连续燃料箱液位控制制造技术

本发明专利技术公开了连续燃料箱液位控制。一种飞机燃料分配方法包括：选择纵向重心；以及预测所述纵向重心在飞行期间的变化速率。燃料位于所述飞机的垂直尾翼的垂直尾翼箱中，并以预定输送速率从所述垂直尾翼箱向前输送以抵消所预测的变化速率，由此维持所选择的重心。一种飞机燃料分配系统包括：中心主燃料箱；垂直尾翼箱；以及垂直尾翼燃料泵，其在所述垂直尾翼箱与所述中心主燃料箱之间泵送燃料。电子控制器操作所述垂直尾翼燃料泵，以使得燃料以预定输送速率在所述垂直尾翼箱与所述中心主燃料箱之间流动，以便自动维持所述飞机的纵向重心的最佳位置。

【技术实现步骤摘要】

本文所公开的主题涉及飞机。更具体地，本公开涉及从飞机燃料箱以及在飞机燃料箱之间的燃料流动的管理。
技术介绍
燃料成本对于诸如航空公司的飞机运营商来说是一大笔经营费用，因此运营商不断地努力减少这些成本。一种可能减少飞机燃料消耗的方法是管理飞机在长途飞行期间的纵向轴线(即，“俯仰”轴线)重心(CG)。已知的是，在巡航飞行状态中，沿飞机的纵向轴线稍微向后定位飞机CG可减小飞机的阻力，由此减少燃料消耗。在将纵向CG稍微向后定位的情况下，水平尾翼升力所造成的负面影响减小，从而导致由于受减弱水平尾翼升力影响的减小的力矩臂而使飞机迎角(OAA)总体减小。较低OAA减小飞机寄生阻力，由此节省燃料。沿飞机的偏航和俯仰轴线对飞机CG的控制还通过在飞机的各种燃料箱之间进行正确燃料输送来实现。然而，飞机的俯仰轴线CG对飞机的OAA具有最大的影响。在计算在巡航飞行期间的期望纵向CG时考虑到了许多因素，诸如乘客和机组人员的数量和分布，以及物品(诸如货物、食物、饮用水等)的重量和机载位置。所有这些物品重量连同飞机的无燃料重量或“干”重一起限定飞机的零燃料重量(ZFW)。添加飞行所需机载燃料(FOB)使飞机达到其最大起飞重量(MTOW)。虽然飞机的ZFW重量在整个飞行期间维持相对恒定，但是随着燃料被发动机消耗，MTOW不断减少，因此使得飞机的纵向CG是动态的。燃料使用通常导致纵向CG进一步向后移动到不期望的位置。参考图1，典型长途飞机200在中心主箱202(通常是飞机200最大的箱)中承载它们的FOB。燃料还承载于机翼箱(诸如机翼箱204、206、208)中，并且通过位于燃料箱中的收集器单元214流出，所述收集器单元214直接将燃料供应给发动机。在这个实施方案中，总共有四(4)个发动机(即，每个机翼有两(2)个发动机，如图2所示)。在一些飞机中，附加燃料可承载于水平尾翼箱210和/或垂直尾翼箱212中。通常首先从中心主箱202、接着从机翼箱204、206、208(从内部机翼箱204开始)消耗燃料。在外部机翼箱208中的燃料通常最后消耗，因为在那些箱中的燃料的重量抵消作用于机翼端部的增大翼升力，因此减小巡航飞行状态期间机翼端部上的结构应力。飞机机翼端部中的燃料缓冲箱216用于允许任何燃料体积变化/从外部机翼箱208溢出。这种燃料体积变化可导致(但不限于)燃料温度和压力的变化、周围空气温度和压力的变化、飞机飞行姿态(即，转弯期间倾斜、起飞/着陆期间上仰/下倾、由于湍流引起的振动等)变化等。随着燃料消耗，燃料通常在中心主箱202与机翼箱204、406、208之间输送以维持飞机200的横向配平或平衡。此外，燃料在中心主箱202与水平尾翼箱210之间来回输送以影响飞机200的CG。将燃料向前输送到中心主箱202使CG向前移动，而将燃料向后输送到水平尾翼箱210使CG向后移动。这种燃料输送通常由飞行机组人员(通常是专门执行燃料输送的人)手动执行。当CG由于燃料消耗而在飞行期间移动时，飞行机组人员打开泵以输送燃料，然后在CG移动到期望位置时关闭泵。这个过程会在整个飞行期间周期性地重复，从而导致在整个飞行期间，CG相对于飞机的平均空气动力弦(MAC)不精确地逐步变化。
技术实现思路
在一个实施方案中，一种飞机中的燃料分配的方法包括：选择飞机的期望纵向重心；以及确定重心位置在飞机飞行操作期间的预期变化速率。一定体积燃料位于飞机的垂直尾翼的垂直尾翼箱中，并且燃料沿飞机的纵向轴线以预定输送速率从垂直尾翼箱向前输送以抵消重心位置的预期变化速率，由此将重心维持在所选择的位置。可替代地或另外地，在这个或其他实施方案中，将燃料从设置在飞机的水平尾翼的一个或多个水平尾翼箱输送到垂直尾翼箱，并且沿纵向轴线以预定速率将燃料从垂直尾翼箱向前输送。可替代地或另外地，在这个或其他实施方案中，沿飞机的纵向轴线将燃料向前输送到飞机的中心主燃料箱。可替代地或另外地，在这个或其他实施方案中，将燃料从中心主燃料箱泵送到飞机的一个或多个发动机。可替代地或另外地，在这个或其他实施方案中，预定输送速率是基于飞机的预期燃料消耗速率。可替代地或另外地，在这个或其他实施方案中，预期燃料消耗速率通过飞机燃料量指示系统中的传感器确定。可替代地或另外地，在这个或其他实施方案中，预期燃料消耗速率是基于所规划的飞行航线的预定燃料消耗速率。在另一实施方案中，一种用于飞机的内部燃料分配系统包括：中心主燃料箱；其位于飞机机身处；垂直尾翼燃料箱，其位于飞机的垂直尾翼处；以及垂直尾翼燃料泵，其沿飞机的纵向轴线在垂直尾翼燃料箱与中心主燃料箱之间泵送燃料。控制器可操作地连接到垂直尾翼燃料泵以控制垂直尾翼燃料泵的操作，以使得燃料以预定输送速率在垂直尾翼燃料箱与中心主燃料箱之间流动，以便维持飞机的纵向重心的选择位置。可替代地或另外地，在这个或其他实施方案中，两个或更多个水平尾翼燃料箱定位在飞机的一个或多个水平尾翼处、与垂直尾翼燃料箱选择性地流体连通。可替代地或另外地，在这个或其他实施方案中，三通阀可操作地将两个或更多个水平尾翼燃料箱和垂直尾翼燃料箱连接，以便控制水平尾翼燃料箱与垂直尾翼燃料箱之间的燃料流动。可替代地或另外地，在这个或其他实施方案中，垂直尾翼燃料泵定位在垂直尾翼燃料箱处，以便在水平尾翼燃料箱与垂直尾翼燃料箱之间来泵送燃料流。可替代地或另外地，在这个或其他实施方案中，垂直尾翼燃料泵被配置成沿飞机的纵向轴线将燃料从垂直尾翼燃料箱向前泵送到中心主燃料箱。可替代地或另外地，在这个或其他实施方案中，预定输送速率是基于飞机的预期燃料消耗速率。可替代地或另外地，在这个或其他实施方案中，预期燃料消耗速率通过飞机燃料量指示系统中的传感器确定。可替代地或另外地，在这个或其他实施方案中，预期燃料消耗速率是基于所规划的飞行航线的预定燃料消耗速率。在另一实施方案中，一种飞机包括：机身，其沿飞机的纵向轴线延伸；两个机翼，所述两个机翼从机身横向延伸；尾翼，其从机身的尾部部分基本上垂直地延伸；一个或多个发动机，所述一个或多个发动机可操作地连接到飞机以提供对飞机的推力；以及燃料分配系统，其将燃料提供到一个或多个发动机。所述燃料分配系统包括位于机身处的中心主燃料箱、位于垂直尾翼处的尾翼燃料箱、以及沿飞机的纵向轴线在垂直尾翼燃料箱与中心主燃料箱之间泵送燃料的垂直尾翼燃料泵。电子控制器可操作地连接到垂直尾翼燃料泵，以便自动控制对垂直尾翼燃料泵的操作，以使得燃料以预定输送速率在垂直尾翼燃料箱与中心主燃料箱之间流动，由此维持飞机的纵向重心的所选择的最佳位置。可替代地或另外地，在这个或其他实施方案中，两个或更多个水平尾翼燃料箱定位在飞机的一个或多个水平尾翼处、与垂直尾翼燃料箱选择性地流体连通。可替代地或另外地，在这个或其他实施方案中，三通阀可操作地将两个或更多个水平尾翼燃料箱和垂直尾翼燃料箱连接，以便控制水平尾翼燃料箱与垂直尾翼燃料箱之间的燃料流动。可替代地或另外地，在这个或其他实施方案中，垂直尾翼燃料泵定位在垂直尾翼燃料箱处，以便在水平尾翼燃料箱与垂直尾翼燃料箱之间来泵送燃料流。附图说明本公开的主题在本说明书结论部分中特别指出并清楚地要求保护。结合附图，阅读以下详细描述，本公开的上述和其他特征及优点是显而易见的，在附图中：图1是用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞机中的燃料分配的方法，其包括：选择飞机的期望纵向重心；确定所述重心位置在所述飞机飞行操作期间的预测变化速率；在所述飞机的垂直尾翼的垂直尾翼箱中设置一定体积燃料；以及沿所述飞机的纵向轴线以预定输送速率将所述燃料从所述垂直尾翼箱向前输送以抵消所述重心位置的所述预测变化速率，由此将所述重心维持在所选择的位置。

【技术特征摘要】
2015.06.25 US 62/1845161.一种飞机中的燃料分配的方法，其包括：选择飞机的期望纵向重心；确定所述重心位置在所述飞机飞行操作期间的预测变化速率；在所述飞机的垂直尾翼的垂直尾翼箱中设置一定体积燃料；以及沿所述飞机的纵向轴线以预定输送速率将所述燃料从所述垂直尾翼箱向前输送以抵消所述重心位置的所述预测变化速率，由此将所述重心维持在所选择的位置。2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：将燃料从设置在所述飞机的水平尾翼处的一个或多个水平尾翼箱输送到所述垂直尾翼箱；并且沿所述纵向轴线以所述预定速率将所述燃料从所述垂直尾翼箱向前输送。3.如权利要求1或2所述的方法，其进一步包括沿所述飞机的纵向轴线将所述燃料向前输送到所述飞机的中心主燃料箱。4.如权利要求3所述的方法，其进一步包括将所述燃料从所述中心主燃料箱泵送到所述飞机的一个或多个发动机。5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述预定输送速率是基于所述飞机的发动机的预期燃料消耗速率。6.如权利要求5所述的方法，其中所述预期燃料消耗速率通过飞机燃料量指示系统中的传感器确定。7.如权利要求5所述的方法，其中所述预期燃料消耗速率是基于所规划的飞行航线的预定燃料消耗速率。8.一种用于飞机的内部燃料分配系统，其包括：中心主燃料箱，其设置在飞机机身处；垂直尾翼燃料箱，其设置在所述飞机的垂直尾翼处；垂直尾翼燃料泵，...

【专利技术属性】
技术研发人员：LA里巴罗夫，RJ卡彭特，RP小鲁尔克，CJ鲁索，W卢克，
申请(专利权)人：西蒙兹精密产品公司，
类型：发明
国别省市：美国;US