科创中国

燃油测量是飞行器燃油系统的核心功能之一。实时、准确地测量剩余油量可以

精确计算飞行器续航时间，保障飞行安全，改善飞行品质，提高经济性。据统计，民航飞机燃油测量精度每提高 0.5%，可以至少增加 2-3 名乘客。对军用飞行器而言，燃油测量精度与其作战半径、机动性和作战能力直接相关。燃油测量主要面临的两个问题是“测不准”和“算不准”的问题。燃油测量系统中传感器布置在异型油箱内部且浸没在燃油中，工作环境恶劣，干扰因素多，燃油液位的准确测量难度大、极富挑战。由于油箱在飞行器上分布广且不规则，油位传感器输出与燃油体积之间呈复杂的非线性关系，且飞行姿态改变、油箱满油和少油时的变形、机动飞行时加速度变化引起的油面波动都会对燃油测量产生巨大影响，故燃油的解算以及误差补偿修正也是提高燃油测量精度的核心难题。

本成果主要技术创新如下：

1. 发明了高精度自补偿型数字电容式燃油液位传感器，提出了带自补偿参考电极的三段式和双环式电容传感器结构，实现了对温度和介质影响的非线性补偿，测量精度达 0.37%FS，优于目前传感器的 0.5%FS；

2. 提出了基于群体智能优化的燃油传感器布局算法，在保证测量连续性的前提下，使燃油油箱的有效极限可测区范围达到 94.51%，支撑飞行器燃油利用率的提升；

3. 提出了自适应步长燃油质量特性数据库建立方法，提出了基于切片截面积变化率的切割步长自适应动态调整策略，设计了将多根实物传感器融合为单根虚拟传感器的建库方法，数据库规模较原来减小 40%，提高了建库效率；

4. 提出了融合姿态、加速度和油箱变形的燃油测量误差补偿修正技术，提出了基于最小二乘拟合的油面波动误差抑制方法、参考点映射到油箱重心的插值解算方法及变形油箱燃油质量特性数据库重构技术，提高了姿态、加速度和油箱变形情况下的燃油测量精度，解算误差由原来的 0.106%降低到 0.013%，降低近一个数量级。