Патент на изобретение №2331109

(54) СПОСОБ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЦЕНТРОВКИ ГРУЗОВОГО САМОЛЕТА ТИПА АН-124-100

(57) Реферат:

Изобретение относится к компьютерному моделированию центровки грузового самолета типа АН-124-100. Технический результат – повышение точности расчетов и визуализации связи между графическим представлением геометрии грузовой кабины самолета и большой партии грузов с числовым представлением информации по последним, а также ускорение процесса подготовки и обработки габаритно-массовых параметров груза с целью его загрузки. Способ основан на формировании базы данных, содержащей сведения о массовых характеристиках самолета типа АН-124-100, включая сведения об индивидуальных массово-центровочных параметрах самолетов типа АН-124-100 в зависимости от бортового номера самолета и о массово-геометрических параметрах грузов, и последующем отображении изображений установленных грузов на планшете пола грузовой кабины и текущего значения центровки самолета в процентах от средней аэродинамической хорды. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 4 табл.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для моделирования центровки грузового самолета типа АН-124-100.

Заявителем проведен анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, в результате которого заявитель не выявил источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения.

Технический результат – ускорение процесса подготовки и обработки габаритно-массовых параметров груза с целью его загрузки в аэропорту отправления, повышение точности расчетов, визуализация связи между графическим представлением геометрии грузовой кабины самолета и большой партии грузов с числовым представлением информации по последним.

Технический результат достигается тем, что в способе компьютерного моделирования центровки грузового самолета типа АН-124-100, в базу данных компьютера вводят массивы данных, содержащих соответственно первый – сведения о массовых характеристиках самолета типа АН-124-100 и об индивидуальных массово-центровочных параметрах грузовых самолетов типа АН-124-100 в зависимости от бортового номера самолета, и второй – сведения о массово-геометрических параметрах грузов, причем данные второго массива делят на три группы, содержащие соответственно 1-я – сведения о геометрии груза с присвоением им кода, 2-я – классификацию грузов по массовым характеристикам с цветовым оформлением и 3-я – классификацию грузов по расположению центра масс. По запросу оператора вводят бортовой номер самолета и отображают в первом выделенном окне на экране дисплея табличное представление исходных данных об индивидуальных массово-центровочных параметрах самолета. Вводят массово-геометрические параметры грузов и массовые характеристики топлива. В отдельном активном окне отображают изображения совокупности грузов, на которых указаны порядковые номера по спецификации, расположенные в центре масс груза, во втором выделенном окне на экране дисплея отображают планшет пола грузовой кабины с нанесенным положением шпангоутов и текущей дистанции от шпангоута №20. После чего производят размещение грузов на планшете пола грузовой кабины путем «перетаскивания» мышью изображения грузов из отдельного активного окна. Проверку соотносимости геометрических параметров позиций груза в поперечном сечении грузовой кабины самолета осуществляют путем наведения маркера сечения на дистанцию размещения груза на планшете пола грузовой кабины, отображая при этом во втором выделенном окне поперечное сечение грузовой кабины по шпангоуту №20 с изображением установленных грузов. Во втором выделенном окне отображают текущее значение центровки самолета, изменяющееся после установки очередной позиции груза, причем в случае превышения максимально допустимых значений коммерческой нагрузки и взлетной масс система сигнализирует оператору о превышении параметров. Информацию, выводимую на печать, отображают в третьем выделенном окне.

В случае многоярусной загрузки второй ярус и последующий отображают на отдельных планшетах пола грузовой кабины.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется графическими изображениями, на которых показаны:

– на фиг.1 – возможный вид отображения геометрии грузов,

– на фиг.2 – возможный вид обозначения центра масс грузов,

– на фиг.3 – возможный вид формирования таблиц с исходными данными на экране дисплея в первом выделенном окне,

– на фиг.4 – возможный вид отображения на экране дисплея второго выделенного окна с изображением планшета пола грузовой кабины и отдельного активного окна с изображением совокупности грузов,

– на фиг.5 – график зависимости положения центра тяжести в зависимости от массы заправляемого топлива

– на фиг.6 – возможный вид отображения информации, выводимой на печать в третьем выделенном окне экрана дисплея.

Ниже приведено описание укрупненного алгоритма работы пользователей с заявляемым способом компьютерного моделирования центровки грузового самолета.

В базу данных компьютера заносят следующие массивы данных: первый – сведения о массовых характеристиках самолета типа АН-124-100 и об индивидуальных массово-центровочных параметрах грузовых самолетов типа АН-124-100 в зависимости от бортового номера самолета, второй – о массово-геометрических параметрах грузов, данные которого делят на три группы, содержащие соответственно 1-я – сведения о геометрии груза с присвоением им кода, 2-я – классификацию грузов по массовым характеристикам с цветовым оформлением и 3-я – классификация грузов по расположению центра масс.

При этом под индивидуальными центровочно-массовыми параметрами грузовых самолетов понимаются данные:

– масса пустого самолета,

– масса пустого снаряженного самолета.

Ко второму массиву данных относятся данные о геометрических и массовых параметрах грузов; и о положении центра масс груза:

1. Сведения о геометрии груза с присвоением им кода (фиг.1)

По геометрическим параметрам среди грузов выделяют:

– параллелепипед;

– куб, как разновидность параллелепипеда;

– цилиндр;

– диск, как разновидность цилиндра (низкий вертикальный цилиндр);

– шар.

2. Классификация грузов по массовым характеристикам с цветовым оформлением (см. табл.1):

3. Классификация грузов по расположению центра масс (фиг.2, где Х – координата центра масс):

– грузы, центр масс которых лежит в геометрическом центре;

– грузы, центр масс которых смещен в ту или иную сторону в зависимости от геометрии груза.

Кроме того, на грузах указывают порядковый номер по спецификации, который должен быть расположен в центре масс. По умолчанию, центр масс располагают в середине длины груза.

Поскольку каждый отдельно взятый самолет одного типа имеет индивидуальные массово-центровочные параметры, то в базу данных включены наборы значений по этим параметрам в зависимости от бортового номера самолета.

В качестве примера в табл.2 приведена сводная ведомость о массовых и центровочных параметрах самолетов типа АН-124-100:

Кроме того, в базе данных обеспечен доступ к замене «неизменяемых» характеристик (массы пустого самолета, снаряжения, центровка пустого самолета), т.к. они могут меняться в процессе эксплуатации.

По запросу оператора вводят бортовой номер самолета и отображают в первом выделенном окне на экране дисплея табличное представление исходных данных об индивидуальных массово-центровочных параметрах самолета. Все остальные параметры определяются автоматически. Вводят массово-геометрические параметры грузов и массовые параметры топлива.

Таким образом, в первом выделенном окне (фиг.3) формируют таблицы с исходными данными:

а) таблица индивидуальных массово-центровочных параметров самолета:

– масса и центровка пустого самолета;

– масса и центровка снаряжения;

– масса и центровка пустого снаряженного самолета;

б) таблица массово-геометрических параметров груза, включающая:

– порядковый номер;

– код геометрии (параллелепипед, диск, цилиндр, шар)(фиг.1);

– геометрические параметры (длина, ширина, высота);

– погонная нагрузка (нагрузка на 1 м длины груза);

– объем единицы груза;

– масса единицы груза;

– количество единиц одного типоразмера;

– общий объем и масса груза одного наименования;

– суммарные показатели массы и объема;

– положение центра масс;

в) таблица массово-центровочных параметров топлива:

– масса заправляемого топлива;

– положения центра масс топлива.

После ввода исходных данных в отдельном активном окне 1 (фиг.4) отображают изображения совокупности грузов 2 с нанесенными на них порядковыми номерами по спецификации, расположенные в центре масс груза 2.

Во втором выделенном окне (фиг.4) на экране дисплея отображают планшет 3 пола грузовой кабины с нанесенным положением шпангоутов и текущей дистанции от шпангоута №20.

Затем начинают размещать грузы 2 путем «перетаскивания» их мышью из отдельного активного окна 1 на планшет 3 пола грузовой кабины во второе выделенное окно. Если спецификация грузов предусматривает несколько позиций с одинаковыми массовогеометрическими параметрами, изображение груза 2 в отдельном активном окне 1 остается до тех пор, пока последняя позиция из этой группы не будет установлена на планшет 3 пола грузовой кабины.

Для проверки соотносимости геометрических параметров позиций груза 2 в поперечном сечении грузовой кабины самолета наводят маркер 4 сечения на дистанцию размещения груза 2 на планшете 3 пола грузовой кабины и во втором выделенном окне отображают поперечное сечение грузовой кабины по шпангоуту №20 с изображением установленных грузов 2.

В случае превышения максимально допустимых значений коммерческой нагрузки и взлетной массы система сигнализирует оператору о превышении параметров.

При многоярусной загрузке второй ярус и последующий отображаются на отдельном планшете 3 пола грузовой кабины. Решение о завершении размещения грузов 2 принимает оператор. На экране обеспечивают индикацию запаса высоты и ширины.

Значение центровки во втором выделенном окне начинают отображать с центровки снаряженного самолета с «заправленным» топливом. Изменение значения центровки осуществляют сразу же после установки очередной позиции груза 2.

Расчет центровки самолета производят в системе МКГСС.

При расчете центровки самолета приняты следующие системы координат:

а) основная система координат XOY:

– ось “+Х” проходит по строительной горизонтали фюзеляжа;

– ось “+Y” направлена перпендикулярно строительной горизонтали фюзеляжа вверх;

б) крыльевая система координат:

ось “+Хо” проходит от носка САХ по хорде;

ось “+Yo” направлена вниз перпендикулярно САХ;

Х_в и Y_B – координаты носка САХ крыла в системе координат XOY;

Х_Т и Y_T – координаты центра масс самолета в системе координат XOY;

Х_ТО – координата центра масс самолета в системе координат XoOoYo;

– центровка самолета в процентах САХ;

b_CAX – длина САХ;

– угол в плоскости симметрии самолета между САХ и строительной горизонталью самолета.

3.2. Определение центра масс топлива.

Координата центра масс топлива определяется из табл.3, где представлена зависимость положения центра масс топлива от стандартной заправки или по графику зависимости положения центра тяжести в зависимости от массы заправляемого топлива (фиг.5).

Промежуточные значения определяют методом линейной интерполяции.

3.3. Расчет центровки методом моментов

Центр масс совокупности грузов определяется по формуле:

где m_ГРi – масса позиции груза, кг;

Х_ГРi – координата положения позиции груза, начиная от шпангоута №20, м.

Положение центра масс пустого снаряженного самолета в системе координат XOY можно представить как

где – центр масс пустого снаряженного самолета в % САХ.

Центр масс загруженного самолета определяется по формуле:

где М^ПС – масса пустого снаряженного самолета,

М^ГР – масса груза,

– центр масс заправленного топлива,

М^Топл – масса заправленного топлива,

M₀ – взлетная масса самолета.

Взлетная масса есть сумма масс пустого снаряженного самолета, груза и заправленного топлива.

В крыльевой системе координат центр масс самолета представится в виде:

а в процентах САХ:

Исходные данные для расчета центровки сведены в табл.4

Таблица 4
Параметр	Размерность	Значение
Хв	м	27,291
YB	м	3,358
YT	м	1,727
bСАХ	м	9,875
	–	2°30’53”

В третьем выделенном окне отображают информацию, выводимую на печать (фиг.6):

а) планшет пола грузовой кабины с размещенным грузом;

б) поперечное сечение кабины с изображением «узкого места»;

в) результаты расчетов:

– масса груза;

– масса топлива;

– масса самолета без топлива;

– взлетная масса;

– центровка в процентах от средней аэродинамической хорды.

Дополнительно могут быть введены номер рейса, начальная, промежуточная и конечная точки маршрута.

Таким образом, заявляемый способ позволяет достичь ускорения процесса подготовки и обработки габаритно-массовых параметров груза с целью его загрузки в аэропорту отправления, а также повышение точности расчетов. Использование цветных отображений результатов моделирования на экране дисплея обеспечивает возможность визуализации большой партии грузов и связи между графическим представлением геометрии грузовой кабины самолета и большой партии грузов с числовым представлением информации по последним.

Формула изобретения

1. Способ компьютерного моделирования центровки грузового самолета типа АН-124-100, характеризующийся тем, что в базу данных компьютера вводят массивы данных, содержащих соответственно первый – сведения о массовых характеристиках самолета типа АН-124-100 и об индивидуальных массово-центровочных параметрах грузовых самолетов типа АН-124-100 в зависимости от бортового номера самолета, и второй – сведения о массово-геометрических параметрах грузов, данные второго массива делят на три группы, содержащих соответственно 1-я – сведения о геометрии груза с присвоением им кода, 2-я – классификацию грузов по массовым характеристикам с цветовым оформлением и 3-я – классификацию грузов по расположению центра масс, по запросу оператора по бортовому номеру самолета из первого массива данных задают его начальные массовые параметры, вводят массово-геометрические параметры грузов и массовые параметры топлива и отображают в первом выделенном окне на экране дисплея табличное представление исходных данных, в отдельном активном окне отображают изображения совокупности грузов, на которых указаны порядковые номера по спецификации, расположенные в центре масс груза, во втором выделенном окне на экране дисплея отображают планшет пола грузовой кабины, с нанесенным положением шпангоутов и текущей дистанции от шпангоута №20, после чего производят размещение грузов на планшете пола грузовой кабины путем “перетаскивания” мышью изображения грузов из отдельного активного окна, причем проверку соотносимости геометрических параметров позиций груза в поперечном сечении грузовой кабины самолета осуществляют путем наведения маркера сечения на дистанцию размещения груза на планшете пола грузовой кабины, отображая при этом во втором выделенном окне поперечное сечение грузовой кабины по шпангоуту №20 с изображением установленных грузов, также во втором выделенном окне отображают текущее значение центровки самолета, изменяющееся после установки очередной позиции груза, причем, в случае превышения максимально допустимых значений коммерческой нагрузки и взлетной масс компьютер сигнализирует оператору о превышении параметров, в третьем выделенном окне отображают информацию, выводимую на печать.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае многоярусной загрузки второй ярус и последующий отображают на отдельных планшетах пола грузовой кабины.

РИСУНКИ