[发明专利]一种基于燃油转输的主动重心控制仿真系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于燃油转输的主动重心控制仿真系统及方法，能够完成给定燃油供输油顺序对应的飞行性能影响分析，满足燃油转输的主动重心控制。本发明包括油箱计算模型快速建立及质量特性计算分析模块、燃油系统数据库处理及供输油顺序设计模块、燃油质心对飞行性能的影响分析模块。主要实现燃油模型快速建立、燃油特征数据库分析处理和供输油顺序优化等，并在此基础上结合典型作战状态、飞行状态特征，得到各供输油对应状态下的飞行性能、气动性能、续航性能，并实时动态输出各计算曲线，实现对不同供输油顺序的飞行性能、气动性能、续航性能进行对比分析，从而实现供输油顺序的快速优化和设计以及重心控制。

技术领域

本发明属于飞机燃油系统技术领域，具体涉及一种基于燃油转输的主动重心控制仿真系统及方法，能够实现飞行器燃油转输的主动控制。

背景技术

燃油属于飞机中的可变质量部分，在飞机飞行过程中，飞机重心会随燃油的消耗而实时变化，而飞机在各种飞行姿态下的燃油重量、重心是影响飞机飞行品质和飞行安全的重要因素，飞机飞行过程中的燃油重心变化范围是进行飞机重心设计的重要内容。由于飞机油箱内部极为复杂，通常在设计过程中仅给出飞机平飞时满油、半油等有限个状态下的燃油重量、重心数据。然而，随着飞机性能需求的提高，燃油系统功能也在加强，不只是向发动机供油，还要负担起飞机的重心调整和机上热量管理的功能，燃油系统设计也越来越复杂，面对这样复杂的系统设计，传统的设计方法暴露出很大的局限性，已经不适应先进飞机燃油系统的快速设计，高效精确的燃油系统数字仿真成为燃油系统设计与分析的重要手段，为此，结合工程实际应用，开发一套燃油系统加、输油仿真软件，实现燃油转输的主动重心控制是非常有必要的。

发明内容

为了解决传统设计研制周期过长，设计方法陈旧，研发成本过高，无法满足新机型研制要求的问题，本发明提供了一种基于燃油转输的主动重心控制仿真系统及方法，可以优化飞机供输油顺序，提高飞机油箱设计环节的传递效率，极大地缩短方案设计的周期，同时能够根据飞机在不同状态下的配平要求，来衡量飞机重心位置的合理性，节省研发费用加快研制进度，降低设计风险。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于燃油转输的主动重心控制仿真系统，包括油箱计算模型快速建立及质量特性计算分析模块、燃油系统数据库处理及供输油顺序设计模块、燃油质心对飞行性能的影响分析模块。所述油箱计算模型快速建立及质量特性计算分析模块能够不受油箱计算模型内部复杂、外形不定的限制，实现油箱模型快速模块化建模，并基于切片技术，计算“油量-质心”曲线簇，得到油箱的油量－质心特性，为燃油系统质心计算提供基础数据；所述燃油系统数据库处理及供输油顺序设计模块能够从油箱计算模型出发，采用映射方法，实现计算模型与对应质量特性数据库的一一对应，完成油箱计算模型及其质量特性数据的管理和燃油系统质心计算分析，实现燃油系统供输油顺序设计和管理，并进行燃油质心范围约束的快速评估和分析；所述燃油质心对飞行性能的影响分析模块，能够实现燃油质心对飞行过程中不同燃油系统供输油顺序对飞行性能的影响进行计算分析，从而作为飞行器燃油系统供输油顺序设计的一个参考。

进一步地，所述的油箱计算模型快速建立及质量特性计算分析模块，具体实现如下：

首先结合飞机总体设计要求，根据给定油箱模型，获得油箱几何信息，随后采用CATIA二次开发技术，结合油箱相关坐标信息，快速生成油箱计算模型，接下来通过快速切片，实现油箱质量特性的对应计算，最后计算完成后，可查看曲线形状等，将对应油箱计算模型、计算数据依次输入到数据库。

进一步地，所述的燃油系统数据库处理及供输油顺序设计模块，具体实现如下：

首先以油箱计算模型和输入的油箱计算数据为输入文件，完成油箱计算模型和质量特性数据的数据库快速管理和处理，其次从燃油系统数据库出发，以数据库数据为基础，进行快速计算燃油系统的质心变化和提取，最后提供燃油系统供输油顺序设计手段，得到给定供油顺序下燃油系统质心变化曲线，并输出燃油供输油顺序文件给飞行性能分析模块。