一种基于节点电压方法的飞机燃油系统仿真方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于节点电压方法的飞机燃油系统仿真方法，分析燃油系统原理图，通过等效转换，将管路中两个节点间的压差等效电路中的电压，将节点的流量等效成电路中的电流，将节点联接元件等效成电路中的流阻；基于节点电压法，将整个燃油系统中的节点及节点联接元件串联在一起，形成完整的仿真模型，根据连续性原理和基尔霍夫定律，以节点压力

【技术实现步骤摘要】
一种基于节点电压方法的飞机燃油系统仿真方法


[0001]本专利技术属于模拟器仿真领域中的燃油系统建模技术，旨在提供一种通用的飞行燃油系统仿真方法，能够实时计算燃油系统中各节点的燃油参数，并根据压力自动调整燃油系统中各节点的流量，精确模拟真实的飞机燃油系统的工作特征
。

技术介绍

[0002]计算机仿真技术是一种基于数学模型的技术，通过模拟实验数据来完善建立的模型，提高仿真的准确度
。
在飞机领域，利用仿真技术可以模拟真实的飞机设备和操作控制，为现代飞行人员的培训提供安全有效的方式
。
与传统实物试验相比，建模与仿真技术具有成本低
、
效率高的突出特点
。
通过在计算机上进行重复测试，可以取代昂贵的实物试验，并且可以完成由于各种原因和条件限制而无法进行的实验
。
[0003]飞行模拟器作为计算机仿真技术的重要应用之一，与飞行人员的教育培训紧密相关
。
随着飞机自动化的发展和计算机技术的进步，飞行模拟器已经成为广大航空人员训练与考试的重要方式
。
将计算机仿真技术应用到飞行模拟器中，不仅可以节约培训费用，同时还可以提高培训效率和节约培训时间
。
飞行人员可以在飞行模拟器上进行实际操练，并且可以反复进行训练，特别是对于实际飞机上难以出现或禁止出现的故障情况
。
在不损坏实际飞机设备的情况下，飞行人员可以进行设备故障排查培训，从而在短期时间内掌握实际飞机上长期积累才能获得的实践经验
。
[0004]燃油系统作为飞机系统的重要组成部分，没有正确的燃油供给，飞机就无法实现飞行
。
燃油系统的功能失效和强度失效都会导致严重后果，轻则影响发动机某一系统的正常工作，重则可能导致飞行事故发生
。
建立精确实时的飞机燃油系统仿真模型具有重要的理论意义和实用价值
。
通过仿真模型，可以对燃油系统进行全面的测试和评估，发现潜在问题并采取相应的措施进行修复和改进
。
这不仅可以提高飞机的安全性和可靠性，还可以为飞行人员提供更好的培训和操作指导
。

技术实现思路

[0005]燃油系统作为飞机动力的主要来源，是飞机系统的重要组成部分，在进行飞行模拟器开发研究过程中，必须进行燃油系统的建模与仿真研究，燃油系统在飞机上的重要地位决定了用于飞行模拟器的燃油系统建模与仿真的重要性，本专利技术的专利技术目的在于提供一种基于节点电压方法的飞机燃油系统仿真方法，针对复杂的燃油系统，能够较好的完成实时数字仿真，模拟飞机燃油系统在正常与故障工作状态以及不同的飞行环境下，燃油系统的油压
、
供油速率等参数计算，使仿真的燃油系统的工作特性和真实的燃油系统性能一致
。
[0006]本专利技术的专利技术目的通过以下技术方案实现：
[0007]一种基于节点电压方法的飞机燃油系统仿真方法，包含以下步骤：
[0008]步骤一：分析燃油系统原理图，通过等效转换，将管路中两个节点间的压差等效电路中的电压，将节点的流量等效成电路中的电流，将节点联接元件等效成电路中的流阻；
[0009]步骤二：基于节点电压法，将整个燃油系统中的节点及节点联接元件串联在一起，形成完整的仿真模型，根据连续性原理和基尔霍夫定律，以节点压力
、
节点流量和节点联接元件参数作为变量，建立整个燃油系统的节点方程，对燃油系统工作期间的参数变化进行实时仿真
。
[0010]较佳地，步骤一中，节点是燃油系统中的端点或燃油进出燃油系统的点，由节点压力和节点流量来描述；节点联接元件是连接两个节点的组件，每个节点联接元件的特性用压力
‑
流量方程来描述
。
[0011]较佳地，步骤一中，节点的压力源使用可控电压源来进行建模，用一个可控电压源串联一个电阻来模拟实际压力源的工作特性，压力源的压力
‑
流量特性通过可控电压源的输入来模拟，压力源的内阻或流阻通过改变电阻值的大小来模拟
。
[0012]较佳地，步骤一中还将燃油粘性造成的管路流阻等效成电路中的流阻
。
[0013]较佳地，步骤一中，节点联接元件的流阻取值应随节点联接元件两端压差的平方根变化而变化，对于某些已有实验数据的节点联接元件，采用插值的方式确定其不同状态下的流阻
。
[0014]较佳地，步骤二中，在建立仿真模型后，在管路的两端设置边界条件，对某些特殊节点的压力
、
流量进行预先赋初值处理；在仿真模型运行后，仿真模型能够根据初始值和管路分布对每个节点建立节点能量方程，将预先赋予的初始参数代入进行求解，得到每个节点的燃油压力
、
燃油流量，并将计算到的节点参数用于下一次计算，实时模拟管路供输期间燃油参数的变化；当系统外部输出操作指令后，仿真模型能够根据管路参数变化自动调整各条管路的流量
、
压力
。
[0015]本专利技术的有益效果在于：
[0016](1)
基于节点电压法搭建燃油系统模型，使得燃油系统模型更加简洁，应用效果更加显出，并能够实时计算个节点的燃油参数，当燃油系统存在交输供油的情况时，能够精确的模拟各管路之间的燃油分配和压力变化
。
使得燃油在复杂的燃油系统中能够根据各节点的燃油压力变化自动调整各管路的燃油流量，正确反映燃油系统的稳态和动态特性，可以满足仿真训练的精度要求；
[0017](2)
能够使用成熟的电气系统库搭建燃油系统，使得仿真建模更便捷
、
更多元，为燃油系统建模提供了新的思路；
[0018](3)
构建通用的燃油系统功能部件模型库，通过加载模型组件配置具有特定供输功能的飞机燃油系统模型，解决因飞行型号差异导致的训练系统不通用问题
。
附图说明
[0019]图1为燃油系统的原理图
。
[0020]图2为燃油系统的等效图
。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明
。
[0022]在燃油系统的运输管路中，燃油属于粘性不可压缩流体，可根据符合粘性流体的伯努利方程描述燃油流动过程的参数变化，用沿程损失和局部损失计算管路中的燃油能量
损失
。
[0023]根据伯努利方程建立管道数学模型
,
可得：
[0024][0025]式中，
z1、z2分别为管段进
、
出口高度；
p1、p2分别为管段进
、
出口压力；
v1、v2分别为管段进
、
出口流速；
α1、
α2为动能修正系数；
h
w
为管道损失水头
。
[0026]当
z1＝
z2，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于节点电压方法的飞机燃油系统仿真方法，其特征在于包含以下步骤：步骤一：分析燃油系统原理图，通过等效转换，将管路中两个节点间的压差等效电路中的电压，将节点的流量等效成电路中的电流，将节点联接元件等效成电路中的流阻；步骤二：基于节点电压法，将整个燃油系统中的节点及节点联接元件串联在一起，形成完整的仿真模型，根据连续性原理和基尔霍夫定律，以节点压力
、
节点流量和节点联接元件参数作为变量，建立整个燃油系统的节点方程，对燃油系统工作期间的参数变化进行实时仿真
。2.
根据权利要求1所述一种基于节点电压方法的飞机燃油系统仿真方法，其特征在于步骤一中，节点是燃油系统中的端点或燃油进出燃油系统的点，由节点压力和节点流量来描述；节点联接元件是连接两个节点的组件，每个节点联接元件的特性用压力
‑
流量方程来描述
。3.
根据权利要求1所述一种基于节点电压方法的飞机燃油系统仿真方法，其特征在于步骤一中，节点的压力源使用可控电压源来进行建模，用一个可控电压源串联一个电阻来模拟实际压力源的工作特性，压力源的压力
‑
流量特性通过可控电压源的输入来...

【专利技术属性】
技术研发人员：方博杨，缪广宇，张强，神策，姚中兵，
申请(专利权)人：中航航空模拟系统有限公司，
类型：发明
国别省市：