專利名稱：飛機燃油全模試驗臺油箱液位底部測試口位置確定方法
技術領域：
本發(fā)明屬于飛機燃油系統(tǒng)試驗技術，涉及一種飛機燃油全模試驗臺油箱液位底部測試口位置確定方法。
背景技術：
飛機燃油系統(tǒng)全模試驗是目前全面、完整、有效驗證燃油系統(tǒng)功能的重要手段，是現(xiàn)有飛機燃油系統(tǒng)設計的必要且重要一環(huán)。在進行燃油系統(tǒng)全模試驗過程中，為了準確掌握油箱內(nèi)的燃油裝載狀態(tài)，并且考核機載油量測量系統(tǒng)的性能，需要實時、準確、直觀的獲取油箱內(nèi)油位信息，為此，就要建立全模試驗油位測試系統(tǒng)。全模試驗油位測試系統(tǒng)是通過玻璃管液面計或液位傳感器獲取油箱內(nèi)的油位信息，玻璃管液面計或液位傳感器的底端通過管路與油箱底部連通，玻璃管液面計或液位傳感器的頂端通過管路與油箱上部的氣相空間連通，形成一個頂部壓力相同的連通器。全模試驗的油位測試系統(tǒng)要求能夠在各種設計姿態(tài)范圍內(nèi)，盡可能大的油量范圍內(nèi)實現(xiàn)準確、有效的油位測量，為了保證測試范圍大，原則上應該將油箱底部引出口設置在油箱最低點。而由于油箱姿態(tài)不同，最低點位置也不同，為此，需要尋找一個能夠兼顧各種設計姿態(tài)組合、油量測量范圍最大的位置作為油箱底部引出口位置。現(xiàn)有的油位測試系統(tǒng)引出口位置的選擇方法是選擇某一設計姿態(tài)下的最低點，最常見的是水平狀態(tài)下的最低點。這種選擇方法沒有綜合考慮到整個設計姿態(tài)范圍，在大多數(shù)姿態(tài)下，有效的油量測量范圍較窄，縮小了液位測試系統(tǒng)的工作范圍，不能滿足液位測試系統(tǒng)的需要。未檢索到國內(nèi)外有關用于油位測試系統(tǒng)最低點位置確定方法的文獻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種飛機燃油全模試驗臺油箱液位底部測試口位置確定方法，以便在各種設計姿態(tài)下，最大限度的提高油位測試范圍，從而滿足現(xiàn)代飛機燃油系統(tǒng)全模試驗臺液位測試系統(tǒng)設計的需要。本發(fā)明的技術解決方案是一種飛機燃油全模試驗臺油箱液位底部測試口位置確定方法，其特征在于，確定油箱底部測試口位置的步驟如下1、建立燃油全模試驗臺坐標系燃油全模試驗臺坐標系與飛機機體坐標系相同， 飛機機體坐標系定義為以飛機機頭原點為坐標原點，以飛機縱軸線為X軸，機尾方向為正方向，以飛機構造水平面內(nèi)、過原點并垂直于X軸的直線為Y軸，正方向指向右機翼，Z軸按照右手定則確定；2、獲取油箱容腔模型的底面根據(jù)油箱三維數(shù)字模型，提取油箱容腔模型，在油箱容腔模型的基礎上，提取油箱容腔模型的底面；3、油箱容腔模型底面離散化針對提取出的油箱容腔模型底面，利用計算機輔助設計軟件中對曲面進行離散化的工具，將油箱容腔模型底面進行離散，構造出底面離散點模型，并讀取離散點坐標；
4、獲取姿態(tài)離散數(shù)組集合對燃油全模試驗臺油箱液位測量系統(tǒng)的滾轉(zhuǎn)角和俯仰角范圍，以角度α為間隔進行離散，α = 1° 2°，得到m個俯仰角離散數(shù)據(jù)與η個滾轉(zhuǎn)角離散數(shù)據(jù)，將任意一個俯仰角離散數(shù)據(jù)與任意一個滾轉(zhuǎn)角離散數(shù)據(jù)組合為一個姿態(tài)離散數(shù)組，共有m*n個姿態(tài)離散數(shù)組，將其稱為姿態(tài)離散數(shù)組集合；5、構造與姿態(tài)離散數(shù)組集合中各個姿態(tài)離散數(shù)組對應的、過坐標原點的旋轉(zhuǎn)平面集合根據(jù)每個姿態(tài)離散數(shù)組中的俯仰角度值和滾轉(zhuǎn)角度值，先將X-Y平面繞X軸旋轉(zhuǎn)俯仰角度值，再繞Y軸旋轉(zhuǎn)滾轉(zhuǎn)角度值，得到與該姿態(tài)離散數(shù)組對應的旋轉(zhuǎn)平面，共得到m*n個旋轉(zhuǎn)平面，稱為旋轉(zhuǎn)平面集合；6、確定油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置6. 1、計算初始離散點的剩余體積和將油箱容腔模型底面離散點模型的第一離散點記為初始離散點，過該初始離散點建立與旋轉(zhuǎn)平面集合中的m*n個旋轉(zhuǎn)平面一一對應的 m*n個油平面，每個油平面與所對應的旋轉(zhuǎn)平面平行，用每個油平面切分油箱容腔模型，得到每個油平面以下油箱容腔模型的體積V1 Vmto，將上述體積之和記為初始離散點剩余體積和Vc ；6. 2、確定初始離散點的相鄰離散點將初始離散點上面的相鄰離散點稱作上相鄰離散點，將初始離散點下面的相鄰離散點稱作下相鄰離散點，將初始離散點左面的相鄰離散點稱作左相鄰離散點，將初始離散點右面的相鄰離散點稱作右相鄰離散點，如果某方向沒有相鄰離散點則將該方向省略；6. 3、計算相鄰離散點的剩余體積和按照步驟6. 1的方法分別計算出上、下、左、 右相鄰離散點的剩余體積和\、vx> Vz、Vy ；6. 4、確定油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置找出上、下、左、右相鄰離散點的剩余體積和的最小值，將該最小值與初始離散點剩余體積和ν。比較， 如果該最小值大于等于初始離散點剩余體積和v。，則初始離散點對應的位置為油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置；如果該最小值小于初始離散點剩余體積和V。，則將該最小值對應的相鄰離散點作為新的初始離散點，按照步驟6. 1至步驟6. 4的方法重新確定油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置，直到確定出油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置為止，油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置即為油箱底部測試口的位置。本發(fā)明的優(yōu)點是能在各種設計姿態(tài)下，最大限度的提高油位測試范圍，滿足了現(xiàn)代飛機燃油系統(tǒng)全模試驗臺液位測試系統(tǒng)設計的需要。
具體實施例方式下面對本發(fā)明做進一步詳細說明。一種飛機燃油全模試驗臺油箱液位底部測試口位置確定方法，其特征在于，確定油箱底部測試口位置的步驟如下1、建立燃油全模試驗臺坐標系燃油全模試驗臺坐標系與飛機機體坐標系相同， 飛機機體坐標系定義為以飛機機頭原點為坐標原點，以飛機縱軸線為X軸，機尾方向為正方向，以飛機構造水平面內(nèi)、過原點并垂直于X軸的直線為Y軸，正方向指向右機翼，Z軸按照右手定則確定；2、獲取油箱容腔模型的底面根據(jù)油箱三維數(shù)字模型，提取油箱容腔模型，在油箱容腔模型的基礎上，提取油箱容腔模型的底面；3、油箱容腔模型底面離散化針對提取出的油箱容腔模型底面，利用計算機輔助設計軟件中對曲面進行離散化的工具，將油箱容腔模型底面進行離散，構造出底面離散點模型，并讀取離散點坐標；4、獲取姿態(tài)離散數(shù)組集合對燃油全模試驗臺油箱液位測量系統(tǒng)的滾轉(zhuǎn)角和俯仰角范圍，以角度α為間隔進行離散，α = 1° 2°，得到m個俯仰角離散數(shù)據(jù)與η個滾轉(zhuǎn)角離散數(shù)據(jù)，將任意一個俯仰角離散數(shù)據(jù)與任意一個滾轉(zhuǎn)角離散數(shù)據(jù)組合為一個姿態(tài)離散數(shù)組，共有m*n個姿態(tài)離散數(shù)組，將其稱為姿態(tài)離散數(shù)組集合；5、構造與姿態(tài)離散數(shù)組集合中各個姿態(tài)離散數(shù)組對應的、過坐標原點的旋轉(zhuǎn)平面集合根據(jù)每個姿態(tài)離散數(shù)組中的俯仰角度值和滾轉(zhuǎn)角度值，先將X-Y平面繞X軸旋轉(zhuǎn)俯仰角度值，再繞Y軸旋轉(zhuǎn)滾轉(zhuǎn)角度值，得到與該姿態(tài)離散數(shù)組對應的旋轉(zhuǎn)平面，共得到m*n個旋轉(zhuǎn)平面，稱為旋轉(zhuǎn)平面集合；6、確定油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置6. 1、計算初始離散點的剩余體積和將油箱容腔模型底面離散點模型的第一離散點記為初始離散點，過該初始離散點建立與旋轉(zhuǎn)平面集合中的m*n個旋轉(zhuǎn)平面一一對應的 m*n個油平面，每個油平面與所對應的旋轉(zhuǎn)平面平行，用每個油平面切分油箱容腔模型，得到每個油平面以下油箱容腔模型的體積V1 Vmto，將上述體積之和記為初始離散點剩余體積和Vc ；6. 2、確定初始離散點的相鄰離散點將初始離散點上面的相鄰離散點稱作上相鄰離散點，將初始離散點下面的相鄰離散點稱作下相鄰離散點，將初始離散點左面的相鄰離散點稱作左相鄰離散點，將初始離散點右面的相鄰離散點稱作右相鄰離散點，如果某方向沒有相鄰離散點則將該方向省略；6. 3、計算相鄰離散點的剩余體積和按照步驟6. 1的方法分別計算出上、下、左、 右相鄰離散點的剩余體積和\、vx> Vz、Vy ；6. 4、確定油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置找出上、下、左、右相鄰離散點的剩余體積和Vs、Vx, Vz、Vy的最小值，將該最小值與初始離散點剩余體積和Vc比較，如果該最小值大于等于初始離散點剩余體積和Vc，則初始離散點對應的位置為油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置；如果該最小值小于初始離散點剩余體積和Vc，則將該最小值對應的相鄰離散點作為新的初始離散點，按照步驟6. 1至步驟6. 4的方法重新確定油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置，直到確定出油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置為止，油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置即為油箱底部測試口的位置。本發(fā)明的工作原理是本發(fā)明提出了一種飛機燃油全模試驗臺油箱液位底部測試口位置確定方法，該方法包括獲取油箱容腔模型的底面；油箱容腔模型底面離散化；獲取姿態(tài)離散數(shù)組集合；構造與姿態(tài)離散數(shù)組集合中各個姿態(tài)離散數(shù)組對應的、過坐標原點的旋轉(zhuǎn)平面集合；確定油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置等步驟，油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置即為油位測試范圍最大的位置，該方法通過將無限范圍內(nèi)的尋優(yōu)問題轉(zhuǎn)化成有限范圍內(nèi)的尋優(yōu)問題，并以特定的尋優(yōu)法則準確、快速的確定滿足要求的最優(yōu)解。此方法能在各種設計姿態(tài)下，最大限度的提高油位測試范圍，滿足了現(xiàn)代飛機
5燃油系統(tǒng)全模試驗臺液位測試系統(tǒng)設計的需要。實施例1、建立燃油全模試驗臺坐標系燃油全模試驗臺坐標系與飛機機體坐標系相同， 飛機機體坐標系定義為以飛機機頭原點為坐標原點，以飛機縱軸線為X軸，機尾方向為正方向，以飛機構造水平面內(nèi)、過原點并垂直于X軸的直線為Y軸，正方向指向右機翼，Z軸按照右手定則確定；2、獲取油箱容腔模型的底面根據(jù)油箱三維數(shù)字模型，提取油箱容腔模型，在油箱容腔模型的基礎上，提取油箱容腔模型的底面；3、油箱容腔模型底面離散化針對提取出的油箱容腔模型底面，利用計算機輔助設計軟件中對曲面進行離散化的工具，將油箱容腔模型底面進行離散，構造出底面離散點模型，并讀取離散點坐標；4、獲取姿態(tài)離散數(shù)組集合對燃油全模試驗臺油箱液位測量系統(tǒng)的滾轉(zhuǎn)角和俯仰角范圍，俯仰角范圍為-2° 6°，滾轉(zhuǎn)角范圍為-2° 2°，以角度α為間隔進行離散，α =1°，得到9個俯仰角離散數(shù)據(jù)與5個滾轉(zhuǎn)角離散數(shù)據(jù)，俯仰角離散數(shù)據(jù)為 {-2°、-1°、0°、1°、2°、3°、4°、5°、6° }，滾轉(zhuǎn)角離散數(shù)據(jù)為{-2°、-1°、0°、1°、 2° }，將任意一個俯仰角離散數(shù)據(jù)與任意一個滾轉(zhuǎn)角離散數(shù)據(jù)組合為一個姿態(tài)離散數(shù)組， 共有45個姿態(tài)離散數(shù)組，將其稱為姿態(tài)離散數(shù)組集合；5、構造與姿態(tài)離散數(shù)組集合中各個姿態(tài)離散數(shù)組對應的、過坐標原點的旋轉(zhuǎn)平面集合根據(jù)每個姿態(tài)離散數(shù)組中的俯仰角度值和滾轉(zhuǎn)角度值，先將X-Y平面繞X軸旋轉(zhuǎn)俯仰角度值，再繞Y軸旋轉(zhuǎn)滾轉(zhuǎn)角度值，得到與該姿態(tài)離散數(shù)組對應的旋轉(zhuǎn)平面，共得到45個旋轉(zhuǎn)平面，稱為旋轉(zhuǎn)平面集合；6、確定油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置6. 1、計算初始離散點的剩余體積和將油箱容腔模型底面離散點模型的第一離散點記為初始離散點，過該初始離散點建立與旋轉(zhuǎn)平面集合中的45個旋轉(zhuǎn)平面一一對應的 45個油平面，每個油平面與所對應的旋轉(zhuǎn)平面平行，用每個油平面切分油箱容腔模型，得到每個油平面以下油箱容腔模型的體積V1 V45，將上述體積之和記為初始離散點剩余體積禾口 Vc ；6. 2、確定初始離散點的相鄰離散點將初始離散點上面的相鄰離散點稱作上相鄰離散點，將初始離散點下面的相鄰離散點稱作下相鄰離散點，將初始離散點左面的相鄰離散點稱作左相鄰離散點，將初始離散點右面的相鄰離散點稱作右相鄰離散點，如果某方向沒有相鄰離散點則將該方向省略；6. 3、計算相鄰離散點的剩余體積和按照步驟6. 1的方法分別計算出上、下、左、 右相鄰離散點的剩余體積和Vs、Vx, Vz.Vy ；6. 4、確定油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置找出上、下、左、右相鄰離散點的剩余體積和Vs、Vx, Vz、Vy的最小值，將該最小值與初始離散點剩余體積和Vc比較，如果該最小值大于等于初始離散點剩余體積和Vc，則初始離散點對應的位置為油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置；如果該最小值小于初始離散點剩余體積和Vc，則將該最小值對應的相鄰離散點作為新的初始離散點，按照步驟6. 1至步驟6. 4的方法重新確定油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置，直到確定出油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置為止，油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置即為油箱底部測試口的位置。
權利要求
1.飛機燃油全模試驗臺油箱液位底部測試口位置確定方法，其特征在于，確定油箱底部測試口位置的步驟如下·1.1、建立燃油全模試驗臺坐標系燃油全模試驗臺坐標系與飛機機體坐標系相同，飛機機體坐標系定義為以飛機機頭原點為坐標原點，以飛機縱軸線為X軸，機尾方向為正方向，以飛機構造水平面內(nèi)、過原點并垂直于X軸的直線為Y軸，正方向指向右機翼，Z軸按照右手定則確定；·1. 2、獲取油箱容腔模型的底面根據(jù)油箱三維數(shù)字模型，提取油箱容腔模型，在油箱容腔模型的基礎上，提取油箱容腔模型的底面；·1. 3、油箱容腔模型底面離散化針對提取出的油箱容腔模型底面，利用計算機輔助設計軟件中對曲面進行離散化的工具，將油箱容腔模型底面進行離散，構造出底面離散點模型，并讀取離散點坐標；·1. 4、獲取姿態(tài)離散數(shù)組集合對燃油全模試驗臺油箱液位測量系統(tǒng)的滾轉(zhuǎn)角和俯仰角范圍，以角度α為間隔進行離散，α = 1° 2°，得到m個俯仰角離散數(shù)據(jù)與η個滾轉(zhuǎn)角離散數(shù)據(jù)，將任意一個俯仰角離散數(shù)據(jù)與任意一個滾轉(zhuǎn)角離散數(shù)據(jù)組合為一個姿態(tài)離散數(shù)組，共有m*n個姿態(tài)離散數(shù)組，將其稱為姿態(tài)離散數(shù)組集合；·1.5、構造與姿態(tài)離散數(shù)組集合中各個姿態(tài)離散數(shù)組對應的、過坐標原點的旋轉(zhuǎn)平面集合根據(jù)每個姿態(tài)離散數(shù)組中的俯仰角度值和滾轉(zhuǎn)角度值，先將X-Y平面繞X軸旋轉(zhuǎn)俯仰角度值，再繞Y軸旋轉(zhuǎn)滾轉(zhuǎn)角度值，得到與該姿態(tài)離散數(shù)組對應的旋轉(zhuǎn)平面，共得到m*n個旋轉(zhuǎn)平面，稱為旋轉(zhuǎn)平面集合；·1. 6、確定油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置·1.6.1、計算初始離散點的剩余體積和將油箱容腔模型底面離散點模型的第一離散點記為初始離散點，過該初始離散點建立與旋轉(zhuǎn)平面集合中的m*n個旋轉(zhuǎn)平面一一對應的 m*n個油平面，每個油平面與所對應的旋轉(zhuǎn)平面平行，用每個油平面切分油箱容腔模型，得到每個油平面以下油箱容腔模型的體積V1 Vmto，將上述體積之和記為初始離散點剩余體積和Vc ；·1. 6. 2、確定初始離散點的相鄰離散點將初始離散點上面的相鄰離散點稱作上相鄰離散點，將初始離散點下面的相鄰離散點稱作下相鄰離散點，將初始離散點左面的相鄰離散點稱作左相鄰離散點，將初始離散點右面的相鄰離散點稱作右相鄰離散點，如果某方向沒有相鄰離散點則將該方向省略；·1. 6. 3、計算相鄰離散點的剩余體積和按照步驟1. 6. 1的方法分別計算出上、下、左、 右相鄰離散點的剩余體積和\、Vx> Vz、Vy ；·1. 6. 4、確定油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置找出上、下、左、右相鄰離散點的剩余體積和Vs、vx、vz、vy的最小值，將該最小值與初始離散點剩余體積和V。比較，如果該最小值大于等于初始離散點剩余體積和V。，則初始離散點對應的位置為油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置；如果該最小值小于初始離散點剩余體積和V。，則將該最小值對應的相鄰離散點作為新的初始離散點，按照步驟1. 6. 1至步驟1. 6. 4的方法重新確定油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置，直到確定出油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置為止，油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置即為油箱底部測試口的位置。
全文摘要
本發(fā)明屬于飛機燃油系統(tǒng)試驗技術，涉及一種飛機燃油全模試驗臺油箱液位底部測試口位置確定方法。其特征在于，確定油箱底部測試口位置的步驟如下建立燃油全模試驗臺坐標系；獲取油箱容腔模型的底面；油箱容腔模型底面離散化；獲取姿態(tài)離散數(shù)組集合；構造與姿態(tài)離散數(shù)組集合中各個姿態(tài)離散數(shù)組對應的、過坐標原點的旋轉(zhuǎn)平面集合；確定油箱容腔模型底部不可測油量總和最小的位置。本發(fā)明能在各種設計姿態(tài)下，最大限度的提高油位測試范圍，滿足了現(xiàn)代飛機燃油系統(tǒng)全模試驗臺液位測試系統(tǒng)設計的需要。
文檔編號B64F5/00GK102288255SQ20111023258
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權日2011年8月15日
發(fā)明者代井波, 張琳, 楊朋濤, 林厚焰 申請人:中國航空工業(yè)集團公司西安飛機設計研究所