CN117007147A - 飞机燃油油量自适应测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机燃油油量自适应测量方法及系统，包括：获取飞机的飞行时长以及飞机各路发动机耗油速率，构建第一油量测量模型，基于第一油量测量模型计算在设定时间内油箱的燃油油量的变化量和当前燃油油量，分别为第一燃油变化量和第一燃油油量；获取飞机各个油箱的油量传感器的测量数据，构建第二油量测量模型，基于第二油量测量模型计算在设定时间内油箱的燃油油量的变化量和当前燃油油量，分别为第二燃油变化量和第二燃油油量；对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价，得到当前飞机燃油油量的测量值。本发明提高了燃油油量测量的精度以及可信度，提高了飞机燃油油量测量的可靠性。

Description

飞机燃油油量自适应测量方法及系统

技术领域

本发明属于自动化测量技术领域，具体涉及一种飞机燃油油量自适应测量方法及系统。

背景技术

飞机燃油测量在飞机飞行航程、飞机燃油控制上有着重要的影响，近年来飞机燃油测量的可靠性、准确性越来越被重视。目前，飞机燃油的测量主要是利用油箱内设置的油量传感器进行直接测量，测量数据来源单一，测量的准确性和可靠性难以保证；且当油箱油量传感器发生异常故障时，将会导致测量数据异常，影响燃油测量系统的正常工作，进而影响飞机任务的正常执行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种飞机燃油油量自适应测量方法及系统，以解决现有燃油测量系统测量准确性、可靠性不高以及油量传感器出现故障时难以对燃油油量进行正常测量的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

飞机燃油油量自适应测量方法，包括：

获取飞机的飞行时长以及飞机各路发动机耗油速率，构建第一油量测量模型，基于第一油量测量模型计算在设定时间内油箱的燃油油量的变化量和当前燃油油量，分别为第一燃油变化量和第一燃油油量；

获取飞机各个油箱的油量传感器的测量数据，构建第二油量测量模型，基于第二油量测量模型计算在设定时间内油箱的燃油油量的变化量和当前燃油油量，分别为第二燃油变化量和第二燃油油量；

对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价，得到当前飞机燃油油量的测量值。

在一些实施例中，当各个油箱的油量传感器均正常工作时，对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的判断逻辑为：

判断飞机飞行姿态为平飞状态时，将第二燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值；

判断飞机飞行姿态为大姿态状态时，比较第一燃油变化量和第二燃油变化量；当第一燃油变化量大于第二燃油变化量时，将第一燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值；当第一燃油变化量小于第二燃油变化量时，将第二燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值。

在一些实施例中，当0号油箱的油量传感器正常，其它油箱的油量传感器中的一个或多个发生故障时，对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的判断逻辑为：

判断0号油箱的油量；

当0号油箱的油量未消耗完时，按照各个油箱的油量传感器均正常工作时对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的判断逻辑，得到当前飞机燃油油量的测量值；

当0号油箱的油量消耗完时，将基于第一油量测量模型计算得到的第一燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值。

在一些实施例中，当0号油箱的油量传感器发生故障，其它油箱的油量传感器正常时，对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的判断逻辑为：

判断0号油箱的油量；

当0号油箱的油量未消耗完时，将基于第一油量测量模型计算得到的第一燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值；

当0号油箱的油量消耗完时，按照各个油箱的油量传感器均正常工作时对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的判断逻辑，得到当前飞机燃油油量的测量值。

在一些实施例中，当0号油箱的油量传感器发生故障且其它油箱的油量传感器中的一个或多个发生故障时，对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的判断逻辑为：

将基于第一油量测量模型计算得到的第一燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值。

在一些实施例中，获取0号油箱油泵的工作状态信息，根据0号油箱油泵的工作状态判断0号油箱的油量。

在一些实施例中，获取飞机负载、飞行高度对各路发动机耗油速率进行修正，以修正后的发动机油耗速率构建第一油量测量模型。

在一些实施例中，获取飞机姿态角、加速度，根据飞机姿态角、加速度和油量传感器的测量数据，构建第二油量测量模型。

在一些实施例中，获取油面告警信息、油泵状态控制信息，对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价，在将第一燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值时，根据油面告警信息、油泵状态控制信息对第一燃油油量进行修正。

另一方面，本发明中还提供一种飞机燃油油量自适应测量系统，包括：

数据采集单元，用于获取飞机的飞行状态数据、油量传感器测量数据；

第一油量测量单元，用于根据第一油量测量模型计算在设定时间内油箱的燃油油量的变化量和当前燃油油量；

第二油量测量单元，用于根据第二油量测量模型计算在设定时间内油箱的燃油油量的变化量和当前燃油油量

油量计算单元，用于根据对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的结果，计算当前飞机燃油油量。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明充分利用飞机上各种传感器采集的数据，并获取飞机的各种飞行状态数据以及油量传感器测量数据，从多个维度构建油量测量模型来计算飞机当前燃油油量，并对各个测量值进行置信度评价得到最终的燃油油量测量值，提高了燃油油量测量的精度以及可信度，保证了飞行的安全。

本发明通过从油量消耗和油量高度两个维度构建不同的油量测量模型，基于置信度评价的判断逻辑能够实现在当油量传感器发生故障时，仍然能够实现对飞机燃油油量的精确测量，提高了飞机燃油油量测量的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明测量系统的原理框图。

图2为本发明测量系统结构框图。

图3为本发明中对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的判断逻辑流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本申请具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

目前，航空飞机已实现数字化、智能化的设计与应用，飞机上均布设了各种类型的传感器，实现了对飞行状态的精确测量与控制。

本发明中基于上述特点，通过数据总线获取飞机上各不同传感器的测量数据以及飞行状态信息，实现对飞机燃油油量的多维度测量，通过多维度测量数据之间的对比，提高燃油油量测量的精度以及可信度，保证飞行安全；同时，在当燃油测量系统中油量传感器出现测量误差或故障时，保证能够对飞机燃油油量进行正常的测量和反馈，提高燃油油量测量系统的可靠性。

下面结合具体实施例对本发明自适应测量方法实现对飞机燃油油量进行测量的具体实现方式进行说明。

参照图1，为本实施例中实现对飞机燃油油量进行测量的系统结构设计框图，以对飞机上5个油箱的油量测量为例，一般地，5个油箱通过油泵在为飞机的4个发动机供油时，是按照先由0号油箱供油，然后有1-4号油量来供油，下面结合飞机的这一供油特点，对本实施例中的自适应测量方法进行说明，包括以下步骤：

获取飞机的飞行状态数据和各个油箱油量传感器的测量值，其中，飞行状态数据包括飞行时长、四路发动机耗油速率、飞机负载、飞行高度、油泵状态控制信息、飞机姿态角、加速度、油面告警信息等；

根据飞机的飞行时长以及四路发动机耗油速率，构建第一油量测量模型，基于第一油量测量模型计算在设定时间内油箱的燃油油量的变化量和当前燃油油量，分别为第一燃油变化量和第一燃油油量；

具体地，根据飞行时长h以及发动机耗油速率υ_j(j＝1,2,3,4，表示第j路的发动机耗油速率)，可得到基于第一油量测量模型的耗油量计算公式为：

根据式(1)可以得到设定时间内油箱的燃油油量的变化量，即第一燃油变化量；

通过记录飞机在起飞前的总油量，其中总油量的计算公式为：

其中，M_油i表示第i个油箱的油量。

根据式(1)和(2)即可以得到基于第一油量测量模型的当前燃油油量，即第一燃油油量。

这里通过发动机耗油速率来计算飞机燃油油量时，为提高测量精度可采用当前飞机负载以及飞行高度对发动机耗油速率进行补偿和修正，以修正后的发动机耗油速率来构建第一油量测量模型。

根据飞机各个油箱的油量传感器的测量数据，构建第二油量测量模型，基于第二油量测量模型计算在设定时间内油箱的燃油油量的变化量和当前燃油油量，分别为第二燃油变化量和第二燃油油量；

这里在基于油量传感器测量值来计算飞机燃油油量时，为提高油量计算精度，可引入飞机姿态角(俯仰角α、滚转角β)和飞机加速度，与油量传感器测量值一起构建第二油量测量模型。

其中，各个油箱油量的计算公式为：

M_油i＝H_i*Q(H、α、β)*ρ_i……(3)

其中，H_i为当前油量传感器测量的油面高度值，Q(H、α、β)为油量传感器总高度H与姿态角构建的油箱数学模型，ρ_i为燃油密度。

根据公式(3)就能够得到在一定时间内油箱燃油油量的变化量，即第二燃油变化量

根据根据公式(3)、(2)可以得到基于第二油量测量模型的当前燃油油量，即第二燃油油量。

在第一油量测量模型和第二油量测量模型的基础上，对基于第一油量测量模型和第二油量测量模型所得到的当前燃油测量值进行置信度评价，得到当前飞机燃油油量的测量值。

本实施例中，对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的判断逻辑，在各种不同的场景下不同，参照图3，包括以下几种情况：

1)各个油箱的油量传感器均正常工作

对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的判断逻辑为：

判断飞机飞行姿态为平飞状态时，将第二燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值；

判断飞机飞行姿态为大姿态状态时，比较第一燃油变化量和第二燃油变化量；当第一燃油变化量大于第二燃油变化量时，将第一燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值；当第一燃油变化量小于第二燃油变化量时，将第二燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值。

这里飞机飞行姿态为大姿态状态通常是相对飞机为平飞状态来说的，指飞机在飞行时具有一定的俯仰角、偏航角、滚转角，此时由于油箱内的油面情况相对于飞机在平飞状态下更加复杂，因此在该状态下引入了置信度评价的方式对燃油油量进行测量，以提高测量值的可信度。通过获取飞机的俯仰角、偏航角、滚转角来判断当前飞机是否为大姿态状态是容易实现的。

2)0号油箱的油量传感器正常，1-4号油箱的油量传感器中的一个或多个发生故障

对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的判断逻辑为：

判断0号油箱的油量；这里0号油箱油量的判断可基于0号油箱的油量传感器的测量数据或0号油箱的油泵状态控制信息；

当0号油箱的油量未消耗完时，获取发生故障时1-4号油箱的油量高度测量值，且在0号油箱的油量消耗完之前始终保持不变；由于此时只有0号油箱在供油，1-4号油箱的燃油没有消耗，此时，按照各个油箱的油量传感器均正常工作时对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的判断逻辑，得到当前飞机燃油油量的测量值；

当0号油箱的油量消耗完时，此时将第一燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值，即采用第一油量测量模型来计算当前飞机燃油油量。

3)0号油箱的油量传感器发生故障，1-4号油箱的油量传感器正常

对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的判断逻辑为：

判断0号油箱的油量；由于0号油箱的油量传感器发生故障，这里判断0号油箱的油量的方法为获取0号油箱油泵的工作状态信息，根据0号油箱油泵的工作状态判断0号油箱的油量；

当0号油箱的油量未消耗完时，将基于第一油量测量模型计算得到的第一燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值；

当0号油箱的油量消耗完时，由于其它油箱的油量传感器均正常工作，分别基于第一油量测量模型和第二油量测量模型计算1-4号油箱的燃油油量，此时可按照各个油箱的油量传感器均正常工作时对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的判断逻辑，得到当前飞机燃油油量的测量值。

4)0号油箱的油量传感器发生故障且1-4号油箱的油量传感器中的一个或多个发生故障

对第一油量变化曲线和第二油量变化曲线进行置信度评价的判断逻辑为：

将基于第一油量测量模型计算得到的第一燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值。

本实施例中基于第一油量测量模型和第二油量测量模型对飞机燃油油量从两个不同的维度进行测量，使其能够适用于飞行过程中油量传感器发生故障时的油量测量，提高了飞机燃油油量测量的可靠性。

另一方面，本发明中还给出了一种基于上述实施例中自适应测量方法的飞机燃油油量自适应测量系统，参照图2，包括：

数据采集单元，用于获取飞机的飞行状态数据、油量传感器测量数据；

第一油量测量单元，用于根据第一油量测量模型计算在设定时间内油箱的燃油油量的变化量和当前燃油油量；

第二油量测量单元，用于根据第二油量测量模型计算在设定时间内油箱的燃油油量的变化量和当前燃油油量；

油量计算单元，用于根据对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的结果，计算当前飞机燃油油量。

系统可利用飞机上现有的各种传感器以及RS422A、HB6096、1553B数据总线，采集各种飞行状态数据和油量传感器测量数据，并将这些数据应用到对飞机燃油油量的测量，在提高飞机燃油油量测量精度及可靠性的同时，大大提高了对飞机飞行状态数据的利用能力，为飞机燃油油量的测量提供了一种新的思路。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.飞机燃油油量自适应测量方法，其特征在于，包括：

获取飞机的飞行时长以及飞机各路发动机耗油速率，构建第一油量测量模型，基于第一油量测量模型计算在设定时间内油箱的燃油油量的变化量和当前燃油油量，分别为第一燃油变化量和第一燃油油量；

获取飞机各个油箱的油量传感器的测量数据，构建第二油量测量模型，基于第二油量测量模型计算在设定时间内油箱的燃油油量的变化量和当前燃油油量，分别为第二燃油变化量和第二燃油油量；

对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价，得到当前飞机燃油油量的测量值。

2.根据权利要求1所述的飞机燃油油量自适应测量方法，其特征在于，当各个油箱的油量传感器均正常工作时，对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的判断逻辑为：

判断飞机飞行姿态为平飞状态时，将第二燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值；

判断飞机飞行姿态为大姿态状态时，比较第一燃油变化量和第二燃油变化量；当第一燃油变化量大于第二燃油变化量时，将第一燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值；当第一燃油变化量小于第二燃油变化量时，将第二燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值。

3.根据权利要求2所述的飞机燃油油量自适应测量方法，其特征在于，当0号油箱的油量传感器正常，其它油箱的油量传感器中的一个或多个发生故障时，对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的判断逻辑为：

判断0号油箱的油量；

当0号油箱的油量未消耗完时，按照各个油箱的油量传感器均正常工作时对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的判断逻辑，得到当前飞机燃油油量的测量值；

当0号油箱的油量消耗完时，将基于第一油量测量模型计算得到的第一燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值。

4.根据权利要求2所述的飞机燃油油量自适应测量方法，其特征在于，当0号油箱的油量传感器发生故障，其它油箱的油量传感器正常时，对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的判断逻辑为：

判断0号油箱的油量；

当0号油箱的油量未消耗完时，将基于第一油量测量模型计算得到的第一燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值；

当0号油箱的油量消耗完时，按照各个油箱的油量传感器均正常工作时对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的判断逻辑，得到当前飞机燃油油量的测量值。

5.根据权利要求2所述的飞机燃油油量自适应测量方法，其特征在于，当0号油箱的油量传感器发生故障且其它油箱的油量传感器中的一个或多个发生故障时，对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的判断逻辑为：

将基于第一油量测量模型计算得到的第一燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值。

6.根据权利要求4所述的飞机燃油油量自适应测量方法，其特征在于，获取0号油箱油泵的工作状态信息，根据0号油箱油泵的工作状态判断0号油箱的油量。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的飞机燃油油量自适应测量方法，其特征在于，获取飞机负载、飞行高度对各路发动机耗油速率进行修正，以修正后的发动机油耗速率构建第一油量测量模型。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的飞机燃油油量自适应测量方法，其特征在于，获取飞机姿态角、加速度，根据飞机姿态角、加速度和油量传感器的测量数据，构建第二油量测量模型。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的飞机燃油油量自适应测量方法，其特征在于，获取油面告警信息、油泵状态控制信息，对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价，在将第一燃油油量作为当前飞机燃油油量的测量值时，根据油面告警信息、油泵状态控制信息对第一燃油油量进行修正。

10.飞机燃油油量自适应测量系统，其特征在于，包括：

数据采集单元，用于获取飞机的飞行状态数据、油量传感器测量数据；

第一油量测量单元，用于根据第一油量测量模型计算在设定时间内油箱的燃油油量的变化量和当前燃油油量；

第二油量测量单元，用于根据第二油量测量模型计算在设定时间内油箱的燃油油量的变化量和当前燃油油量；

油量计算单元，用于根据对第一油量测量模型和第二油量测量模型进行置信度评价的结果，计算当前飞机燃油油量。