一种飞机辅助配平系统及飞机

技术领域

本发明涉及民用飞机技术领域，具体涉及一种飞机辅助配平系统及飞机。

背景技术

现代商业客机配平的方式大致有以下几种：

1：起飞前对客舱乘客及行李和货舱行李进行初步配平；

2：利用部分装置(例如：副翼、升降舵、方向舵等)对操作面进行微调；

3：利用配平舵机实现人工配平；

4：自动配平系统完成自动配平；

5：部分大型飞机的飞机尾部(一般安装于水平安定面内)安装有配平油箱，可根据需要通过燃油管理系统将燃油送入或排出以达到配平的作用。

多数航班时常出现乘客较少的情况，若飞机上的乘客数远低于座位数，乘客便可能会在飞机巡航时自主地更换座位以满足自己的需求。那么上述配平方式中的方式第一种显然无法满足随机的、动态的配平。其实初步配平大多都只是粗略的改变重量分布，以获取较优的重心位置。现代客机较精确的配平依靠的是诸如第二、第三、第四这样的机械装置和自动化的配平。但倘若液压装置失效、或飞行员因为某种原因无法进行操控时，飞机就可能进入危险状态。而中小型客机一般没有安装配平油箱，大型客机的配平油箱又难以达到十分理想的效果，且搭载配平方式第五的客机少之又少，以上配平方式存在配平精度不高，不能进行动态配平的缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种飞机辅助配平系统及飞机，具有配平精度高、能进行动态配平的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种飞机辅助配平系统，包括：中央油箱、左翼油箱、右翼油箱和第一油泵；

所述中央油箱设置在机翼的中部，所述左翼油箱和所述右翼油箱分别设置在飞机的左翼和右翼，所述中央油箱通过油路管道分别与所述左翼油箱和所述右翼油箱连通；

所述中央油箱、左翼油箱和右翼油箱的出口处均对应设置有阀门，所述第一油泵设置在所述中央油箱与其对应的阀门之间；

所述中央油箱、左翼油箱和右翼油箱上均设置有油量传感器；

油量传感器用于采集对应油箱中的油量信息并传输至控制系统，所述控制系统用于根据采集的油量信息分析燃油在飞机上的位置和重量分布，并结合飞机的飞行姿态和已调整因素判断飞机目前的重心和最佳重心，根据所述重心和最佳重心控制阀门和所述第一油泵以调整燃油的位置和重量分布。

本发明的有益效果是，通过在飞机机翼设置油箱，并且实时采集油箱中的油量信息、配合飞机的飞行姿态和已调整因素能实时进行配平，且配平精度高，有利于飞机稳定飞行，降低事故发生率。

进一步，所述左翼油箱包括左翼内侧油箱和左翼外侧油箱，所述左翼外侧油箱设置在所述飞机左翼的外侧，所述左翼内侧油箱设置在所述中央油箱与所述左翼外侧油箱之间，所述左翼内侧油箱分别与所述中央油箱、左翼外侧油箱连通；

所述左翼内侧油箱和所述左翼外侧油箱的之间设置有第二油泵，所述左翼内侧油箱和所述左翼外侧油箱的出口处均设置有阀门，所述左翼内侧油箱和所述左翼外侧油箱内均设置有油量传感器。

采用上述进一步方案的有益效果是，左翼油箱包括左翼外侧油箱和左翼内侧油箱，且在内部均设置有油量传感器，能实时采集油箱中的油量信息、配合飞机的飞行姿态和已调整因素能实时进行更精细的配平提高配平精度。

进一步，所述右翼油箱包括右翼内侧油箱和右翼外侧油箱，所述右翼外侧油箱设置在所述飞机右翼的外侧，所述右翼内侧油箱设置在所述中央油箱与所述右翼外侧油箱之间，所述右翼内侧油箱分别与所述中央油箱、右翼外侧油箱连通；

所述右翼内侧油箱和所述右翼外侧油箱的之间设置有第三油泵，所述右翼内侧油箱和所述右翼外侧油箱的出口处均设置有阀门，所述右翼内侧油箱和所述右翼外侧油箱内均设置有所述油量传感器。

采用上述进一步方案的有益效果是，右翼油箱包括右翼外侧油箱和右翼内侧油箱，且在内部均设置有油量传感器，能实时采集油箱中的油量信息、配合飞机的飞行姿态和已调整因素能实时进行更精细的配平提高配平精度。

进一步，所述左翼油箱与所述右翼油箱以所述机身长度方向所在的直线对称设置。

采用上述进一步方案的有益效果是，将左翼油箱和右翼油箱对称设置，更有利于飞机的平衡。

进一步，还包括尾翼配平油箱，分别与所述尾翼配平油箱连通的尾翼左侧配平油箱和尾翼右侧配平油箱，所述尾翼配平油箱与所述中央油箱连通，且所述尾翼配平油箱与所述中央油箱之间设置有第四油泵；

所述尾翼配平油箱的出口处设置有阀门，所述尾翼配平油箱、所述尾翼左侧配平油箱和所述尾翼右侧配平油箱内均设置有油量传感器。

采用上述进一步方案的有益效果是，设置尾翼配平油箱并且在内部设置有油量传感器，实时采集油箱中的油量信息，配合左翼油箱和右翼油箱的油量信息、飞机的飞行姿态和已调整因素能实时进行配平，且配平精度高，有利于飞机稳定飞行，降低事故发生率。

进一步，还包括第一过滤装置，所述第一过滤装置分别设置在所述尾翼左侧配平油箱以及所述尾翼右侧配平油箱与所述尾翼配平油箱连通的油路管道中。

采用上述进一步方案的有益效果是，设置第一过滤装置防止污染物通过油路管道传播扩散到其他油箱。

进一步，还包括第一附加油箱，所述第一附加油箱与所述中央油箱连通；所述第一附加油箱与所述中央油箱之间设置有第六油泵，所述第一附加油箱的出口处设置有阀门，内部设置有油量传感器。

采用上述进一步方案的有益效果是，设置第一中央附加油箱且在内部均设置有油量传感器，能实时采集油箱中的油量信息、配合飞机的飞行姿态和已调整因素能实时进行更精细的配平提高配平精度

进一步，还包括第二附加油箱，所述第二附加油箱与所述中央油箱连通；所述第二附加油箱与所述中央油箱之间设置有第五油泵，所述第二附加油箱的出口处设置有阀门，内部设置有油量传感器。

采用上述进一步方案的有益效果是，设置第二中央附加油箱且在内部均设置有油量传感器，能实时采集油箱中的油量信息、配合飞机的飞行姿态和已调整因素能实时进行更精细的配平提高配平精度。

进一步，所述油量传感器为超声波油量传感器。

采用上述进一步方案的有益效果是，超声波油耗传感器可以安装在油箱外壁，不用安装在油箱内，无接触式安装，无需开孔，不破坏原始结构，安装维护简易不对油路系统、管道、油箱结构造成任何作用和影响。可自适应：超声波探头和油耗主机可通过软件自适应，自动匹配相应的输出信号大小，提高测量的准确度。稳定性：无需接触柴、汽油，且成熟稳定的电路结构和汽车级的元器件将使传感器连续使用数年不需更换的优点。

进一步，还包括第二过滤装置，所述过第二过滤装置分别设置在所述左翼油箱以及所述右翼油箱与中央油箱连通的油路管道中。

采用上述进一步方案的有益效果是，设置第二过滤装置防止污染物通过油路管道传播扩散到其他油箱。

本发明还提供一种飞机，包括机体，所述机体上设置有上述的飞机辅助配平系统。

附图说明

图1为本发明一种飞机辅助配平系统结构简图；

1、第一附加油箱；2、中央油箱；3、左翼油箱；301、左翼外侧油箱；302、左翼内侧油箱；4、右翼油箱；401、右翼内侧油箱；402、右翼外侧油箱；5、机翼；6、阀门；7、第一油泵；8、第二油泵；9、第三油泵；10、第四油泵；11、第二附加油箱；12、尾翼；13、第五油泵；14、尾翼配平油箱；15、尾翼右侧配平油箱；16、尾翼左侧配平油箱；17、第六油泵；18、第七油泵。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下。

实施例1

一种飞机辅助配平系统，包括：中央油箱2、左翼油箱3、右翼油箱4和第一油泵7；

所述中央油箱2设置在机翼5的中部，所述左翼油箱3和所述右翼油箱4分别设置在飞机的左翼和右翼，所述中央油箱2通过油路管道分别与所述左翼油箱3和所述右翼油箱4连通；

所述中央油箱2、左翼油箱3和右翼油箱4的出口处均对应设置有阀门6，所述第一油泵7设置在所述中央油箱2与其对应的阀门6之间；

所述中央油箱2、左翼油箱3和右翼油箱4中均设置有油量传感器；

油量传感器用于采集对应油箱中的油量信息并传输至控制系统，所述控制系统用于根据采集的油量信息分析燃油在飞机上的位置和重量分布，并结合飞机的飞行姿态和已调整因素判断飞机目前的重心和最佳重心，根据所述重心和最佳重心控制阀门6和所述第一油泵7以调整燃油的位置和重量分布。

通过在飞机机翼5设置油箱，并且实时采集油箱中的油量信息、配合飞机的飞行姿态和已调整因素能实时进行配平，且配平精度高，有利于飞机稳定飞行，降低事故发生率。

值得说明的是，在本实施例中，控制系统可通过有线或无线的方式与油量传感器连接，控制器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

在本实施例中，根据油量信息分析燃油在飞机上的位置和重量分布具体包括：利用油量传感器，采集油箱中油量与重量的数据，将其发送至控制系统，结合飞机工程师为各机型所编写的燃油油量与重量分布的计算程序模型，分析出燃油在飞机上的位置与重量分布。同时将分析出的飞机燃油位置与重量分布数据显示在驾驶舱的显示器上，便于飞行员直观地掌握飞机中燃油位置与重量分布。燃油重量在各油箱中的位置分布对重心的影响方式按机身轴可分解为纵向影响及横向影响。纵向影响是指燃油重量在油箱中的位置分布投影至飞机纵轴对重心产生的影响，即影响飞机的俯仰姿态；横向影响是指燃油重量在油箱中的位置分布投影至飞机横轴对重心产生的影响，即影响飞机的横滚姿态。

在本实施例中，由空客A320-200型为例，根据力矩公式M＝L×F计算燃油分布对横向的影响。为便于计算，将各油箱中油液的质量看做一个质点，位于油箱剖面的中心。力臂即该质点距机身纵轴的距离。设右翼油箱为空，左翼油箱中油液重力方向为正。计算过程及结果简化如表3。

表3横向影响的效果计算

经计算可知，对于空客A320-200型客机，燃油重量在横向的不同位置分布会在横轴上产生最高约40万牛·米的力矩。

对民航运输广泛使用的双发中短程客机空客A320-200型进行的效果分析，计算得出燃油重量在纵向的不同位置分布会使重心增加11.5％的调整范围；燃油重量在横向的不同位置分布会在横轴上产生最高约40万牛·米的力矩。对于大部分民航客机来说，重心的移动是以纵轴为主的，因为在纵轴上重力和升力中心之间的距离决定了飞机的俯仰响应和静稳定性。而重心的移动在横轴上体现为横向稳定性，即飞机抵抗滚转角的固有能力。

飞机在设计时制造商会根据每个部件的重量和其重心与一个固定的参考点之间的距离算出飞机大概的重心位置。而飞机生产出来后，机务会通过称重确定飞机的真实空重，且每次大型维护时都会更新。每架飞机出厂之后都会有一个重量和重心的记录，并确保每次安装或拆卸设备时空机重量和重心的改变都会记录下来，以保证最新的重量与重心数据。在航线运营上，该重量与重心数据由公司签派通过舱单(Loadsheet)进行计算和呈现。

具体实施时，飞行前，签派通过舱单计算出飞机当前重心。航行中，飞机保持平衡飞行。受气流扰动等因素影响时，飞行员通过操纵气动面以稳定飞机，保持平衡。但当气流扰动过大，气动面无法提供足够的稳定力矩，或气动面失效无法使用时，即可使用燃油系统辅助配平。

当飞机偏离平衡状态时，油量传感器通过收集数据获得飞机偏离量，控制系统通过计算当前重心位置与飞机能够恢复平衡所需要的飞机最佳重心位置之间的关系，计算出需要调节的燃油量与位置，通过燃油泵调节燃油重量分布，达到调节重心位置的目的，完成飞机的辅助配平。

当前重心即签派根据机上客载商载与燃油等重量计算出的飞机重心。一旦起飞便不再更新。最佳重心即飞机在航行中受外界因素干扰导致飞机偏离平衡位置，通过调节重心使飞机回到平衡位置并保持，这个经过调节且使飞机重新保持平衡的重心称为最佳重心。最佳重心在航行阶段因外界因素的影响会随时进行更新，保证飞机处在平衡位置。控制系统通过计算当前重心与最佳重心的位置关系，通过调节燃油分布，达到调节重心的目的。

调节中心的过程例如：飞机受某种影响进行左横滚时，飞行员需要右压盘以调整飞机的姿态。本系统可以操纵燃油泵进行左右油箱之间的燃油运输，使飞机重心回到最佳位置，稳定飞机的姿态，减少飞行员的操纵。右横滚情况下同理。又如，飞机因载重或其他因素进入低头姿态时，飞行员需要拉杆以保持飞机的姿态。本系统可以通过前后油箱中的燃油泵调节燃油分布，稳定飞机姿态，辅助飞行员的操纵，达到减小杆力的效果。俯仰姿态同理。

在飞机因外界因素发生姿态的变化，即非驾驶员主动操作导致的姿态变化时，自动化辅助配平系统将介入。结合当前受影响的飞行姿态下的重心与最佳重心之间的偏差量，通过调整燃油位置分布以达到调节飞机重心的目的。

在本实施例中，所述油量传感器为超声波油量传感器。可以安装在油箱外壁，不用安装在油箱内，无接触式安装，无需开孔，不破坏原始结构，安装维护简易。不对油路系统、管道、油箱结构造成任何作用和影响。可自适应：超声波探头和油耗主机可通过软件自适应，自动匹配相应的输出信号大小，提高测量的准确度。稳定性：无需接触柴、汽油，且成熟稳定的电路结构和汽车级的元器件将使传感器连续使用数年不需更换的优点。

在本实施例中，所述左翼油箱3包括左翼内侧油箱302和左翼外侧油箱301，所述左翼外侧油箱301设置在所述飞机左翼的外侧，所述左翼内侧油箱302设置在所述中央油箱2与所述左翼外侧油箱301之间，所述左翼内侧油箱302分别与所述中央油箱2、左翼外侧油箱301连通；

所述左翼内侧油箱302和所述左翼外侧油箱301的之间设置有第二油泵8，所述左翼内侧油箱302和所述左翼外侧油箱301的出口处均设置有阀门6，所述左翼内侧油箱302和所述左翼外侧油箱301内均设置有油量传感器。

左翼油箱3包括左翼外侧油箱301和左翼内侧油箱302，且在内部均设置有油量传感器，能实时采集油箱中的油量信息、配合飞机的飞行姿态和已调整因素能实时进行更精细的配平提高配平精度。

在本实施例中所述右翼油箱4包括右翼内侧油箱401和右翼外侧油箱402，所述右翼外侧油箱402设置在所述飞机右翼的外侧，所述右翼内侧油箱401设置在所述中央油箱2与所述右翼外侧油箱402之间，所述右翼内侧油箱401分别与所述中央油箱2、右翼外侧油箱402连通；

所述右翼内侧油箱401和所述右翼外侧油箱402的之间设置有第三油泵9，所述右翼内侧油箱401和所述右翼外侧油箱402的出口处均设置有阀门6，所述右翼内侧油箱401和所述右翼外侧油箱402内均设置有所述油量传感器。

在本实施例中，右翼油箱4包括右翼外侧油箱402和右翼内侧油箱401，且在内部均设置有油量传感器，能实时采集油箱中的油量信息、配合飞机的飞行姿态和已调整因素能实时进行更精细的配平提高配平精度。

所述左翼油箱3与所述右翼油箱4以所述机身长度方向所在的直线对称设置。

将左翼油箱3和右翼油箱4对称设置，更有利于飞机的平衡。

在本实施例中，还包括尾翼配平油箱14，分别与所述尾翼配平油箱14连通的尾翼左侧配平油箱15和尾翼右侧配平油箱16，所述尾翼配平油箱14与所述中央油箱2连通，且所述尾翼配平油箱14与所述中央油箱2之间设置有第四油泵10；

所述尾翼配平油箱14的出口处设置有阀门6，所述尾翼配平油箱14、所述尾翼左侧配平油箱15和所述尾翼右侧配平油箱16内均设置有油量传感器。

设置尾翼配平油箱14并且在内部设置有油量传感器，实时采集油箱中的油量信息，配合左翼油箱3和右翼油箱4的油量信息、飞机的飞行姿态和已调整因素能实时进行配平，且配平精度高，有利于飞机稳定飞行，降低事故发生率。

还包括第一过滤装置，所述第一过滤装置分别设置在所述尾翼左侧配平油箱15以及所述尾翼右侧配平油箱16与所述尾翼配平油箱14连通的油路管道中。

设置第一过滤装置防止污染物通过油路管道传播扩散到其他油箱。

还包括第一附加油箱1，所述第一附加油箱1与所述中央油箱2连通；所述第一附加油箱1与所述中央油箱2之间设置有第六油泵17，所述第一附加油箱1的出口处设置有阀门6，内部设置有油量传感器。

在本实施例中，设置第一中央附加油箱且在内部均设置有油量传感器，能实时采集油箱中的油量信息、配合飞机的飞行姿态和已调整因素能实时进行更精细的配平提高配平精度。

进一步，还包括第二附加油箱11，所述第二附加油箱11与所述中央油箱2连通；所述第二附加油箱11与所述中央油箱2之间设置有第五油泵13，所述第二附加油箱11的出口处设置有阀门6，内部设置有油量传感器。

设置第二中央附加油箱且在内部均设置有油量传感器，能实时采集油箱中的油量信息、配合飞机的飞行姿态和已调整因素能实时进行更精细的配平提高配平精度。

超声波油耗传感器可以安装在油箱外壁，不用安装在油箱内，无接触式安装，无需开孔，不破坏原始结构，安装维护简易不对油路系统、管道、油箱结构造成任何作用和影响。可自适应：超声波探头和油耗主机可通过软件自适应，自动匹配相应的输出信号大小，提高测量的准确度。稳定性：无需接触柴、汽油，且成熟稳定的电路结构和汽车级的元器件将使传感器连续使用数年不需更换的优点。

在本实施例中，还包括第二过滤装置，所述过第二过滤装置分别设置在所述左翼油箱3以及所述右翼油箱4与中央油箱2连通的油路管道中。

设置第二过滤装置防止污染物通过油路管道传播扩散到其他油箱。

在另一个实施例中，本发明还提供一种飞机，包括机体，所述机体上设置有上述的飞机辅助配平系统。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护。