RU2532966C1

RU2532966C1 - Onboard system for fuel control with compensation for fuel temperature

Info

Publication number: RU2532966C1
Application number: RU2013129888/11A
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Новиков; Дмитрий Владимирович Земсков; Ольга Евгеньевна Котенева
Original assignee: Открытое акционерное общество "Техприбор"
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2014-11-20

Abstract

FIELD: aircraft engineering.

SUBSTANCE: this system comprises fuel parameter transducers fitted in aircraft fuel tanks: Fuel level and dielectric constant, fuel upper and lower level indicators, onboard computer with left and right control modules, control channels and memory cells on fuel tank geometry, left and right fuel age modules, comparator and balance adjuster. System onboard computer incorporates inputs to receive extra data from aircraft roll and pitch transducers.

EFFECT: higher accuracy, validity and efficiency of measurement fuel mass store, fuel reserve supply and control over aircraft balance at standard and emergent conditions of system operation.

1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к авиаприборостроению и может быть использовано для измерения массового запаса топлива на самолете и управления распределением топлива в топливных баках самолета.The present invention relates to aircraft instrumentation and can be used to measure the mass fuel supply on an airplane and control the distribution of fuel in the fuel tanks of an airplane.

Известна бортовая топливоизмерительная система, предназначенная для измерения запаса топлива на борту самолета [Патент Российской Федерации №2156444, МПК G01F 23/26, опубл. 2000]. Она содержит датчики уровня топлива, установленные в топливных баках, бортовой вычислитель, датчик температуры топлива, установленный в одном из топливных баков, устройство сравнения и индикатор. Массовый запас топлива в этой системе определяется путем коррекции в бортовом вычислителе объемного запаса топлива по измеренному значению температуры топлива в одном из топливных баков, причем объемный запас топлива определяется в бортовом вычислителе на основе информации, полученной от датчиков уровня топлива.Known on-board fuel measuring system designed to measure the fuel supply on board the aircraft [Patent of the Russian Federation No. 2156444, IPC G01F 23/26, publ. 2000]. It contains fuel level sensors installed in the fuel tanks, an on-board computer, a fuel temperature sensor installed in one of the fuel tanks, a comparison device and an indicator. The mass fuel supply in this system is determined by correcting the volume of fuel in the on-board computer from the measured value of the fuel temperature in one of the fuel tanks, and the volume of fuel is determined in the on-board computer based on information received from the fuel level sensors.

Недостатками известной системы являются наличие методической погрешности определения массового запаса топлива, вызванной разбросом температур топлива в различных топливных баках, а также невозможность обнаружения разбаланса топлива в симметрично расположенных топливных баках противоположных бортов самолета.The disadvantages of the known system are the presence of a methodological error in determining the mass supply of fuel caused by the dispersion of fuel temperatures in different fuel tanks, as well as the inability to detect fuel imbalance in symmetrically located fuel tanks of opposite sides of the aircraft.

Указанные недостатки частично отсутствуют в известной бортовой топливоизмерительной системе с температурной компенсацией [Патент на изобретение Российской Федерации №2189926, МПК 7 B64D 37/00, 37/14, G01F 23/26, опубл. 2002].These disadvantages are partially absent in the known on-board fuel metering system with temperature compensation [Patent for the invention of the Russian Federation No. 2189926, IPC 7 B64D 37/00, 37/14, G01F 23/26, publ. 2002].

В состав этой системы, предназначенной для измерения массового запаса и разбаланса топлива на борту самолета, входят бортовой вычислитель, устройство сравнения, индикатор, а также установленные в топливных баках сигнализаторы уровня топлива и датчики параметров топлива: уровня и температуры.The composition of this system, designed to measure the mass supply and unbalance of fuel on board an aircraft, includes an on-board computer, a comparison device, an indicator, as well as fuel level indicators and fuel level sensors installed in the fuel tanks: level and temperature.

Известная система характеризуется достаточно низкой погрешностью измерения массового запаса топлива на борту самолета, что достигнуто за счет установки датчиков температуры топлива во всех стационарных топливных баках самолета.The known system is characterized by a sufficiently low error in measuring the mass fuel supply on board the aircraft, which is achieved by installing fuel temperature sensors in all stationary fuel tanks of the aircraft.

Однако в известной системе балансировка топлива по бортам самолета выполняется с существенной методической погрешностью, что приводит к возникновению разбаланса топлива, нарушающего поперечную центровку самолета в полете, поскольку массы топлива в правых и левых симметрично расположенных топливных баках самолета могут существенно отличаться между собой.However, in the known system, balancing the fuel on board the aircraft is carried out with a significant methodological error, which leads to a fuel imbalance that violates the lateral alignment of the aircraft in flight, since the fuel masses in the right and left symmetrically located fuel tanks of the aircraft can differ significantly from each other.

Указанная методическая погрешность вызвана тем, что в известной системе текущие значения массы топлива в каждом из топливных баков определяются путем вычитания массы топлива, израсходованного авиадвигателями из топливных баков в полете, из массы топлива, залитого в эти баки при заправке самолета топливом на земле.The specified methodological error is caused by the fact that in the known system the current values of the fuel mass in each of the fuel tanks are determined by subtracting the mass of fuel consumed by the aircraft engines from the fuel tanks in flight from the mass of fuel poured into these tanks when refueling the aircraft with fuel on the ground.

Так как обе указанные величины: масса израсходованного топлива и масса заправленного топлива в конкретном топливном баке вычисляются в известной системе с погрешностью интегрирования мгновенного расхода топлива по времени полета, а также с погрешностью измерения значений температуры и диэлектрической проницаемости топлива в упомянутом баке, то в известной системе возникает и возрастает по мере интегрирования по времени полета погрешность определения фактической массы топлива в топливном баке, что приводит к возрастанию разбаланса топлива и нарушению поперечной центровки самолета по топливу.Since both of these values: the mass of consumed fuel and the mass of refueling fuel in a particular fuel tank are calculated in the known system with the error of integration of the instantaneous fuel consumption over the flight time, as well as with the error of measuring the temperature and dielectric constant of the fuel in the said tank, in the known system the error in determining the actual mass of fuel in the fuel tank arises and increases with integration over the flight time, which leads to an increase in imbalance opliva and impaired transverse centering of aircraft fuel.

Указанный недостаток частично устранен в наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату и принятой за ближайший аналог (прототип) топливомерно-расходомерной системе самолета с температурной компенсацией [Патент Российской Федерации №2327611, МПК G01F 23/26, B64D 37/14, B64D 37/00, опубл. 2008], в состав которой входят бортовой вычислитель, датчики расхода топлива, устройство сравнения, устройство балансировки, устройство заправки, индикатор, а также установленные в топливных баках сигнализаторы нижнего уровня топлива и подключенные к бортовому вычислителю датчики параметров топлива: уровня и температуры, причем бортовой вычислитель соединен информационной линией связи с устройством сравнения и содержит выход для подключения с помощью информационной линии связи к внешним системам самолета, а устройство балансировки снабжено выходами для передачи сигналов управления перекачкой топлива.This drawback is partially eliminated in the closest to the proposed invention in terms of technical nature and the achieved technical result and adopted as the closest analogue (prototype) of the fuel and flow meter system of the aircraft with temperature compensation [Patent of the Russian Federation No. 2327611, IPC G01F 23/26, B64D 37/14 , B64D 37/00, publ. 2008], which includes an on-board computer, fuel consumption sensors, a comparison device, a balancing device, a refueling device, an indicator, as well as low level fuel level sensors installed in the fuel tanks and sensors for fuel parameters: level and temperature connected to the on-board computer, moreover, the on-board the computer is connected by an information communication line to the comparison device and contains an output for connecting using the communication line to external aircraft systems, and a sleep balancer It is equipped with outputs for transmitting fuel transfer control signals.

Известная система позволяет с достаточной точностью измерять массу топлива в каждом из топливных баков самолета и на самолете в целом, определять величину резервного остатка топлива и управлять балансировкой самолета по топливу в штатном режиме работы, т.е. при отсутствии отказов элементов системы или существенных изменений внешних условий.The known system allows with sufficient accuracy to measure the mass of fuel in each of the fuel tanks of the aircraft and on the aircraft as a whole, to determine the amount of reserve fuel remaining and to control the balance of the aircraft by fuel in normal operation, i.e. in the absence of failures of system elements or significant changes in external conditions.

Однако при существенном изменении условий полета, например, вызванных пространственными эволюциями самолета, или существенных отклонениях параметров заправляемого топлива от номинальных, например, вызванных отклонением фактического значения плотности заправляемого топлива от номинального значения, а также при отказах элементов или связей системы, известная система недостаточно точно измеряет массовый запас топлива, а также недостаточно достоверно формирует сигнал о резервном остатке топлива.However, with a significant change in flight conditions, for example, caused by spatial evolutions of the aircraft, or significant deviations of the refueling fuel parameters from the nominal ones, for example, caused by the deviation of the actual density of the refueling fuel from the nominal value, as well as in case of failures of elements or connections of the system, the known system does not accurately measure a massive fuel supply, and also not sufficiently reliably generates a signal about the reserve fuel balance.

Также недостаточно точно, достоверно и эффективно известная система управляет поперечной балансировкой самолета по топливу, в особенности, на завершающей стадии полета, а также в нештатном режиме работы. Балансировка самолета по топливу необходима для устранения разбаланса топлива между симметрично расположенными топливными баками противоположных бортов самолета, приводящего к нарушению поперечной центровки самолета. Для управления балансировкой в известной системе формируются сигналы управления перекачкой топлива из топливных баков с количеством топлива, большим номинального, в симметрично расположенные топливные баки с количеством топлива, меньшим номинального.It is also not accurate enough, reliably and effectively known system controls the lateral balancing of the aircraft for fuel, especially at the final stage of flight, as well as in emergency mode. Fuel balancing is necessary to eliminate the fuel imbalance between symmetrically located fuel tanks of the opposite sides of the aircraft, leading to a violation of the lateral alignment of the aircraft. To control the balancing in a known system, control signals are formed for pumping fuel from fuel tanks with a fuel amount greater than the nominal one into symmetrically located fuel tanks with a fuel amount less than the nominal one.

Назначением балансировочной перекачки топлива является восстановление номинальной поперечной центровки самолета путем выравнивания масс топлива на его левом и правом бортах. Формирование сигналов управления перекачкой топлива производится на основании сопоставления в устройстве сравнения значений остатка топлива в левых и правых симметрично расположенных топливных баках самолета. Запас топлива в топливном баке определяется путем вычитания массы топлива, израсходованного из этого бака в полете, из массы топлива, заправленного в него на земле. Однако при определении разбаланса топлива в известной системе масса израсходованного из топливных баков топлива определяется по информации о расходе топлива из этих баков. Так как израсходованная в полете масса топлива вычисляется в известной системе методом интегрирования расхода топлива по времени полета, то ошибка интегрирования нарастает со временем полета и уже к середине полета может достигнуть существенной величины.The purpose of balancing fuel transfer is to restore the nominal lateral alignment of the aircraft by leveling the mass of fuel on its port and starboard sides. The formation of fuel transfer control signals is made based on the comparison in the device for comparing the values of the remaining fuel in the left and right symmetrically located fuel tanks of the aircraft. The fuel supply in the fuel tank is determined by subtracting the mass of fuel consumed from this tank in flight from the mass of fuel charged to it on the ground. However, when determining the fuel imbalance in the known system, the mass of fuel consumed from the fuel tanks is determined from the information on the fuel consumption from these tanks. Since the fuel mass consumed in flight is calculated in a known system by integrating the fuel consumption over the flight time, the integration error increases with the flight time and can reach a significant value by the middle of the flight.

Поэтому использованный в известной системе способ определения величины разбаланса по информации об объемном расходе топлива содержит существенную, возрастающую со временем полета, методическую погрешность измерения, что не позволяет известной системе вести эффективное управление поперечной центровкой самолета по топливу, начиная уже с середины полета.Therefore, the method used in the known system for determining the imbalance from the information on the volumetric fuel consumption contains a significant methodological measurement error that increases with the flight time, which does not allow the known system to effectively control the lateral alignment of the aircraft by fuel, starting from the middle of the flight.

Кроме того, в известной системе разбаланс топлива вообще не может быть достоверно определен при отказе любого из датчиков расхода топлива.In addition, in the known system, the fuel imbalance in general cannot be reliably determined in case of failure of any of the fuel flow sensors.

Помимо этого, в известной системе не может быть достоверно определена масса топлива в топливном баке, содержащем датчики параметров топлива: уровня и температуры, в нештатном режиме работы, т.е. при отказе любого из упомянутых датчиков, в особенности при отказе датчиков уровня топлива Кроме того в известной системе достоверный сигнал о резервном остатке топлива может быть сформирован только в штатном режиме работы, при отсутствии отказов и существенных изменений внешних условий.In addition, in the known system, the mass of fuel in a fuel tank containing sensors of fuel parameters: level and temperature, in an abnormal mode of operation, i.e. in case of failure of any of the mentioned sensors, especially in case of failure of the fuel level sensors. In addition, in the known system a reliable signal about the reserve fuel balance can be generated only in the normal mode of operation, in the absence of failures and significant changes in external conditions.

Это объясняется тем, что сигнал о резервном остатке топлива вырабатывается в известной системе только сигнализатором нижнего уровня топлива. Поэтому в нештатном режиме работы, при отказе упомянутого сигнализатора или при существенном изменении внешних условий его работы, например при пространственных эволюциях самолета, сигнал о резервном остатке либо вообще не может быть сформирован, либо формируется с существенной ошибкой.This is because the signal on the reserve fuel remaining is generated in the known system only by the low fuel level warning device. Therefore, in an abnormal mode of operation, in the event of a failure of the aforementioned signaling device or in a significant change in the external conditions of its operation, for example, during spatial evolutions of an aircraft, a signal about the reserve balance either cannot be generated at all or is generated with a significant error.

Задачей предлагаемого изобретения и его техническим результатом является повышение точности и надежности работы системы как в штатном, так и в нештатном режимах.The objective of the invention and its technical result is to increase the accuracy and reliability of the system in both standard and emergency modes.

Указанная задача решаетсяThe specified task is being solved.

во-первых, за счет повышения точности измерения массы топлива путем метрологического комплексирования информации об уровне, диэлектрической проницаемости и плотности топлива, углах пространственного положения его свободной поверхности и о геометрии топливных баков,firstly, by increasing the accuracy of measuring the mass of fuel by metrological integration of information about the level, permittivity and density of the fuel, the angles of the spatial position of its free surface and the geometry of the fuel tanks,

во-вторых, за счет метрологического парирования отказов датчиков параметров топлива путем использования информации от соответствующего исправного датчика, расположенного на противоположном борту самолета симметрично отказавшему,secondly, due to the metrological parry of the failures of the fuel parameter sensors by using information from the corresponding serviceable sensor located on the opposite side of the aircraft symmetrically refused,

в-третьих, за счет мажоритарного формирования сигнала о резервном остатке топлива с использованием трех физически разнородных источников измерительной информации.thirdly, due to the majority formation of a signal about the reserve fuel balance using three physically dissimilar sources of measurement information.

Для решения поставленной задачи бортовая система управления топливом с компенсацией по температуре топлива, содержащая бортовой вычислитель, устройство сравнения, устройство балансировки, устройство заправки, индикатор и установленные в топливных баках сигнализаторы нижнего уровня топлива, а также установленные в топливных баках и подключенные к бортовому вычислителю датчики параметров топлива: уровня и температуры, причем бортовой вычислитель содержит выход для подключения с помощью информационной линии связи к внешним системам самолета и соединен с помощью информационной линии связи с устройством сравнения, а устройство балансировки снабжено выходами для передачи сигналов управления перекачкой топлива, дополнена новыми элементами и связями.To solve this problem, an onboard fuel temperature-compensated fuel management system containing an on-board computer, a comparison device, a balancing device, a refueling device, an indicator and low fuel level warning devices installed in the fuel tanks, as well as sensors installed in the fuel tanks and connected to the on-board computer fuel parameters: level and temperature, moreover, the on-board computer contains an output for connecting via an information line to external systems with the amulet and is connected via an information line to a comparison device, and the balancing device is equipped with outputs for transmitting fuel transfer control signals, supplemented with new elements and connections.

Предложенная система отличается от прототипа тем, что в ее состав дополнительно введены левый и правый модули управления, каждый из которых снабжен основным и дублирующим входами, правые и левые модули топливомера, пульт управления, задатчик плотности топлива, установленные в топливных баках сигнализаторы верхнего уровня топлива, а также правые и левые контрольные каналы и правые и левые ячейки памяти, причем число контрольных каналов и число ячеек памяти равны, каждое, числу топливных баков, задатчик плотности топлива, устройство заправки и индикатор входят в состав пульта управления, правые и левые ячейки памяти входят в состав правого и левого модулей управления, соответственно, а модули управления и контрольные каналы входят в состав бортового вычислителя.The proposed system differs from the prototype in that it has additionally introduced left and right control modules, each of which is equipped with primary and backup inputs, right and left fuel gauge modules, a control panel, a fuel density adjuster, fuel level high level indicators installed in the fuel tanks, as well as the right and left control channels and the right and left memory cells, the number of control channels and the number of memory cells being equal, each, to the number of fuel tanks, fuel density adjuster, lock device Set and display part of the remote control, the right and left memory cell included in the right and left control modules, respectively, and the control modules and control channels included in the onboard computer.

Помимо этого устройство сравнения снабжено дополнительным выходом, предназначенным для подключения к соответствующему входу внешних систем самолета, бортовой вычислитель дополнен входом, предназначенным для подключения с помощью информационной линии связи к датчику углов крена и тангажа самолета, а датчики температуры топлива установлены в топливных баках на высоте сигнализаторов нижнего уровня топлива.In addition, the comparison device is equipped with an additional output intended for connecting to the corresponding input of the aircraft's external systems, the on-board computer is supplemented with an input intended for connecting using the communication line to the aircraft’s roll and pitch angle sensors, and fuel temperature sensors are installed in the fuel tanks at the height of the signaling devices lower fuel level.

Элементы предложенной системы имеют следующие связи и соединения.Elements of the proposed system have the following connections and connections.

Датчики параметров топлива подключены к бортовому вычислителю через модули топливомера, причем установленные в конкретном топливном баке упомянутые датчики подключены к бортовому вычислителю через модуль топливомера, соответствующий упомянутому баку. При этом выходы каждого из левых модулей топливомера соединены с помощью соответствующих информационных линий связи с основным входом левого модуля управления и с дублирующим входом правого модуля управления, а выходы каждого из правых модулей топливомера соединены с помощью соответствующих информационных линий связи с основным входом правого модуля управления и с дублирующим входом левого модуля управления.The fuel parameter sensors are connected to the on-board computer through the fuel gauge modules, said sensors installed in the specific fuel tank being connected to the on-board computer through the fuel gauge module corresponding to the tank. In this case, the outputs of each of the left fuel gauge modules are connected using the corresponding communication lines to the main input of the left control module and to the redundant input of the right control module, and the outputs of each of the right fuel gauge modules are connected using the corresponding information lines to the main input of the right control module and with redundant input of the left control module.

Левый и правый модули управления соединены между собой двусторонней информационной линией связи, причем выход каждого из упомянутых модулей подключен с помощью соответствующей информационной линии связи к выходу бортового вычислителя, соединенному с устройством сравнения, выход каждого из левых контрольных каналов соединен соответствующей двусторонней информационной линией связи с одним из входов левого модуля управления, а выход каждого из правых контрольных каналов соединен соответствующей двусторонней информационной линией связи с одним из входов правого модуля управления; пульт управления соединен с бортовым вычислителем двусторонней информационной линией связи, а выход устройства заправки и выход задатчика плотности топлива соединены, каждый, с одним из входов индикатора.The left and right control modules are interconnected by a two-way communication line, and the output of each of these modules is connected using the corresponding information line to the output of the on-board computer connected to the comparison device, the output of each of the left control channels is connected by a corresponding two-way communication line with one from the inputs of the left control module, and the output of each of the right control channels is connected by a corresponding two-way information line ides with one of the inputs of the right control module; the control panel is connected to the on-board computer with a two-way communication line, and the output of the refueling device and the output of the fuel density adjuster are connected, each, to one of the indicator inputs.

Датчики параметров топлива подключены к бортовому вычислителю через соответствующие модули топливомера следующим образом: выходы каждого из установленных в конкретном топливном баке датчиков уровня топлива объединены между собой и соединены с одним из входов модуля топливомера, соответствующего упомянутому баку, а выход установленного в том же топливном баке датчика температуры топлива соединен с другим входом упомянутого модуля. Выход каждого из сигнализаторов верхнего уровня топлива, установленных в левых топливных баках, соединен с одним из входов левого модуля управления, выход каждого из сигнализаторов верхнего уровня топлива, установленных в правых топливных баках, соединен с одним из входов правого модуля управления, а выход каждого из сигнализаторов нижнего уровня топлива соединен с одним из соответствующих входов бортового вычислителя. Выход устройства сравнения с помощью информационной линии связи соединен со входом устройства балансировки, выходы которого предназначены для передачи сигналов управления перекачкой топлива во внешние системы самолета.The fuel parameter sensors are connected to the on-board computer via the corresponding fuel gauge modules as follows: the outputs of each of the fuel level sensors installed in a particular fuel tank are connected to each other and connected to one of the inputs of the fuel gauge module corresponding to the mentioned tank, and the output of the sensor installed in the same fuel tank fuel temperature is connected to another input of said module. The output of each of the fuel level switches installed in the left fuel tanks is connected to one of the inputs of the left control module, the output of each of the fuel level sensors installed in the right fuel tanks is connected to one of the inputs of the right control module, and the output of each of low fuel level alarms are connected to one of the corresponding inputs of the on-board computer. The output of the comparison device using an information communication line is connected to the input of the balancing device, the outputs of which are designed to transmit control signals for pumping fuel to external aircraft systems.

Устройство и работа предложенной системы поясняются чертежом.The device and operation of the proposed system are illustrated in the drawing.

На чертеже представлена функциональная схема предложенной системы для случая, когда число топливных баков n=4. Так как число входов модулей топливомера, число контрольных каналов и число ячеек памяти предложенной системы пропорциональны числу топливных баков с установленными в них датчиками параметров топлива и сигнализаторами уровней топлива, то при изменении числа топливных баков изменяется только число упомянутых элементов и входов, однако структура взаимосвязей между элементами системы при этом остается неизменной. Поэтому сущность предложенного изобретения не зависит от числа топливных баков, при условии, что это число - четное, а левые и правые топливные баки расположены симметрично.The drawing shows a functional diagram of the proposed system for the case when the number of fuel tanks n = 4. Since the number of inputs of the fuel gauge modules, the number of control channels and the number of memory cells of the proposed system are proportional to the number of fuel tanks with fuel parameters sensors and fuel level indicators installed in them, only the number of the mentioned elements and inputs changes when the number of fuel tanks changes, however, the structure of the relationships between elements of the system remains unchanged. Therefore, the essence of the proposed invention does not depend on the number of fuel tanks, provided that this number is even, and the left and right fuel tanks are located symmetrically.

На чертеже введены следующие обозначения:The following notation is introduced in the drawing:

1 - датчик уровня топлива, 2 - датчик температуры топлива, 3 - сигнализатор верхнего уровня топлива, 4 - сигнализатор нижнего уровня топлива, 5 - первый левый топливный бак, 6 - второй левый топливный бак, 7 - первый правый топливный бак, 8 - второй правый топливный бак, 9 - первый левый модуль топливомера, 10 - второй левый модуль топливомера, 11 - первый правый модуль топливомера, 12 - второй правый модуль топливомера, 13 - левый модуль управления, 14 - правый модуль управления, 15 - бортовой вычислитель, 16 - основной вход модуля управления, 17 - дублирующий вход модуля управления, 18 - первая левая ячейка памяти, 19 - вторая левая ячейка памяти, 20 - первая правая ячейка памяти, 21 - вторая правая ячейка памяти, 22 - первый левый контрольный канал, 23 - второй левый контрольный канал, 24 - первый правый контрольный канал, 25 - второй правый контрольный канал, 26 - устройство сравнения, 27 - устройство балансировки, 28 - пульт управления, 29 - устройство заправки, 30 - индикатор, 31 - задатчик плотности топлива, 32 - датчик углов крена и тангажа самолета, 33 - внешние системы самолета.1 - fuel level sensor, 2 - fuel temperature sensor, 3 - upper fuel level indicator, 4 - low fuel level indicator, 5 - first left fuel tank, 6 - second left fuel tank, 7 - first right fuel tank, 8 - second right fuel tank, 9 - first left fuel gauge module, 10 - second left fuel gauge module, 11 - first right fuel gauge module, 12 - second right fuel gauge module, 13 - left control module, 14 - right control module, 15 - on-board calculator, 16 - the main input of the control module, 17 - duplicate mode input control, 18 - the first left memory cell, 19 - the second left memory cell, 20 - the first right memory cell, 21 - the second right memory cell, 22 - the first left control channel, 23 - the second left control channel, 24 - the first right control channel, 25 — second right control channel, 26 — comparison device, 27 — balancer, 28 — control panel, 29 — refueling device, 30 — indicator, 31 — fuel density adjuster, 32 — aircraft roll and pitch angle sensor, 33 — external aircraft systems.

Датчики уровня топлива 1 и температуры топлива 2, а также сигнализаторы верхнего уровня топлива 3 и нижнего уровня топлива 4 установлены в каждом из топливных баков: в первом и втором левых топливных баках 5 и 6, соответственно, и в первом и втором правых топливных баках 7 и 8, соответственно.The fuel level 1 and fuel temperature sensors 2, as well as the upper fuel level 3 and low fuel level 4 indicators are installed in each of the fuel tanks: in the first and second left fuel tanks 5 and 6, respectively, and in the first and second right fuel tanks 7 and 8, respectively.

Выходы датчиков уровня топлива 1, установленных в первом левом топливном баке 5, объединены между собой и подключены к одному из входов первого левого модуля топливомера 9.The outputs of the fuel level sensors 1, installed in the first left fuel tank 5, are interconnected and connected to one of the inputs of the first left module of the fuel meter 9.

Аналогичным способом объединены между собой и подключены к одному из входов второго левого модуля топливомера 10 датчики уровня топлива 1 второго левого топливного бака 6, объединены между собой и подключены к одному из входов первого правого модуля топливомера 11 датчики уровня топлива 1 первого правого топливного бака 7, объединены между собой и подключены к одному из входов второго правого модуля топливомера 12 датчики уровня топлива 1 второго правого топливного бака 8.In a similar way, fuel level sensors 1 of the second left fuel tank 6 are connected to each other and connected to one of the inputs of the second left fuel gauge module 10, fuel level sensors 1 are connected to one of the inputs of the first right fuel gauge module 11 of the first right fuel tank 7, are interconnected and connected to one of the inputs of the second right module of the fuel gauge 12 fuel level sensors 1 of the second right fuel tank 8.

Таким же образом, датчик температуры топлива 2, установленный в конкретном топливном баке 5, 6, 7, 8, подключен к другому входу модуля топливомера 9, 10, 11, 12, отвечающего упомянутому топливному баку.In the same way, the fuel temperature sensor 2, installed in a particular fuel tank 5, 6, 7, 8, is connected to another input of the fuel gauge module 9, 10, 11, 12 corresponding to the said fuel tank.

Каждый из сигнализаторов верхнего уровня топлива 3, установленных в левых топливных баках 5, 6, соединен с соответствующим входом левого модуля управления 13, а каждый из сигнализаторов верхнего уровня топлива 3, установленных в правых топливных баках 7, 8, соединен с соответствующим входом правого модуля управления 14. Оба модуля управления 13,14 входят в состав бортового вычислителя 15. Выход каждого из сигнализаторов нижнего уровня топлива 4 подсоединен к соответствующему входу бортового вычислителя 15. Один из выходов первого левого модуля топливомера 9 соединен информационной линией связи с основным входом 16 левого модуля управления 13, а другой выход упомянутого модуля топливомера соединен информационной линией связи с дублирующим входом 17 правого модуля управления 14; точно так же один из выходов второго левого модуля топливомера 10 соединен информационной линией связи с основным входом 16 левого модуля управления 13, а другой выход упомянутого модуля топливомера соединен информационной линией связи с дублирующим входом 17 правого модуля управления 14.Each of the upper fuel level switch 3 installed in the left fuel tanks 5, 6 is connected to the corresponding input of the left control module 13, and each of the upper fuel level switch 3 installed in the right fuel tanks 7, 8 is connected to the corresponding input of the right module 14. Both control modules 13.14 are part of the on-board calculator 15. The output of each of the low fuel level switch 4 is connected to the corresponding input of the on-board calculator 15. One of the outputs of the first left module is top the livomer 9 is connected by a communication line to the main input 16 of the left control module 13, and the other output of the said fuel gauge module is connected by a communication line to the backup input 17 of the right control module 14; in the same way, one of the outputs of the second left fuel gauge module 10 is connected by the communication line to the main input 16 of the left control module 13, and the other output of the mentioned fuel gauge module is connected by the communication line with the backup input 17 of the right control module 14.

Аналогично, один из выходов первого правого модуля топливомера 11 соединен информационной линией связи с основным входом 16 правого модуля управления 14, а другой выход упомянутого модуля 11 соединен информационной линией связи с дублирующим входом 17 левого модуля управления 13; точно так же один из выходов второго правого модуля топливомера 12 соединен информационной линией связи с основным входом 16 правого модуля управления 14, а другой выход упомянутого модуля 12 соединен информационной линией связи с дублирующим входом 17 левого модуля управления 13.Similarly, one of the outputs of the first right module of the fuel gauge 11 is connected by a communication line to the main input 16 of the right control module 14, and the other output of the said module 11 is connected by a communication line to the backup input 17 of the left control module 13; in the same way, one of the outputs of the second right module of the fuel gauge 12 is connected by the communication line to the main input 16 of the right control module 14, and the other output of the mentioned module 12 is connected by the information line of communication with the backup input 17 of the left control module 13.

Левый модуль управления 13 содержит первую и вторую левые ячейки памяти 18 и 19, соответственно, предназначенные для хранения информации о геометрии первого и второго левых топливных баков 5 и 6, соответственно, а правый модуль управления 14 снабжен первой и второй правыми ячейками памяти 20 и 21, соответственно, предназначенными для хранения информации о геометрии первого и второго правых топливных баков 7 и 8, соответственно. Левый и правый модули управления 13 и 14 связаны между собой двусторонней информационной линией связи, кроме того, левый модуль управления 13 соединен двусторонней информационной линией связи с первым левым контрольным каналом 22 и двусторонней информационной линией связи со вторым левым контрольным каналом 22; таким же образом, правый модуль управления 14 соединен двусторонней информационной линией связи с первым правым контрольным каналом 24 и двусторонней информационной линией связи со вторым правым контрольным каналом 25. Все упомянутые контрольные каналы входят в состав бортового вычислителя 15.The left control module 13 contains the first and second left memory cells 18 and 19, respectively, designed to store information about the geometry of the first and second left fuel tanks 5 and 6, respectively, and the right control module 14 is equipped with first and second right memory cells 20 and 21 , respectively, designed to store information about the geometry of the first and second right fuel tanks 7 and 8, respectively. The left and right control modules 13 and 14 are interconnected by a two-way communication line, in addition, the left control module 13 is connected by a two-way communication line with the first left control channel 22 and a two-way information line with the second left control channel 22; in the same way, the right control module 14 is connected by a two-way communication line with the first right control channel 24 and a two-way information line with the second right control channel 25. All of the control channels mentioned are part of the on-board computer 15.

Выход левого модуля управления 13 и выход правого модуля управления 14 подключены, каждый, с помощью соответствующей информационной линии связи к выходу бортового вычислителя 15, соединенному с помощью информационной линии связи со входом устройства сравнения 26, подключенному с помощью информационной линии связи ко входу устройства балансировки 27.The output of the left control module 13 and the output of the right control module 14 are connected, each, using the corresponding information line to the output of the on-board computer 15, connected via the information line to the input of the comparison device 26, connected via the information line to the input of the balancing device 27 .

Бортовой вычислитель 15 соединен двусторонней информационной линией связи с пультом управления 27, в состав которого входят устройство заправки 29, индикатор 30 и задатчик плотности топлива 31, причем выход устройства заправки 29 и выход задатчика плотности топлива 31 соединены, каждый, с соответствующим входом индикатора 30. Датчик углов крена и тангажа самолета 32, взаимодействующий с предложенной системой, соединен информационной линией связи с соответствующим входом бортового вычислителя 15, один из выходов которого соединен с помощью информационной линии связи с соответствующим входом внешних систем самолета 33, в состав которых входят информационная система и силовая установка. Дополнительный выход устройства сравнения 26, а также каждый из выходов устройства балансировки 27, подключен к одному из входов внешних систем самолета 33.The on-board computer 15 is connected by a two-way communication line with the control panel 27, which includes a refueling device 29, an indicator 30 and a fuel density adjuster 31, the output of the refueling device 29 and the output of the fuel density adjuster 31 are each connected to a corresponding input of the indicator 30. The roll angle and pitch angle sensor of the aircraft 32, interacting with the proposed system, is connected by an information communication line to the corresponding input of the on-board computer 15, one of the outputs of which is connected using information Discount link with external systems corresponding input plane 33, which include information system and power unit. An additional output of the comparison device 26, as well as each of the outputs of the balancing device 27, is connected to one of the inputs of the external systems of the aircraft 33.

На различных стадиях предполетной подготовки и полета самолета предложенная система выполняет нижеперечисленные функции. При предполетной подготовке предложенная системаAt various stages of pre-flight preparation and flight of the aircraft, the proposed system performs the following functions. In pre-flight preparation, the proposed system

- управляет заправкой топливом каждого топливного бака 5, 6, 7, 8 самолета. В полете предложенная система- controls the fueling of each fuel tank 5, 6, 7, 8 of the aircraft. In flight proposed system

- измеряет массовый запас топлива в топливных баках 5, 6, 7, 8 и на самолете в целом как в штатном режиме работы (при отсутствии отказов), так и в нештатном режиме (при наличии отказов);- measures the mass fuel supply in the fuel tanks 5, 6, 7, 8 and on the plane as a whole both in the normal operation mode (in the absence of failures) and in the emergency mode (in the presence of failures);

- управляет балансировкой топлива в штатном и нештатном режимах;- manages fuel balancing in normal and emergency modes;

- вырабатывает сигнал о резервном остатке топлива в штатном и нештатном режимах.- generates a signal about the reserve fuel balance in the normal and emergency modes.

- В ходе предполетной подготовки самолета управление заправкой топливом топливных баков 5, 6, 7, 8 производится с пульта управления 27.- During the pre-flight preparation of the aircraft, the fueling of the fuel tanks 5, 6, 7, 8 is controlled from the control panel 27.

С помощью устройства заправки 29, входящего в состав упомянутого пульта, оператором задается и индицируется на индикаторе 30 заданное значение массы топлива m_n в n-ном топливном баке, а также суммарная масса топлива на самолете m (массовый запас топлива), равная сумме масс топлива, заправленных в каждый из топливных баков 5, 6, 7, 8 (здесь n - номер топливного бака; согласно принятой на чертеже нумерации n=5, 6, 7, 8).Using the refueling device 29, which is part of the above-mentioned console, the operator sets and displays on the indicator 30 the set value of the fuel mass m _n in the n-th fuel tank, as well as the total fuel mass on the plane m (mass fuel supply) equal to the sum of the fuel mass tucked into each of the fuel tanks 5, 6, 7, 8 (here n is the number of the fuel tank; according to the numbering adopted in the drawing, n = 5, 6, 7, 8).

Кроме того, с помощью задатчика плотности топлива 31 оператором задается и индицируется на индикаторе 30 паспортное значение плотности заправляемого топлива ρ_o. Данные о заданных значениях массы топлива m_n в каждом из топливных баков 5, 6, 7, 8, о суммарной массе топлива на самолете m и o паспортном значении плотности топлива ρ_o передаются по двусторонней информационной линии связи с пульта управления 28 в бортовой вычислитель 15.In addition, using the fuel density adjuster 31, the operator sets and displays on the indicator 30 the passport density value of the refueling fuel ρ _o . Data on the given values of the fuel mass m _n in each of the fuel tanks 5, 6, 7, 8, on the total mass of fuel on the plane m and o the passport value of the fuel density ρ _o are transmitted via a two-way information line from the control panel 28 to the on-board computer 15 .

По мере заполнения топливных баков 5, 6, 7, 8 топливом датчики уровня топлива 1, установленные в каждом из этих баков, формируют аналоговую измерительную информацию о текущем значении уровня топлива h(τ)_n в n-ном топливном баке (здесь τ - текущее значение времени). При этом датчик температуры топлива 2, установленный в том же топливном баке, формирует аналоговую корректирующую информацию о температуре t_n топлива в n-ном топливном баке 5, 6, 7, 8.As the fuel tanks 5, 6, 7, 8 are filled with fuel, the fuel level sensors 1 installed in each of these tanks generate analog measuring information about the current value of the fuel level h (τ) _n in the n-th fuel tank (here τ is the current time value). In this case, the fuel temperature sensor 2, installed in the same fuel tank, generates analogue correction information about the temperature t _{n of the} fuel in the n-th fuel tank 5, 6, 7, 8.

Сформированные датчиками 1 и 2 параметров топлива, установленными в n-ном топливном баке, измерительная и корректирующая информации поступают на соответствующие входы одного из модулей топливомера 9, 10, 11, 12, соответствующего данному топливному баку, например, информация с выхода каждого из датчиков 1 и 2, установленных в первом левом топливном баке 5, поступает на соответствующие входы первого левого модуля топливомера 9.The measurement and correction information generated by the sensors 1 and 2 of the fuel parameters installed in the nth fuel tank are fed to the corresponding inputs of one of the fuel gauge modules 9, 10, 11, 12 corresponding to the given fuel tank, for example, information from the output of each of the sensors 1 and 2 installed in the first left fuel tank 5, is supplied to the corresponding inputs of the first left module of the fuel gauge 9.

В каждом из модулей топливомера 9, 10, 11, 12 принятая аналоговая информация нормализуется, преобразуется в цифровую форму и по информационным линиям связи передается с соответствующих выходов каждого из упомянутых модулей на соответствующие входы модулей управления 13, 14: с выходов первого левого модуля топливомера 9 - на основной вход 16 левого модуля управления 13 и на дублирующий вход 17 правого модуля управления 14, с выходов второго левого модуля топливомера 10 - на основной вход 16 левого модуля управления 13 и на дублирующий вход 17 правого модуля управления 14, с выходов первого правого модуля топливомера 11 - на основной вход 16 правого модуля управления 14 и на дублирующий вход 17 левого модуля управления 13, а с выходов второго правого модуля топливомера 12 - на основной вход 16 правого модуля управления 14 и на дублирующий вход 17 левого модуля управления 13.In each of the fuel gauge modules 9, 10, 11, 12, the received analog information is normalized, converted to digital form, and transmitted via information lines from the respective outputs of each of these modules to the corresponding inputs of the control modules 13, 14: from the outputs of the first left fuel gauge module 9 - to the main input 16 of the left control module 13 and to the backup input 17 of the right control module 14, from the outputs of the second left module of the fuel gauge 10 - to the main input 16 of the left control module 13 and to the backup input 17 of the right mode I control 14, from the outputs of the first right module of the fuel gauge 11 to the main input 16 of the right control module 14 and to the backup input 17 of the left control module 13, and from the outputs of the second right module of the fuel gauge 12 to the main input 16 of the right control module 14 and to the backup input 17 of the left control module 13.

При этом в штатном режиме работы системы в модулях управления 13, 14 используется только та информация, которая поступает на их основные входы 16, а в нештатном - только та информация, которая поступает на основной вход модуля управления, соответствующего борту, не содержащему отказавших датчиков уровня топлива 1, и на дублирующий вход 17 модуля управления, соответствующего борту, содержащему хотя бы один отказавший датчик уровня топлива 1.Moreover, in the normal mode of operation of the system in the control modules 13, 14, only that information is used that arrives at their main inputs 16, and in non-standard mode, only that information is received at the main input of the control module corresponding to the board that does not contain failed level sensors fuel 1, and to the backup input 17 of the control module corresponding to the board containing at least one failed fuel level sensor 1.

По информации о текущем значении уровня топлива h(τ)_n в n-ном топливном баке 5, 6, 7, 8 в модуле управления 13,14, соответствующем борту этого бака, с использованием данных о геометрии n-ного топливного бака, затребованных из ячейки памяти 18, 19, 20, 21, соответствующей упомянутому баку, и информации об углах γ и β пространственной эволюции самолета, полученной бортовым вычислителем 15 от датчика углов крена и тангажа самолета 32, вычисляется текущее значение объема топлива в n-ном топливном баке:According to the information on the current value of the fuel level h (τ) _n in the n-th fuel tank 5, 6, 7, 8 in the control module 13.14 corresponding to the side of this tank, using the geometry data of the n-th fuel tank requested from memory cells 18, 19, 20, 21 corresponding to the aforementioned tank, and information about the angles γ and β of the spatial evolution of the aircraft received by the on-board computer 15 from the roll angle and pitch sensor of the aircraft 32, the current value of the fuel volume in the n-th fuel tank is calculated:

$V {(τ)}_{n} = F [h {(τ)}_{n}; f {(h, γ, β)}_{n}], (1)$

V {(τ)}_{n} = F [h {(τ)}_{n}; f {(h, γ, β)}_{n}], (one)

где F - алгоритмическая зависимость, связывающая текущее значение объема топлива в n-ном топливном баке с текущим значением уровня топлива в этом баке в зависимости от геометрии n-ного топливного бака и углов крена γ и тангажа β самолета;where F is an algorithmic dependence linking the current value of the fuel volume in the n-th fuel tank with the current value of the fuel level in this tank, depending on the geometry of the nth fuel tank and roll angles γ and pitch β of the aircraft;

h(τ)_n - текущее значение уровня топлива в n-ном топливном баке;h (τ) _n is the current value of the fuel level in the n-th fuel tank;

f(h,γ,β)_n - алгоритмическая функция, связывающая геометрию плоского горизонтального сечения n-ного топливного бака с координатой этого сечения, равной значению уровня топлива h при нескольких значениях углов крена γ и тангажа β самолета, например, при номинальных, максимальных и минимальных значениях. При заправке самолета топливом углы γ и β принимаются равными углам стояночного положения самолета γ_o и β_o, которые вводятся в память бортового вычислителя 15 при загрузке рабочей программы. Необходимо отметить, что объем топлива в баке фактически зависит от углов γ_т, β_т пространственного положения свободной поверхности топлива. Однако, поскольку значения упомянутых углов можно считать равными углам γ, β крена и тангажа самолета:f (h, γ, β) _n is an algorithmic function linking the geometry of the flat horizontal section of the nth fuel tank with the coordinate of this section equal to the value of the fuel level h for several values of the angle of heel γ and pitch β of the aircraft, for example, at nominal, maximum and minimum values. When refueling the aircraft with fuel, the angles γ and β are taken equal to the angles of the aircraft's parking position γ _o and β _o, which are entered into the memory of the on-board computer 15 when the work program is loaded. It should be noted that the volume of fuel in the tank actually depends on the angles γ _t , β _{t of the} spatial position of the free surface of the fuel. However, since the values of the mentioned angles can be considered equal to the angles γ, β of the roll and pitch of the aircraft:

γ_т≈γ, β_т≈β,γ _t ≈γ, β _t ≈β,

то в качестве аргументов выражения (2) использованы углы γ и β.then the angles γ and β are used as arguments of expression (2).

Значения алгоритмической функции f(h,γ,β)_n для первого и второго левых топливных баков 5 и 6 хранятся в ячейках памяти левого модуля управления 13: в первой и второй левых ячейках памяти 18 и 19, соответственно. Аналогично, значения упомянутой функции для первого и второго правых топливных баков 7 и 8 хранятся в первой и второй правых ячейках памяти 20 и 21, соответственно, правого модуля управления 14.The values of the algorithmic function f (h, γ, β) _n for the first and second left fuel tanks 5 and 6 are stored in the memory cells of the left control module 13: in the first and second left memory cells 18 and 19, respectively. Similarly, the values of the aforementioned function for the first and second right fuel tanks 7 and 8 are stored in the first and second right memory cells 20 and 21, respectively, of the right control module 14.

Т.к. масса m связана с объемом V и плотностью ρ известной формулой m=Vρ, то, на основе вычисленных по формуле (1) текущих значений объемов топлива V(τ)_n в каждом из топливных баков 5, 6, 7, 8, в модулях управления 13, 14 определяются текущие значения массы топлива в каждом из этих баков в соответствии с выражением:Because mass m is related to volume V and density ρ by the well-known formula m = Vρ, then, based on the current values of fuel volumes V (τ) _n calculated by formula (1) in each of the fuel tanks 5, 6, 7, 8, in the control modules 13, 14, the current values of the fuel mass in each of these tanks are determined in accordance with the expression:

$m {(τ)}_{n} = F [h {(τ)}_{n}; f {(h, γ, β)}_{n}] ρ_{o} (1 + α t_{n}), (2)$

m {(τ)}_{n} = F [h {(τ)}_{n}; f {(h, γ, β)}_{n}] ρ_{o} (one + α t_{n}), (2)

где ρ_o - паспортное значение плотности топлива;where ρ _o is the passport value of the fuel density;

α - температурный коэффициент топлива;α is the temperature coefficient of fuel;

t_n - температура топлива в n-ном топливном баке.t _n - fuel temperature in the n-th fuel tank.

Остальные обозначения пояснены при рассмотрении выражения (1).The remaining notation is explained when considering the expression (1).

Использованное в формуле (2) паспортное значение плотности топлива ρ_о поступает на вход бортового вычислителя 15 по двусторонней информационной линии связи с выхода пульта управления 28, а значение температурного коэффициента плотности топлива α вводится в память бортового вычислителя 15 при загрузке рабочей программы.The passport value of the fuel density ρ _о used in formula (2) is input to the on-board computer 15 via a two-way information line from the output of the control panel 28, and the temperature coefficient of the fuel density α is entered into the memory of the on-board computer 15 when the work program is loaded.

При достижении в n-ном топливном баке равенства заданного значения массы топлива m_n текущему значению массы топлива m(τ)_n:When the n-th fuel tank reaches the equality of the given value of the fuel mass m _{n the} current value of the fuel mass m (τ) _n :

$m_{n} = m {(τ)}_{n} (3)$

m_{n} = m {(τ)}_{n} (3)

в бортовом вычислителе 15 вырабатывается и с его выхода по информационной линии связи передается во внешние системы самолета 33 команда на прекращение подачи топлива в n-ный топливный бак, и заправка данного бака топливом прекращается. При выполнении равенства (3) для всех n=5, 6, 7, 8 заправка самолета топливом заканчивается.in the on-board computer 15 is generated and from its output via the information line the command is transmitted to the external systems of the aircraft 33 to stop supplying fuel to the nth fuel tank, and refueling of this tank with fuel is stopped. When equality (3) is fulfilled for all n = 5, 6, 7, 8, the fueling of the aircraft ends.

В случае, когда масса топлива в n-ном топливном баке 5, 6, 7, 8 не задается из устройства заправки 29, заправка производится вплоть до срабатывания установленного в упомянутом баке сигнализатора верхнего уровня топлива 3, формирующего сигнал «бак заполнен» и передающего этот сигнал на соответствующий вход модуля управления 13, 14, соответствующего борту заполненного топливного бака 5, 6, 7, 8. При этом в бортовом вычислителе 15 формируется команда на прекращение заправки данного топливного бака, которая по информационной линии связи передается с выхода бортового вычислителя 15 во внешние системы самолета 33.In the case when the mass of fuel in the n-th fuel tank 5, 6, 7, 8 is not set from the refueling device 29, the refueling is performed up to the operation of the upper fuel level switch 3 installed in the said tank, generating the “tank full” signal and transmitting this a signal to the corresponding input of the control module 13, 14, corresponding to the board of the filled fuel tank 5, 6, 7, 8. At the same time, an on-board computer 15 generates a command to stop refueling of this fuel tank, which is transmitted through the information line from the output The ode of on-board computer 15 in the external systems of the aircraft 33.

- В полете самолета предложенная система измеряет массу топлива в каждом из топливных баков 5, 6, 7, 8 и на самолете в целом путем метрологического комплексирования измерительной информации о топливе, вырабатываемой несколькими независимыми, физически разнородными источниками информации.- In flight, the proposed system measures the mass of fuel in each of the fuel tanks 5, 6, 7, 8 and on the plane as a whole by metrological integration of the fuel measurement information generated by several independent, physically diverse sources of information.

При этом описанная выше процедура измерения текущих значений уровня топлива, объема топлива и массы топлива в каждом из топливных баков 5, 6, 7, 8 и на самолете в целом сохраняется и алгоритмически соответствует выражениям (1) и (2).Moreover, the procedure described above for measuring current values of the fuel level, fuel volume and fuel mass in each of the fuel tanks 5, 6, 7, 8 and on the plane as a whole is stored and algorithmically corresponds to expressions (1) and (2).

В процессе полета заправленное на земле топливо расходуется авиадвигателями из топливных баков 5, 6, 7, 8 и его количество непрерывно уменьшается. В итоге понижаются текущие значения уровня топлива h(τ)_n в каждом из топливных баков 5, 6, 7, 8, а также изменяются текущие значения температуры топлива t_n в этих баках из-за их теплообмена с окружающим воздухом и текущие значения углов крена γ и тангажа β самолета из-за пространственных эволюций самолета. Это приводит к изменению текущей информации о топливе, вырабатываемой датчиками уровня топлива 1, датчиками температуры топлива 2, а также датчиком углов крена γ и тангажа β самолета 32, которая поступает на соответствующие входы модулей топливомера 9, 10, 11, 12, а также на соответствующий вход бортового вычислителя 15.During the flight, fuel refueled on the ground is consumed by aircraft engines from fuel tanks 5, 6, 7, 8 and its amount is continuously reduced. As a result, the current values of the fuel level h (τ) _n in each of the fuel tanks 5, 6, 7, 8 decrease, and the current values of the fuel temperature t _n in these tanks change due to their heat exchange with the surrounding air and the current values of the angle of heel γ and pitch β of the aircraft due to spatial evolutions of the aircraft. This leads to a change in current fuel information generated by fuel level sensors 1, fuel temperature sensors 2, as well as a roll angle sensor γ and pitch β of aircraft 32, which is fed to the corresponding inputs of the fuel gauge modules 9, 10, 11, 12, as well as the corresponding input of the on-board computer 15.

С выходов упомянутых модулей текущая информация передается по информационным линиям связи на соответствующие входы модулей управления 13, 14, в которых вычисляются, в соответствии с (2), изменяющиеся в полете текущие значения массы топлива m(τ)_n в каждом из топливных баков 5, 6, 7, 8 и на самолете в целом.From the outputs of the mentioned modules, current information is transmitted via communication lines to the corresponding inputs of the control modules 13, 14, in which, in accordance with (2), the current values of the fuel mass m (τ) _n in each of the fuel tanks 5, 6, 7, 8 and on the plane as a whole.

Если в полете самолета происходит выход из строя одного из датчиков параметров топлива 1, 2, формирующих информацию о топливе в топливных баках 5, 6, 7, 8, предложенная система продолжает работу в нештатном режиме с сохранением точности и надежности измерений. С этой целью в нештатном режиме в модулях управления 13, 14 производится метрологическое парирование информации отказавших датчиков. Поскольку параметрический отказ топливного датчика, заключающийся в плавном изменении его передаточной функции, маловероятен, в модулях управления 13, 14 контролируются только случаи катастрофических отказов: короткого замыкания датчика или обрыва его линии связи.If one of the fuel parameter sensors 1, 2, which generates information about the fuel in the fuel tanks 5, 6, 7, 8, fails in flight, the proposed system continues to operate in an emergency mode while maintaining accuracy and reliability of measurements. For this purpose, in an emergency mode in the control modules 13, 14, metrological parry of the information of the failed sensors is performed. Since the parametric failure of the fuel sensor, which consists in a smooth change in its transfer function, is unlikely, in the control modules 13, 14 only cases of catastrophic failures are controlled: a short circuit of the sensor or a break in its communication line.

Так как при катастрофическом отказе датчик не функционирует, то сигнал на выходе отказавшего датчика температуры топлива 2 отсутствует. Отсутствие сигнала на выходе датчика работающей системы является достоверным диагностическим признаком его отказа. При обнаружении отказа датчика 2 в одном из модулей управления 13, 14, соответствующем борту упомянутого датчика, формируется команда на переключение выхода отказавшего датчика на выход одноименного исправного датчика, расположенного на противоположном борту самолета симметрично отказавшему. При этом информация о параметре топлива, формируемая отказавшим датчиком 2, заменяется соответствующей информацией от симметрично расположенного датчика 2, и предложенная система продолжает работу без существенного изменения погрешности измерения.Since the sensor does not function in the event of a catastrophic failure, there is no signal at the output of the failed fuel temperature sensor 2. The absence of a signal at the output of the sensor of a working system is a reliable diagnostic sign of its failure. If a sensor 2 failure is detected in one of the control modules 13, 14 corresponding to the board of the mentioned sensor, a command is generated to switch the output of the failed sensor to the output of the sensor of the same name located on the opposite side of the aircraft symmetrically to the failed one. Moreover, the fuel parameter information generated by the failed sensor 2 is replaced by the corresponding information from the symmetrically located sensor 2, and the proposed system continues to work without a significant change in the measurement error.

Однако, катастрофический отказ датчика уровня топлива 1 не может быть обнаружен описанным способом по отсутствию выходного сигнала, т.к. расположенные в каждом из топливных баков 5, 6, 7, 8 датчики уровня топлива 1 предложенной системы объединены в пределах каждого топливного бака в группу параллельно соединенных датчиков.However, a catastrophic failure of the fuel level sensor 1 cannot be detected by the described method due to the absence of an output signal, because the fuel level sensors 1 of the proposed system located in each of the fuel tanks 5, 6, 7, 8 are integrated within each fuel tank into a group of sensors connected in parallel.

Хотя при отказе одного или нескольких датчиков уровня топлива 1 этой группы сигнал на ее выходе скачкообразно изменяется, он, тем не менее, сохраняет конечную величину, и факт отказа не может быть установлен по отсутствию сигнала на выходе группы датчиков уровня топлива 1. Поэтому в предложенной системе отказ датчика уровня топлива 1 устанавливается методом допускового контроля путем периодического сравнения параметров контролируемой группы датчиков уровня 1 с параметрами одного из контрольных каналов 22, 23, 24, 25, соответствующего упомянутой группе.Although in case of failure of one or several fuel level sensors 1 of this group, the signal at its output changes stepwise, it nevertheless preserves the final value, and the fact of failure cannot be established by the absence of a signal at the output of the group of fuel level sensors 1. Therefore, in the proposed the system failure of the fuel level sensor 1 is established by the method of tolerance control by periodically comparing the parameters of the monitored group of level 1 sensors with the parameters of one of the control channels 22, 23, 24, 25 corresponding to that mentioned oh group.

Каждый из контрольных каналов 22, 23, 24, 25, входящих в состав бортового вычислителя 15, содержит в своей памяти допусковые значения контролируемых параметров соответствующей группы датчиков уровня топлива 1: контрольный канал 22 содержит допусковые значения группы датчиков уровня топлива 1 топливного бака 5, контрольный канал 23 - группы датчиков уровня топлива 1 топливного бака 6, контрольный канал 24 - группы датчиков уровня топлива 1 топливного бака 7, а контрольный канал 25 - группы датчиков уровня топлива 1 топливного бака 8.Each of the control channels 22, 23, 24, 25, which are part of the on-board computer 15, contains in its memory the tolerance values of the monitored parameters of the corresponding group of fuel level sensors 1: control channel 22 contains the tolerance values of the group of fuel level sensors 1 of the fuel tank 5, control channel 23 - groups of fuel level sensors 1 of the fuel tank 6, control channel 24 - groups of fuel level sensors 1 of the fuel tank 7, and control channel 25 - groups of fuel level sensors 1 of the fuel tank 8.

Отказ одного из датчиков в группе приводит к скачкообразному изменению ее контролируемых параметров, которые выходят за пределы допусковых значений. При допусковом контроле параметров группы, содержащей отказавший датчик уровня топлива 1, ее параметры сравниваются с параметрами соответствующего контрольного канала 22, 23, 24, 25 в соответствующем модуле управления 13, 14. В результате сравнения в упомянутом модуле выявляется факт несоответствия допуску, свидетельствующий о выходе из строя одного или нескольких датчиков уровня топлива 1 в подконтрольной группе и формируется команда на переключение.Failure of one of the sensors in the group leads to an abrupt change in its monitored parameters that go beyond tolerance values. During tolerance control of the parameters of the group containing the failed fuel level sensor 1, its parameters are compared with the parameters of the corresponding control channel 22, 23, 24, 25 in the corresponding control module 13, 14. As a result of the comparison, the fact of non-compliance with the tolerance indicating exit failure of one or more fuel level sensors 1 in the controlled group and a switching command is generated.

В соответствии с командой на переключение информация от забракованной группы датчиков уровня топлива 1 заменяется информацией от симметрично расположенной группы датчиков уровня топлива 1 противоположного борта.In accordance with the switching command, information from the rejected group of fuel level sensors 1 is replaced by information from a symmetrically located group of fuel level sensors 1 of the opposite side.

Например, при обнаружении отказа одного из датчиков уровня топлива 1, установленного в первом левом топливном баке 5, в левом модуле управления 13 формируется и транслируется по двусторонней информационной линии связи в правый модуль управления 14 команда на переключение, в соответствии с которой прерывается прием информации, передаваемой забракованной группой датчиков 1 на соответствующий вход первого левого модуля топливомера 9 и, далее, с выходов последнего, - на основной вход 16 левого модуля управления 13 и дублирующий вход 17 правого модуля управления 14. Взамен прерванной информации в бортовом вычислителе 15 используется дублирующая информация, формируемая группой датчиков уровня топлива 1, расположенной симметрично забракованной группе в первом правом топливном баке 7. Дублирующая информация поступает на соответствующий вход первого правого модуля топливомера 11 и, далее, - на основной вход 16 правого модуля управления 14 и дублирующий вход 17 левого модуля управления 13. В левом модуле управления 13 бортового вычислителя 15 вычисляется, в соответствии с алгоритмической зависимостью (2), текущее значение массы топлива m(τ)₅ в первом левом топливном баке 5 на основании дублирующей информации, поступающей на дублирующий вход 17 упомянутого модуля.For example, if a failure of one of the fuel level sensors 1 installed in the first left fuel tank 5 is detected, a switching command is generated and transmitted via the two-way information line to the right control module 14 in the left control unit 13, according to which the information is interrupted, transmitted by the rejected group of sensors 1 to the corresponding input of the first left fuel meter module 9 and, further, from the outputs of the latter, to the main input 16 of the left control module 13 and a redundant input 17 of the right mode For control 14. Instead of the interrupted information, the on-board computer 15 uses duplicate information generated by the group of fuel level sensors 1 located symmetrically to the rejected group in the first right fuel tank 7. The duplicate information is fed to the corresponding input of the first right module of the fuel meter 11 and, further, to the main input 16 of the right control module 14 and the redundant input 17 of the left control module 13. In the left control module 13 of the on-board computer 15 is calculated, in accordance with the algorithmic dependence bridge (2), the current value of the fuel mass m (τ) ₅ in the first fuel tank 5 left on the basis of redundant information received on input 17 of said backup unit.

Очевидно, что замена основной информации о количестве топлива в топливном баке 5 дублирующей информацией о количестве топлива в симметрично расположенном топливном баке 7 сопровождается методической погрешностью δm₅(мет.) измерения массы топлива в топливном баке 5, вызванной неизбежным различием текущих значений массы топлива в топливных баках 5 и 7.Obviously, the replacement of basic information about the amount of fuel in the fuel tank 5 with duplicate information about the amount of fuel in a symmetrically located fuel tank 7 is accompanied by a methodological error δm ₅ (met.) Of measuring the mass of fuel in the fuel tank 5, caused by the inevitable difference in the current values of the mass of fuel in the fuel tanks 5 and 7.

Однако, величина методической погрешности δm₅(мет.) существенно меньше величины инструментальной погрешности δm₅(инстр.) измерения массы топлива в топливном баке 5 с помощью забракованной группы датчиков уровня топлива 1, установленных в этом баке:However, the value of the methodical error δm ₅ (met.) Is significantly less than the value of the instrumental error δm ₅ (inst.) Of measuring the mass of fuel in the fuel tank 5 using a rejected group of fuel level sensors 1 installed in this tank:

$δ m_{5} (м е т .) < < δ m_{5} (и н с т р .) . (4)$

δ m_{5} (m e t .) < < δ m_{5} (and n from t R .) . (four)

Полученное для топливного бака 5 неравенство (4) справедливо для любого n-ного топливного бака 5, 6, 7, 8:Inequality (4) obtained for fuel tank 5 is valid for any nth fuel tank 5, 6, 7, 8:

$δ m_{n} (м е т .) < < δ m_{n} (и н с т р .), (5)$

δ m_{n} (m e t .) < < δ m_{n} (and n from t R .), (5)

где δm_n(мет.) и δm_n(инстр.) - методическая и инструментальная погрешности измерения массы топлива в n-ном топливном баке, соответственно.where δm _n (met.) and δm _n (inst.) are the methodological and instrumental errors of measuring the mass of fuel in the n-th fuel tank, respectively.

Неравенство (5) определяет целесообразность и эффективность метрологического парирования катастрофического отказа датчика уровня топлива 1 в любом из топливных баков 5, 6, 7, 8 путем замены основной информации об уровне топлива дублирующей информацией.Inequality (5) determines the appropriateness and effectiveness of the metrological parry of the catastrophic failure of the fuel level sensor 1 in any of the fuel tanks 5, 6, 7, 8 by replacing the basic information about the fuel level with duplicate information.

- Помимо измерения массового запаса топлива в топливных баках 5, 6, 7, 8 и на самолете в целом, предложенная система контролирует в полете самолета симметрию выработки топлива из топливных баков 5, 6, 7, 8 авиадвигателями левого и правого бортов. Целью контроля является недопущение нарушения поперечной центровки самолета вследствие существенного различия количества топлива в симметрично расположенных топливных баках 5 и 7, 6 и 8.- In addition to measuring the mass supply of fuel in the fuel tanks 5, 6, 7, 8 and on the plane as a whole, the proposed system controls the symmetry of fuel production from the fuel tanks 5, 6, 7, 8 by aircraft engines on the left and right sides in flight. The purpose of control is to prevent violation of the transverse alignment of the aircraft due to a significant difference in the amount of fuel in the symmetrically located fuel tanks 5 and 7, 6 and 8.

Контроль балансировки самолета по топливу предложенной системой производится путем периодического сравнения в устройстве сравнения 27 текущих значений массы топлива m(τ)₅ с массой m(τ)₇ и массы топлива m(τ)₆ с массой m(τ)₈ в каждой паре симметрично расположенных топливных баков 5, 7 и 6, 8.The balance of the aircraft’s fuel balance by the proposed system is carried out by periodically comparing in the comparison device 27 current values of the fuel mass m (τ) ₅ with mass m (τ) ₇ and fuel mass m (τ) ₆ with mass m (τ) ₈ in each pair located fuel tanks 5, 7 and 6, 8.

Текущее значение массы топлива m(τ)_n в n-ном топливном баке 5, 6, 7, 8 вычисляется в соответствии с алгоритмической функцией, приведенной в правой части выражения (2), в одном из модулей управления 13, 14, соответствующем борту упомянутого бака, и передается с выхода этого модуля по соответствующим информационным линиям связи на вход устройства сравнения 26.The current value of the fuel mass m (τ) _n in the n-th fuel tank 5, 6, 7, 8 is calculated in accordance with the algorithmic function given in the right part of expression (2) in one of the control modules 13, 14 corresponding to the board of the aforementioned tank, and is transmitted from the output of this module through the corresponding information lines to the input of the comparison device 26.

В устройстве сравнения 26 вычисляется текущее значение разбаланса топлива в симметрично расположенных топливных баках 5 и 7, 6 и 8 противоположных бортов самолета в соответствии с равенствами:In the comparison device 26, the current value of the fuel unbalance in the symmetrically located fuel tanks 5 and 7, 6 and 8 of the opposite sides of the aircraft is calculated in accordance with the equalities:

$\begin{matrix} Δ m {(τ)}_{1} = m {(τ)}_{5} - m {(τ)}_{7}, \\ Δ m {(τ)}_{2} = m {(τ)}_{6} - m {(τ)}_{8}, \end{matrix} (6)$

\begin{matrix} Δ m {(τ)}_{one} = m {(τ)}_{5} - m {(τ)}_{7}, \\ Δ m {(τ)}_{2} = m {(τ)}_{6} - m {(τ)}_{8}, \end{matrix} (6)

где Δm(τ)₁ и Δm(τ)₂, - текущие значения разбаланса топлива между первыми топливными баками 5 и 7, соответственно, и вторыми топливными баками 6 и 8, соответственно;where Δm (τ) ₁ and Δm (τ) ₂ , are the current values of the fuel imbalance between the first fuel tanks 5 and 7, respectively, and the second fuel tanks 6 and 8, respectively;

m(τ)₅, m(τ)₆, m(τ)₇ и m(τ)₈ - текущие значения массы топлива в каждом из топливных баков 6, 7, 8 и 9, соответственно.m (τ) ₅ , m (τ) ₆ , m (τ) ₇ and m (τ) ₈ are the current values of the fuel mass in each of the fuel tanks 6, 7, 8, and 9, respectively.

Для обеспечения номинальной поперечной центровки самолета каждая из абсолютных величин разбаланса топлива |Δm(τ)₁| и |Δm(τ)₂|, полученного в соответствии с выражениями (6), не должна превышать предельно допустимого значения разбаланса топлива Δm(τ)_max, установленного для каждой пары топливных баков 5, 7 и 6, 8:To ensure nominal lateral alignment of the aircraft, each of the absolute values of the fuel unbalance | Δm (τ) ₁ | and | Δm (τ) ₂ | obtained in accordance with expressions (6), must not exceed the maximum permissible value of the fuel unbalance Δm (τ) _max established for each pair of fuel tanks 5, 7 and 6, 8:

$\begin{matrix} | Δ m {(τ)}_{1} | \leq Δ m {(τ)}_{1 \max}, \\ | Δ m {(τ)}_{2} | \leq Δ m {(τ)}_{2 \max}, \end{matrix} (7)$

\begin{matrix} | | | Δ m {(τ)}_{one} | | | \leq Δ m {(τ)}_{one \max}, \\ | | | Δ m {(τ)}_{2} | | | \leq Δ m {(τ)}_{2 \max}, \end{matrix} (7)

где |Δm(τ)₁| и |Δm(τ)₂| - абсолютные значения разбаланса топлива между первыми топливными баками 5 и 7 и вторыми топливными баками 6 и 8, соответственно;where | Δm (τ) ₁ | and | Δm (τ) ₂ | - absolute values of the fuel imbalance between the first fuel tanks 5 and 7 and the second fuel tanks 6 and 8, respectively;

Δm(τ)_1max и Δm(τ)_2max - предельно допустимые значения разбаланса топлива между упомянутыми топливными баками.Δm (τ) _1max and Δm (τ) _2max are the maximum permissible values of the fuel unbalance between the mentioned fuel tanks.

Предельно допустимые значения разбаланса топлива вводятся в память устройства балансировки 27 при загрузке рабочей программы. Вычисленные в устройстве сравнения 26, в соответствии с выражениями (6), текущие алгебраические значения разбаланса топлива поступают по информационной линии связи с выхода последнего на вход устройства балансировки 27, в котором производится сопоставление абсолютных величин поступивших значений разбаланса топлива с предельно допустимыми значениями в соответствии с неравенствами (7). При существенной разбалансировке симметрично расположенных топливных баков 5, 7 и 6, 8 одно или оба неравенства (7) не выполняются. В этом случае в устройстве балансировки 26 учитывается знак текущей величины недопустимого разбаланса: «плюс» или «минус», полученный в устройстве сравнения 26 в соответствии с выражениями (6).The maximum allowable values of the fuel unbalance are entered into the memory of the balancing device 27 when loading the working program. Calculated in the comparison device 26, in accordance with expressions (6), the current algebraic values of the fuel unbalance are received through the information line from the output of the latter to the input of the balancing device 27, in which the absolute values of the received values of the fuel unbalance are compared with the maximum allowable values in accordance with inequalities (7). With a significant imbalance of symmetrically located fuel tanks 5, 7 and 6, 8, one or both of the inequalities (7) are not satisfied. In this case, in the balancing device 26, the sign of the current value of the unacceptable imbalance is taken into account: “plus” or “minus” obtained in the comparison device 26 in accordance with expressions (6).

В случае знака «минус» в устройстве балансировки 27 формируется сигнал на перекачку топлива из правого топливного бака 7 или 8 в симметрично расположенный левый топливный бак 5 или 6, соответственно, а в случае знака «плюс», наоборот, - из левого топливного бака 5 или 6 в симметрично расположенный правый топливный бак 7 или 8, соответственно.In the case of the minus sign in the balancing device 27, a signal is generated to transfer fuel from the right fuel tank 7 or 8 to the symmetrically located left fuel tank 5 or 6, respectively, and in the case of the plus sign, on the contrary, from the left fuel tank 5 or 6 into a symmetrically located right fuel tank 7 or 8, respectively.

Сформированный сигнал управления перекачкой топлива передается с одного из выходов устройства балансировки 27 на соответствующий вход внешних систем самолета 33 для управления направленной перекачкой топлива из топливного бака 5, 6, 7, 8 с большей массой топлива по сравнению с номинальной в топливный бак 5, 6, 7, 8 с меньшей массой топлива по сравнению с номинальной.The generated fuel transfer control signal is transmitted from one of the outputs of the balancing device 27 to the corresponding input of the external systems of the aircraft 33 to control the directed pumping of fuel from the fuel tank 5, 6, 7, 8 with a larger mass of fuel compared to the nominal fuel tank 5, 6, 7, 8 with a lower mass of fuel compared to the nominal.

Направленная перекачка топлива продолжается вплоть до выполнения неравенств (7) в устройстве балансировки 27, после чего это устройство снимает сигнал на перекачку топлива с соответствующего входа внешних систем самолета 33.Directed fuel pumping continues until inequalities (7) are satisfied in balancing device 27, after which this device removes the fuel pumping signal from the corresponding input of external systems of the aircraft 33.

При вычислении текущих значений расбаланса топлива в устройстве сравнения 26 в соответствии с равенствами (6), значительная часть погрешности вычисления возникает вследствие различия между собой передаточных функций левого и правого модулей управления 13, 14. Если упомянутые различия существенны, достоверное определение величины разбаланса топлива предложенной системой оказывается затруднительным. Поэтому в случае, когда обнаружено отличие между собой передаточных функций левого и правого модулей управления 13, 14, вызывающее существенную инструментальную погрешность определения разбаланса топлива, предложенная система может быть переведена в режим нормализации (усреднения) передаточных функций упомянутых модулей. Переход в режим нормализации необходим в случае замены в процессе эксплуатации предложенной системы одного из отказавших модулей управления 13, 14 исправным модулем, при обнаружении существенных различий передаточных функций упомянутых модулей на контрольных испытаниях предложенной системы и т.п. При переходе в режим нормализации оператором формируется на пульте управления 28 и передается по двусторонней информационной линии связи в бортовой вычислитель 15 команда «нормализация», в соответствии с которой текущее значение массы топлива m(τ)_n в n-ном топливном баке вычисляется, с целью усреднения передаточных функций, не в одном, а в каждом из модулей управления 13, 14 и передается с выхода каждого из них по соответствующим информационным линиям связи на вход устройства сравнения 26, в котором определяется среднее арифметическое двух вычисленных текущих значений массы: $\bar{m {(τ)}_{n}}$

.When calculating the current values of the fuel unbalance in the comparison device 26 in accordance with equalities (6), a significant part of the calculation error arises due to the difference between the transfer functions of the left and right control modules 13, 14. If the mentioned differences are significant, a reliable determination of the amount of fuel unbalance by the proposed system It turns out to be difficult. Therefore, in the case when a difference between the transfer functions of the left and right control modules 13, 14 is detected, which causes a significant instrumental error in determining the fuel imbalance, the proposed system can be transferred to the normalization (averaging) mode of the transfer functions of the mentioned modules. The transition to normalization mode is necessary if during operation of the proposed system one of the failed control modules 13, 14 is replaced by a working module, if significant differences in the transfer functions of the said modules are detected during the control tests of the proposed system, etc. When the operator enters the normalization mode, the operator generates a “normalization” command on the control panel 28 and transmits a normalization command 15 to the on-board computer 15, according to which the current value of the fuel mass m (τ) _n in the n-th fuel tank is calculated averaging the transfer functions, not in one but in each of the control modules 13, 14 and is transmitted from the output of each of them via the corresponding information lines to the input of the comparison device 26, in which the arithmetic mean of two traced current mass values:

\bar{m {(τ)}_{n}}

.

Аналогичным образом, текущее значение массы топлива m(τ)_n+2 в (n+2)-м топливном баке противоположного борта, расположенном симметрично n-ному топливному баку, вычисляется в каждом из модулей управления 13, 14 и передается с выхода каждого из них по соответствующим информационным линиям связи на вход устройства сравнения 26, в котором определяется среднее арифметическое двух вычисленных текущих значений массы: $\bar{m {(τ)}_{n + 2}}$

.Similarly, the current value of the fuel mass m (τ) _{n + 2} in the (n + 2) -m fuel tank of the opposite side, located symmetrically to the n-th fuel tank, is calculated in each of the control modules 13, 14 and transmitted from the output of each of them through the corresponding information lines of communication to the input of the comparison device 26, in which the arithmetic average of two calculated current mass values is determined:

\bar{m {(τ)}_{n + 2}}

.

В режиме нормализации устройство сравнения 26 вычисляет текущее значение разбаланса топлива Δm(τ) между n-ным и симметрично расположенным (n+2)-м топливными баками в соответствии с выражением:In normalization mode, the comparison device 26 calculates the current value of the fuel imbalance Δm (τ) between the n-th and symmetrically located (n + 2) -th fuel tanks in accordance with the expression:

$Δ m (τ) = \bar{m {(τ)}_{n}} - \bar{m {(τ)}_{n + 2}}, (8)$

Δ m (τ) = \bar{m {(τ)}_{n}} - \bar{m {(τ)}_{n + 2}}, (8)

где $\bar{m {(τ)}_{n}}$

и

\bar{m {(τ)}_{n + 2}}

- средние арифметические текущих значений массы топлива в n-ном и (n+2)-м топливных баках, соответственно. Значение разбаланса топлива, вычисленное по формулам (8), в отличие от значения, вычисленного по формулам (6), практически не зависит от инструментальной погрешности, вызванной различиями передаточных функций левого и правого модулей управления 13 и 14.Where

\bar{m {(τ)}_{n}}

and

\bar{m {(τ)}_{n + 2}}

- arithmetic average of the current values of the mass of fuel in the n-th and (n + 2) -m fuel tanks, respectively. The value of the fuel imbalance calculated by formulas (8), in contrast to the value calculated by formulas (6), is practically independent of the instrumental error caused by differences in the transfer functions of the left and right control modules 13 and 14.

Поясним на примере процесс вычисления текущего значения массы топлива в одном из топливных баков 5, 6, 7, 8 в режиме нормализации. Например, при вычислении текущего значения массы топлива m(τ)₅ в первом левом топливном баке 5 аналоговая информация о значениях параметров топлива поступает с выхода каждого из датчиков параметров топлива 1 и 2, установленных в этом баке, на соответствующие входы первого левого модуля топливомера 9 и, далее, с выхода этого модуля, уже в цифровой форме, поступает по соответствующим информационным линиям связи на основной вход 16 левого модуля управления 13 и на дублирующий вход 17 правого модуля управления 14. В левом модуле управления 13 вычисляется основное текущее значение массы топлива m(τ)₅ в топливном баке 5, а в правом модуле управления 14 - дублирующее значение массы топлива m'(τ)₅ в упомянутом баке. Вычисленные значения масс топлива передаются с выхода каждого из модулей управления 13, 14 по соответствующим информационным линиям связи на вход устройства сравнения 26, в котором вычисляется среднее арифметическое текущего значения массы топлива в первом левом топливном баке 5:Let us illustrate, by way of example, the process of calculating the current value of the mass of fuel in one of the fuel tanks 5, 6, 7, 8 in normalization mode. For example, when calculating the current value of the fuel mass m (τ) ₅ in the first left fuel tank 5, analog information about the values of the fuel parameters is received from the output of each of the fuel parameter sensors 1 and 2 installed in this tank, to the corresponding inputs of the first left fuel gauge module 9 and, further, from the output of this module, already in digital form, it arrives via the corresponding communication lines to the main input 16 of the left control module 13 and to the backup input 17 of the right control module 14. In the left control module 13 the main current value of the fuel mass m (τ) ₅ in the fuel tank 5 is shown, and in the right control module 14, the duplicate value of the fuel mass m '(τ) ₅ in the said tank. The calculated values of the masses of fuel are transmitted from the output of each of the control modules 13, 14 through the corresponding information lines to the input of the comparison device 26, in which the arithmetic average of the current value of the mass of fuel in the first left fuel tank 5 is calculated:

$\bar{m {(τ)}_{5}} = 0,5 [m {(τ)}_{5} + m' {(τ)}_{5}], (9)$

\bar{m {(τ)}_{5}} = 0.5 [m {(τ)}_{5} + m'' {(τ)}_{5}], (9)

где m(τ)₅ и m'(τ)₅, соответственно, - основное и дублирующее текущие значения массы топлива в первом левом топливном баке 5.where m (τ) ₅ and m '(τ) ₅ , respectively, are the main and duplicate current values of the fuel mass in the first left fuel tank 5.

Аналогичным образом вычисляется среднее арифметическое текущего значения массы топлива в первом правом топливном баке 7:Similarly, the arithmetic average of the current value of the mass of fuel in the first right fuel tank 7 is calculated:

$\bar{m {(τ)}_{7}} = 0,5 [m {(τ)}_{7} + m' {(τ)}_{7}], (10)$

\bar{m {(τ)}_{7}} = 0.5 [m {(τ)}_{7} + m'' {(τ)}_{7}], (10)

Полученные в устройстве сравнения 26 средние арифметические текущих значений массы топлива в топливных баках 5 и 7 используются для определения уточненного значения разбаланса топлива между топливными баками 5 и 7 в режиме нормализации:The arithmetic mean values of the current fuel mass in the fuel tanks 5 and 7 obtained in the comparison device 26 are used to determine the updated value of the fuel unbalance between the fuel tanks 5 and 7 in the normalization mode:

$Δ m {(τ)}_{1} = \bar{m {(τ)}_{5}} - \bar{m {(τ)}_{7}}, (11)$

Δ m {(τ)}_{one} = \bar{m {(τ)}_{5}} - \bar{m {(τ)}_{7}}, (eleven)

где $\bar{m {(τ)}_{5}}$

и

\bar{m {(τ)}_{7}}

- средние арифметические текущих значений массы топлива в первом левом и в первом правом топливных баках 5 и 7, соответственно, вычисленные в режиме нормализации.Where

\bar{m {(τ)}_{5}}

and

\bar{m {(τ)}_{7}}

- arithmetic average of the current values of the mass of fuel in the first left and first right fuel tanks 5 and 7, respectively, calculated in normalization mode.

Таким же образом в устройстве сравнения 26 определяется уточненное значение разбаланса топлива между топливными баками 6 и 8 в режиме нормализации:In the same way, in the comparison device 26, an updated value of the fuel unbalance between the fuel tanks 6 and 8 is determined in the normalization mode:

$Δ m {(τ)}_{2} = \bar{m {(τ)}_{6}} - \bar{m {(τ)}_{8}} . (12)$

Δ m {(τ)}_{2} = \bar{m {(τ)}_{6}} - \bar{m {(τ)}_{8}} . (12)

Полученные по формулам (11) и (12) значения разбаланса топлива передаются из устройства сравнения 26 по информационной линии связи в устройство балансировки 27, в котором, в соответствии с неравенствами (7), анализируются величина и знак разбаланса.The values of the fuel unbalance obtained by formulas (11) and (12) are transferred from the comparison device 26 via the information line to the balancing device 27, in which, in accordance with inequalities (7), the magnitude and sign of the unbalance are analyzed.

Применение в предложенной системе принципа нормализации инструментальной погрешности средств измерения, возникающей вследствие различия их передаточных функций, позволяет управлять балансировкой самолета по топливу даже в том случае, когда передаточные функции упомянутых средств измерения - модулей управления 13 и 14 - существенно различаются между собой.The application in the proposed system of the principle of normalizing the instrumental error of measuring instruments arising due to the difference in their transfer functions allows you to control the balance of the aircraft with respect to fuel even when the transfer functions of the said measuring means - control modules 13 and 14 - differ significantly from each other.

- По мере выработки заправленного на земле запаса топлива авиадвигателями летящего самолета текущие значения уровня топлива h(τ)_n в каждом из топливных баков 5, 6, 7, 8 непрерывно уменьшаются вплоть до уровней, на которых установлены сигнализаторы нижнего уровня топлива 4.- As the stock of fuel filled on the ground by aircraft engines of a flying airplane is depleted, the current values of the fuel level h (τ) _n in each of the fuel tanks 5, 6, 7, 8 are continuously reduced down to the levels at which the low fuel level warning devices 4 are installed.

При достижении уровнем топлива в любом из топливных баков 5, 6, 7, 8 значения, равного высоте установки сигнализатора нижнего уровня топлива 4, последний вырабатывает сигнал о достижении резервного остатка топлива. Этот сигнал с выхода сработавшего сигнализатора нижнего уровня топлива 4 поступает на соответствующий вход бортового вычислителя 15, в котором формируется и передается по соответствующим информационным линиям связи во внешние системы самолета 33 и на индикатор 30 пульта управления 28 сигнал о достижении резервного остатка топлива в одном из топливных баков 5, 6, 7, 8 для принятия экипажем решения о продолжении полета. При этом на индикаторе 30 могут высвечиваться сигнал «резервный остаток» и номер соответствующего топливного бака.When the fuel level in any of the fuel tanks 5, 6, 7, 8 reaches a value equal to the installation height of the low fuel level switch 4, the latter generates a signal that the reserve fuel balance has been reached. This signal from the output of the triggered low fuel level switch 4 is fed to the corresponding input of the on-board computer 15, in which a signal is generated and transmitted via the corresponding communication lines to the external systems of the aircraft 33 and to the indicator 30 of the control panel 28 about the reserve fuel remaining in one of the fuel tanks 5, 6, 7, 8 for the crew to decide on the continuation of the flight. In this case, the indicator "reserve balance" and the number of the corresponding fuel tank may be displayed on the indicator 30.

Ввиду важности сигнала о резервном остатке топлива, непосредственно влияющего на безопасность полета, в предложенной системе основной сигнал, вырабатываемый сигнализатором нижнего уровня топлива 4, может быть дополнен дублирующими сигналами о резервном остатке топлива, которые формируются бортовым вычислителем 15 на основе измерительной информации, вырабатываемой независимыми источниками информации, использующими физические принципы измерения, существенно отличающиеся от принципа измерения сигнализатора нижнего уровня топлива 4.Due to the importance of the signal about the reserve fuel remaining directly affecting flight safety, in the proposed system, the main signal generated by the low fuel level switch 4 can be supplemented by duplicate signals about the reserve fuel remaining, which are generated by the on-board computer 15 based on the measurement information generated by independent sources information using physical measurement principles that differ significantly from the measurement principle of the low fuel level switch 4.

Дублирующие сигналы о резервном остатке топлива могут формироваться датчиком температуры топлива 2 и топливомерной частью предложенной системы. В процессе полета датчик температуры топлива 2, помимо информации о значениях температуры топлива, может вырабатывать также информацию о резервном остатке топлива, в том случае, когда он установлен в топливных баках 5, 6, 7, 8 на высоте сигнализатора нижнего уровня топлива 4. При понижении уровня топлива в одном из топливных баков 5, 6, 7, 8 ниже высоты установки упомянутого датчика 2 выходной сигнал последнего скачкообразно изменяется в связи со скачкообразным изменением температуры окружающей среды при замене жидкого топлива газом. Скачок выходного сигнала передается через соответствующий модуль топливомера 9, 10, 11, 12 в бортовой вычислитель 15. При этом в бортовом вычислителе 15 формируется и с его выхода поступает по информационной линии связи на вход внешних систем самолета 33 первый дублирующий сигнал о достижении резервного остатка топлива.Duplicate signals about the reserve fuel balance can be generated by the fuel temperature sensor 2 and the fuel gauge part of the proposed system. During the flight, the fuel temperature sensor 2, in addition to information on the values of the fuel temperature, can also generate information about the reserve fuel balance, in the case when it is installed in the fuel tanks 5, 6, 7, 8 at the height of the low fuel level switch 4. When lowering the fuel level in one of the fuel tanks 5, 6, 7, 8 below the installation height of said sensor 2, the output signal of the latter changes stepwise due to a stepwise change in the ambient temperature when replacing liquid fuel with gas. The output signal jump is transmitted through the corresponding fuel gauge module 9, 10, 11, 12 to the on-board calculator 15. At the same time, the on-board calculator 15 generates and from its output receives the first duplicate signal on reaching the reserve fuel balance via the information line of the aircraft to the input of external systems of the aircraft 33 .

Второй дублирующий сигнал о резервном остатке топлива формируется топливомерной частью предложенной системы. Топливомерная часть включает в себя датчики параметров топлива 1, 2, модули топливомера 9, 10, 11, 12 и модули управления 13, 14 и в процессе полета вырабатывает информацию об остатках топлива - текущих значениях массы топлива m(τ)_n в каждом из топливных баков 5, 6, 7, 8. Указанная информация с выходов каждого из модулей управления 13, 14 передается по соответствующим информационным линиям связи на вход устройства сравнения 26, в котором определяется величина суммарного остатка топлива m(τ) и сравнивается с величиной минимально допустимого резервного остатка топлива m(τ)_min.The second backup signal about the reserve fuel balance is formed by the fuel gauge part of the proposed system. The fuel gauge part includes fuel parameter sensors 1, 2, fuel gauge modules 9, 10, 11, 12 and control modules 13, 14 and during the flight generates information about fuel residues - current fuel mass values m (τ) _n in each of the fuel tanks 5, 6, 7, 8. The specified information from the outputs of each of the control modules 13, 14 is transmitted via the corresponding communication lines to the input of the comparison device 26, in which the total fuel residue m (τ) is determined and compared with the minimum allowable osta Single fuel m (τ) _min.

Величина суммарного остатка топлива m(τ) равна сумме текущих значений массы топлива в каждом из топливных баков 5, 6, 7, 8:The value of the total fuel residue m (τ) is equal to the sum of the current values of the fuel mass in each of the fuel tanks 5, 6, 7, 8:

$m (τ) = Σ_{n} m {(τ)}_{n}, (13)$

,

m (τ) = Σ_{n} m {(τ)}_{n}, (13)

,

где Σ_n - символ суммирования n текущих значений массы топлива m(τ)_n в каждом из топливных баков 5, 6, 7, 8.where Σ _n is the summation symbol n of the current values of the fuel mass m (τ) _n in each of the fuel tanks 5, 6, 7, 8.

Полученная в соответствии с равенством (13) величина суммарного запаса топлива сравнивается с минимально допустимой величиной запаса топлива на самолете:The value of the total fuel reserve obtained in accordance with equality (13) is compared with the minimum allowable fuel reserve on an airplane:

$m (τ) \geq m {(τ)}_{\min}; (14)$

m (τ) \geq m {(τ)}_{\min}; (fourteen)

где значение m(τ)_min вводится в память устройства сравнения 26 при загрузке рабочей программы.where the value of m (τ) _min is entered into the memory of the comparison device 26 when loading the working program.

При невыполнении неравенства (14) в устройстве сравнения 26 вырабатывается и с его выхода передается на соответствующий вход внешних систем самолета 33 второй дублирующий сигнал о достижении резервного остатка топлива.If inequality (14) is not fulfilled, a second duplicate signal is generated in the comparison device 26 and, from its output, is transmitted to the corresponding input of the external systems of the aircraft 33 to reach the reserve fuel balance.

Так как все три упомянутых сигнала о резервном остатке топлива вырабатываются предложенной системой с использованием трех различных источников информации, использующих существенно различные и независимые между собой физические принципы измерения параметров топлива, вероятность одновременного существенного искажения двух из трех сигналов о резервном остатке топлива маловероятна.Since all three of the mentioned signals about the reserve fuel remainder are generated by the proposed system using three different sources of information using substantially different and independent physical principles of measuring fuel parameters, the probability of simultaneous significant distortion of two of the three signals about the reserve fuel remainder is unlikely.

Это предоставляет экипажу возможность надежно оценивать достоверность команд о резервном остатке топлива на основе простейшей мажоритарной логики для трех независимых случайных событий по принципу «два из трех».This provides the crew with the opportunity to reliably evaluate the reliability of the fuel reserve remaining teams based on the simplest majority logic for three independent random events according to the “two out of three” principle.

Следовательно, формируемая предложенной системой информация о резервном остатке топлива отличается высокой достоверностью и надежностью не только в штатном, но и в нештатном режиме работы системы: при отказе одного из датчиков, формирующих эту информацию, или при существенном искажении одного из сигналов о достижении резервного остатка топлива.Therefore, the information on the reserve fuel balance generated by the proposed system is highly reliable and reliable not only in the regular, but also in the emergency mode of operation of the system: in case of failure of one of the sensors forming this information, or in case of significant distortion of one of the signals about the achievement of the reserve fuel balance .

Таким образом, в предложенной бортовой системе управления топливом с компенсацией по температуре топлива поставленная задача повышения точности и надежности работы системы в штатном и нештатном режимах решена за счет метрологического комплексирования информации о топливе, формируемой несколькими независимыми источниками, парирования информации отказавших датчиков информацией исправных датчиков, расположенных симметрично отказавшим, и за счет мажоритарного формирования сигнала о резервном остатке топлива по двум из трех различных независимых сигналов.Thus, in the proposed on-board fuel management system with compensation for fuel temperature, the task of improving the accuracy and reliability of the system in normal and emergency modes was solved by metrological integration of fuel information generated by several independent sources, by parrying the information of failed sensors with information from serviceable sensors located symmetrically failed, and due to the majority formation of a signal about the reserve fuel balance, two of the three are different independent signals.

Claims

An on-board fuel temperature-compensated fuel management system comprising an on-board computer, a comparison device, a fueling device, an indicator, a balancing device equipped with outputs for transmitting fuel transfer control signals to external aircraft systems, low fuel level warning devices installed in the fuel tanks, as well as installed in fuel tanks sensors of fuel parameters: level and temperature, connected to an on-board computer equipped with an output for connection with inf a communication line to external aircraft systems and an output connected via an information communication line to the input of the comparison device, characterized in that the right and left control modules, each of which is equipped with primary and backup inputs, right and left fuel gauge modules, are additionally introduced into it control panel, fuel density adjuster, fuel level indicators installed in the fuel tanks, as well as left and right control channels and right and left memory cells, the number of control channels s and the number of memory cells is equal, each, to the number of fuel tanks, while the on-board computer is supplemented with an input for connecting the aircraft’s roll and pitch angle sensors using an information line, the comparison device is supplemented with an output for connecting to external aircraft systems, fuel temperature sensors are installed on the height of the low fuel level warning devices, the right and left memory cells are part of the right and left control modules, respectively, the control modules and control channels are part of the onboard a calculator, and a fuel density adjuster, an indicator, and a fueling device are included in the control panel; in addition, each of the right fuel gauge modules is connected via the corresponding communication lines to the main input of the right control module and to the redundant input of the left control module, and each of the left the fuel meter modules are connected using the corresponding communication lines to the main input of the left control module and to the redundant input of the right control module, the control modules are interconnected the two-way communication line, and each of the right and each of the left control channels is connected by a corresponding two-way communication line to one of the inputs of the corresponding control module, in addition, the control panel is connected to the on-board computer by a two-way communication line, the output of the fuel density regulator and the output refueling devices are connected, each, with one of the indicator inputs, the outputs of each of the fuel level sensors installed in one fuel tank are combined between oh and connected to one of the inputs of the fuel gauge module corresponding to this tank, and the output of the fuel temperature sensor installed in the same fuel tank is connected to the other input of the mentioned module, in addition, the fuel level indicators installed in the right fuel tanks are connected, each , with the corresponding input of the right control module, the upper fuel level warning devices installed in the left fuel tanks are connected, each, with the corresponding input of the left control module, the output of each of the signaling devices The ditch of the lower fuel level is connected to one of the inputs of the on-board computer, the output of each of the control modules is connected using the corresponding information line to the output of the on-board computer connected to the comparison device connected via the information line to the balancing device.