CN114148533A - 一种飞机液体渗漏实时监控系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于液体渗漏检测技术领域，公开了一种飞机液体渗漏实时监控系统和方法，系统包括：控制装置、N个传感器组；所述N个传感器组分别设置在待监控液体的N个储存箱内；每个传感器组监测储存箱内液体的温度、压力和液位数据，并将上述温度、压力和液位数据发送至控制装置；所述控制装置根据温度、压力和液位数据计算待监控液体的总体积变化量；并根据总体积变化量与设定的告警门限的关系，判断待监控液体是否泄漏。

Description

一种飞机液体渗漏实时监控系统和方法

技术领域

本发明属于液体渗漏检测技术领域，特别涉及一种飞机液体渗漏实时监控系统和方法。

背景技术

飞机燃油、滑油、液压和液冷系统的工作介质均为液体，如果这些液体出现泄漏，有可能导致相关的发动机、液压系统、液冷系统故障，其中发动机、液压系统故障会严重威胁飞机安全，液冷系统故障可能会导致机载任务系统不能正常工作。目前对飞机液体渗漏的监控方法主要是在规定时间段进行工作检查和目视外观检查，此类方法不具备实时监控的能力，不能及时发现渗漏，故因渗漏导致飞机事故的情况时有发生。

发明内容

本发明的目的：提供一种飞机液体渗漏实时监控系统和方法，采用连续周期判断的方法，通过对连续多个采用周期内，储存箱内液体积变化量的检测、对比来判断工作介质是否存在渗漏，使用温度、压力对液体体积影响来修正计算结果，并设定了一个通过试验或计算得到报警门限值，用于排除液体正常损耗、消耗等的影响，可有效提升系统的告警准确率。本发明可适用于飞机燃油、滑油、液压和液冷系统等使用液体为工作介质的系统，可持续监控系统，具备实时在线告警能力。

本发明的技术方案：

一种飞机液体渗漏实时监控系统，包括：控制装置、N个传感器组；所述N个传感器组分别设置在待监控液体的N个储存箱内；

每个传感器组监测储存箱内液体的温度、压力和液位数据，并将上述温度、压力和液位数据发送至控制装置；

所述控制装置根据温度、压力和液位数据计算待监控液体的总体积变化量；

并根据总体积变化量与设定的告警门限的关系，判断待监控液体是否泄漏。

进一步，每个所述传感器组包括：压力传感器、温度传感器和液位传感器。

进一步，所述压力传感器为电阻式、光纤光栅压力传感器；温度传感器为热电偶、热电阻式温度传感器；液位传感器为LVDT、直线位移传感器、电容式、超声波式、磁浮子式传感器。

进一步，所述待监控液体的总体积变化量ΔV计算公式如下：

其中，ΔV_i为第i个储存箱内的待监控液体体积变化量，ΔV_i计算公式如下：

其中，V_i1为上一检测周期测得的第i个储存箱内的液体体积，由上一检测周期液位传感器测得的液位数据及储存箱形状数据计算得出；

V_i2为温度导致的待监控液体体积变化量，由本检测周期温度传感器测得的温度数据及待监控液体体积与温度关系计算得出；

V_i3为压力导致的待监控液体体积变化量，由本检测周期压力传感器测得的压力数据及待监控液体体积与压力关系计算得出；

V_i4为本检测周期测得的第i个储存箱内的液体体积，由本检测周期液位传感器测得的液位数据及储存箱形状数据计算得出。

一种飞机液体渗漏实时监控方法，所述方法所述的系统，所述方法包括以下步骤：

步骤一：令标志T＝0；

步骤二：根据设定周期，定时采集待监控液体各个储存箱内的温度、压力和液位数据并计算待监控液体总体积变化量△V；

步骤三：比较待监控液体总体积变化量△V与告警门限△V₀的关系，若ΔV是负值，且|ΔV|＞ΔV₀，则令T＝T+1，进入步骤四，否则返回步骤一；

步骤四：判断T是否等于设定数T0，若是，则输出告警信息，否则返回步骤二。

进一步，T≥3。

进一步，所述方法还包括：当飞机处于特殊工况时，无论所述方法执行到第几步，均暂停执行该步骤；待飞机脱离该特殊工况后，所述方法返回步骤一；

所述特殊工况指的是使待检测液体体积出现较大变化时的飞机正常且未泄漏状态。

进一步，所述特殊工况包括：起落架收放状态、减速板收放、飞机发动机加力状态、飞机放油状态。

本发明的有益效果：

本发明设计的一种飞机液体渗漏实时监控系统和方法，实现了对飞机系统液体渗漏的实时监控、在线告警功能，可提前发现渗漏、发出告警，预防渗漏演变为重大事故障，提升飞机飞行的安全性。本发明仅包含1种控制装置和3种传感器，部件种类少；本发明采用预设告警门限、特殊工况暂停监控、使用温度和压力修正结果等措施来降低虚警率；本发明可适用于飞机燃油、滑油、液压和液冷系统等使用液体为工作介质的系统。故本发明具有效益明显、构成简单、成本低廉、准确率高、适用范围广等优点。

附图说明

图1是一种飞机液体渗漏实时监控方法硬件原理框图；

图2是一种飞机液体渗漏实时监控逻辑。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种飞机液体渗漏实时监控系统，采用1件控制装置1、数个压力传感器2、数个温度传感器3、数个液位传感器4组成。压力传感器2、温度传感器3、液位传感器4由控制装置1供电(也可由其他设备供电)。

控制装置1为飞机液体渗漏实时监控的控制装置，通常为机载计算机，用于运行监控逻辑软件程序。通过收到的电信号，解算出液体的压力、温度和体积数据，按照预设的运算逻辑计算出相对于前一检测周期液体体积的变化量，并将体积变化量与设定值进行对比，判断飞机是否存在液体渗漏故障，如果存在渗漏发出告警信号。

压力传感器2负责采集液体压力数据，温度传感器3负责采集液体温度数据，液位传感器4负责采集液位数据，压力传感器2、温度传感器3、液位传感器4分别将代表压力、温度和液位数据的电信号传递给控制装置1。

压力传感器2可采用电阻式、光纤光栅压力传感器等；温度传感器3可使用热电偶、热电阻式温度传感器等；液位传感器4可使用LVDT、直线位移传感器、电容式、超声波式、磁浮子式传感器等；压力传感器2、温度传感器3、液位传感器4安装于储存箱内，传感器具体种类和数量可根据被监控系统特点、工作介质种类、储存箱数量及结构形式等进行选择。通常液压、液冷和燃油系统配置的储存箱(油箱)数量不等，本方案中每个储存箱都需配套压力传感器2、温度传感器3和液位传感器4。

待监控液体的总体积变化量ΔV具体计算公式为：

若ΔV是负值，且|ΔV|＞ΔV₀，则认为可能存在渗漏，反之则为正常。如果连续多个(按需设定)周期内都判定可能存在渗漏，则认为系统真实渗漏，发出告警。

其中：

ΔV为系统总体积变化量。

ΔV₀为预设总体积变化量，通常为正值，可通过试验和计算确定，即报警门限。根据不同的系统状态可以设定不同ΔV₀，也可按需短时暂停监控程序，以防误判,提升告警准确率。如在进行起落架收放、减速板收放时，液压系统液压油体积变化较大；飞机发动机加力状态、飞机放油状态，燃油大量消耗，燃油体积变化较大，此时可短时暂停监控，待完成飞机退出以上特殊工况状态后再恢复监控，以防误报渗漏；对燃油系统，ΔV₀以使用实时测得燃油消耗量(通常机载燃油系统都具备流量测量功能)，或试验获得的与发动机油门调节关联的燃油消耗量数据，再考虑容差后的体积变化数据，防止因正常的发动机油门调节导致误报渗漏。

ΔV_i为第i个存储箱的液体体积变化量。

V_i1为上一检测周期测得第i个储存箱内液体体积，由油位传感器测量数据结合该储存箱形状数据计算得出。

V_i2为温度导致液体体积变化量，由温度传感器测量第i个储存箱温度结合工作介质体积与温度关系计算得出，体积变大为正值，体积变小为负值。

V_i3为压力导致液体体积变化量，由压力传感器测量第i个储存箱压力结合工作介质体积与压力关系计算得出，体积变大为正值，体积变小为负值。

V_i4为本检测周期测得第i个储存箱内液体体积，计算方法同V_i1。

液体体积与温度关系，体积与压力关系可用过试验或者查找相关材料数据得到。

控制装置1、压力传感器2、温度传感器3、液位传感器4上电后，即开始允许监控逻辑程序，按设定周期，由控制装置1进行计算ΔV，并与ΔV₀进行对比，如果满足渗漏触发条件则发出报警。

一种飞机液体渗漏实时监控方法，包括以下步骤：见图2：

步骤1：设标志T＝0；

步骤2：按设定周期(如0.5s,可根据工况调整)，依据采集数据和算法公式计算出体积变化量ΔV；

步骤3：将ΔV与ΔV₀行对比，如果ΔV是负值，且|ΔV|＞ΔV₀，设T＝T+1，进入第4步；其他情况返回第1步，设T＝0并继续监控；

步骤4：判断T是否等于设定数T₀(通常T₀≥3)，如果是，进入第5步；如果否，返回第2步继续监控；

步骤5：输出告警信息，并返回第1步继续监控。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种飞机液体渗漏实时监控系统，其特征在于：所述系统包括：控制装置、N个传感器组；所述N个传感器组分别设置在待监控液体的N个储存箱内；

每个传感器组监测储存箱内液体的温度、压力和液位数据，并将上述温度、压力和液位数据发送至控制装置；

所述控制装置根据温度、压力和液位数据计算待监控液体的总体积变化量；

并根据总体积变化量与设定的告警门限的关系，判断待监控液体是否泄漏。

2.根据权利要求1所述的飞机液体渗漏实时监控系统，其特征在于：每个所述传感器组包括：压力传感器、温度传感器和液位传感器。

3.根据权利要求2所述的飞机液体渗漏实时监控系统，其特征在于：所述压力传感器为电阻式、光纤光栅压力传感器；温度传感器为热电偶、热电阻式温度传感器；液位传感器为LVDT、直线位移传感器、电容式、超声波式、磁浮子式传感器。

4.根据权利要求2所述的飞机液体渗漏实时监控系统，其特征在于：所述待监控液体的总体积变化量ΔV计算公式如下：

其中，ΔV_i为第i个储存箱内的待监控液体体积变化量，ΔV_i计算公式如下：

其中，V_i1为上一检测周期测得的第i个储存箱内的液体体积，由上一检测周期液位传感器测得的液位数据及储存箱形状数据计算得出；

V_i2为温度导致的待监控液体体积变化量，由本检测周期温度传感器测得的温度数据及待监控液体体积与温度关系计算得出；

V_i3为压力导致的待监控液体体积变化量，由本检测周期压力传感器测得的压力数据及待监控液体体积与压力关系计算得出；

V_i4为本检测周期测得的第i个储存箱内的液体体积，由本检测周期液位传感器测得的液位数据及储存箱形状数据计算得出。

5.一种飞机液体渗漏实时监控方法，所述方法用于权利要求1-4中任一权利要求所述的系统，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一：令标志T＝0；

步骤二：根据设定周期，定时采集待监控液体各个储存箱内的温度、压力和液位数据并计算待监控液体总体积变化量ΔV；

步骤三：比较待监控液体总体积变化量ΔV与告警门限ΔV₀的关系，若ΔV是负值，且|ΔV|＞ΔV₀，则令T＝T+1，进入步骤四；否则返回步骤一；

步骤四：判断T是否等于设定数T₀，若是，则输出告警信息；否则返回步骤二。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：T₀≥3。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述方法还包括：当飞机处于特殊工况时，无论所述方法执行到第几步，均暂停执行该步骤；待飞机脱离该特殊工况后，所述方法返回步骤一；

所述特殊工况指的是使待检测液体体积出现较大变化时的飞机正常且未泄漏状态。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述特殊工况包括：起落架收放状态、减速板收放、飞机发动机加力状态、飞机放油状态。

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