控制飞行器的重心的方法 |
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| 申请号 | CN200880132082.8 | 申请日 | 2008-11-25 | 公开(公告)号 | CN102224071A | 公开(公告)日 | 2011-10-19 |
| 申请人 | 空中客车操作有限公司; | 发明人 | M·斯波蒂斯伍德; A·布尔克哈特; P·顺恩加尔加德; | ||||
| 摘要 | 一种控制具有多个 燃料 箱的 飞行器 的 重心 的方法，该方法包括根据预定顺序从所述 燃料箱 中的一个或更多个传送燃料，所述顺序的定时取决于所述飞行器的总重量的减少。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种控制具有多个燃料箱的飞行器的重心的方法，该方法包括根据预定顺序从所述燃料箱中的一个或更多个传送燃料，所述顺序的定时取决于所述飞行器的总重量的减少。 |
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| 说明书全文 | 控制飞行器的重心的方法技术领域背景技术[0002] 在具有多个燃料箱的飞行器中，随着燃料的使用，在飞行期间自动在各箱之间传送燃料是常用惯例。尽管对燃料传送的控制将取决于各箱中的燃料量，但也可考虑其他因素。一个这样的因素是飞行器的总重量重心(GWCG)。随着燃料的使用，GWCG可以沿飞行器的中心轴前后移动。如果允许GWCG的移动超出特定限度，则会削弱飞行员控制飞行器的能力。利用飞行器中不同箱之间的燃料传送来控制GWCG的移动，并防止超过前后限度。 [0003] 一些飞行器使燃料箱中的一个或更多个朝向飞行器后部定位，例如，位于尾部的水平尾翼内，或朝向货物区后部定位。由于该燃料箱位于飞行器末端处，所以在它内部保持的燃料的重量对飞行器的GWCG总体上具有很大影响。 [0004] 通常使用在各单独燃料箱中的燃料质量来计算飞行器的GWCG，对于各燃料箱，通过燃料量指示器(FQI)给出燃料质量。基于该计算的值以及其他值来控制燃料传送，以将GWCG维持在前后限度内。但是，如果FQI中的一个或更多个、特别是针对重心调整箱的FQI出现故障，则不能基于报告的燃料质量直接计算GWCG，因此不能直接控制燃料传送并在此基础上控制GWCG。 发明内容[0005] 根据本发明的一个方面，提供了一种控制具有多个燃料箱的飞行器的重心的方法，该方法包括根据预定顺序从所述燃料箱中的一个或更多个传送燃料，所述顺序的定时取决于所述飞行器的总重量的减少。 [0006] 所述预定顺序被设置为将所述飞行器的重心维持在预定前后限度内。 [0007] 所述多个燃料箱优选包括重心调整箱，并且所述顺序包括在下面二者之间进行交替：从除了所述重心调整箱以外的燃料箱中的一个或更多个传送燃料达总重量减少第一量所需的时间；和从所述重心调整箱传送燃料达总重量减少第二量所需的时间，所述第二量小于所述第一量。 [0008] 所述飞行器的总重量可计算为机上燃料为零时所述飞行器的重量的预定值与当前机上燃料的值的和。 [0009] 另外，当前机上燃料的值可计算为初始机上燃料量的值(FOBinit)减去已用燃料量。 [0011] 另选地，各燃料箱可具有关联的燃料量指示器，并且初始机上燃料量的值(FOBinit)可在所有飞行器发动机均已启动时被确定为针对具有出现故障的关联的燃料量指示器的各燃料箱的燃料的分配值加上各其余燃料箱中燃料的总和所得的和。 [0012] 所述分配值优选在零到燃料箱最大容量的范围内。 [0013] 所述分配值可被自动设置为等于具有工作的燃料量指示器的其余燃料箱中的一个的燃料量。另选地，所述分配值可手动输入并且可为零。 [0014] 另选地，所述飞行器的总重量的减少可被视为等于已用燃料的重量。 [0016] 下面将参照附图仅通过非限制性示例来描述本发明的实施方式，在附图中： [0017] 图1示意性示出飞行器可能的燃料箱布局；和 [0018] 图2示出根据本发明的实施方式操作燃料传送时飞行器的GWCG的变化。 具体实施方式[0019] 图1示意性示出飞行器燃料系统内的单独燃料箱的通常结构，为了简洁，仅示出飞行器的包含燃料箱的那些部件，即机翼和尾部。两对燃料箱(总共4个单独的箱)位于飞行器的机翼2内，其中包括内侧对4a、4b和外侧对5a、5b。两个另外的箱6a、6b也位于机翼内，从这两个另外的箱6a、6b中取得实际馈送到各发动机的燃料。这些箱称为馈送箱。通常，飞行器携带的燃料大部分保持在机翼箱内。单个中央箱7位于飞行器机翼之间的机身内。另外，单个重心调整箱8位于飞行器的尾部中，更具体地，位于水平尾翼10中。将理解，示出的燃料箱结构仅显示为示例，其他结构也是可能的。例如，一些飞行器可具有位于飞行器的货舱内的附加箱。 [0020] 各单独的燃料箱关联有相应的燃料量指示器(FQI)，燃料量指示器(FQI)提供对于各箱内的燃料量的报告值，该值一般以千克给出。在实践中，对于各燃料箱，将得到来自多个单独的燃料传感器的读数，以及有关飞行器的姿态的信息和有关燃料箱的形状的另外信息，当由合适的数据处理器对这些进行组合时，提供对于燃料箱内包含的燃料的报告量的单个值。但是，为了简洁和便于理解，可将针对各燃料箱的FQI视为单个单元。由各FQI报告的针对所有单独的燃料箱的值通常通过飞行器驾驶舱中的合适的显示器报告给机组人员，并且提供到飞行器控制系统的其他部分(包括燃料管理系统)。如上所述，可以使用针对各单独箱的燃料质量值来计算飞行器的总重量重心(GWCG)。GWCG值接着由燃料管理系统使用，来自动在单独燃料箱之间传送燃料，以将GWCG维持在飞行器的预定安全限度内。但是，如果FQI出现故障，则不可能再按照这种方式直接计算GWCG值。 [0021] 根据本发明的实施方式，如果燃料箱FQI中的一个或更多个出现故障，则随着燃料的使用，采用燃料传送策略，该策略基于飞行器上燃料重量的变化，因此导致的飞行器总重量的变化。该策略是交替进行从主燃料箱(即，机翼燃料箱或中央燃料箱)中的一个或更多个到馈送箱的燃料传送、以及从对GWCG具有最大影响的燃料箱到馈送箱的燃料传送，每种传送的持续时间等于飞行器机上的燃料总重量减少预定量所需的时间。根据本发明的一个实施方式，从机翼箱传送燃料达到机上燃料总重量、以及因此飞行器总重量减少30吨所需的时间长度，接着从重心调整箱传送燃料达到总重量减少5吨所需的时间。接着重复该模式。根据燃料箱的结构，对飞行器的GWCG具有最大影响的燃料箱将随不同飞行器而变化。例如，它可以是位于水平尾翼内的重心调整箱，或者可以是后部货舱箱。 [0022] 基于FQI出现故障时GWCG初始很好地位于前后限度内的假设，预先确定燃料传送模式和它们的持续时间，以确保飞行器的GWCG保持在针对该飞行器设置的前后限度内。该假设是正当的，因为在正常燃料传送操作下，控制GWCG以使其以要求的幅度位于前后限度内。图2图示出当根据上面提到的本发明的实施方式操作燃料传送时飞行器的实际GWCG的变化。纵轴表示飞行器(在该具体情况下为大型客机)的总重量，而上下横轴表示分别以平均气动弦长(MAC)的MAC前缘的百分比以及吨/米为单位测量的飞行器重心。较粗的实线表示对于各种可能的飞行器总重量的飞行器GWCG的预定限度，要求GWCG保持在该预定限度内以确保可以安全地控制飞行器。这些限度通常针对新的飞行器设计而数字地建模，并通过实际测试飞行数据检验，因此将根据飞行器设计的不同而变化。前GWCG限度由箭头12和14指示的实线的左边元素表示，而后限度由箭头16表示。在前后GWCG限度之间描绘的细线18表示随着燃料的使用、并且因此随着飞行器总重量由于根据本发明实施方式执行燃料传送而减少，飞行器随时间变化的实际GWCG。描绘的线的顶端表示当报告FQI故障时在时间上的点，在示出的示例中对应于大约370吨的飞行器总重量。根据上面讨论的本发明的实施方式，从机翼箱的燃料传送开始并一直持续到飞行器总重量减少(通过燃料使用)30吨。这在图2上由箭头20示出。在该点处，从机翼箱的传送停止，并且从重心调整箱的传送开始并一直持续到飞行器总重量进一步减少5吨，如箭头22所示。接着重复该模式。从图2可以看出，从重心调整箱的燃料传送(由箭头22、24和26标记)比从机翼箱(由箭头20、28、30和32标记)的传送对飞行器GWCG具有大得多的影响。 [0023] 当飞行器在着陆前开始降落或者宣布重心调整箱为空时，传送模式停止。当位于重心调整箱内的燃料泵中的一个或更多个报告低燃料压力读数超过预定时段、以指示重心调整箱中剩余的燃料不足以进行正常的泵操作时，可以基于重心调整箱的FQI的报告值或者如果重心调整箱FQI已经出现故障，宣布重心调整箱为空。 [0024] 根据本发明的实施方式，可以使用多种方法来确定FQI出现故障时飞行器总重量的变化。一种方法是使用申请人同时待审的专利申请(申请人案号XA2939)中提供的方法来计算飞行器总重量的值AGW_Failed_FQI。该方法如下计算AGW_Failed_FQI： [0025] AGW_FailedFQI＝FOB_FailedFQI+ZFW [0026] 其中ZFW是机上燃料为零时飞行器重量的预定值(通常由机组人员手动输入到燃料管理系统)，并且FOB_Failed_FQI是飞行器机上燃料量的计算值。FOB_Failed_FQI的计算如下执行： [0027] FOB_FailedFQI＝FOBinit-Fuel_Used [0028] Fuel_Used是从飞行器的所有发动机启动并充分运行的点开始飞行器的发动机使用的燃料的值，并根据由与各飞行器发动机相关联的燃料使用指示器提供的值的总和来确定。 [0029] FOBinit是在飞行器起飞前飞行器的所有发动机充分运行的点(即，在时间上与开始记录Fuel_Used时相同的点)处针对初始机上燃料量的值。如果针对飞行器的所有FQI在飞行器起飞点处工作，则将FOBinit的值给出为由各FQI报告的燃料量值的总和。接着，在后续FQI故障的情况下，燃料管理系统在飞行器飞行期间连续计算FOB_Failed_FQI的值，在这种情况下所计算的FOB_Failed_FQI的值替代FOB的正常值。 [0030] 如果在飞行器起飞前出现FQI故障，则按照另选方式确定FOBinit的值。根据一些实施方式，将FOBinit的值确定为由工作的FQI报告的值加上针对与故障FQI关联的燃料箱中的燃料量的分配值所得的和。分配值可以仅仅是由机组人员基于他们对故障FQI箱中的期望燃料量的知识而手动输入的值。另选地，可以根据与故障FQI相关联的燃料箱的位置而自动确定该分配值。例如，如果与故障FQI相关联的燃料箱是机翼箱(4a，5a)中的一个，则分配值被设置为等于针对位于相对机翼中的相应姊妹箱(4b，5b)报告的FQI值。如果与故障FQI相关联的燃料箱是重心调整箱，则分配值被设置为零。如果多于一个FQI出现故障，则根据上述方法中的任意方法来确定对于各相关联箱的分配值，例如，可以同时进行多于一种的确定各分配值的方法。 [0031] 确定FOBinit的值的另外的另选方法是手动输入对于各燃料箱的估计值(无论它们关联的FQI是否已经出现故障)并且将所有估计值相加。 [0032] 根据本发明的实施方式，使用上述方法来计算FQI故障时AGW_Failed_FQI的值，可以确定AGW_Failed_FQI的变化，并使用该变化来控制燃料传送模式。 [0033] 在其他实施方式中，可以另选地使用FOB_Failed_FQI的值来确定飞行器总重量的变化，并因此控制燃料传送方案。 [0034] 在另外的实施方式中，可利用使用的燃料值(通过将根据关联的燃料使用指示器而报告的各发动机使用的燃料值相加所确定)来直接确定飞行器总重量的变化，并因此控制燃料传送方案。 [0035] 如所提到的并且如将理解的，对于不同的飞行器设计，各种燃料传送的持续时间将不同。但是，在所有情况下，将基于已知的GWCG特性而确定传送持续时间(按照图2中示出的示例)，以确保燃料传送将GWCG维持在针对该飞行器设置的前后限度内。 |
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