13行表示第1个飞行姿态的信息，其中，第5-7行表示该飞行姿态对应的俯仰角、滚转角和偏航角，第8行表示每次对飞机模型切片的移动距离，第9-11行表示飞机模型最低点的坐标，第12行无用，第13行飞机模型的切片次数；第14-22行表示第2个飞行姿态的信息；依此类推，描述所有飞机飞行姿态的信息；
油箱形状文件；该文件表示所有飞机飞行姿态下模型切片得到的数据表；第1行表示本文件的格式；第2-16行分别表示表中每一列数据的单位；第17-36行表示第1个飞行姿态对应的数据，共20行，表示共切片20次，其中，第1列表示第几次对飞机模型切片，第2-4列表示重心坐标，第5列表示距离最低点油面高度，第6列表示距离参考点油面高度，第7列表示剩余油量，第8列表示气液相交部分油面面积，第9-14列表示燃油各个表面面积；第37-56行表示第2个飞行姿态对应的数据；依此类推，描述所有飞机飞行姿态对应的数据。
3.如权利要求2所述的一种联合CATIA与Amesim的飞机燃油箱油面变化特性仿真方法，其特征在于，所述步骤S6中参数包括大气压、重力加速度、飞行高度、飞行姿态参数。
4.如权利要求3所述的一种联合CATIA与Amesim的飞机燃油箱油面变化特性仿真方法，其特征在于，所述步骤S7中仿真参数包括仿真结束时间、输出间隔、仿真模式。
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