电动环控系统优化仿真分析

基于Flowmaster仿真平台搭建电动环控系统仿真分析模型,分析了系统仿真中飞机热载荷、供气温度与供气量及压力制度,进一步针对电动环控系统的出口温度和压力情况进行仿真分析。在此基础上研究电动环控系统的动态优化控制方案。仿真结果表明,在热天地面起飞、爬升、巡航等飞行状态下,制冷包出口的空气压力满足压力设计制度,且可实现空气温度在-5℃±2℃范围的控制。本文为电动环控系统的设计及优化研究奠定基础。     

高高原运行环控系统的设计和适航认证

高高原机场运行的飞机其环控系统具有一些特殊设计，为适航取证增加了难度。本文分析了国外几种机型环控系统取得高高原适航认证的案例，提出了飞机环控系统针对高高原运行的设计和适航认证方法。     

飞机环境控制系统的发展与展望

回顾了飞机环境控制系统的发展过程,介绍了军机环控系统的现状,并对飞机环控系统新技术发展进行了展望和讨论。     

可靠性设计在民用飞机环控系统中的应用

民用飞机环控系统可靠性设计的目标是保证飞机达到规定的可靠性定量指标和定性要求,以提高飞机的可靠度,降低运营费用,使飞机具有良好的经济性和市场竞争能力。民用飞机环控系统在设计中大量采用了冗余设计、成熟技术及标准化设计等设计手段,以保证飞机的可靠性和安全性。通过可靠性分析验证飞机平均故障间隔时间和签派可靠度是否满足环控系统设计要求。     

飞机环境控制系统的现状与未来

综述了飞机环境控制系统研究的发展与前景。通过对现有各种环控系统的优点与不足的讨论 ,提出了蒸汽循环制冷系统由于其高可靠性和使用了无污染制冷剂 ,有可能成为飞机环控系统的一个发展方向 ,而基于模糊理论和神经网络的微处理器控制方式的导入 ,将提高飞机环控系统的控制技术水平。     

涡轮结构参数对飞机环控系统的熵增影响分析

涡轮是飞机环控系统的重要组成部分,涡轮的结构参数对整个环控系统的性能有着重要的影响。本文以热力学第二定律为基础,以飞机整个环控系统的熵增作为目标函数,分析了涡轮结构参数对于环控系统熵增的影响。以升压除水环控系统为例,建立了相应数学模型,并进行了计算机仿真。研究表明,对涡轮叶轮系数、叶轮几何角,以及叶轮外径等参数进行优化,对未来复杂环控的设计具有十分重要的指导意义。     

民用飞机环境控制系统研究

研究了大型民用客机所采用的环控系统,描述了环控系统的组成、工作原理和技术参数等。对目前环控技术进行了展望,详细介绍了多电环控系统,分析了多电环控系统为当代民用客带来的影响。为未来民用飞机环控系统设计指出了一条发展方向,可以作为未来环控系统设计的参考。     

JL8飞机环控系统的改进

通过对ＪＬ８飞机环控系统的分析得知,在二散出口与涡轮入口之间加装电动活门,需要时关闭活门,限制冷路流量,可以提高座舱供气温度。     

三轮涡轮冷却器应用研究

本文通过对涡轮冷却器和飞机地面环控系统工作原理的分析，提出了将三轮涡轮冷却器用于飞机地面环控系统的设计方案。并给出了系统主要性能参数的计算结果。     

我国大型飞机环境控制系统研制展望

根据我国大型飞机研制的任务需求,结合未来飞机环控系统的发展趋势,从气源系统设计技术、高效大流量制冷系统设计技术、数字式座舱压力调节系统设计技术、综合空气管理系统设计技术及防冰系统设计技术等5个方面探讨了适用于我国大型飞机环境控制系统的现实构型和未来发展。     

中国电动飞机技术创新与实践观点

电动飞机极大地提高了飞机的环保性、舒适性、维修性和经济性，是航空工业未来的发展方向。电动飞机应具备高气动效率、高推进效率、高结构效率、高能量密度，以提高航时。"十三五"期间，中国已完成2机首飞，2机取证。"十四五"期间，电动飞机研发应该以高功率高效率电推进系统为研发重点，以混合电推进系列飞机为研发核心，以现有新能源型号全寿命保障体系研究为关键，以拓展新型电动飞行器研发和标准构建为目标。     

分布式电推进飞机设计技术综述

分布式电推进系统利用电力驱动多个推进器作为飞机的动力装置,在提升飞机气动效率、载运能力、环保性和鲁棒性等方面蕴藏着可供人们挖掘和利用的巨大潜能,被广泛认为是一种航空领域的颠覆性技术。本文在对电动飞机的优势和不足,电推进系统的尺度独立性以及分布式电推进飞机分类进行初步研究之后,重点从飞机工程设计的专业划分角度出发,分别从飞机总体设计、气动设计、结构设计、系统及支持设施设计等学科对分布式电推进飞机设计技术的研究情况和学术进展进行综述。随着电池能量密度、电机及控制器功率密度的不断提升以及相关机载电气设备的小型化和轻量化,分布式电推进通用飞机基本具备按需航空市场化能力,尽管仍存在一些挑战,但该技术为未来飞机设计提供了更多的权衡空间与可能性。     

分布式电推进飞机电力系统研究综述

继飞机二次能源逐步统一为电能形成多电/全电飞机之后,电推进技术成为飞机动力系统电气化的重要发展方向,有望进一步提高飞机动力系统能量转换效率、降低燃油消耗和排放,代表了航空电气化的高级阶段。飞机电力系统及相关技术是支撑电推进技术发展的重要基础。系统总结了电推进飞机的类型与发展现状,论述了飞机混合动力系统及分布式电推进系统的基本概念、特点与意义。阐述了航空电推进系统的基本结构,比较了适用于分布式电推进系统的电力系统架构,系统分析了实现电推进技术所需的高效高功率密度电机、高效大容量功率变换器和综合热管理等关键技术。小型纯电动飞机正在逐步迈向实用化,而分布式混合电推进技术是中大型飞机电气化的重要方向,仍然需要航空机电和动力系统等交叉融合与创新发展。     

新能源电动飞机发展与挑战

发展绿色航空是人类社会形成的基本共识,新能源电动飞机为实现彻底的绿色航空提供了一条光明的技术途径。简述了航空对环境的影响、电在飞机上的应用及电动飞机的发展历程,对新能源电动飞机的能源分类、电推进系统及其总体效率进行了研究,重点针对载人轻型运动飞机,分析了电动飞机的发展现状、特征以及能源需求,通过对电池作为能源的载人电动飞机的航程和极限航程研究,提出了电池能量密度提升和性能改进、高升阻比空气动力设计、低成本轻质高效复合材料结构设计与制造、高效率电推进系统设计与集成等电动飞机发展面临的挑战,给出了应大力发展电动飞机的建议和本领域未来的研究方向。     

Notes on `The electric control of large aeroplanes'

The author examines a proposal published by D.T. Glass-Hooper (see Flight, Dec. 21, 1916) for controlling an aircraft using solenoids. He than discusses the control systems used almost universally in aircraft through the end of WWII, and the gradual evolution to almost all-electrical flight control (the hydraulic actuator is the last major nonelectrical element). Laboratory testing of electric actuators is considered and the C-141 Aileron electric actuation system is presented. The High Technology Test Bed program, which was implemented to provide a research aircraft for the development and evaluation of aerodynamic, avionic, and flight control system concepts, is described     

多电式环控系统电动机功率选定及其经济性分析

提出多电式环控系统参数匹配计算模型,获得不同飞行工况下电动机功率的选定值,分析其影响因素以及系统的经济性.结果表明:对于一定的供气压力,飞行高度越高,电动机功率越大,而同一高度马赫数越大,电动机功率越小;对于给定的飞行工况,供气压力越高,电动机功率越大;对于相同的供气压力与飞行工况,多电式环控系统的性能代偿损失比传统环控系统要小,飞行时间越长,系统的经济性越好.      

Review on signal-by-wire and power-by-wire actuation for more electric aircraft

The huge and rapid progress in electric drives offers new opportunities to improve the performances of aircraft at all levels:fuel burn,environmental footprint,safety,integration and production,serviceability,and maintainability.Actuation for safety-critical applications like flight-controls,landing gears,and even engines is one of the major consumers of non-propulsive power.Conventional actuation with centralized hydraulic power generation and distribution and control of power by throttling has been well established for decades,but offers a limited potential of evolution.In this context,electric drives become more and more attractive to remove the natural drawbacks of conventional actuation and to offer new opportunities for improving performance.This paper takes the stock,at both the signal and power levels,of the evolution of actuation for safety-critical applications in aerospace.It focuses on the recent advances and the remaining chal lenges to be taken toward full electrical actuation for commercial and military aircraft,helicopters,and launchers.It logically starts by emphasizing the specificity of safety-critical actuation for aero space.The following section addresses in details the evolution of aerospace actuation from mechanically-signaled and hydraulically-supplied to all electric,with special emphasis on research and development programs and on solutions entered into service.Finally,the last section reviews the challenges to be taken to generalize the use of all-electric actuators for future aircraft programs.     

Moving towards a more electric aircraft

The latest advances in electric and electronic aircraft technologies from the point of view of an "all-electric" aircraft are presented herein. Specifically, we describe the concept of a "more electric aircraft" (MEA), which involves removing the need for on-engine hydraulic power generation and bleed air off-takes, and the increasing use of power electronics in the starter/generation system of the main engine. Removal of the engine hydraulic pumps requires fully-operative electrical power actuators and mastery of the flight control architecture. The paper presents a general overview of the electrical power generation system and electric drives for the MEA, with special regard to the flight controls. Some discussion regarding the interconnection of nodes and safety of buses and protocols in distributed systems is also presented     

分布式电推进飞机动力系统评估优化方法

以电推进飞机的动力系统作为研究对象,开展了以下研究工作：采用电力系统潮流计算方法,分析了采用高压直流供电体制的分布式电推进飞机电气系统,模拟了其在稳定运行状态与断路故障状态下的能量流动关系,同时分析了直流电压等级对电气系统的影响。搭建了完整的分布式电推进飞机动力系统仿真模型,依据基于时间和基于高度的飞行剖面,对比分析了纯电推进与涡轮电推进架构在推进功率、推进效率与航程3个评价指标上的优劣。建立了动力系统典型部件的参数化模型,并使用符号规划算法对建立的参数化模型进行了优化计算,比较了传统涡轮推进与涡轮电推进架构下动力系统质量与燃油消耗率间的优化权衡关系。研究结果为分布式电推进飞机混合动力系统的设计提供了有价值的正向设计方法。     

一种电动飞机电推进系统的能效优化方法

电动飞机依靠电推进系统为飞机提供所需的动力,而电动飞机蓄电池的能量密度制约了飞机续航能力的提升。在蓄电池能量密度受限的条件下,进行电推进系统能效优化,提高电推进系统效率,降低电推进系统损耗,对增加飞机的续航时间具有重要意义。以某双座可调定桨距螺旋桨电动飞机电推进系统为例,依据飞机的飞行任务剖面搭建了飞机电推进系统在起飞及巡航阶段的系统损耗模型,以可调定桨距螺旋桨桨矩角为优化变量,以飞机完成一次飞行任务剖面能耗最小为目标,提出一种适于可调定桨距螺旋桨电动飞机电推进系统的能效优化方法。为了验证该方法的有效性,搭建样机测试平台,进行了样机试验,试验结果表明：该能效优化方法能够有效提高飞机电推进系统效率,使飞机完成一次飞行任务剖面的系统能耗降低了8%以上。