Способ определения массового запаса топлива на борту маневренного самолета

 

До полета в память бортового вычислителя вводят значение массы М_о топлива в подвесных, крыльевых и фюзеляжных баках (соответственно, баках первой, второй и третьей очереди выработки), в т.ч. значение массы m_1i топлива в каждом из подвесных баков. В полете вычисляют массу m₃ топлива в фюзеляжных баках с использованием функции, зависящей от их геометрических характеристик и от уровня и характеристических параметров (температуры, статической и динамической диэлектрической проницаемости) топлива. Вычисляют массу m_n израсходованного топлива в крыльевых баках с использованием функции, зависящей от характеристических параметров топлива в этих баках и измеренного мгновенного расхода. В момент сброса каждого подвесного бака уточняют значение m_n. Вычисляют m₂ - разность между количеством заправленного топлива (при дозаправке /М₀+m/) и уточненным значением m_n. При m₂≥m₃ в качестве запаса М топлива на борту индицируют m₂, а при m₂<m - массу m₃. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения массы топлива при перегрузках и пространственных эволюциях самолета, а также при его дозаправке в полете. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к авиаприборостроению и может быть использовано для измерения массового запаса топлива на борту маневренного самолета.

Известен способ определения запаса топлива на борту самолета путем вычисления в бортовом вычислителе объемного запаса топлива в баках топливной системы самолета с использованием функции, зависящей от уровня топлива в каждом баке и геометрических характеристик бака, представляющих собой приближенное математическое описание поверхности бака в аналитической или табличной форме [Патент Российской Федерации 2156444, МПК G 01 F 23/26, опубл. 2000] . Массовый запас топлива в этом способе определяют, измеряя характеристический параметр топлива - температуру - в одном из баков топливной системы и корректируя вычисленное значение объемного запаса топлива по измеренному значению характеристического параметра.

Недостатками известного способа являются, во-первых, наличие методической погрешности определения запаса топлива в единицах массы, возникающей в результате разброса температур топлива между различными баками топливной системы и невозможностью достаточно точно откорректировать величину всего объемного запаса топлива по температуре топлива, измеренной только в одном из баков топливной системы, во-вторых, - наличие значительной эволютивной погрешности определения объемного запаса топлива при маневренном полете самолета.

Эволютивная погрешность, проявляющаяся при маневренном полете самолета, возникает в связи с тем, что точное определение объемного запаса топлива на основании информации об уровнях топлива в достаточно плоских баках, вертикальные размеры которых значительно меньше горизонтальных размеров, возможно лишь в условиях горизонтального полета самолета без существенных ускорений или при незначительных отклонениях от этих условий, когда граница раздела топливо-газ, так называемая "свободная поверхность", находится в плоских баках в относительно стационарном состоянии. Т.к. значительная часть топлива на маневренном самолете содержится в его плоских крыльевых баках, а полет маневренного самолета сопровождается существенными перегрузками и пространственными эволюциями, свободная поверхность топлива в крыльевых баках в процессе полета хаотически колеблется, что не дает возможности достоверно определить границу раздела жидкости и газа, точно измерить значение уровня и определить запас топлива.

Указанные недостатки частично устранены в наиболее близком к предлагаемому изобретению и принятом за прототип способе определения запаса топлива на борту самолета, осуществленном в топливомерно-расходомерной системе самолета [Свидетельство на полезную модель Российской Федерации 13894, МПК 7 B 64 D 37/14, опубл. 2000].

Согласно данному способу запас топлива на борту самолета определяют не только на основании информации об уровнях топлива в баках, но и по информации о мгновенном расходе топлива из баков, для чего вычисляют в бортовом вычислителе запас топлива на борту самолета как разность между количеством топлива, заправленного в топливные баки самолета до начала полета и количеством топлива, израсходованного из этих баков в процессе полета, причем количество израсходованного топлива определяют, интегрируя в бортовом вычислителе мгновенный расход топлива в течение реального времени расходования.

При этом значение запаса, вычисленное по информации о расходе топлива, считают приоритетным и индицируют его экипажу, а значение запаса, определенное по информации об уровне топлива, считают дублирующим и используют его, во-первых, для уточнения приоритетного значения запаса в условиях горизонтального полета, и, во-вторых, - для индицирования в случае недостоверности приоритетного значения, вызванной, например, отказом расходомера. Поскольку пространственные эволюции самолета не оказывают влияния на погрешность измерения мгновенного расхода топлива, известный способ позволяет с достаточной точностью контролировать запас топлива при пространственных эволюциях самолета в начальной стадии полета.

Однако по мере увеличения продолжительности полета погрешность измерения запаса топлива по расходу постоянно возрастает и к концу полета становится значительной в связи с накоплением в реальном времени ошибки интегрирования мгновенного расхода.

Для парирования этой нарастающей во времени ошибки в известном способе непрерывно сравнивают два значения запаса топлива: значение, вычисленное на основе измерения мгновенного расхода топлива, и значение, полученное на основе измерения текущего уровня топлива в баке, и, при неравенстве между собой этих значений, соответствующим образом непрерывно корректируют величину мгновенного расхода топлива. Кроме того, в известном способе в условиях горизонтального полета периодически сравнивают текущее значение запаса топлива, вычисленное по информации о мгновенном расходе топлива, с одним из фиксированных значений запаса топлива, полученным в момент достижения уровнем топлива в баке одной из заранее установленных величин, и при неравенстве между собой этих значений периодически формируют дополнительную поправку к величине мгновенного расхода топлива.

Данный способ парирования ошибки интегрирования мгновенного расхода позволяет обеспечить необходимую точность измерения объемного запаса топлива при относительно низкой маневренности самолета, характеризуемой небольшими углами крена и тангажа, не превышающими ±12 угловых градусов. Однако при увеличении степени маневренности самолета, когда значительно возрастают его ускорения, а углы крена и тангажа заметно превышают вышеуказанную величину, положение поверхности топлива в крыльевых баках самолета оказывается настолько неопределенным, что точное измерение момента достижения фиксированных уровней топлива становится затруднительным, а формирование дополнительной поправки - неэффективным. В связи с этим известный способ при его осуществлении на маневренном самолете характеризуется значительной погрешностью измерения запаса топлива.

Т.к. данная погрешность непрерывно возрастает в течение полета и к концу полета достигает значительной величины, ее наличие является существенным недостатком известного способа, поскольку согласно общим техническим требованиям к бортовому оборудованию маневренных самолетов измерение остатка топлива в конце полета следует выполнять с повышенной точностью, гарантирующей достоверное определение экипажем времени, потребного для возврата самолета на точку постоянного базирования или запасной аэродром.

Помимо отмеченного недостатка, известный способ характеризуется значительной погрешностью измерения запаса топлива в единицах массы, вызванной тем, что, во-первых, коррекцию вычисленного запаса производят по фиксированным значениям уровня топлива, которые зависят не от массы топлива в баке, а от его объема, что не позволяет достаточно точно корректировать ошибку вычисления массового запаса, и, во-вторых, тем, что массовый запас топлива на борту самолета определяют не по результатам измерения фактических значений характеристических параметров топлива в баках топливной системы, а по косвенным данным. В качестве последних используют паспортные значения плотности заправленного в топливные баки топлива. Однако паспортное значение плотности может отличаться от фактического даже в пределах одной и той же марки топлива на ±1,2%, что приводит к дополнительной методической погрешности определения массового запаса топлива на борту самолета.

Еще одним недостатком известного способа является отсутствие возможности определения запаса при дозаправке самолета топливом в полете.

В основу предлагаемого изобретения поставлена задача повышения точности измерения массового запаса топлива на борту маневренного самолета при пространственных эволюциях и ускорениях самолета, в том числе при его дозаправке топливом в полете.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения запаса топлива на борту самолета, при котором до полета определяют количество топлива, заправленного в баки топливной системы самолета, в полете измеряют мгновенный расход топлива из баков топливной системы и уровни топлива в баках топливной системы, вычисляют в бортовом вычислителе количество израсходованного топлива с использованием операции интегрирования мгновенного расхода топлива в реальном времени, количество топлива, находящегося в баках топливной системы, с использованием функции, зависящей от уровней топлива в баках и геометрических характеристик этих баков, и запас топлива на борту самолета как разность между количествами заправленного и израсходованного топлива, вычисленный запас топлива непрерывно сравнивают с количеством топлива, полученным на основе информации об уровнях топлива в баках, количество топлива, вычисленное по информации о мгновенном расходе топлива, периодически сравнивают с фиксированными количествами топлива в баках, при их несовпадении формируют компенсирующую поправку и индицируют вычисленный запас топлива, новым согласно изобретению является то, что подразделяют баки топливной системы самолета, в зависимости от очередности расходования из них топлива, на баки первой очереди выработки - подвесные топливные баки, каждый из которых заправляют фиксированной массой топлива, баки второй очереди выработки, отвечающие условию 2h_maxi ³/V_i≤1, где h_maxi - наибольшая высота i-го бака, V_i - его объем, и баки третьей очереди выработки, отвечающие условию 2h_maxi ³/V_i>1, до полета определяют и вводят в память бортового вычислителя фиксированные значения масс топлива, содержащихся в каждом из баков первой очереди выработки, и паспортные значения плотности топлива, заправленного в баки второй и третьей очередей выработки, в процессе полета измеряют мгновенный расход топлива из баков первой и второй очередей выработки и характеристические параметры израсходованного топлива, уровни топлива и характеристические параметры топлива в баках третьей очереди выработки, а также мгновенный расход топлива и характеристические параметры топлива, дозаправленного в баки второй очереди выработки, вычисляют в бортовом вычислителе массу m₃ топлива в баках третьей очереди выработки с использованием функции, зависящей от уровней топлива в баках, геометрических характеристик баков и характеристических параметров топлива в этих баках, массу израсходованного топлива в баках второй очереди выработки с использованием функции, зависящей от мгновенного расхода топлива и характеристических параметров топлива в этих баках, определяют моменты опорожнения каждого из баков первой очереди выработки, массу израсходованного топлива, вычисленную по информации о мгновенном расходе топлива, периодически сравнивают с фиксированными массами топлива в опорожненных баках первой очереди выработки и при их несовпадении между собой формируют компенсирующую поправку в каждый из моментов опорожнения баков первой очереди выработки, непрерывно сравнивают вычисленные массы m₂ и m₃ топлива, и в случае, когда m₂≥m₃, индицируют запас топлива на борту самолета, равный значению массы m₂: М=m₂,
а в случае, когда
m₂<m,
индицируют запас топлива на борту самолета, равный значению массы m₃:
М=m₃.

В частности, массу m₂ топлива, вычисленную по информации о мгновенном расходе топлива, определяют в бортовом вычислителе с использованием функциональной зависимости

где М₀ - масса топлива, заправленного в баки топливной системы самолета до полета,
ρ₂ - паспортное значение плотности топлива в баках второй очереди выработки,
I - топливный индекс,
N - число двигателей на самолете,
t₀ - время начала расходования топлива,
t - текущее время,
q_n(t) - мгновенный расход топлива, потребляемого n-м двигателем,
m - масса дозаправленного в полете топлива, определяемая в бортовом вычислителе на основе выражения

где t_x - момент начала дозаправки,
Δt - время дозаправки,
q(t) - мгновенный расход дозаправляемого топлива,
ρ- паспортное значение плотности дозаправленного топлива.

Массу m₃ топлива в баках третьей очереди выработки вычисляют в бортовом вычислителе, в частности, на основе функциональной зависимости

где ρ₃ - паспортное значение плотности топлива в баках третьей очереди выработки,
К - число баков третьей очереди выработки,
F[h_i; ϕ(b_i)] - функция, устанавливающая зависимость объема топлива в баке от уровня h_i топлива в баке и геометрических характеристик бака, описываемых функцией ϕ(b_i),
b_i - массив коэффициентов, численно задающих функцию ϕ(b_i).

В том числе топливный индекс I топлива целесообразно вычислять в бортовом вычислителе на основе функциональной зависимости
I = f(T; ε₁; ε₂),
где T, ε₁, ε₂ - характеристические параметры топлива, а именно
Т - температура топлива,
ε₁ - статическая диэлектрическая проницаемость топлива,
ε₂ - динамическая диэлектрическая проницаемость топлива.

В частности, вышеупомянутую функциональную зависимость аппроксимируют выражением

где β₁ и β₂ - температурные коэффициенты соответственно статической и динамической диэлектрических проницаемостей топлива.

На чертеже представлена функциональная схема бортовой топливомерно-расходомерной системы, осуществляющей заявленный способ.

Топливомерно-расходомерная система содержит датчик 1 уровня топлива и датчик 2 характеристических параметров топлива, установленные в фюзеляжном топливном баке 3 топливной системы маневренного самолета, снабженном расходной топливной магистралью 4, датчик 5 мгновенного расхода топлива и датчик 2 характеристических параметров топлива, установленные в расходной топливной магистрали 6 крыльевого топливного бака 7, датчик 5 и датчик 2, установленные в заправочной топливной магистрали 8 этого бака, снабженного также перепускной топливной магистралью 9, датчик 10 подвески подвесного топливного бака 11 и датчик 12 сброса этого бака, снабженного расходной топливной магистралью 13, бортовой вычислитель 14, в состав которого входят первый вычислитель 15, второй вычислитель 16 и третий вычислитель 17 количества топлива в баках топливной системы самолета, блок 18 числовых уставок, первый блок 19 сравнения, второй блок 20 сравнения и индикатор 21.

Выходы датчиков 1 и 2, установленных в каждом из фюзеляжных баков 3 топливной системы самолета, подключены к основным входам первого вычислителя 15, предназначенного для вычисления количества топлива в баках 3 третьей очереди выработки, выходы датчиков 5 и 2, установленных в расходных магистралях 6, число которых равно числу двигателей на самолете, подключены к основным входам второго вычислителя 16, предназначенного для вычисления запаса топлива на самолете по информации о мгновенном расходе топлива, выходы датчиков 5 и 2, установленных в заправочной магистрали 8, подключены к основным входам третьего вычислителя 17, предназначенного для вычисления количества топлива, дозаправленного в полете, выходы датчиков 10, установленных в каждом подвесном баке 11, подключены к основным входам блока 18, а выходы датчиков 12, установленных в каждом подвесном баке 11, подключены к управляющим входам первого блока 19 сравнения.

Вспомогательные входы Вx b_i и Вх ρ₃ первого вычислителя 15 предназначены соответственно для введения в его память значений коэффициентов b_i, численно задающих геометрические характеристики фюзеляжных топливных баков 3, и паспортного значения ρ₃ плотности заправленного в эти баки топлива, вспомогательный вход Вх ρ₂ второго вычислителя 16 предназначен для введения в его память паспортного значения ρ₂ плотности заправленного в крыльевые баки 7 топлива, вход Вх М₀ этого вычислителя - для введения в его память значения массы М₀ топлива, заправленного в баки топливной системы самолета до полета, а вход m - для введения в память вычислителя 16 значения массы m топлива, дозаправленного через магистраль 8 в полете.

Вспомогательный вход Вх ρ третьего вычислителя 17 предназначен для введения в его память паспортного значения ρ плотности дозаправленного в полете топлива, вспомогательный вход Вх Ч.У. блока 18 предназначен для введения в память этого блока числовых уставок, соответствующих номерам подвесных баков 11 и массам содержащегося в каждом из них топлива.

Выход первого вычислителя 15 и один из выходов второго вычислителя 16 соединены со сравнивающими входами Вх m₃ и Вх m₂ соответственно второго блока 20 сравнения, выход которого соединен со входом Вх М индикатора 21. Другой выход второго вычислителя 16 соединен с первым из сравнивающих входов Вх _n первого блока 19 сравнения, второй сравнивающий вход Вх m₁ которого соединен с выходом блока 18, а каждый из управляющих входов - с выходом одного из датчиков 12 сброса подвесных баков 11. Выход блока 19 подключен к корректирующему входу второго вычислителя 16, а выход третьего вычислителя 17 подключен ко входу Вх m второго вычислителя 16. Датчик 2 характеристических параметров топлива может представлять собой измеритель температуры топлива, измеритель статической диэлектрической проницаемости топлива или измеритель динамической диэлектрической проницаемости топлива.

При необходимости более точного измерения массы топлива датчик 2 может содержать все три указанные разновидности измерителей или любые две из них.

Ниже приводится пример реализации заявленного способа.

Пример
При осуществлении способа все топливные баки топливной системы самолета подразделяют, в зависимости от очередности выработки из них топлива, на три группы: баки первой очереди выработки - подвесные топливные баки 11, баки второй очереди выработки - крыльевые топливные баки 7, удовлетворяющие требованию малой высоты бака:

где h_maxi - наибольшая высота i-го крыльевого бака,
V_i - объем i-го крыльевого бака,
k - конструкционная постоянная, зависящая от пространственной сосредоточенности i-го крыльевого бака,
и баки третьей очереди выработки - фюзеляжные топливные баки 3, не удовлетворяющие требованию малой высоты бака:

с условием, что расходование топлива из баков каждой последующей очереди выработки начинают только после опорожнения всех баков предыдущей очереди. Численное значение постоянной k устанавливают, исходя из степени сосредоточенности рассматриваемого топливного бака по сравнению с баком канонической формы - кубическим или сферическим.

Поскольку для баков кубической формы постоянная k равна единице:

а для сферического бака мало отличается от нее:
k_сф≈1,
то значение k=1 принимают в качестве образцового значения. При этом для более низких, по сравнению с кубическим, баков, очевидно, k_низк<1, а для более высоких - k_выс>1.

В частности, для крыльевых баков, расположенных у основания крыла, k_кр.осн≈0,5, для прочих крыльевых баков - k_кр=0,1...0,5, а для фюзеляжных баков k_фюз=0,5...1,5.

Для маневренных самолетов обычно полагают бак, расположенный у основания крыла, достаточно сосредоточенным и устанавливают значение постоянной
k=0,5.

В этом случае требование малой высоты бака принимает вид

До начала полета определяют массу топлива m_1i в каждом из подвесных баков 11 и вводят в перепрограммируемую память блока 18 через его вспомогательный вход Вх Ч.У. числовые уставки, соответствующие номерам подвесных баков 11 и массам заправленного в каждый из них топлива, вводят в перепрограммируемую память второго вычислителя 16 через его вспомогательный вход Вх ρ₂ - паспортное значение плотности ρ₂ топлива, заправленного в баки 7 второй очереди выработки, а через вход Вх М₀ - значение массы М₀ топлива, заправленного в баки топливной системы самолета, равное сумме массы m₁ топлива в подвесных баках 11, массы m₂ топлива в крыльевых баках 7 и массы m₃ топлива в фюзеляжных баках 3 топливной системы:

где L - число подвесных баков 11.

В перепрограммируемую память первого вычислителя 15 через его вспомогательный вход Вх ρ₃ вводят паспортное значение плотности ρ₃ топлива, заправленного в баки 3 третьей очереди выработки, а в постоянную память, через вспомогательный вход Вх b_i, - значения коэффициентов b_i, численно задающих геометрические характеристики топливных баков 3.

Как правило, маневренный самолет заправляют в точке постоянного базирования топливом одной марки, и плотности топлив в баках первой и второй очередей выработки в этом случае совпадают:
ρ₂ = ρ₃
В полете маневренного самолета расходуют топливо в первую очередь из подвесных баков 11 через расходную магистраль 13 баков 11 и перепускную и расходную магистрали 9 и 6 соответственно баков 7. При этом мгновенный расход и характеристические параметры топлива измеряют соответственно с помощью датчиков 5 и 2, установленных в магистрали 6, и подают полученную информацию на основные входы второго вычислителя 16. В вычислителе 16 вычисляют массу m₂ топлива как разность между заправленной массой М₀ и израсходованной массой m_n топлива:
m₂=M₀-m_n.

В случае, когда число двигателей на самолете составляет более одного и равно числу N, массу m₂ топлива вычисляют в соответствии с выражением:

Значения m_n в соотношении (1) находят из выражения

где ρ₂ - паспортное значение плотности топлива в баках второй очереди выработки,
t₀ - время начала расходования топлива,
t - текущее время,
q_n(t) - мгновенный расход топлива n-м двигателем, а
I - топливный индекс.

Топливный индекс представляет собой поправочный коэффициент к паспортному значению плотности топлива, зависящий от измеренных значений характеристических параметров топлива в баках топливной системы. Топливный индекс вычисляют в бортовом вычислителе в соответствии с функциональной зависимостью
I = f(T; ε₁; ε₂),
где T, ε₁, ε₂ - характеристические параметры топлива, а именно
Т - температура топлива,
ε₁ - статическая диэлектрическая проницаемость топлива, измеряемая на постоянном токе или на переменном токе частоты ω₁≤0,1 МГц,
ε₂ - динамическая диэлектрическая проницаемость топлива, измеряемая на переменном токе частоты ω₂≥5 МГц.

Использование двух разновидностей диэлектрической проницаемости топлива: статической ε₁ и динамической ε₂ дает возможность вычислить топливный индекс реального топлива в широком диапазоне плотностей от 710 до 850 кг/м³.

Как известно, диэлектрическая проницаемость ε жидкого углеводородного топлива зависит от его плотности ρ и может быть использована для вычисления топливного индекса I [См., напр., справочник "Свойства авиационных топлив" (Aviation fuel properties) Atlanta, Georgia, 1988].

Фактическое значение ε зависит как от частоты ω переменного тока, на которой производится измерение, так и от сорта топлива. Для относительно тяжелых топлив с большим содержанием высокоароматических углеводородов и паспортным значением плотности, лежащим в диапазоне 780<ρ≤850, наиболее целесообразно вычислять I по статической диэлектрической проницаемости ε₁ - проницаемости, измеренной на частоте ω₁≤0,1 МГц. Для относительно легких топлив с малым содержанием тяжелых высокоароматических молекул и паспортным значением плотности, находящемся в диапазоне 710<ρ≤780, более эффективно вычислять топливный индекс на основе динамической диэлектрической проницаемости ε₂ - проницаемости, измеренной на частоте ω₂≥5 МГц.

Выбор значения частоты ω₂ объясняется тем, что собственная частота ω₀ релаксационных колебаний легких низкоароматических молекул топлива значительно превышает частоту ω₁
ω₀ = 4,5...6 МГц≫ω₁,
в связи с чем результаты измерений проницаемости ε₁ на низкой частоте ω₁ практически не зависят от молекулярного веса легких молекул топлива и, следовательно, - от его плотности.

Для вычисления топливного индекса легких топлив необходимо использовать значение диэлектрической проницаемости ε₂, измеренной на частоте ω₂, соизмеримой с частотой ω₀:
ω₂≈ω₀,
что и определяет выбор ранее приведенного значения
ω₂≥5 МГц.

При вычислении топливного индекса I в функции диэлектрической проницаемости ε топлива следует также учитывать зависимость ε от температуры Т топлива. Т. к. эта зависимость является практически линейной, ее можно достаточно точно аппроксимировать линейной функцией, зависящей от коэффициента пропорциональности - температурного коэффициента диэлектрической проницаемости топлива. Численные значения коэффициента β для различных марок авиационного топлива можно получить, например, из вышеупомянутого справочника.

Вычисление топливного индекса в функции трех переменных - характеристических параметров топлива Т, ε₁, ε₂ - позволяет уменьшить погрешность определения массового запаса топлива, вызванную разбросом паспортных значений плотности заправленного топлива, с величины ±1,2% до величины ±0,3%.

При опорожнении каждого подвесного бака 11 его сбрасывают с самолета, определяют момент сброса с помощью датчика 12 и сравнивают в блоке 19 в момент сброса бака 11 два значения массы израсходованного топлива: значение m_n, вычисленное во втором вычислителе 16 по информации о расходе топлива, и значение m₁, зафиксированное в памяти блока 18 и равное массе топлива, содержавшегося в сброшенном баке 11. В блоке 19 сравнивают значения m_n и m₁ израсходованного топлива и при их несовпадении между собой формируют компенсирующую поправку Δm к вычисленному значению m_n:
Δm=m_n-m₁.

Поправку Δm подают с выхода блока 19 на корректирующий вход вычислителя 16, в котором уточняют ранее вычисленное значение m_n, вычисляют согласно (1) с учетом поправки Δm уточненное значение m₂ массы хранящегося в баках топливной системы топлива и подают его с выхода вычислителя 16 на один из сравнивающих входов Вх m₂ блока 20, на другой сравнивающий вход Вх m₃ которого подают с выхода первого вычислителя 15 значение m₃ массы топлива в баках 3 третьей очереди выработки, вычисленное на основании информации об уровнях топлива в этих баках.

В блоке 20 непрерывно сравнивают величины m₂ и m₃ количества топлива и, в случае, когда
m₂≥m₃,
передают с выхода блока 20 на вход Вх М индикатора 21 информацию о массовом запасе топлива на борту самолета, равном величине m₂:
М=m₂,
а в случае, когда
m₂<m,
передают информацию о массовом запасе, равном величине m₃:
М=m₃.

Для вычисления массы m₃ топлива измеряют с помощью датчиков 1 уровни топлива в каждом из фюзеляжных баков 3 и с помощью датчиков 2 - характеристические параметры топлива в каждом из этих баков.

Количество топлива в i-м фюзеляжном баке вычисляют в первом вычислителе 15 на основе функциональной зависимости
m_i = ρ₃IF[h_i; ϕ(b_i)],
где ρ₃ - паспортное значение плотности топлива в баках третьей очереди выработки,
h_i - уровень топлива в баке,
ϕ(b_i) - функция, описывающая геометрические характеристики бака,
b_i - массив коэффициентов, численно задающих функцию ϕ(b_i).

Массу m₃ топлива в группе фюзеляжных баков самолета находят в первом вычислителе 15 путем суммирования вычисленных значений m_i:

где К - число фюзеляжных баков.

При дозаправке самолета топливом в полете из летающего танкера через топливную магистраль 8 измеряют мгновенный расход q(t) и характеристические параметры дозаправляемого топлива с помощью датчиков 5 и 2 соответственно, установленных в магистрали 8, и вводят через вспомогательный вход Вх ρ вычислителя 17 в его перепрограммируемую память полученные данные о паспортном значении плотности ρ топлива в баках танкера. В третьем вычислителе 17 вычисляют массу m дозаправленного топлива в соответствии с выражением:

где ρ - паспортное значение плотности дозаправленного топлива,
I - топливный индекс,
t_х - момент начала дозаправки,
Δt - время дозаправки,
q(t) - мгновенный расход дозаправляемого топлива.

Вычисленное в вычислителе 17 значение массы m дозаправленного топлива подают с выхода этого вычислителя на вход Вх m второго вычислителя 16, где суммируют с хранящимся в памяти последнего значением массы М₀ топлива, заправленного до полета, вводят полученную сумму (m+М₀) в перепрограммируемую память вычислителя 16 вместо ранее хранившейся в ней величины М₀ и в дальнейшем полете используют эту сумму при вычислении в вычислителе 16 массы топлива m₂, определяемой по информации о расходе топлива через магистраль 6.

Предложенный способ дает возможность определять массовый запас топлива на борту маневренного самолета:
а) в начальной стадии полета - по информации об измеренных значениях мгновенного расхода расходуемого топлива и характеристических параметров топлива с периодической коррекцией вычисленного значения запаса топлива в моменты сбрасывания подвесных баков, с пренебрежимо малыми значениями методической погрешности определения массового запаса топлива, вызванной ошибкой интегрирования мгновенного расхода топлива и эволютивной погрешностью измерения;
б) в промежуточной стадии полета - по информации об измеренных значениях мгновенного расхода топлива, расходуемого из крыльевых баков, и характеристических параметров этого топлива, а также мгновенного расхода дозаправленного топлива и характеристических параметров этого топлива с пренебрежимо малой величиной эволютивной погрешности определения массового запаса топлива и с незначительной величиной методической погрешности определения массового запаса топлива, вызванной ошибкой интегрирования мгновенного расхода топлива, плавно возрастающей от нулевого значения в начале промежуточной стадии полета до допустимого значения в конце этой стадии;
в) в завершающей стадии полета - по информации об измеренных значениях уровня топлива в фюзеляжных топливных баках и характеристических параметров топлива в этих баках с незначительной величиной эволютивной погрешности определения массового запаса топлива, не превышающей допустимого значения вплоть до окончания полета.

Формула изобретения

1. Способ определения запаса топлива на борту самолета, при котором определяют количество топлива, заправленного в баки топливной системы самолета, в полете измеряют мгновенный расход топлива из баков топливной системы и уровни топлива в баках топливной системы, вычисляют в бортовом вычислителе количество израсходованного топлива, вычисляют количество топлива, находящегося в баках топливной системы, вычисленное количество израсходованного топлива периодически сравнивают с фиксированными количествами топлива в баках, при их несовпадении формируют компенсирующую поправку количества израсходованного топлива, а запас топлива на борту самолета вычисляют как разность между количествами заправленного и израсходованного топлива, отличающийся тем, что подразделяют баки топливной системы самолета, в зависимости от очередности расходования из них топлива, на баки первой очереди выработки - подвесные топливные баки, каждый из которых заправляют фиксированной массой топлива, баки второй очереди выработки, отвечающие условию

2h³_{max i}/V_i ≤ 1,

где h_{max i} - наибольшая высота i-го бака;

V₁ - его объем,

и баки третьей очереди выработки, отвечающие условию

2h³_{max i}/V_i > 1,

до полета определяют и вводят в память бортового вычислителя фиксированные значения масс топлива, содержащихся в каждом из баков первой очереди выработки, и паспортные значения плотности топлива, заправленного в баки второй и третьей очередей выработки, в процессе полета измеряют мгновенный расход топлива из баков первой и второй очередей выработки и характеристические параметры израсходованного топлива, уровни топлива и характеристические параметры топлива в баках третьей очереди выработки, а также мгновенный расход топлива и характеристические параметры топлива, дозаправленного в баки второй очереди выработки, вычисляют в бортовом вычислителе массу m₃ топлива в баках третьей очереди выработки с использованием функции, зависящей от уровней топлива в баках, геометрических характеристик баков и характеристических параметров топлива в этих баках, вычисляют массу m_n израсходованного топлива в баках второй очереди выработки с использованием функции, зависящей от измеренного мгновенного расхода топлива и характеристических параметров топлива в этих баках, определяют моменты опорожнения каждого из баков первой очереди выработки, упомянутую вычисленную массу m_n периодически сравнивают с фиксированным значением массы топлива, находившегося до их опорожнения в баках первой очереди выработки, и при их несовпадении между собой формируют компенсирующую поправку в каждый из моментов опорожнения баков первой очереди выработки, на основе которой уточняют значение ранее вычисленной массы m_n, после чего вычисляют m₂ - разность между количеством топлива, заправленного в баки, и уточненным значением ранее вычисленной массы m_n и в случае, когда

m₂ ≥ m₃,

индицируют запас топлива на борту самолета, равный значению массы m₂:

М=m₂,

а в случае, когда

m₂ < m₃,

индицируют запас топлива на борту самолета, равный значению массы m₃

М=m₃.

2. Способ определения массового запаса топлива по п.1, отличающийся тем, что массу m₃ топлива в баках третьей очереди выработки вычисляют в бортовом вычислителе на основе функциональной зависимости

где ρ₃ - паспортное значение плотности топлива в баках третьей очереди выработки;

К - число баков третьей очереди выработки;

F[h_i; ϕ(b_i)] - функция, устанавливающая зависимость объема топлива в баке от уровня h_i топлива в баке и геометрических характеристик бака, описываемых функцией ϕ(b_i);

b₁ - массив коэффициентов, численно задающих функцию ϕ(b_i).

3. Способ определения массового запаса топлива по п.2, отличающийся тем, что топливный индекс I вычисляют в бортовом вычислителе на основе функциональной зависимости

I=f(T; ε₁; ε₂),

где Т; ε₁; ε₂ - характеристические параметры топлива, а именно:

Т - температура топлива;

ε₁ - статическая диэлектрическая проницаемость топлива;

ε₂ - динамическая диэлектрическая проницаемость топлива.

4. Способ определения массового запаса топлива по п.3, отличающийся тем, что упомянутую функциональную зависимость аппроксимируют выражением

где β₁ и β₂ - температурные коэффициенты соответственно статической и динамической диэлектрических проницаемостей топлива.

РИСУНКИ

Рисунок 1