大型客机燃油重量特性仿真技术研究

郭锐， 罗明强， 唐乾刚， 张青斌， 刘洋辉

1.国防科学技术大学 航天科学与工程学院， 长沙 410073

2.北京航空航天大学 航空科学与工程学院， 北京 100083

大型客机燃油重量特性仿真技术研究

郭锐1， 罗明强2,*， 唐乾刚1， 张青斌1， 刘洋辉2

1.国防科学技术大学 航天科学与工程学院， 长沙 410073

2.北京航空航天大学 航空科学与工程学院， 北京 100083

基于虚拟飞行的大型客机特性评估，需要更加精准的燃油重量特性，而现有的燃油重量特性分析方法在计算速度和精度上已经无法满足需求，也没有系统的燃油重量特性仿真工具。针对这一问题，改进传统燃油切片法，提出一种基于数据库和耗油顺序的分析方法，分为油箱燃油重量特性数据库构建、燃油系统瞬时重量特性计算和燃油系统重量特性实时监控3个模块进行研究，并基于CATIA二次开发平台，VC++开发环境和Unity3D游戏引擎，开发了一套较系统的飞机燃油重量特性分析软件。选用双通道的A330-300客机作为算例，根据官方公布的数据，利用CATIA建立油箱组模型，作为仿真的原始输入，经过前处理、仿真和后处理3个步骤，对算法及软件的快速性和准确性进行了验证，也说明了发展燃油主动重心控制技术的必要性。

飞机； 燃油重量特性； 切片法； 数据库； 耗油顺序

随着航空运输业的蓬勃发展，飞机的航程和载重量不断攀升，飞机的载油量也与日剧增。通过对波音和空客等大型客机的油重/总重进行统计分析发现，现代大型客机的载油量已占飞机总重的30%～47%，飞机的燃油重量特性(包括：油量、燃油重心、燃油的转动惯量和惯性积等)，已成为影响飞行品质和飞行安全的重要因素，也成为飞机设计的重要内容。

自1996年何敏首次提出燃油切片法以来，一种基于有限元的燃油重量特性的数字仿真技术得到快速发展，通过对油箱燃油进行切片处理，可以得到满足工程需求的燃油重量特性数据，但受到有限元算法复杂度高、精度差、直观性差等的限制，未能在工程领域推广使用[1-8]。2003年，罗志宇在其学位论文中，将数据库管理技术引入到飞机重量特性计算中，但未对燃油重量特性的仿真进行深入研究[9]。2009年，薛治平利用AutoCAD确定复杂构件的重量与重心，为燃油模型的重量特性参数测量提供了一种新的思路[10]。同年，张永涛等基于CATIA V5 Automation平台开发燃油质量特性分析软件，直接对三维模型进行燃油切片分析，取得了很好的效果，但仅根据俯仰角和滚转角刻画油平面(在飞机飞行过程中，忽略燃油晃动和液体的黏性，将燃油的液面简化为平面，称之为油平面)，精度略显不足[11]。2013年，刘志杰提出了描述飞机油箱内燃油消耗过程中转移规律的窜油模型，将各个子油箱作为独立的个体处理，更真实地模拟了飞机耗油过程中燃油在各腔体之间的流动情况，但基于迭代法的求解算法无法保证计算的快速性[12-13]。

基于以上分析，已有的飞机燃油重量特性分析算法和工具存在以下两方面问题：① 快速性与精确性存在难以调和的矛盾，很难同时保证快速性与精确性；② 缺乏系统性，没有综合考虑飞机燃油系统的油箱布置和耗油顺序等问题，较难应用于实际工程情况。

本文在总结已有算法的基础上，以燃油系统(由各油箱和输油管等组成)的重量-重心关系为例，对飞机燃油重量特性的仿真技术进行研究，提出了基于数据库和耗油顺序的分析方法，并开发了相应的分析软件，实现了飞机燃油重量特性的快速精确计算和实时监控。

1 算法研究

基于油箱燃油(根据油箱形状得到燃油所占空间对应的实体模型)重量特性数据库和耗油顺序，提出计算燃油重量特性的数学模型如式(1)所示，下文简称计算模型。

(1)

式中:Ws(t)为t时刻各油箱剩余燃油量;Wz(t)为t时刻燃油系统总耗油量;H为燃油系统耗油顺序;W0为各油箱初始燃油量;X(t)为t时刻燃油系统重心位置;C(t)为t时刻飞机的飞行参数, 包括姿态角和过载等;P为各油箱空间位置。其中,Ws(t)和X(t)为实时计算结果;W0、H和P为已知条件;Wz(t)和C(t)为实时输入参数。

1.1 各油箱剩余油量计算

燃油系统的耗油顺序，通过耗油量-耗油轮次的关系图进行表征，如图1(横纵坐标分别为耗油轮次和总耗油量)所示。已知总耗油量Wz(t)，根据总耗油量-耗油轮次关系，可求得耗油轮次N(t)；结合耗油顺序表和各油箱初始燃油量W0，可求得各油箱剩余燃油量Ws(t)，其数学式表达为

(2)

图1 耗油量与耗油轮次的关系Fig.1 Relation between fuel consumption and rounds

式中：N(t)为t时刻对应的耗油轮次；g(Wz(t)) 为总耗油量随耗油轮次的变化关系；下标i(或j)为第i(或j)个油箱；Wikh为第i个油箱在第k轮次的耗油量；WiN(t)h为第i个油箱在第N(t)轮次的耗油量；M为油箱个数。

1.2 燃油系统重心位置计算

考虑到输油管在飞行过程中处于满油状态，重心保持不变，燃油系统的重心位置主要取决于各单个油箱的重心位置。

CATIA是一款功能强大的建模、分析软件，利用其平面切割功能，可以实现切割平面对油箱燃油的切分处理，得到剩余燃油的分布形态，再利用其测量功能可以获取剩余燃油的重量、重心和惯量等重量特性数据。利用CATIA二次开发平台，对油箱燃油进行自动切片处理，即从油箱燃油底部开始，利用切割平面，按照一定步长逐步对燃油模型进行切片，每次切片保留剩余燃油部分，测量其重量-重心数据，从而得到一条重量-重心(W-Cx)曲线，如图2所示，并存入提供查询、插值功能的数据库中。为了保证算法的通用性，本文采用定步长方法，可结合实际情况设置步长，以保证计算精度[14-15]。在求解过程中，切割平面的确定和基于数据库的快速查询、插值是两个关键问题，下面分别对二者进行详细介绍。

图2 重量-重心曲线Fig.2 Curve of weight vs center of gravity

图3 燃油模型与油平面示意图Fig.3 Fuel model and fuel plane sketch

1.2.1 确定切割平面

切割平面即油平面，图3所示为燃油模型与油平面的示意图，图中，n所指为油平面的法矢方向。

为确定油平面，首先对燃油模型进行受力分析，引入彻体力Fc，有

Fc=G+Fg

(3)

式中：G为重力；Fg为惯性力。

通过平面解析方程对油平面进行表征，参考系设置为飞机的机体坐标系(详细定义见文献[16]的1.3节)，其方程式设为

Ax+By+Cz=D

(4)

式中：A、B和C不同时为零；D为常数项，则油平面的法矢可表示为n=(A,B,C) 。

根据过载的定义

(5)

式中：G为重力的大小；Rbi为所有与质量无关的外力的合力，又有

Fg=-ma=-(G+Rbi)

(6)

由式(3)～式(6)有

Fc=G+Fg=-Rbi=-GN

(7)

根据达朗贝尔原理，引入惯性力将燃油作“静态”处理，而在静止流体中，液面与彻体力垂直，则可知油平面和彻体力相垂直，则根据式(4)和式(7) 可得

(8)

式中：Nx、Ny和Nz分别为过载N在机体坐标系3个坐标轴上的投影，则油平面的解析方程式可表示为

Nxx+Nyy+Nzz=k

(9)

其中：k=-D/G，则有

n=(Nx,Ny,Nz)

(10)

若已知地面坐标系下的3个过载分量，则可根据式(11)进行转换。

(11)

式中：下标b和g分别表示机体坐标系和地面坐标系;Lbg为转换关系矩阵，具体见文献[16]中1.3节“常用坐标轴系及其转换”。

通过上述分析可知，油平面法矢由机体坐标系下的3个过载分量确定，切割平面法矢也随之确定，再加上一个空间点，就可以唯一确定一个切割平面。

1.2.2 数据库结构和功能设计

将需要管理的数据分为两类：工况参数(Nxb_g，Nyb_g，Nzb_g)和结果参数(W_Kg，Cx_m，Cy_m，Cz_m)两类，一种工况组合对应一条结果参数曲线。

1) 数据库结构模型描述如下：

tableResultParas (Result_ID,Nxb_g,Nyb_g,Nzb_g,W_Kg，Cx_m,Cy_m,Cz_m)，其中，下划线标识主键。

2) 数据库的功能模型如式(12)所示。

(12)

① 工况匹配。

设向量Xo=[NxboNyboNzbo]为目标工况，向量X(t)=[Nxb(t)Nyb(t)Nzb(t)]为真实工况，进行工况匹配的数学模型如式(13)所示。

Xo=min(d(Xi,X(t)))i=1,2,…,n

(13)

式中：d(Xi,X(t))为两个向量之间距离的度量，如式(14)所示；i=1,2,…,n表示遍历数据库中所有的工况组合，需要较大的数据量，以保证求解精度。

d(Xi,X(t))=[(Nxbi-Nxb(t))2+

(Nybi-Nyb(t))2+(Nzbi-Nzb(t))2]1/2

(14)

② 目标曲线插值。

目标工况组合对应一条目标曲线，求解目标如式(15)所示。

Xi(t)=f(Wsi(t))

(15)

式中：插值函数f选用自由边界的三次样条函数，并利用三弯矩法求解，求解过程中利用追赶法求解三对角线性方程组。详细解法见文献[17]的5.3.4节和2.2.4节。

1.3 求解流程

① 根据式(2)，求解各油箱燃油的剩余重量Ws(t)。

② 遍历数据库所有工况，根据式(13)和式(14)，得到匹配最佳的工况Xo。

④ 根据式(12)，求解燃油系统重心位置X(t)。

上述求解流程中，利用了数据库体积小、查询速度快的特点，选用的工况匹配法则和插值方法，计算量较小且精度较高，能够满足快速、准确的要求。

2 系统实现

作为一种系统的飞机燃油重量特性分析工具，综合考虑飞机的油箱布置、耗油顺序等问题，系统输入为某时刻飞机的累计总耗油量和飞行姿态，系统输出为飞机的实时燃油重量特性数据，其执行流程如图4所示。实际工程应用中，系统输入将由飞行模拟器提供，本文开发了简单适用的飞行模拟程序，为实验提供系统输入，以独立进行仿真实验。

图4 软件流程图Fig.4 Flow diagram of software

2.1 油箱燃油重量特性数据库构建

1) 输入参数：油箱结构模型。

2) 操作流程：根据油箱结构得到可用于切割的油箱燃油模型；设置切割参数，包括切割步长、CATIA连续切割次数、切割工况等；监控切割进度和切割过程数据，油箱燃油模型自动切割程序如图5所示。

图5 油箱燃油模型自动切割程序Fig.5 Auto-cutting program of tank fuel model

3) 输出参数：油箱燃油的重量特性数据，存储至Excel表格和数据库。

张永涛等[11]利用CATIA 自带的Visual Basic编辑器开发燃油质量特性分析软件，属于进程内调用CATIA，而CATIA在运行时存在内存积压的问题，当油箱燃油模型较大或进行大规模连续切割时，会导致切割速度大大降低，影响切割效率[18]。本文针对此问题进行改进，基于VC++ 开发环境，进程外调用CATIA进行自动化切割，根据实际情况对CATIA连续切割次数进行限制，适时释放CATIA内存，保证较高的切割效率。

2.2 燃油系统瞬时重量特性计算

由1.2节可知，燃油的重量特性计算依赖于油箱信息(初始油量、重量特性数据库、空间位置等)和耗油顺序，首先对油箱基本信息和耗油顺序进行管理。

输入参数为累计耗油量和飞机飞行姿态，可由Excel文件或飞行模拟程序提供，并通过数据图表实时显示计算结果(各油箱及整个燃油系统的燃油量和燃油系统重心位置)，前者可用于静态研究耗油顺序的优劣，后者可用于实时仿真。

2.3 飞行模拟与监控

基于Unity3D开发飞行模拟程序，分别构建发动机模型和飞机模型，为瞬时重量特性计算程序提供瞬时输入，模拟与监控程序如图6所示。

1) 发动机模型。

发动机耗油量的数学模型如式(16)所示。

(16)

式中：Wz(ti)为ti时刻发动机的总耗油量；Q(t)为发动机t时刻的燃油流量(kg/s)，反映了发动机耗油情况随时间的变化关系，如图7所示，Wz(i)即图中阴影部分面积。

根据耗油率的定义，每小时每产生1单位推力所消耗的燃油质量称为单位燃油消耗率，简称耗油率，以sfc表示，即

(17)

式中:Wf为燃油流量；F为推力。

由文献[19]中的5.4节“燃气涡轮发动机设计点气动热力计算”可知，对给定发动机，给定飞行马赫数和飞行高度，可较精确地估算出发动机耗油率和单位推力，即有sfc=sfc(H,Ma) ，式中：H为高度，Ma为马赫数，对式(17)进行简化，取推力值为平均推力，得到燃油流量模型如式(18)所示。

图6 飞行模拟与监控程序Fig.6 Program of flight simulation and monitor

图7 耗油量随时间的变化关系示意图Fig.7 Relation between fuel consumption and time

(18)

2) 飞机模型。

基于一款成熟的Unity飞行模拟插件开发飞行模拟程序，利用Unity自带的Transform类的EulerAngles(欧拉角向量)可直接获取3个飞行姿态角，利用速度差分得到加速度，再根据过载与加速度的关系，可得到地面坐标系下(Unity3D场景中采用左手坐标系，计算时需进行坐标系转换[20])的过载分量，如式(19)所示。

(19)

式中:v0和v1分别为前后两帧中飞机的速度；Δt为两帧的时间间隔；n、a和g分别为过载、加速度和重力加速度矢量。

3 算例验证

以大型客机A330-300为例，根据官方公布的数据，利用CATIA建立油箱组模型，如图8所示，作为仿真实验的原始输入。

图8 油箱组模型Fig.8 Tank group model

3.1 前处理

1) 手动方式将油箱组模型中可用于切割处理的油箱燃油模型导入油箱燃油模型自动切割程序中，切割步长选择定步数方式，步数设置为50；CATIA连续切割次数为25；切割工况设置如表1所示。

2) 对油箱的基本信息进行管理，部分数据如表2所示。

3) 以耗油轮次为单位进行耗油顺序设置，如表3所示，表头依次为耗油轮次、油箱编号、耗油量和累计耗油量。

表1 切割工况设置Table 1 Setting of cutting conditions

表2 油箱基本信息Table 2 Basic information of tank

表3 耗油顺序表Table 3 Fuel consumption order

3.2 仿 真

1) 在飞行模拟程序与监控程序之间建立数据通信。

2) 在监控程序中，导入油箱基本信息和耗油顺序。

3) 在飞行模拟程序中，设置仿真时间步长为2 s，发动机平均推力为310 kN。

4) 开始实时仿真，在飞行模拟程序中对飞机进行操纵，包括油门和姿态两大控制通道，燃油重量特性计算程序自动进行计算并实时显示计算结果。

3.3 后处理

在2 s的时间步长下，能够流畅地进行仿真和实时监控，验证了算法的快速性满足要求。对仿真结果，进行后处理分析，燃油系统燃油重量-重心变化曲线如图9所示，其中，纵坐标为燃油重量，横坐标为燃油系统相对重心位置变化，即

(20)

式中：x(t)和x0分别为机体坐标系下t时刻和0时刻的x重心位置坐标；lb为机身长度。

结合油箱位置分布和耗油顺序对仿真结果进行分析，由于耗油顺序设置不够精细、合理，导致后期重心波动范围偏大，与预期基本相符，验证了算法的准确性。后处理阶段，可以根据仿真结果对耗油顺序和油箱的空间位置进行优化，本文旨在搭建比较完整的燃油重量特性分析系统，优化不是本文研究重点，故未作进一步的优化。从客机经济性角度考虑，在巡航阶段，要求阻力最小，而重心波动范围较大，会增加配平阻力。而从仿真结果可以看出，单纯依靠既定耗油顺序，难以保证燃油重心在很小范围内波动，有必要发展一种燃油主动重心控制技术，通过随时调整耗油顺序来保证燃油重心在有限范围内波动。

图9 燃油系统燃油重量-重心变化曲线 Fig.9 Fuel system’s fuel weight vs center of gravity variable relationship curve

4 结 论

1) 提出基于数据和耗油顺序的飞机燃油重量特性分析方法，使总体设计能在更大范围内进行迭代优化。

2) 开发了较为系统的燃油重量特性分析软件，以A330-300客机为算例，验证了算法及软件的快速及准确性。

3) 给出了燃油重量特性仿真技术的一个研究方向，即燃油主动重心控制技术。

[1] 何敏, 韩鸿源, 王正平. 飞行状态下飞机燃油质量特性计算与研究[J]. 西北工业大学学报, 1996, 14(4): 617-621.

HE M, HAN H Y, WANG Z P. On computation of properties relating to mass of fuel needed in aircraft flight dynamics[J]. Journal of Northwestern Polytechnical University, 1996, 14(4): 617-621 (in Chinese).

[2] 宋明刚, 李成全, 程康. 有姿态角时飞机燃油油量测量技术研究[J]. 测试技术学报, 1996, 10(2-3): 205-209.

SONG M G, LI C Q, CHENG K. Study on measuring of airplane fuel quantity with attitude[J]. Journal of Test and Measurement Technique, 1996, 10(2-3): 205-209 (in Chinese).

[3] 关丽, 陈行禄. 用多维查表法解决飞机燃油油量测量中的数据处理问题[J]. 测控技术, 1997, 16(1): 41-43.

GUAN L, CHEN X L. A method for the data process in fuel quantity gaging on aircraft by multidimensional table look-up technique[J]. Measurement & Control Technology, 1997, 16(1): 41-43 (in Chinese).

[4] 袁梅, 吴昊, 张建. 采用CAD技术对飞机燃油测量进行姿态误差修正[J]. 北京航空航天大学学报, 2002, 28(1): 119-121.

YUAN M, WU H, ZHANG J. Fuel measurement with attitude error correction by using CAD technique[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2002, 28(1): 119-121 (in Chinese).

[5] 肖凝. 飞机燃油测量技术研究与发展[J]. 航空科学技术, 2003(3): 31-34.

XIAO N. Research and development of the aircraft fuel measurement technology[J]. Journal of Aeronautics Technology and Science, 2003(3): 31-34 (in Chinese).

[6] 王向杨, 庄达民, 刘建民. 飞机燃油测量方法研究[J]. 飞机设计, 2004(1): 47-51.

WANG X Y, ZHUANG D M, LIU J M. A study of aircraft fuel quantity gauging method[J]. Aircraft Design, 2004(1): 47-51 (in Chinese).

[7] 欧阳平超, 刘红梅, 焦宗夏. 基于等效传感器和插值法的燃油量测量算法[J]. 北京航空航天大学学报, 2006, 32(8): 950-953.

OUYANG P C, LIU H M, JIAO Z X. Measurement arithmetic based on linear interpolation and equivalent transducer in aircraft fuel quantity gaging[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2006, 32(8): 950-953 (in Chinese).

[8] 刘吉学, 徐桥生. 油箱燃油切片技术[C]//中国航空学会2008年重量工程专业委员会第十二届学术交流会. 北京: 中国航空学会, 2008: 11-18.

LIU J X, XU Q S. The fuel tank slice technology[C]//The Twelfth Academic Exchange Conference of Specialized Committee, Chinese Society of Aeronautics and Astronautics, 2008. Beijing: Chinese Society of Aeronautics and Astronautics, 2008: 11-18 (in Chinese).

[9] 罗志宇. 飞机质量特性计算与数据库管理技术研究[D]. 西安: 西北工业大学, 2003: 36-43.

LUO Z Y. Aircraft mass characteristics calculation and database management technology[D]. Xi’an: Northwestern Polytechnical University, 2003: 36-43 (in Chinese).

[10] 薛治平. 利用AutoCAD确定复杂构件的重量与重心[J]. 山西建筑, 2009, 35(20): 56-57.

XUE Z P. Determination on weight and gravity center of complex components based on AutoCAD[J]. Shanxi Architecture, 2009, 35(20): 56-57 (in Chinese).

[11] 张永涛, 刘欣, 潘若刚. 基于CATIA V5二次开发平台的飞机燃油质量特性分析[J]. 飞机设计, 2009, 29(3): 48-51.

ZHANG Y T, LIU X, PAN R G. Analysis of aircraft fuel mass property based on secondary development platform of CATIA V5[J]. Aircraft Design, 2009, 29(3): 48-51 (in Chinese).

[12] 刘志杰, 杨福增, 苏三买. 飞机飞行状态下燃油惯性特性计算方法研究[J]. 计算机仿真, 2013, 30(4): 72-76.

LIU Z J, YANG F Z, SU S M. Research on aircraft fuel mass property calculations in the flight status[J]. Computer Simulation, 2013, 30(4): 72-76 (in Chinese).

[13] 刘志杰. 飞机燃油质量特性计算研究及其软件开发[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2012: 4-10.

LIU Z J. Research on aircraft fuel mass property calculation and its software development[D]. Yangling: Northwest A & F University, 2012: 4-10 (in Chinese).

[14] 蒋军昌. 飞机数字式燃油管理系统研究[D]. 西安: 西北工业大学, 2002: 3-6.

JIANG J C. The research of aircraft digital fuel quantity measurement and management system[D]. Xi’an: Northwestern Polytechnical University, 2002: 3-6 (in Chinese).

[15] 杨朋涛, 牛量, 蒋军昌. 基于飞机油箱模型形状特征的油量测量切片步长选择方法研究[J]. 航空学报, 2008, 29(3): 657-663.

YANG P T, NIU L, JIANG J C. Research of fuel quantity gauging syncopation step-size choosing based on aircraft fuel tank model shape feature[J]. Acta Aeronuatica et Astronautica Sinica, 2008, 29(3): 657-663 (in Chinese).

[16] 方振平, 陈万春, 张曙光. 航空飞行器飞行动力学[M]. 北京： 北京航空航天大学出版社, 2005: 16-22.

FANG Z P, CHEN W C, ZHANG S G. Aeronautical aircraft dynamics[M]. Beijing: Beihang University Press, 2005: 16-22 (in Chinese).

[17] 颜庆津. 数值分析[M]. 3版. 北京： 北京航空航天大学出版社, 1999: 26-28, 112-115.

YAN Q J. Numerical analysis[M]. 3rd ed. Beijing: Beihang University Press, 1999: 26-28, 112-115 (in Chinese).

[18] 胡挺, 吴立军. CATIA 二次开发基础[M]. 北京： 电子工业出版社, 2006: 1-27.

HU T, WU L J. CATIA secondary development foundation[M]. Beijing: Publishing House of Electronics Industry, 2006: 1-27 (in Chinese).

[19] 廉筱纯, 吴虎. 航空发动机原理[M]. 西安： 西北工业大学出版社, 2005: 152-165.

LIAN X C, WU H. Aero-engine principle[M]. Xi’an: Northwest Polytechnical University Press, 2005: 152-165 (in Chinese).

[20] 宣雨松. Unity 3D游戏开发[M]. 北京： 人民邮电出版社, 2012: 91-130.

XUAN Y S. Unity 3D game development[M]. Beijing: Post & Telecom Press, 2012: 91-130 (in Chinese).

郭锐男， 硕士研究生。主要研究方向： 飞行器重量特性分析。

Tel.: 010-84576436

E-mail: 1342105458@qq.com

罗明强男， 博士， 讲师。主要研究方向： 飞行器总体设计、 飞行器数字化设计、 软件工程等。

Tel.: 010-82339801

E-mail: luomingqiang_buaa@163.com

*Correspondingauthor.Tel.：010-82339801E-mail:luomingqiang_buaa@163.com

Simulationtechniquesforanalyzingfuelweightpropertiesoflargecivilaircrafts

GUORui1,LUOMingqiang2,*,TANGQian’gang1,ZHANGQingbin1,LIUYanghui2

1.CollegeofAerospaceScienceandEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073,China2.SchoolofAeronauticScienceandEngineering,BeihangUniversity,Beijing100083,China

Moreaccurateinformationoffuelweightpropertiesisneededinvirtualflightbasedevaluationoflargecivilaircraftproperties;however,theexistingmethodforanalyzingfuelweightpropertieshasbeenunabletomeetthedemandsincomputingspeedandaccuracy,andthereisnotasystemicandprovensimulationtooltoanalyzefuelweightproperties.Tosolvetheseproblems,weimprovethetraditionalslicemethod,andproposeananalyticalmethodbasedondatabaseandfuelconsumptionorder.Themethodisdividedintothreemodulesconstructionofthedatabaseofthetankfuelweightproperties,calculationoftheinstantweightproperties,andreal-timemonitoringoftheweightproperties.BasedonCATIAsecondarydevelopment,VC++developmentenvironmentandtheUnity3Dgameengine，asystemicsoftwareforanalyzingaircraftfuelweightpropertiesisdeveloped.Thetwo-channelA330-300aircraftisselectedasanexample.Accordingtothepublishedofficialdata,CATIAisusedtoestablishthetankgroupmodelastheinputofthesimulation.Basedonpre-processingdatapreparation,simulationandpost-processinganalysis,therapidityandaccuracyofthemethodandsoftwareareverified.Thenecessityofdevelopingthetechniqueforactivelycontrollingthefuelcenterofgravityisalsodiscussed.

aircraft;fuelweightproperties;slicemethod;database;fuelconsumptionorder

2015-12-01；Revised2016-01-15；Accepted2016-02-17；Publishedonline2016-02-241426

URL：www.cnki.net/kcms/detail/11.1929.V.20160224.1426.004.html

NationalHigh-techResearchandDevelopmentProgramofChina(2014AA110501)

2015-12-01；退修日期2016-01-15；录用日期2016-02-17； < class="emphasis_bold">网络出版时间

时间：2016-02-241426

www.cnki.net/kcms/detail/11.1929.V.20160224.1426.004.html

国家“863”计划 (2014AA110501)

*

.Tel.：010-82339801E-mailluomingqiang_buaa@163.com

郭锐， 罗明强， 唐乾刚， 等． 大型客机燃油重量特性仿真技术研究J． 航空学报,2016,37(11):3361-3369.GUOR,LUOMQ,TANGQG,etal.SimulationtechniquesforanalyzingfuelweightpropertiesoflargecivilaircraftsJ.ActaAeronauticaetAstronauticaSinica,2016,37(11):3361-3369.

http://hkxb.buaa.edu.cnhkxb@buaa.edu.cn

10.7527/S1000-6893.2016.0045

V221

A

1000-6893(2016)11-3361-09