飞机智能化供油技术的研究

飞机智能化供油技术的研究

许立夫

摘要：对于具有多个供油箱的飞机，智能化供油系统能够通过调节供油阀的开度来实现供油时各油箱的油量平衡。本文通过对供油时各油箱油量、管段阻力系数、阀流量模数、阀门开度等进行数学计算分析，给出了各油箱流量模数比值平衡方程，并结合数字式油量测量系统和开度可调阀门的应用，提出了一种可以实现供油系统智能化控制的方法。

关键词：燃油系统；开度可调阀；

随着电子技术的发展，尤其是大规模集成电路的出现，为飞机燃油系统实现智能化数字式控制创造了条件，燃油系统从最初由简单成品附件与管路结合实现燃油贮存以及向发动机供油，发展到现在成为集油量测量、加油、输油及供油过程管理、故障检测与自动报警等功能为一体的数字式燃油管理系统。供油系统作为飞机燃油系统的一个重要子系统，其性能随着数现代飞机的发展也有了长足的进步，而对于多发飞机供油过程中油量平衡的控制，目前国内绝大部分飞机还只能通过一段时间较长的油量平衡过程来实现。本文介绍了一种可以实现供油系统智能化控制的方法，该方法通过进行数学计算分析，结合数字式油量测量系统和开度可调阀门的应用，能够实现各支路流量比值平衡，从而在任何情况下，使各油箱油量平衡。

1系统模型

图1为典型的多发飞机供油箱布局理论图，假设在飞行过程中，A、B、C、D四个油箱剩余油量分别为===，但各发动机耗油量会随着飞行的要求有所不同，因此要实时保证各油箱油量平衡或左右翼油量平衡，必须使各油箱供油阀流量比值为///。

图1典型多供油箱飞机供油系统原理图

要保证飞机各油箱供油流量的比值平衡，可以通过改变供油管路供油阀的局部阻力系数实现，开度可调供油阀可以通过接受燃油测量计算机的控制，来调节阀门的开度，使各个油箱的供油管路流阻保持一定的比例。

2流量模数

供油系统中有多个支管构成并联、串联和串-并联复合管路，在性能计算中也相应建立了串联、并联和串-并联的流体性能计算公式。对于这些公式都采用“流量模数”计算法。开度可调供油阀的开度可以改变阀门阻力系数，从数学上则反映的是在一定管径条件下流量模数的改变。

2.1流量模数的基本公式：

2.2开度可调阀门流阻

开度可调供油阀在研制过程中，成品厂家必须给出在一定管径条件下阀门开度与阀门流量模数的线性或非线性关系。图2是假设某数字式电动阀在入口管径为30mm时，阀门开度（不考虑开度的表现方式）与阀门流量模数的曲线图。

图2某开度可调供油阀开度与流量模数关系图

3控制原理

要实现供油系统的智能化控制，必须通过软、硬件相结合的方法来实现，其一般的控制原理如图3所示。

图3智能化供油系统控制原理图

燃油测量计算机接收到各油箱实时油量，计算出保证油量平衡所需的各供油流量，按照流量模数平衡方程计算出每组供油阀阀所需的流量模数、、、、从而将其转化成各供油阀的开度。同时打开各供油管路之间的连同阀门，流量较大的管路向流量较少管路增加供油流量，实现油量平衡。

智能化供油的计算方法可以通过汇编语言或C语言写入油量测量计算机的执行程序中，包括各管段流量模数、供油阀的流量模数与阀门开度的曲线关系、计算公式等。

4结束语

本文所研究的智能化供油系统，目的是依托高性能的燃油管理控制器，着重从计算方法以及软件的角度来实现供油系统功能的完善，而供油系统硬件本身只需研发开度可调节的供油阀即可。

新一代飞机燃油系统将在智能化数字式燃油管理技术、高精度油量测量技术、燃油附件数字化技术上取得新的突破，目前国外一些军用飞机上已经实现上述部分功能，国内飞机也正处于大力发展阶段，因此智能化供油系统随着燃油系统整体发展，必将越来越广泛地应用在国内飞机尤其是大中型飞机上。