测量飞机油箱油量方法的研究.pdf

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1、2010正传感器20l0第10期andSensorNo．10测量飞机油箱油量方法的研究吴晓男，唐大全，卢建华(海军航空工程学院控制工程系，山东烟台264001)摘要：文中针对飞机上采用线性电容传感器测量复杂形状油箱中的油量问题，建立了复杂形状的规则油箱和不规则油箱的数学模型，从理论上详细地分析了电容式传感器测量燃油时产生的姿态误差，提出计算姿态误差的方法及减小姿态误差的修正方法，最后提出了在姿态误差最小的准则下确定传感器的最佳安装位置。该研究对提高油量测量系统的精度具有重要的意义。关键词：电容传感器；数学模型；姿态误差；安装

2、位置中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1002—1841(2010)10—0083—03仪F表StudyonMeasureMethodofAeroplaneFuelTankVolume技WUXiao—nan，TANGDa—quan，LUJian—huae术_暑(DepartmentofControlEngineering，NavalAeronauticalandAstronauticalUniversity，Yantai264001，China)与Abstract：Aimedatthefuelvoluemques

3、tionofmeasurecomplexityfigurefueltankbycapacitancesensor，thispapererectedthemathematicsmodelofcomplexityfigureruleandnon—rulefueltank，analyzedindetailthecapacitancefuelmeasuresystemges—tureerrorintheory，gavethecalculateandminishmeansofgestureerror，atlastpresentedse

4、nsorprimeinstallationpositionundergestureerorleastrule．Thestudyisimportanttoenhancefuelmeasuresystemprecision．Keywords：capacitancesensor；mathematicsmodel；gestureeror；installationlocation0引言C(3．5，一2．6)，D(5，3)，E(5，5)，F(0，7)，G(一5，5)目前，飞机上的数字式燃油油量测量系统，大多采用线性(一5，3)，，(一3

5、．5，一2．6)，O。(一5，0)，O2(5，0)。电容式传感器，其测量原理是通过传感器电容值的变化测量油箱中油面的高度，根据高度计算燃油的体积，将体积乘以燃油密度得到油箱内的燃油量。但是飞机上的油箱的形状随其安≤装位置不同而不同，所以，油箱截面随油箱高度不同而变化，油0、c＼c面高度与油箱截面的关系或者说油面高度和储油量之问呈非线性关系，所以必须先将不规则油箱划分成若干个规则油箱后才能利用线性电容传感器测量油箱内的油量。(a)外形图(b)吾4面图飞机在飞行过程中⋯，姿态的改变使油面高度与燃油体积图1复杂规则油箱示意图的关系

6、与设计飞行姿态下油面高度与燃油体积的关系是不相如图1(b)所示，此油箱为关于Y轴对称图形，所以可以仅同的，因此存在姿态误差。文中分析了产生姿态误差的算法原计算Y轴一侧的面积，再乘以2即为所求面积。理，提出了减小姿态误差的修正方法。同时，由于姿态误差大(1)当一6≤^<一2．6时：小还与电容式油量传感器在油箱中的安装位置有关，通过对不S1=3．5×(h+6)，Sl=2S1(1)同位置下的姿态误差分析，可以找到使姿态误差为最小的准则(2)当一2．6≤h<3时：下传感器的最佳安装位置，以尽量减小误差补偿量。圆弧方程为：5一9一Y1

7、建立油箱数学模型1．1复杂规则油箱数学模型的建立JS2Sl(一2·6)J_2_6dy图1(a)为复杂的规则油箱外形图，它是一个等截面油箱，=s。(一2．6)+(5一了)dy其外形近似由3个圆柱面、5个平面组成。图l(b)给出了油箱横截剖面图及其尺寸。假设油箱宽度为b，油箱体积V=S×b，==S'1(一2．6)+十5h一号÷arcsin÷一詈√^／1一(争了n)一油箱等截面时b为常数，所以可以用截面积S表示油的体积。4．934395(2)首先选取坐标系：轴过圆心O和圆心O：，Y轴是油箱的中心S2=2S2线，见图l(b)，各顶点

8、坐标如下：(一3．5，一6)，B(3．5，一6)，(3)当3≤h<5时：S3=3S(3．0)+5(h一3)(3)收稿日期：2010—03—05收修改稿日期：2010—09—20S=2S84InstrumentTechniqueandSensor0eL2010(4)当5≤h≤7时：AV=hS