隨著航空業(yè)的發(fā)展,現(xiàn)代飛機(jī)載油量越來越多,油箱油量測量系統(tǒng)的重要性日益凸顯。飛機(jī)油箱油量的測量對飛機(jī)的飛行安全有著直接影響,準(zhǔn)確掌握油箱油量有助于飛行員合理制定和及時調(diào)整飛行計(jì)劃,也有助于提高航程,增加飛機(jī)載荷,減少維護(hù)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)代航空業(yè)的發(fā)展對油箱油量的準(zhǔn)確測量提出了更高的要求,飛機(jī)油箱油量測量系統(tǒng)正在向數(shù)字化方向發(fā)展。飛機(jī)油箱的形狀不規(guī)則,且飛行姿態(tài)的變化會造成測量姿態(tài)誤差,給油箱油量的準(zhǔn)確測量帶來了很大困難。飛機(jī)油箱油量測量首先需建立油箱燃油體積特性數(shù)據(jù)表,再結(jié)合傳感器測量的燃油液位及飛行姿態(tài)角,計(jì)算得到燃油體積。單液位傳感器測量方式存在較大的測量盲區(qū),在低油量情況下無法測量燃油液位,且測量盲區(qū)的范圍隨飛行姿態(tài)角的增大而增大,嚴(yán)重影響了油量測量的準(zhǔn)確性與可靠性。此外,傳統(tǒng)的切片疊加法計(jì)算油箱燃油體積特性的過程繁瑣,計(jì)算量大。針對上述問題,本課題對飛機(jī)油箱油量實(shí)時測量關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,對傳感器布局進(jìn)行了分析,制定多傳感器采集方案,消除測量盲區(qū),借助SolidWorks輔助開發(fā),實(shí)現(xiàn)燃油體積特性數(shù)據(jù)的快速準(zhǔn)確計(jì)算,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種基于STM32的多傳感器飛機(jī)油箱油量... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１測量總體方案??飛機(jī)油箱油量測量系統(tǒng)的性能主要受兩個因素影響

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???２．２姿態(tài)誤差修正??２．２．１飛行姿態(tài)角??飛機(jī)飛行過程中，飛行姿態(tài)的變化會使飛機(jī)機(jī)體轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度，包括俯仰??角、滾轉(zhuǎn)角以及航偏角，統(tǒng)稱為飛行姿態(tài)角ｔ３１］。由于油箱固定在飛機(jī)上，所以也??會跟隨飛機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的姿態(tài)變化。??偏航角ｙａｗ：飛機(jī)機(jī)體繞ｚ軸旋轉(zhuǎn)，機(jī)體ｙ軸在水平面上的投影相對于水平??面正北方向的夾角。??俯仰角ｐｉｔｃｈ：飛機(jī)機(jī)體繞ｘ軸旋轉(zhuǎn)，機(jī)體ｙ軸相對于水平面的夾角。??滾轉(zhuǎn)角ｒｏｌｌ：飛機(jī)機(jī)體繞ｙ軸旋轉(zhuǎn)，機(jī)體ｘ軸相對于水平面的夾角。??其中偏航角對飛機(jī)油箱液位傳感器與燃油液位的相對位置關(guān)系沒有影響，不??會產(chǎn)生姿態(tài)誤差。俯仰角與滾轉(zhuǎn)角會造成飛機(jī)油箱液位傳感器與燃油液位相對位??置的改變，產(chǎn)生姿態(tài)誤差，對油量測量帶來影響。??本課題以四棱柱油箱模型為例，對油箱油量測量技術(shù)進(jìn)行研究。油箱上下底??面為全等的梯形，上底為３００ｍｍ，下底為６００ｍｍ，高為５００ｍｍ；四條側(cè)棱互相??平行，均為５００ｍｍ。如下如所示，油箱繞ｘ軸轉(zhuǎn)動得到的角度為俯仰角，繞ｙ軸??轉(zhuǎn)動得到的角度為滾轉(zhuǎn)角。油箱坐標(biāo)系如圖２－２所示。??疆??圖２－２油箱坐標(biāo)系??２．２．２測置畝區(qū)??飛機(jī)飛行過程中的機(jī)動動作會帶來飛行姿態(tài)角的改變，固定在飛機(jī)上的油箱??也會隨之發(fā)生姿態(tài)變化。在這個過程中，燃油液面與液位傳感器的相對位置關(guān)系??８??

變化，嚴(yán)重時會出現(xiàn)測量盲區(qū)，導(dǎo)致傳感器無法正確反映當(dāng)前的液位變化??［３２－３３］。這種由飛行姿態(tài)導(dǎo)致的測量誤差，稱為姿態(tài)誤差。飛行姿態(tài)角中的偏航角??不會導(dǎo)致燃油液面發(fā)生傾斜，造成姿態(tài)誤差的是俯仰角與滾轉(zhuǎn)角。??本設(shè)計(jì)采用的液位傳感器的液位測量高度為傳感器所在水平面與燃油液面??之間的垂直距離。當(dāng)飛機(jī)油箱中燃油液位太低，燃油油量過少時，飛行姿態(tài)角可??能會導(dǎo)致傳感器在空氣中完全暴露，無法與燃油接觸，此時液位傳感器的測量值??一直為０。油箱中無法檢測的這部分稱為測量盲區(qū)。測量盲區(qū)如圖２－３所示。??個ｚ??液位傳感器盲區(qū)??圖２－３測量盲區(qū)??測量盲區(qū)的范圍與飛行姿態(tài)角的大小有著密切關(guān)系，通常，對于具有相同尺??寸外形的油箱來說，飛行姿態(tài)角越大，測量盲區(qū)的范圍越大［３４＿３５］。液位傳感器的??類型、安裝位置、安裝數(shù)量也對測量盲區(qū)有著重要影響。除此之外，尺寸外形不??同的油箱之間的測量盲區(qū)的情況也有著較大差異。因此，針對不同型號的飛機(jī)油??箱，需要單獨(dú)對其進(jìn)行姿態(tài)誤差分析，合理安排傳感器布局。??如圖２－４所示，若液位傳感器安裝于油箱２號位置，當(dāng)油箱中油量較少且油??箱保持水平狀態(tài)時，傳感器能夠準(zhǔn)確的測量出燃油液位高度。當(dāng)油箱產(chǎn)生飛行姿??態(tài)角時，液位傳感器與燃油完全脫離接觸，測量數(shù)據(jù)始終為０。同樣，３，４號位置??的液位傳感器測量值也為０，只有位于１號位置的液位傳感器能夠準(zhǔn)確反映當(dāng)前??的液位高度變化情況。??由上述情況可知，對于油箱的不同液位情況，測量盲區(qū)出現(xiàn)的位置及范圍是??不同的，僅在單一位置安裝傳感器會受到測量盲區(qū)的嚴(yán)重影響，難以實(shí)現(xiàn)對油箱??油量的準(zhǔn)確測量。??９??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]制空作戰(zhàn)飛機(jī)發(fā)動機(jī)發(fā)展歷程及未來趨勢[J]. 晏武英.  航空動力. 2020(01)
[2]無極性RS485接口集成電路的設(shè)計(jì)[J]. 段小軍,羅小巧.  集成電路應(yīng)用. 2019(11)
[3]淺談Modbus協(xié)議在智能儀表中的實(shí)現(xiàn)路徑[J]. 王新,王鳳翔,王燕,郭學(xué)亮.  中國設(shè)備工程. 2019(19)
[4]基于SolidWorks的計(jì)算機(jī)輔助公差優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J]. 趙方舟,羅大兵,陳達(dá),王易紅.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2019(10)
[5]智能設(shè)備中的Modbus RTU協(xié)議開發(fā)與實(shí)現(xiàn)[J]. 馬秋芳.  儀表技術(shù). 2019(08)
[6]基于C919飛機(jī)的民機(jī)試飛測試系統(tǒng)配電設(shè)計(jì)研究[J]. 王雙虎,吳曉輝.  工程技術(shù)研究. 2019(09)
[7]飛機(jī)燃油測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)誤差影響[J]. 李建俠,馮磊.  電子技術(shù)與軟件工程. 2019(03)
[8]基于SolidWorks軟件二次開發(fā)的齒輪零件參數(shù)化設(shè)計(jì)[J]. 目登臣,孫寶壽,黃吉平,劉韶華,劉忠洋.  機(jī)械制造. 2018(11)
[9]VB及SolidWorks二次開發(fā)在柱塞泵建模中的應(yīng)用[J]. 楊馥霖,王喜洋,謝世聰,楊彥琳.  液壓氣動與密封. 2018(07)
[10]微型硅壓阻式壓力傳感器研制[J]. 王永洪,張明義,高強(qiáng),王鵬.  傳感器與微系統(tǒng). 2017(11)

博士論文
[1]基于光泄漏原理的光纖式飛機(jī)燃油液位測量方法研究[D]. 趙呈銳.華中科技大學(xué) 2013

碩士論文
[1]基于FPGA的超聲波液位檢測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 李澤.山東大學(xué) 2019
[2]飛機(jī)油箱油量測量技術(shù)研究[D]. 賈俊舒.電子科技大學(xué) 2018
[3]壓阻式壓力傳感器測量系統(tǒng)的研究[D]. 張倩.東華大學(xué) 2018
[4]多傳感器的飛機(jī)油箱燃油測量系統(tǒng)的研究[D]. 譚公禮.南京航空航天大學(xué) 2015
[5]航空燃油測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 叢楠.電子科技大學(xué) 2014
[6]光纖式燃油液位測量系統(tǒng)的試驗(yàn)研究[D]. 黃昌堯.華中科技大學(xué) 2014
[7]飛機(jī)燃油質(zhì)量特性計(jì)算研究及其軟件開發(fā)[D]. 劉志杰.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2012
[8]基于磁致伸縮技術(shù)的飛機(jī)燃油測量系統(tǒng)研究[D]. 趙燦.南京航空航天大學(xué) 2007



本文編號：3310968