一种基于大型灭火飞机水箱水量测量系统及方法与流程

1.本发明属于特种飞行器系统设计领域，涉及一种飞机水箱测量系统和测量方法，具体涉及到一种基于大型灭火飞机水箱水量测量系统及方法。


背景技术：

2.大型灭火飞机的船体结构可设计为水箱，能够在火灾区域附近水域通过高速滑行方式汲水，以及通过地面注水的方式将水箱载入相应的水量，为飞行员高效执行灭火任务提供必要条件，但目前国内缺乏水箱水量测量的方式，特别是在汲水冲击载荷的工况下，水箱水量测量系统架构、安装、水密、腐蚀防护、抗冲击载荷设计技术均缺乏相应的设计标准和依据，影响大型灭火飞机在航空灭火上的应用。并且由于该飞机的水箱为不规则的水箱，一般的方法难以完成测量。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提出一种基于大型灭火飞机水箱水量测量系统及方法，在飞机布置水量测量系统，基于该系统以一种新方法实现大型灭火飞机实时水量的测量。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.一种基于大型灭火飞机水箱水量测量系统，包括至少一个水量传感器、水密电缆和控制盒，水量传感器设在水箱中，水量传感器通过水密电缆与控制盒连接；其中，水量传感器是长圆柱形传感器，具有内外同轴的两个部分，内外部分别是直径不同的不锈钢内外管，不锈钢内管作为电容器的一个内电极，不锈钢外管作为电容器的一个外电极，不锈钢内外管之间用绝缘材料分隔开，外部的不锈钢管下部设有进水孔。随着被测液体的液位高度的变化，液体会从进水孔进入水量传感器内外电极之间，从而导致电容式传感器中的电容量发生改变。
6.进一步的，水量传感器为两个，单个水量传感器的长度接近水箱高度的1/2，水量传感器以水箱内部靠近外侧垂直安装的形式固定在水箱中，两个水量传感器分别设置在水箱底部和顶部。采用此方法，即可覆盖测量水箱的全部高度的液位，这样设计是因为采用单个长的水量传感器，在安装时非常困难。
7.进一步的，水密电缆通过支架和卡箍安装固定在水箱的箱壁上。
8.进一步的，水量传感器的信息实时发送至控制盒，控制盒实时对水量信息进行处理。
9.一种基于大型灭火飞机水箱水量测量方法，采用上述系统，包括以下步骤：
10.步骤一，在水箱内外分别安装水量传感器、水密电缆和控制盒；
11.步骤二，判断控制盒是否正常工作，自检结果是否正常；
12.步骤三，判断所述水量传感器自检是否正常，将自检结果上报给控制盒；
13.步骤四，对水量传感器注水校准零、满位置，通过对上、下极管所呈现的电容进行监测，从而判断何时为水位的零、满位置；
14.步骤五，水量传感器通过水密电缆实时发送水量数据信息给控制盒，提供水箱的水量信息。
15.进一步的，步骤一中，还包括对安装好的水箱进行密封和水流冲击测试。
16.进一步的，上述步骤四具体为：
17.在空水箱状态下对水量传感器的电容进行监测，得到水位零时的电容量，标定位水箱液位零位置；然后按照水的重量往水箱中注水，一定重量进行一次电容监测，得到此时的水箱液位并标定重量和液位；最后注满水箱后，标定此时注水的重量和水箱满液位位置；根据标定的信息得到水位-水量关系表。
18.进一步的，步骤五中，水量传感器实时根据电容测得水箱液位，并将其传输给控制盒，控制盒根据步骤四得到的水位-水量关系表，将水箱液位转换为水的重量，再实时发送给驾驶员。
19.本发明的优点是：
20.1、主要根据大型灭火飞机水箱的特点，满足飞机各种飞机要求及水箱环境，可以适用于各类异型水箱，提出一套可以实时获取飞机水量信息；
21.2、采用上下两个水量传感器，不仅能够对水箱所有液位进行测量，而且解决了水量传感器过大不易安装及拆卸的问题；基于该启发，为解决安装拆卸问题，还可以用此思路布置三个甚至更多水量传感器；
22.3、水量传感器采用电容传感器通过内外管电极安装同轴性，减小飞机飞行在不同高度下受气压的影响，提高测量的精确度，水量传感器垂直安装于水箱同时鉴于水量汲水的速度快，可以保证飞机飞行姿态变化对水量数据的稳定性影响较小；
23.4、飞机水箱内部水量传感器的连接器及电缆的密封、腐蚀防护处理，能够满足在水箱恶劣的环境下的信息的传输要求。
附图说明
24.图1是一种基于大型灭火飞机水箱水量测量系统示意图；
25.图2是一种基于大型灭火飞机水量传感器安装于水箱示意图；
26.其中，1—水量传感器，2—水密电缆，3—控制盒。
具体实施方式
27.本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。
28.一种基于大型灭火飞机水箱水量测量系统，包括至少一个水量传感器1、水密电缆2和控制盒3，水量传感器1设在水箱中，水量传感器1通过水密电缆2与控制盒3连接；其中，水量传感器1是长圆柱形传感器，具有内外同轴的两个部分，内外部分别是直径不同的不锈钢内外管，不锈钢内管作为电容器的一个内电极，不锈钢外管作为电容器的一个外电极，不锈钢内外管之间用绝缘材料分隔开，外部的不锈钢管下部设有进水孔。随着被测液体的液位高度的变化，液体会从进水孔进入水量传感器内外电极之间，从而导致电容式传感器中的电容量发生改变。
29.水量传感器1为两个，单个水量传感器的长度接近水箱高度的1/2，水量传感器1以水箱内部靠近外侧垂直安装的形式固定在水箱中，两个水量传感器1分别设置在水箱底部
和顶部。采用此方法，即可覆盖测量水箱的全部高度的液位，这样设计是因为采用单个长的水量传感器，在安装时非常困难。
30.水密电缆2通过支架和卡箍安装固定在水箱的箱壁上。
31.水量传感器1的信息实时发送至控制盒3，控制盒3实时对水量信息进行处理。
32.一种基于大型灭火飞机水箱水量测量方法，采用上述系统，包括以下步骤：
33.步骤一，在水箱内外分别安装水量传感器、水密电缆和控制盒；
34.步骤二，判断控制盒是否正常工作，自检结果是否正常；
35.步骤三，判断所述水量传感器自检是否正常，将自检结果上报给控制盒；
36.步骤四，对水量传感器注水校准零、满位置，通过对上、下极管所呈现的电容进行监测，从而判断何时为水位的零、满位置；
37.步骤五，水量传感器通过水密电缆实时发送水量数据信息给控制盒，提供水箱的水量信息。
38.步骤一中，还包括对安装好的水箱进行密封和水流冲击测试。
39.上述步骤四具体为：
40.在空水箱状态下对水量传感器的电容进行监测，得到水位零时的电容量，标定位水箱液位零位置；然后按照水的重量往水箱中注水，一定重量进行一次电容监测，得到此时的水箱液位并标定重量和液位；最后注满水箱后，标定此时注水的重量和水箱满液位位置；根据标定的信息得到水位-水量关系表。
41.步骤五中，水量传感器实时根据电容测得水箱液位，并将其传输给控制盒，控制盒根据步骤四得到的水位-水量关系表，将水箱液位转换为水的重量，再实时发送给驾驶员。
42.下面将结合附图和实施例，对本发明水箱水量测量系统及方法进行详细说明：
43.本发明涉及一种用于大型灭火飞机水箱的水量传感器测量液位的方法，能完成注水或汲水过程中的实时水量测量，能保证系统精度和工作稳定性，有助于飞行员可以实时掌控飞机的载水和用水的情况。
44.如图1所示，提出的一套用于飞机上的水箱，进行水量测量的方法，提供一套水量测量的系统，由水量传感器1、水密电缆2、控制盒3组成。
45.所述水量传感器1是以一个水箱内部靠近外侧上下安装两个水量传感器1的形式；
46.所述水密电缆2是水箱内部可实现水量传感器1连接到控制盒3进行数据传输，通过支架和卡箍进行安装固定；
47.所述控制盒3与水量传感器1将反馈实时测量的水量信息进行处理。
48.根据本发明的第二方面一种基于大型灭火飞机水箱水量测量方法，采用上述系统，其特征在于：
49.步骤一：水量测量前安装：所述水量传感器1、水密电缆安装2、控制盒3安装完成，根据密封、水流冲击要求安装及测试；
50.步骤二：判断所述控制盒3是否正常工作，自检结果是否正常；
51.步骤三：判断所述水量传感器1自检是否正常，将自检结果上报给控制盒3；
52.步骤四：所述水量传感器1注水校准零、满位置，通过对上、下极管所呈现的电容进行监测，从而判断何时为水位的零、满位置，即可正常工作；
53.步骤五：所述水量传感器1通过水密电缆2实时发送水量数据信息给控制盒3，提供
水箱的水量信息。
54.在一个可能的实施例中，当大型灭火飞机具有多个飞机水箱时，在所述步骤五中，所述控制盒3可以根据不同水箱的水量信息分别判断任务执行所需模式，通过将水量传感器1的内外极管的两个电极，测量液位变化的电容值，满足水量传感器的精度测量要求，大型灭火飞机的水箱形状不同，加装水量传感器可实现水箱内水量的测量，实现大型灭火飞机的水量测量任务。