CN113335537B - 一种基于飞机主动重心控制策略的燃油重心控制方法 - Google Patents

一种基于飞机主动重心控制策略的燃油重心控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请属于飞机重心控制领域，特别涉及一种基于飞机主动重心控制策略的燃油重心控制方法。包括：在飞机上布置油箱；在燃油消耗过程中，由消耗油箱向发动机供油，平衡油箱以及供油油箱中的燃油通过输油管路将燃油输送到消耗油箱后向发动机供油；在消耗油箱不满时，先消耗前可抛放油箱以及后可抛放油箱中的燃油，前可抛放油箱以及后可抛放油箱中的燃油消耗完后，控制器在倒飞时开启机身上部油箱抛放舱门抛放前可抛放油箱以及后可抛放油箱；等比例消耗左机翼油箱以及右机翼油箱中的燃油；在燃油消耗过程中，根据重心期望值实时进行前平衡油箱与后平衡油箱之间的燃油传输，从而实现重心的主动控制，并在飞行任务需要时最后消耗平衡油箱中的燃油。

Description

一种基于飞机主动重心控制策略的燃油重心控制方法
技术领域
本申请属于飞机重心控制领域，特别涉及一种基于飞机主动重心控制策略的燃油重心控制方法。
背景技术
20世纪末期，航空发达国家开展了主动重心控制技术的相关研究工作，并在空客系列客机、F-22先进战斗机、B-2远程轰炸机、SR-71高速侦察机等各类型飞行器中得到了广泛的应用。飞行力学中对于常规布局飞机，静稳定时重心设计靠前，则焦点后移会引起尾翼负升力和升致阻力增加，飞行性能变差；重心设计靠后，则焦点和中性点前移可能导致纵向静不稳定，影响飞行安全。通过合理的油箱布置及燃油主、被动消耗策略，可调整飞机的重心位置解决重心、焦点匹配问题，达到减少阻力、增加航程、提高飞行性能的目的。
传统的燃油重心控制，一般是固定的耗油顺序，无法实时自主介入实现重心的实时控制，改变耗油策略。国外的重心控制基本是靠油箱之间输油解决主动控制问题，但是在增加航程，提高作战半径方面尚有挖掘空间。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种基于飞机主动重心控制策略的燃油重心控制方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。
本申请的技术方案是：
一种基于飞机主动重心控制策略的燃油重心控制方法，包括：
步骤一、在飞机上布置油箱，具体包括：
在飞机上布置平衡油箱：在飞机的机身前侧布置前平衡油箱，在飞机的机身后侧布置后平衡油箱；
在飞机上布置消耗油箱：在飞机的机身中部布置主消耗油箱；
在飞机上布置供油油箱：在所述消耗油箱周侧布置供油油箱，所述供油油箱包括布置在所述主消耗油箱前侧的前可抛放油箱，布置在所述主消耗油箱后侧的后可抛放油箱，布置在所述主消耗油箱左侧的左机翼油箱，以及布置在所述主消耗油箱右侧的右机翼油箱；
步骤二、采用以下方式进行燃油重心控制：
在燃油消耗过程中，由所述消耗油箱向发动机供油，所述平衡油箱以及所述供油油箱中的燃油通过输油管路将燃油输送到所述消耗油箱后向发动机供油；
在所述消耗油箱不满时，先消耗前可抛放油箱以及后可抛放油箱中的燃油，保证重心在较小的变化范围，前可抛放油箱以及后可抛放油箱中的燃油消耗完后，控制器在倒飞时开启机身上部油箱抛放舱门抛放前可抛放油箱以及后可抛放油箱；
等比例消耗左机翼油箱以及右机翼油箱中的燃油；
在燃油消耗过程中，根据重心期望值实时进行前平衡油箱与后平衡油箱之间的燃油传输，从而实现重心的主动控制，并在飞行任务需要时最后消耗所述平衡油箱中的燃油。
在本申请的至少一个实施例中，所述前可抛放油箱包括第一可抛放油箱以及第二可抛放油箱，所述后可抛放油箱包括第三可抛放油箱以及第四可抛放油箱。
在本申请的至少一个实施例中，每个所述油箱中均设置有测量单元。
在本申请的至少一个实施例中，所述测量单元包括油量测量单元以及油位测量单元，所述油量测量单元以及所述油位测量单元均通过电缆与所述控制器连接。
在本申请的至少一个实施例中，每个所述油箱中均设置有供油泵。
在本申请的至少一个实施例中，所述输油管路包括：
前平衡油箱与主消耗油箱连接的第一输油管路，后平衡油箱与主消耗油箱连接的第二输油管路，前平衡油箱与后平衡油箱连接的第三输油管路；
主消耗油箱与发动机连接的第四输油管路；
第一可抛放油箱与主消耗油箱连接的第五输油管路，第二可抛放油箱与主消耗油箱连接的第六输油管路，第三可抛放油箱与主消耗油箱连接的第七输油管路，第四可抛放油箱与主消耗油箱连接的第八输油管路；
左机翼油箱与主消耗油箱连接的第九输油管路，右机翼油箱与主消耗油箱连接的第十输油管路。
在本申请的至少一个实施例中，每个所述输油管路上均设置有单向控制阀。
在本申请的至少一个实施例中，所述发动机包括两个，两个所述发动机在飞机的机身后侧沿中轴线对称布置。
发明至少存在以下有益技术效果：
本申请的基于飞机主动重心控制策略的燃油重心控制方法，能够根据重心与焦点匹配情况实时进行重心动态调整，并通过抛放部分空油箱减重从而提高重心控制灵敏度，增加飞机的航程。
附图说明
图1是本申请一个实施方式的油箱布局示意图；
图2是本申请一个实施方式的燃油重心控制模型示意图。
其中：
1-控制器；2-测量单元；3-输油管路；4-电缆；5-发动机；6-单向控制阀；7-供油泵。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1至图2对本申请做进一步详细说明。
本申请提供了一种基于飞机主动重心控制策略的燃油重心控制方法，包括以下步骤：
步骤一、在飞机上布置油箱，具体包括：
在飞机上布置平衡油箱：在飞机的机身前侧布置前平衡油箱，在飞机的机身后侧布置后平衡油箱；
在飞机上布置消耗油箱：在飞机的机身中部布置主消耗油箱；
在飞机上布置供油油箱：在消耗油箱周侧布置供油油箱，供油油箱包括布置在主消耗油箱前侧的前可抛放油箱，布置在主消耗油箱后侧的后可抛放油箱，布置在主消耗油箱左侧的左机翼油箱，以及布置在主消耗油箱右侧的右机翼油箱；
步骤二、采用以下方式进行燃油重心控制：
在燃油消耗过程中，由消耗油箱向发动机供油，平衡油箱以及供油油箱中的燃油通过输油管路将燃油输送到消耗油箱后向发动机供油；
在消耗油箱不满时，先消耗前可抛放油箱以及后可抛放油箱中的燃油，保证重心在较小的变化范围，前可抛放油箱以及后可抛放油箱中的燃油消耗完后，控制器在倒飞时开启机身上部油箱抛放舱门抛放前可抛放油箱以及后可抛放油箱；
等比例消耗左机翼油箱以及右机翼油箱中的燃油；
在燃油消耗过程中，根据重心期望值实时进行前平衡油箱与后平衡油箱之间的燃油传输，从而实现重心的主动控制，并在飞行任务需要时最后消耗平衡油箱中的燃油。
在本申请的一个优选实施例中，如图1所示，前可抛放油箱以及后可抛放油箱分别在主消耗油箱的对应侧布置两个，前可抛放油箱包括第一可抛放油箱以及第二可抛放油箱，后可抛放油箱包括第三可抛放油箱以及第四可抛放油箱。
在本申请的一个优选实施例中，可以构建如图2所示的燃油重心控制模型。其中，每个上述油箱中均设置有测量单元2，测量单元包括油量测量单元以及油位测量单元，油量测量单元以及油位测量单元均通过电缆4与控制器连接。并且，每个油箱中均设置有供油泵7，用于将油箱中燃油输送到输油管路中。本申请的燃油重心控制模型中输油管路3用于连接平衡油箱和供油油箱、消耗油箱和供油油箱、前平衡油箱和后平衡油箱、供油油箱和发动机，实现油箱之间的燃油传输。在本实施例中，输油管路3包括：前平衡油箱与主消耗油箱连接的第一输油管路，后平衡油箱与主消耗油箱连接的第二输油管路，前平衡油箱与后平衡油箱连接的第三输油管路；主消耗油箱与发动机连接的第四输油管路；第一可抛放油箱与主消耗油箱连接的第五输油管路，第二可抛放油箱与主消耗油箱连接的第六输油管路，第三可抛放油箱与主消耗油箱连接的第七输油管路，第四可抛放油箱与主消耗油箱连接的第八输油管路；左机翼油箱与主消耗油箱连接的第九输油管路，右机翼油箱与主消耗油箱连接的第十输油管路。有利的是，每个输油管路3上均设置有单向控制阀6，用于控制燃油只能向一个方向输送。本实施例中，发动机5包括两个，两个发动机5在飞机的机身后侧沿中轴线对称布置。
在燃油消耗过程中，由消耗油箱向发动机供油，其它油箱的燃油通过输送到消耗油箱后向发动机供油；消耗油箱不满时，先消耗可抛放油箱中的燃油，保证重心在较小的变化范围，可抛放油箱1～4消耗完后由重量重心实时解算显示控制器在倒飞时开启机身上部油箱抛放舱门抛放可抛放油箱，用以减小飞机重量，增大航程；下一步，等比例消耗右机翼油箱、左机翼油箱燃油以保证横航向重心在较小的变化范围内；在整个燃油消耗过程中可依据重心期望值实时进行前平衡油箱与后平衡油箱之间的燃油传输，实现重心和焦点的合理匹配，减小配平阻力，从而实现重心的主动控制，并在飞行任务需要时最后消耗掉平衡油箱中的燃油。
本申请的基于飞机主动重心控制策略的燃油重心控制方法，控制器为重量重心实时解算显示控制器，可实时显示飞机的重量、重心，并可依据飞行任务剖面控制燃油消耗策略。
本申请的基于飞机主动重心控制策略的燃油重心控制方法，通过前平衡油箱、后平衡油箱的燃油传输，使得能够有效的进行飞机重心的主动控制，进行重量、焦点的合理匹配。通过抛放可抛放油箱后可减小飞机重量、提高重心控制灵敏度，以达到对重心的快速、主动控制。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于飞机主动重心控制策略的燃油重心控制方法，其特征在于，包括：
步骤一、在飞机上布置油箱，具体包括：
在飞机上布置平衡油箱：在飞机的机身前侧布置前平衡油箱，在飞机的机身后侧布置后平衡油箱；
在飞机上布置消耗油箱：在飞机的机身中部布置主消耗油箱；
在飞机上布置供油油箱：在所述消耗油箱周侧布置供油油箱，所述供油油箱包括布置在所述主消耗油箱前侧的前可抛放油箱，布置在所述主消耗油箱后侧的后可抛放油箱，布置在所述主消耗油箱左侧的左机翼油箱，以及布置在所述主消耗油箱右侧的右机翼油箱；
步骤二、采用以下方式进行燃油重心控制：
在燃油消耗过程中，由所述消耗油箱向发动机供油，所述平衡油箱以及所述供油油箱中的燃油通过输油管路将燃油输送到所述消耗油箱后向发动机供油；
在所述消耗油箱不满时，先消耗前可抛放油箱以及后可抛放油箱中的燃油，保证重心在较小的变化范围，前可抛放油箱以及后可抛放油箱中的燃油消耗完后，控制器在倒飞时开启机身上部油箱抛放舱门抛放前可抛放油箱以及后可抛放油箱；
等比例消耗左机翼油箱以及右机翼油箱中的燃油；
在燃油消耗过程中，根据重心期望值实时进行前平衡油箱与后平衡油箱之间的燃油传输，从而实现重心的主动控制，并在飞行任务需要时最后消耗所述平衡油箱中的燃油。
2.根据权利要求1所述的基于飞机主动重心控制策略的燃油重心控制方法，其特征在于，所述前可抛放油箱包括第一可抛放油箱以及第二可抛放油箱，所述后可抛放油箱包括第三可抛放油箱以及第四可抛放油箱。
3.根据权利要求2所述的基于飞机主动重心控制策略的燃油重心控制方法，其特征在于，每个所述油箱中均设置有测量单元。
4.根据权利要求3所述的基于飞机主动重心控制策略的燃油重心控制方法，其特征在于，所述测量单元包括油量测量单元以及油位测量单元，所述油量测量单元以及所述油位测量单元均通过电缆与所述控制器连接。
5.根据权利要求3所述的基于飞机主动重心控制策略的燃油重心控制方法，其特征在于，每个所述油箱中均设置有供油泵。
6.根据权利要求5所述的基于飞机主动重心控制策略的燃油重心控制方法，其特征在于，所述输油管路包括：
前平衡油箱与主消耗油箱连接的第一输油管路，后平衡油箱与主消耗油箱连接的第二输油管路，前平衡油箱与后平衡油箱连接的第三输油管路；
主消耗油箱与发动机连接的第四输油管路；
第一可抛放油箱与主消耗油箱连接的第五输油管路，第二可抛放油箱与主消耗油箱连接的第六输油管路，第三可抛放油箱与主消耗油箱连接的第七输油管路，第四可抛放油箱与主消耗油箱连接的第八输油管路；
左机翼油箱与主消耗油箱连接的第九输油管路，右机翼油箱与主消耗油箱连接的第十输油管路。
7.根据权利要求6所述的基于飞机主动重心控制策略的燃油重心控制方法，其特征在于，每个所述输油管路上均设置有单向控制阀。
8.根据权利要求7所述的基于飞机主动重心控制策略的燃油重心控制方法，其特征在于，所述发动机包括两个，两个所述发动机在飞机的机身后侧沿中轴线对称布置。
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