机电系统的数据处理方法、装置、计算机设备及存储介质

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种民用飞机机电系统的数据处理方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术

民用飞机机电系统的性能数据包括安全性数据、可靠性数据、维修性数据、经济性数据、舒适性数据、环保性数据、重量数据、功耗数据和测试性数据等，这些数据的形式多种多样，有的为统计量，需要大量的仿真，有的为边界值，需要确定边界条件，有的来自系统供应商，有的来自航空公司和维修公司。这些数据对机载系统架构设计的影响程度各不相同。

目前，对机电系统的各类数据进行处理的核心思想是找出不同的性能数据与机电系统性能的关系，分别采用了数值计算，智能算法(如神经网络、蚁群算法、模糊数学、粒子群算法等)等。这些方法侧重于从数学层面阐述性能数据与机电系统性能之间的关系，上面这些方法还存在着明显的不足。

发明内容

本发明提供一种机电系统的数据处理方法、装置、计算机设备及存储介质，用于提高机电系统的数据处理的有效性。

本发明实施例提供一种机电系统的数据处理方法，所述方法包括：

获取环控子系统、防除冰子系统、动作子系统、刹车机电子系统分别对应的重量数据、能量消耗数据和维护数据；

根据所述重量数据、所述能量消耗数据和所述维护数据分别计算所述环控子系统的使用成本数据、所述防除冰子系统的使用成本数据、所述作动子系统的消耗数据和所述刹车机电子系统的使用成本数据；

对所述环控子系统的使用成本数据、所述防除冰子系统的使用成本数据、所述作动子系统的使用成本数据和所述刹车机电子系统的使用成本数据进行累加得到机电系统的使用成本数据。

本发明实施例提供一种机电系统的数据处理装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取环控子系统、防除冰子系统、动作子系统、刹车机电子系统分别对应的重量数据、能量消耗数据和维护数据；

计算模块，用于根据所述重量数据、所述能量消耗数据和所述维护数据分别计算所述环控子系统的使用成本数据、所述防除冰子系统的使用成本数据、所述作动子系统的使用成本数据和所述刹车机电子系统的使用成本数据；

累加模块，用于对所述环控子系统的使用成本数据、所述防除冰子系统的使用成本数据、所述作动子系统的使用成本数据和所述刹车机电子系统的使用成本数据进行累加得到机电系统的使用成本数据。

一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述机电系统的数据处理方法。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述机电系统的数据处理方法。

本发明提供的一种机电系统的数据处理方法、装置、计算机设备及存储介质，首先获取环控子系统、防除冰子系统、作动子系统、刹车机电子系统分别对应的重量数据、能量消耗数据和维护数据；然后根据所述重量数据、所述能量消耗数据和所述维护数据分别计算所述环控子系统的使用成本数据、所述防除冰子系统的使用成本数据、所述作动子系统的使用成本数据和所述刹车机电子系统的使用成本数据；最后对所述环控子系统的使用成本数据、所述防除冰子系统的使用成本数据、所述作动子系统的使用成本数据和所述刹车机电子系统的使用成本数据进行累加得到机电系统的使用成本数据。与目前从数学层面阐述性能数据与机电系统性能之间的关系相比，本发明根据对机电系统内数据之间的物理联系对数据进行处理，即根据重量数据、能量消耗数据和维护数据计算各子系统的使用成本数据，然后对各系统的使用成本数据进行累加得到机电系统总的使用成本数据，由于本发明中机电系统的使用成本数据考虑到所有子系统的重量、能量以及维护数据，从而通过本发明可以提高机电系统数据处理的有效性，更有利于在民用飞机概念方案设计阶段机电系统的架构权衡。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中机电系统的数据处理方法的流程图；

图2是本发明一实施例中机电系统的数据处理装置的原理框图；

图3是本发明一实施例中计算机设备的一示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供一种机电系统的数据处理方法，包括如下步骤：

S10，获取环控子系统、防除冰子系统、作动子系统、刹车机电子系统分别对应的重量数据、能量消耗数据和维护数据。

其中，C

在本发明提供的一个实施中，所述重量引起的使用成本数据包括：固定系统装置质量所引起的燃油代偿损失；和/或系统变质量所引起的燃油代偿损失。所述能量引起的使用成本数据包括：消耗发动机轴功率所引起的燃油代偿损失；和/或从发动机压气机引气所引起的燃油代偿损失；和/或克服冲压空气阻力所引起的燃油代偿损失。

需要说明的是，本实施例中的机电系统除了包含环控子系统、防除冰子系统、作动子系统、刹车机电子系统，还包含起落架子系统，燃油子系统，电气子系统，液压子系统，APU子系统等，本发明实施例不做具体限定。

S20，根据重量数据、能量消耗数据和维护数据分别计算环控子系统的使用成本数据、防除冰子系统的使用成本数据、作动子系统的使用成本数据和刹车子系统的使用成本数据。

在本实施例中，各子系统的使用成本数据通过下述公式进行计算：

Cost＝C

其中，Cost为子系统总的使用成本数据，C

S30，对所述环控子系统的使用成本数据、所述防除冰子系统的使用成本数据、所述作动子系统的使用成本数据和所述刹车子系统的使用成本数据进行累加得到机电系统的使用成本数据。

在本发明实施例中，通过下述公式对所述环控子系统的使用成本数据、所述防除冰子系统的使用成本数据、所述作动子系统的使用成本数据和所述刹车子系统的使用成本数据进行累加得到机电系统的使用成本数据。

需要说明的是，本实施例中的每个子系统包含多个架构，每种架构对应一种使用成本数据。如环控子系统包括3个架构，防除冰子系统包括3个架构，作动子系统的使用成本数据包括2个架构，刹车子系统的使用成本数据包括2个架构。对各个系统的所有架构计算得到(3*3*2*2＝36)36条机电系统的使用成本数据，然后从这36条机电系统的使用成本数据中选择数值最小的使用成本数据，此时机电各子系统所采用的架构既是民用飞机概念方案设计阶段各机电子系统最终所采用的系统架构。

在本实施例中，约束条件机电分系统的互相影响是指去除各子系统架构相互影响的机电系统的使用成本数据。例如，根据各个子系统的架构数量计算得到36条机电系统的使用成本数据，若对于环控子系统中第一种架构和防除冰子系统中的第二中架构相互影响，则去除架构影响对应的机电系统的使用成本数据，然后再从剩下的机电系统的使用成本数据中选择数值最小的使用成本数据。

本发明提供的一种机电系统的数据处理方法，与目前从数学层面阐述性能数据与机电系统性能之间的关系相比，本发明根据对机电系统内数据之间的物理联系对数据进行处理，即根据重量数据、能量消耗数据和维护数据计算各子系统的使用成本数据，然后对各系统的使用成本数据进行累加得到机电系统总的使用成本数据，由于本发明中机电系统的使用成本数据考虑到所有子系统的重量、能量以及维护数据，从而通过本发明可以提高机电系统数据处理的有效性。

在本发明提供的一个实施例中，机电系统是有重量的，如环控系统的重量包括系统附件、控制阀件及管路等。在给定的飞行时间τ

其中，所述M为系统的质量；

所述g为重力加速度，单位为m/s

所述K为升阻比；

所述C

所述τ

在本发明提供的一个实施例中，可变质量指的是在飞行过程中消耗的冷却剂质量，如水、液氮以及水和酒精的混合液等。分别有下列两种情况。

在整个续航时间内，可变质量的消耗率为常值，系统可变质量引起的对飞机起飞质量的影响包括：可变质量和运输该质量所需消耗的燃油质量。具体的，所述系统变质量所引起的燃油代偿损失通过下述模型计算：

其中，所述g为重力加速度，单位为m/s

所述K为升阻比；

所述C

所述τ

所述W

所述τ

在预置时间段内，可变质量的消耗率为常值，可变质量在τ

其中：所述g为重力加速度，单位为m/s

所述K为升阻比；

所述C

所述τ

所述τ

所述W

在本发明提供的一个实施例中，当系统正常运行需要消耗发动机轴功率时，发动机需要消耗燃油来输出所需的功率，为了运输这部分燃油又需要消耗燃油，这样就构成了从发动机轴输出功率所引起的燃油代偿损失。在实施例中，所述消耗发动机轴功率所引起的燃油代偿损失通过下述模型计算：

其中，

式中，所述η

所述η

所述k为绝热系数；

所述C

所述τ

所述R为空气气体常数，单位为J/(kg·℃)或J/(kg·K)；

所述ε

所述C

所述H

所述T

所述ε

所述π

所述P为输出轴功率，单位为W。

在本发明提供的一个实施例中，当从发动机压气机引气时，其燃油代偿损失的计算模型为：

其中，对于涡轮喷气发动机，从发动机压气机中间级引气

从发动机压气机末级引气

式中：所述q

所述C

所述H

所述T

所述π

所述ε

所述D为气动阻力，单位为N；

所述C

所述π

在本发明提供的一个实施例中，环控系统所用冷源多为外环境的冲压空气，冲压空气的引入需要专用进气道，它所引起的气动阻力为D，通常气动阻力由外部阻力和动量阻力两部分构成。在系统方案评价和估算中，为了简化计算，可忽略排气口的推力恢复。另外研究表明，外部阻力与动量阻力相比，其值较小(<7％)，故在系统方案估算中，同样也将外部阻力忽略，则气动阻力为：

D＝q

克服冲压空气阻力需要消耗燃油，为了运输这部分燃油，又需要额外消耗燃油，克服冲压空气阻力的燃油代偿损失的计算模型为：

其中：所述D为气动阻力，单位为N；

所述q

所述v为飞行速度，单位为m/s。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

在一实施例中，提供一种机电系统的数据处理装置，该机电系统的数据处理装置与上述实施例中机电系统的数据处理方法一一对应。如图2所示，该机电系统的数据处理装置包括：获取模块10、计算模块20、累加模块30。各功能模块详细说明如下：

获取模块10，用于获取环控子系统、防除冰子系统、作动子系统、刹车机电子系统分别对应的重量数据、能量消耗数据、维护数据；

计算模块20，用于根据所述重量数据、所述能量消耗数据和所述维护数据分别计算所述环控子系统的使用成本数据、所述防除冰子系统的使用成本数据、所述作动子系统的使用成本数据和所述刹车机电子系统的使用成本数据；

累加模块30，用于对所述环控子系统的使用成本数据、所述防除冰子系统的使用成本数据、所述作动子系统的使用成本数据和所述刹车机电子系统的使用成本数据进行累加得到机电系统总的使用成本数据。

具体的，所述重量引起的使用成本数据包括：

固定系统装置质量所引起的燃油代偿损失；和/或

系统变质量所引起的燃油代偿损失。

具体的，所述能量消耗引起的使用成本数据包括：

消耗发动机轴功率所引起的燃油代偿损失；和/或

从发动机压气机引气所引起的燃油代偿损失；和/或

克服冲压空气阻力所引起的燃油代偿损失。

具体的，所述固定系统装置质量所引起的燃油代偿损失通过下述模型计算：

其中，所述M为系统的质量；

所述g为重力加速度，单位为m/s

所述K为升阻比；

所述C

所述τ

具体的，在整个续航时间内，所述系统变质量所引起的燃油代偿损失通过下述模型计算：

其中，所述g为重力加速度，单位为m/s

所述K为升阻比；

所述C

所述τ

所述W

所述τ

具体的，在预置时间段内，所述系统变质量所引起的燃油代偿损失通过下述模型计算：

其中：所述g为重力加速度，单位为m/s

所述K为升阻比；

所述C

所述τ

所述τ

所述W

具体的，所述消耗发动机轴功率所引起的燃油代偿损失通过下述模型计算：

其中，

所述C

所述H

所述T

所述T

所述ε

所述π

所述P为输出轴功率，单位为W。

具体的，所述从发动机压气机引气所引起的燃油代偿损失通过下述模型计算：

其中，对于涡轮喷气发动机，从发动机压气机中间级引气

从发动机压气机末级引气

式中：所述q

所述π

具体的，所述克服冲压空气阻力所引起的燃油代偿损失

D＝q

其中：所述D为气动阻力，单位为N；

所述q

所述v为飞行速度，单位为m/s。

关于机电系统的数据处理装置的具体限定可以参见上文中对于机电系统的数据处理方法的限定，在此不再赘述。上述机电系统的数据处理装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图3所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种机电系统的数据处理方法。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

获取环控子系统、防除冰子系统、作动子系统、刹车机电子系统分别对应的重量数据、能量消耗数据和维护数据；

根据所述重量数据、所述能量消耗数据和所述维护数据分别计算所述环控子系统的使用成本数据、所述防除冰子系统的使用成本数据、所述作动子系统的使用成本数据和所述刹车机电子系统的使用成本数据；

对所述环控子系统的使用成本数据、所述防除冰子系统的使用成本数据、所述作动子系统的使用成本数据和所述刹车机电子系统的使用成本数据进行累加得到机电系统的使用成本数据。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取环控子系统、防除冰子系统、作动子系统、刹车机电子系统分别对应的重量数据、能量消耗数据和维护数据；

根据所述重量数据、所述能量消耗数据和所述维护数据分别计算所述环控子系统的使用成本数据、所述防除冰子系统的使用成本数据、所述作动子系统的使用成本数据和所述刹车机电子系统的使用成本数据；

对所述环控子系统的使用成本数据、所述防除冰子系统的使用成本数据、所述作动子系统的使用成本数据和所述刹车机电子系统的使用成本数据进行累加得到机电系统总的使用成本数据。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。