Способ эксплуатации системы управления подачей топлива воздушного судна - RU2495798C2

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу эксплуатации системы управления подачей топлива воздушного судна в случае неисправности указателя количества топлива, связанного с одним или более топливными баками топливной системы воздушного судна.

Уровень техники

Современные крупные воздушные суда обычно содержат ряд отдельных топливных баков, при этом количество топлива в каждом баке контролируется и регулируется во время полета автоматизированной системой управления подачей топлива. Прежде чем воздушное судно сможет получить разрешение покинуть аэропорт, пилот воздушного судна должен быть уверен в том, что количество топлива на борту воздушного судна является достаточным для полета до планируемого пункта назначения. Как правило, необходимую для этого информацию о количестве топлива на борту воздушного судна обеспечивает система управления подачей топлива на основании показаний количества топлива в каждом отдельном топливном баке. Во время полета используются показания количества топлива в каждом отдельном баке с учетом других параметров для того, чтобы рассчитывать положение центра тяжести воздушного судна с полным полетным весом в любой данный момент времени и производить автоматическую перекачку топлива между отдельными топливными баками, чтобы поддерживать положение центра тяжести в требуемых пределах. В соответствии с известными процедурами в случае неисправности в системе управления подачей топлива, приводящей к тому, что количество топлива в одном из топливных баков становится неизвестным, когда воздушное судно находится на земле или в полете, автоматическое управление перекачкой топлива между отдельными топливными баками системой управления подачей топлива прекращается, поскольку суммарное количество топлива на борту воздушного судна становится неизвестным системе управления подачей топлива. Однако вылет воздушного судна или продолжение полета воздушного судна разрешается при условии, что экипаж воздушного судна выполняет вручную перекачку топлива на основании производимых в ручном режиме расчетов количества топлива на борту в данный момент времени. Недостатком этого является увеличение нагрузки на экипаж и уменьшение безопасности воздушного судна, поскольку расчеты количества топлива и перекачки подвержены ошибкам, связанным с человеческим фактором. Поэтому предпочтительным является обеспечение альтернативной системы управления подачей топлива и способа эксплуатации этой системы, которые позволят устранить указанные недостатки.

Раскрытие изобретения

Согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечен способ эксплуатации системы управления подачей топлива воздушного судна, содержащего по меньшей мере один топливный бак, причем каждый топливный бак имеет связанный с ним указатель количества топлива, предназначенный для определения количества топлива в соответствующем топливном баке, при этом указанный способ включает расчет количества топлива на борту воздушного судна (FOB_FailedFQI), для использования системой управления подачей топлива в случае неисправности по меньшей мере одного из указателей количества топлива, причем количество топлива на борту рассчитывают как величину исходного количества топлива на борту (FOBinit) минус количество использованного топлива.

Кроме того, указанный способ может также включать расчет величины полного полетного веса воздушного судна (GW), равного сумме расчетного значения количества топлива на борту (FOB_FailedFQI) и предварительно установленной величины веса воздушного судна при отсутствии топлива на борту.

Величину исходного количества топлива на борту (FOBinit) предпочтительно определяют во время запуска всех двигателей воздушного судна как сумму количества топлива в каждом отдельном топливном баке, измеренного каждым связанным с ним указателем количества топлива.

Альтернативно этому величину исходного количества топлива на борту (FOBinit) можно определить в то время, когда работают все двигатели воздушного судна, как сумму, приписанной величины топлива для каждого топливного бака, имеющего связанный с ним неисправный указатель количества топлива, плюс сумма значений количества топлива в каждом из остальных топливных баков, снабженных отдельным связанным указателем количества топлива.

Кроме того, величину исходного количества топлива на борту (FOBinit) можно определить как сумму значений количества топлива в каждом топливном баке, при этом указанные значения вводят в ручном режиме.

Каждый из способов определения FOBinit можно использовать в сочетании для более чем одного топливного бака.

Приписанная величина количества топлива по меньшей мере в одном из баков со связанным с ним неисправным указателем количества топлива предпочтительно лежит в пределах от нуля до максимальной емкости бака. Приписанная величина может автоматически устанавливаться равной количеству топлива в другом топливном баке системы, который имеет работающий указатель количества топлива. Альтернативно этому приписанную величину можно вводить в ручном режиме.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечен способ эксплуатации системы управления подачей топлива воздушного судна, содержащего по меньшей мере один топливный бак, причем каждый топливный бак имеет связанный с ним указатель количества топлива, установленный для обеспечения показания количества топлива в связанном топливном баке, при этом указанный способ включает расчет величины, характеризующей положение центра тяжести воздушного судна с полным полетным весом для использования системой управления подачей топлива в случае неисправности по меньшей мере одного указателя количества топлива, причем для расчета используют приписанную величину топлива в каждом топливном баке, имеющем связанный с ним неисправный указатель количества топлива.

Приписанная величина может лежать в пределах от нуля до максимальной емкости бака или может автоматически устанавливаться равной количеству топлива в другом топливном баке системы, который имеет работающий указатель количества топлива. Альтернативно этому приписанная величина может быть установлена равной исходному количеству топлива на борту, которое определяется способом согласно первому аспекту настоящего изобретения минус сумма показаний указателей топлива для каждого из остальных топливных баков. Кроме того, приписанную величину можно вводить в ручном режиме.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения можно автоматически управлять перекачкой топлива из любого топливного бака воздушного судна в зависимости от расчетных значений параметров. Если воздушное судно содержит несколько топливных баков, бак со связанным с ним неисправным указателем количества топлива может автоматически объявляться пустым в то же время, когда другой бак объявляется пустым, при этом оба бака обычно содержат, по существу, одинаковое количество топлива. Альтернативно этому бак может объявляться пустым, если сигнал давления топлива от насоса, расположенного в баке, ниже пороговой величины в течение времени, превышающего предварительно установленный период.

Краткое описание чертежей

Ниже приведено описание вариантов осуществления настоящего изобретения, которые представляют собой только неограничивающие примеры, со ссылками на прилагаемые чертежи, где показаны:

фигура 1 - схематическое изображение возможного расположения системы топливных баков на борту воздушного судна; и

фигура 2 - схематическое изображение системы управления подачей топлива, связанной с системой топливных баков с фигуры 1.

Осуществление изобретения

Типичное расположение отдельных топливных баков топливной системы воздушного судна схематически показано на фигуре 1, при этом для упрощения показаны только те части воздушного судна, которые содержат топливные баки, т.е. крылья и хвостовая часть. В крыльях 2 воздушного судна расположены две пары топливных баков (итого четыре отдельных бака) - внутренняя пара 4а, 4b и наружная пара 6а, 6b. Обычно основная часть топлива, находящегося на борту воздушного судна, содержится в этих баках. Один центральный бак 7 расположен в фюзеляже воздушного судна между крыльями. Еще один бак 8 расположен в хвостовой части воздушного судна и более конкретно - в горизонтальных стабилизаторах. Этот топливный бак обычно называют уравновешивающим баком, поскольку, изменяя количество топлива в этом баке, можно регулировать или уравновешивать положение центра тяжести воздушного судна. Следует понимать, что схема расположения топливных баков показана на чертеже только в качестве примера и возможны также другие схемы расположения. Так, например, воздушное судно может не иметь уравновешивающего бака, в то время как другие воздушные суда могут иметь дополнительные баки, расположенные в грузовом отсеке воздушного судна.

Указатель количества топлива (англ.: fuel quantity indicator, FQI), связанный с каждым топливным баком, обеспечивает измерение величины количества топлива в каждом баке, и эта величина, как правило, указывается в килограммах. На практике показания ряда отдельных указателей количества топлива принимаются для каждого топливного бака вместе с информацией, касающейся положения воздушного судна в пространстве, и дополнительной информацией относительно формы топливного бака, а затем объединяется соответствующим процессором обработки данных, чтобы получить единое значение измеренного количества топлива, содержащегося в топливном баке. Однако для ясности и простоты понимания FQI для каждого топливного бака можно рассматривать в качестве отдельного элемента. Значения, измеряемые каждым FQI для всех отдельных топливных баков, обычно сообщаются летному экипажу при помощи соответствующего дисплея, установленного в кабине воздушного судна, а также поступают в другие части систем управления воздушным судном, включая систему управления подачей топлива. Примеры других параметров, которые рассчитываются при помощи значений количества топлива, определяемых указателями количества топлива, включают количество топлива на борту (англ.: fuel on board, FOB), полный полетный вес (англ.: gross weight, GW) воздушного судна и положение центра тяжести воздушного судна во время полета с полным полетным весом (англ.: gross weight centre of gravity, GWCG). Эти значения, в свою очередь, используются системой управления подачей топлива для автоматической перекачки топлива между отдельными топливными баками, например, для поддержания положения GWCG в определенных пределах.

В случае неисправности одного из FQI для одного топливного бака, в результате которой количество топлива в этом баке становится неизвестным, в системах известного уровня техники величины FOB, GW и положение GWCG, соответственно, также становятся неизвестными, поэтому автоматическая перекачка топлива между топливными баками системой управления подачей топлива на основании этих величин является невозможной.

Система управления подачей топлива согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения схематически показана на фигуре 2. Первый процессор 12 обработки данных получает входные данные от каждого указателя 14 количества топлива, связанного с каждым отдельным топливным баком. Кроме того, первый процессор 12 обработки данных принимает также данные, поступающие от указателей потребления топлива (англ.: fuel used indicators, FU), которые измеряют количество топлива, потребляемого каждым двигателем воздушного судна. Для этого имеется указатель 16 потребления топлива, связанный с каждым двигателем, количество которых в примере, показанном на фигурах 1 и 2, равно двум. Первый процессор 12 обработки данных обычно соединяется с интерфейсом 18 оператора, который может представлять собой, например, сенсорный дисплей, расположенный в кабине воздушного судна и обеспечивающий вывод информации о топливной системе воздушного судна для летного экипажа или другого технического персонала, а также ввод данных для первого процессора 12 обработки данных при помощи интерфейса 18 оператора. Кроме того, первый процессор 12 обработки данных обычно имеет двустороннюю связь с одним или более другими процессорами обработки данных, связанными с другими системами управления воздушного судна. Если все указатели 14 количества топлива, связанные с каждым отдельным топливным баком, эксплуатируются в нормальном режиме, они направляют данные в первый процессор 12 обработки данных, которые указывают количество топлива в каждом отдельном топливном баке. Первый процессор обработки данных суммирует количество топлива в каждом баке для того, чтобы получить величину топлива на борту воздушного судна, FOB. Величина FOB используется для расчета одного или более параметров топливной системы, в частности полного полетного веса воздушного судна, GW. Затем эти данные используются первым процессором обработки данных отдельно или в сочетании с одним или более других процессоров обработки данных в системе управления воздушным судном для того, чтобы определять необходимые перекачки топлива и управлять ими. Информация о количестве и потреблении топлива также поступает от первого процессора обработки данных на интерфейс 18 оператора и, следовательно, экипажу воздушного судна.

В случае неисправности одного или более FQI, которая возникает перед отправлением воздушного судна на взлет или во время полета, нормальная величина количества топлива на борту больше не определяется. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения при таких обстоятельствах система управления подачей топлива заменяет нормальную величину FOB расчетным значением, которое обозначается как FOB_FailedFQI. Расчет FOB_FailedFQI выполняется следующим образом:

FOB_FailedFQI=FOBinit - Fuel_Used

Величина Fuel_Used представляет собой количество топлива, использованного двигателями воздушного судна от момента запуска и полного выхода на режим работы всех двигателей воздушного судна, и определяется как сумма показаний указателей 16 потребления топлива, связанных с каждым двигателем воздушного судна.

FOBinit представляет собой величину исходного количества топлива на борту в момент, когда все двигатели воздушного судна полностью запущены перед отправлением воздушного судна, т.е. в тот же самый момент, от которого начинается определение потребления топлива. Если все FQI воздушного судна функционируют в момент отправления воздушного судна, то величина FOBinit определяется как сумма значений количества топлива, измеренных каждым FQI. Тогда в случае последующей неисправности FQI величина FOB_FailedFQI постоянно рассчитывается процессором 12 обработки данных системы управления подачей топлива во время полета воздушного судна, при этом расчетное значение FOB_FailedFQI заменяет нормальную величину FOB.

Если неисправность FQI возникает перед отправлением воздушного судна, величина FOBinit определяется альтернативным способом. Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения величина FOBinit определяется как сумма величин, измеренных работающими FQI, плюс приписанная величина количества топлива в топливном баке, связанном с неисправным FQI. Приписанная величина может просто представлять собой величину, вводимую в ручном режиме экипажем воздушного судна (при помощи интерфейса 18 оператора) на основании знания ожидаемого количества топлива в баке, связанном с неисправным FQI. Альтернативно этому приписанную величину можно автоматически определять в зависимости от расположения топливного бака, связанного с неисправным FQI. Так, например, если топливный бак, связанный с неисправным FQI, представляет собой один из крыльевых баков (4а, 6а), приписанная величина устанавливается равной величине, измеренной FQI для соответствующего парного бака (4b, 6b), расположенного в противоположном крыле. Если топливный бак, связанный с неисправным FQI, представляет собой уравновешивающий бак, приписанная величина устанавливается равной нулю. Если возникает неисправность более чем одного FQI, приписанная величина для каждого из связанных с ними баков определяется любым из вышеописанных способов, например, одновременно можно использовать более чем один способ определения соответствующей приписанной величины.

Другой альтернативный способ определения величины FOBinit заключается во введении в ручном режиме ориентировочного значения для каждого топливного бака (независимо от того, отказал ли связанный с ним FQI или нет) и в суммировании всех ориентировочных значений.

В вариантах осуществления настоящего изобретения кроме FOB_FailedFQI можно также определять другие параметры воздушного судна. Так, например, в случае неисправности FQI величину полного полетного веса воздушного судна, которая обозначается как GW_FailedFQI, можно определить как:

GW_FailedFQI=FOB_FailedFQI+ZFW

где ZFW представляет собой предварительно установленную величину веса воздушного судна при отсутствии топлива на борту и обычно вводится в ручном режиме экипажем воздушного судна в систему управления подачей топлива.

Другим параметром воздушного судна, который рассчитывается в вариантах осуществления настоящего изобретения, является положение центра тяжести воздушного судна с полным полетным весом, GWCG, в направлении продольной оси воздушного судна. При нормальных условиях, т.е. когда все FQI являются работоспособными, положение GWCG рассчитывается системой управления подачей топлива при использовании массы топлива в каждом топливном баке в сочетании с другими известными характеристиками самого топливного бака, в частности с расстоянием от центра тяжести. Такие способы расчета положения GWCG с использованием массы топлива в каждом баке известны специалистам в данной области техники. В случае неисправности FQI положение GWCG рассчитывается согласно вариантам осуществления настоящего изобретения путем приписывания определенной величины массы топлива в топливном баке, связанном с каждым неисправным FQI. Эта величина может быть приписана автоматически в зависимости от расположения соответствующего топливного бака аналогично тому, как это описано выше для определения FOBinit. Так, например, если неисправность FQI относится к крыльевому баку, то масса топлива, приписываемая этому крыльевому баку, равна массе топлива в соответствующем баке в другом крыле, в то время как при неисправности FQI уравновешивающего бака величина массы топлива в уравновешивающем баке устанавливается равной нулю. Альтернативно этому приписываемую величину можно определить путем вычитания значений количества топлива в каждом из топливных баков с работающим указателем количества топлива из величины исходного количества топлива на борту, FOBinit. В другом варианте осуществления экипаж может в ручном режиме вводить приписанные величины. При наличии приписанной величины массы топлива в каждом из топливных баков, связанных с неисправным FQI, положение GWCG рассчитывается в соответствии с известными способами.

Значения параметров, рассчитанные согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, могут быть затем использованы системой управления подачей топлива для управления необходимыми перекачками топлива между топливными баками в случае неисправности одного или более FQI. Система управления подачей топлива может быть выполнена, например, таким образом, что, хотя автоматические перекачки топлива могут выполняться с использованием расчетных значений, например FOB_FailedFQI, GW_FailedFQI или GWCG_FailedFQI, автоматическая перекачка топлива в топливный бак, связанный с неисправным FQI, не допускается. Поскольку такая автоматическая перекачка в топливный бак запрещается, система управления подачей топлива может предоставлять информацию экипажу воздушного судна (посредством интерфейса оператора) и требовать, чтобы экипаж в ручном режиме выполнял перекачку топлива в указанный топливный бак. Кроме того, система управления подачей топлива может объявлять бак, связанный с неисправным FQI, пустым на основании статуса величины, измеряемой FQI для другого топливного бака, в частности для соответствующего крыльевого бака. Альтернативно этому бак может объявляться пустым, если величина давления топлива в одном из топливных насосов, расположенных в баке, ниже пороговой величины в течение времени, превышающего предварительно установленный период времени, указывая, что бак эффективно откачан и является пустым.

При эксплуатации системы управления подачей топлива в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения можно автоматически рассчитывать один или более параметров воздушного судна, а затем автоматически осуществлять перекачки топлива при помощи системы управления подачей топлива. Это имеет двойную выгоду, поскольку уменьшает нагрузку летного экипажа в случае неисправности FQI и повышает безопасность воздушного судна при таких условиях, устраняя возможность ошибки, связанной с человеческим фактором, при выполнении ручной перекачки топлива.

Реферат

Описаны способы автоматической эксплуатации системы управления подачей топлива воздушного судна, имеющего по меньшей мере один топливный бак, причем каждый топливный бак имеет связанный с ним указатель количества топлива, обеспечивающий показание количества топлива в связанном с ним топливном баке, при этом первый способ включает расчет количества топлива на борту воздушного судна (FOB_FailedFQI), для использования системой управления подачей топлива в случае неисправности по меньшей мере одного указателя количества топлива, при этом количество топлива на борту рассчитывают как величину исходного количества топлива на борту (FOBinit) минус количество использованного топлива; и, если неисправность возникает до первого определения исходного количества топлива на борту (FOBinit), определение величины исходного количества топлива на борту (FOBinit) в момент времени, когда все двигатели воздушного судна запущены, как сумму приписанной величины количества топлива для каждого топливного бака, связанного с неисправным указателем количества топлива, плюс сумма количества топлива в каждом из остальных топливных баков, измеренного каждым связанным указателем количества топлива. По второму способу дополнительно к первому или альтернативно приписанную величину вводят в ручном режиме или автоматически устанавливают равной нулю или количеству топлива в другом топливном баке системы, который связан с работающим указателем количества топлива. По третьему способу дополнительно к первому и второму способам или альтернативно производят расчет положения центра тяжести воздушного судна с полным полетным весом с использованием

Формула