本發(fā)明涉及一種飛行器燃油箱內(nèi)串油特性的高精度分析方法，更具體地說，本發(fā)明采用stl幾何文件格式表征燃油箱結(jié)構(gòu)，采用光滑粒子動力學(xué)方法將連續(xù)的燃油離散化成燃油粒子，并基于此分析和解算燃油的串動與晃動過程。

背景技術(shù)：

分析燃油重心位置的變化，確定整機(jī)重心分布對操控飛行器飛行穩(wěn)定性至關(guān)重要。中國專利“一種飛行器燃油系統(tǒng)重心位置的數(shù)字化實(shí)時確定方法”(公開號：cn105022928a，公開日：2015.11.04)，將燃油離散化為燃油粒子，并利用光滑粒子動力學(xué)方法對燃油粒子進(jìn)行油箱內(nèi)空間坐標(biāo)的解算，從而隨飛行器運(yùn)動姿態(tài)變化實(shí)時確定燃油重心。但是飛行器油箱內(nèi)通常分隔為多個由串油孔連通的隔艙，飛行器飛行過程中，運(yùn)動姿態(tài)的變化會引起燃油的晃動和燃油在各個隔艙間的串動，特別是燃油的串動不斷改變著燃油在各個隔艙間的分布，必然頻繁且顯著的改變整機(jī)在飛行中的重心分布。因此，快速、準(zhǔn)確的獲取飛行器燃油的晃動和串動信息是目前亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種飛行器燃油箱內(nèi)串油特性的高精度分析方法，以快速、準(zhǔn)確獲取飛行器燃油的晃動和串動信息。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

1)根據(jù)飛行器燃油箱實(shí)際尺寸，構(gòu)建飛行器燃油箱結(jié)構(gòu)數(shù)字化模型，包括燃油箱的各個隔艙以及隔艙之間的串油孔；

2)構(gòu)建飛行器位于初始運(yùn)動姿態(tài)時，分布在燃油箱各個隔艙內(nèi)部的燃油數(shù)字化模型，包括燃油量及燃油液位信息；

3)根據(jù)飛行器運(yùn)動姿態(tài)，確定燃油系統(tǒng)運(yùn)動參數(shù)；

4)采用光滑粒子動力學(xué)方法分析飛行器從一個姿態(tài)運(yùn)動到另一個姿態(tài)過程中，燃油在燃油箱各個隔艙之間的串動過程；

5)根據(jù)對于所述串動過程的分析，輸出飛行器運(yùn)動姿態(tài)變化過程中油箱內(nèi)部燃油實(shí)時的串動和晃動信息，及飛行器位于新運(yùn)動姿態(tài)時位于燃油箱各個隔艙中的燃油的油量和液位信息；

6)與初始運(yùn)動姿態(tài)時的燃油量和燃油液位信息進(jìn)行比較分析，獲得燃油在燃油箱各個隔艙之間的串油信息，如燃油在各個隔艙內(nèi)的流動規(guī)律、耗油順序信息等。

所述飛行器燃油箱結(jié)構(gòu)數(shù)字化模型，采用stl幾何文件格式進(jìn)行表征，且采用基于平衡二叉樹的方法進(jìn)行讀取和存儲。

所述燃油箱各個隔艙內(nèi)部的燃油數(shù)字化模型，基于光滑粒子動力學(xué)方法，將連續(xù)的燃油離散化為一系列具有獨(dú)立質(zhì)量的相互作用的燃油粒子。

對燃油在燃油箱各個隔艙之間的串動過程進(jìn)行分析時，分析解算對象為離散化的各個燃油粒子。

所述飛行器燃油箱內(nèi)串油特性的高精度分析方法，還可以獲得并輸出飛行器運(yùn)動過程中，各個隔艙燃油液面及其晃動信息。

本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

本發(fā)明通過在包含隔艙和串油孔結(jié)構(gòu)的燃油箱結(jié)構(gòu)數(shù)字化模型中，對離散化的各個燃油粒子在飛行器運(yùn)動姿態(tài)變化條件下的空間坐標(biāo)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確解算，可以獲得高精度的燃油箱串油特性分析結(jié)果。

進(jìn)一步的，本發(fā)明通過stl幾何文件格式表征燃油箱結(jié)構(gòu)數(shù)字化模型，且采用基于平衡二叉樹的方法進(jìn)行讀取和存儲，可有效提高讀取效率、解決排序和重復(fù)判定等問題。

附圖說明

圖1是stl格式表征的燃油箱(即油箱)結(jié)構(gòu)數(shù)字化模型示意圖；

圖2是平衡二叉樹方法存儲結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是初始飛行姿態(tài)時油箱內(nèi)部燃油示意圖；

圖4是離散化后燃油箱內(nèi)部燃油粒子示意圖；

圖5是新飛行姿態(tài)時燃油箱內(nèi)部燃油粒子示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明最關(guān)鍵的兩個方面：一個是“飛行器燃油箱結(jié)構(gòu)數(shù)字化模型采用stl幾何文件格式進(jìn)行表征，且采用基于平衡二叉樹的方法進(jìn)行讀取和存儲”；再一個是“基于光滑粒子動力學(xué)方法對燃油的晃動和串動進(jìn)行解算”。光滑粒子動力學(xué)方法能夠較精確捕捉燃油自由液面?，F(xiàn)有技術(shù)僅關(guān)注燃油晃動引起的重心變化，解算過程也是晃動這個瞬態(tài)過程，不是穩(wěn)態(tài)過程。本發(fā)明則重點(diǎn)關(guān)注燃油在油箱間的串動，但也同時關(guān)注晃動引起的重心變化。本發(fā)明通過stl幾何文件格式表征的燃油箱結(jié)構(gòu)數(shù)字化模型限定了燃油可以自由運(yùn)動的幾何空間，包含了燃油箱隔艙之間的串油孔。只要不是碰到壁面，解算過程中燃油粒子是可以自由通過或駐留的。所以可以解決具有隔艙和串油孔的燃油箱內(nèi)燃油的空間坐標(biāo)解算的問題。通過這兩方面本發(fā)明保證和提高了飛行器燃油晃動和串動的分析精度。

本發(fā)明所述飛行器燃油箱內(nèi)串油特性的高精度分析方法，具體包括以下步驟：

1)根據(jù)飛行器燃油箱實(shí)際尺寸，構(gòu)建包括多個隔艙以及隔艙之間的串油孔的飛行器燃油箱結(jié)構(gòu)數(shù)字化模型，如圖1所示，所述的飛行器燃油箱結(jié)構(gòu)數(shù)字化模型采用stl幾何文件格式進(jìn)行表征；且采用基于平衡二叉樹的方法進(jìn)行讀取和存儲，如圖2所示。

2)構(gòu)建飛行器位于初始運(yùn)動姿態(tài)(例如，以圖3所示為初始姿態(tài))時，分布在燃油箱各個隔艙內(nèi)部的燃油數(shù)字化模型，包含燃油量及其液位信息；所述的燃油箱各個隔艙內(nèi)部的燃油數(shù)字化模型，是基于光滑粒子動力學(xué)方法，將連續(xù)的燃油離散化為一系列具有獨(dú)立質(zhì)量的相互作用的燃油粒子，如圖4所示。

3)根據(jù)飛行器運(yùn)動姿態(tài)，確定燃油系統(tǒng)運(yùn)動參數(shù)。

4)采用光滑粒子動力學(xué)方法，將連續(xù)的燃油離散化為一系列具有獨(dú)立質(zhì)量的相互作用的燃油粒子，并對離散化后的燃油粒子進(jìn)行分析解算，通過分析解算離散化的各個燃油粒子，分析飛行器從一個姿態(tài)運(yùn)動到另一個姿態(tài)過程中，燃油在燃油箱各個隔艙之間的串動過程，如圖4和圖5所示。只要是在限定的自由空間里，燃油是可以任意運(yùn)動的。計算過程中，粒子運(yùn)動到了任何位置比如串油孔位置，只要第一步輸入的燃油箱結(jié)構(gòu)數(shù)字化模型該位置不是固體壁面，燃油是可以通過或停留在該位置的。

5)輸出飛行器運(yùn)動姿態(tài)變化過程中燃油箱內(nèi)部燃油實(shí)時的串動和晃動信息，及飛行器位于新運(yùn)動姿態(tài)時位于燃油箱各個隔艙中的燃油量和液位信息；

6)與初始運(yùn)動姿態(tài)時的燃油量和液位信息進(jìn)行比較分析(液位位置，坐標(biāo)，燃油重量)，獲得燃油在燃油箱各個隔艙之間的串油信息，如燃油在各個隔艙內(nèi)的流動規(guī)律、耗油順序信息等。還可以獲得并輸出飛行器運(yùn)動過程中，各個隔艙燃油液面及其晃動信息(液面的變化量)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種飛行器燃油箱內(nèi)串油特性的高精度分析方法，通過STL幾何文件格式表征燃油箱結(jié)構(gòu)數(shù)字化模型，采用基于平衡二叉樹的方法進(jìn)行讀取和存儲；采用光滑粒子動力學(xué)方法，將連續(xù)的燃油離散化為一系列具有獨(dú)立質(zhì)量的相互作用的燃油粒子，并對離散化后的燃油粒子進(jìn)行分析解算，獲得飛行器運(yùn)動過程中各個隔艙燃油的晃動和串動信息，如燃油在各個隔艙內(nèi)的流動規(guī)律、耗油順序信息等；本發(fā)明提高了飛行器燃油晃動和串動的分析精度。

技術(shù)研發(fā)人員：李寶童;洪軍;林起崟;宣承斌;鄭帥
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.10
技術(shù)公布日：2017.10.17