基于绿色能源的分布式混合电推进系统性能分析

基于绿色能源的电推进飞行器是是航空运输业实现碳中和的重要技术途径。本文旨在利用理论分析和数值计算的手段,研究基于绿色能源的分布式混合电推进系统的性能,重点关注锂电池和固体氧化物燃料电池(SOFC)在航程和载荷方面的影响。本研究构建了一个包含多种能源形式的混合电推进系统架构,并基于能量流建立了功率传递模型,推导出综合考虑部件特征参数、能量分配参数、飞行气动参数的电推进系统航程方程和载荷方程。研究结果显示,在航程方面,锂电池的能量分配系数和能量密度对飞机航程有显著影响,特别是在能量密度阈值之上,增加锂电池的能量分配系数对提升航程有正收益。此外,SOFC的能量分配系数和效率的增加也提高了飞机航程,特别是在其高值区域。在载荷方面,上述锂电池和SOFC参数对飞机零燃料质量(MZF)和有效载荷具有重要影响,尤其在高能量密度、高效率和高能量分配系数的情况下飞机的载荷性能改善最佳。参数敏感性分析揭示了升阻比、边界层吸入(BLI)风扇效率、锂电池荷电状态(α_soc)和氢燃料剩余状态(α_soh)对航程的显著影响,其中在以往研究中较少出现的α_soc     

氢能源民用飞机技术路线与总体概念设计方法研究

本文以实现民用飞机净零碳排放为目标,寻找可以在未来投入大规模应用的新能源动力形式。从能量密度、功率密度、减碳以及能源经济性等维度开展对比评估,结合通勤飞机、窄体干线、宽体客机等典型座级航程的各级别民机产品的能源动力系统的质量对比,本研究认为“氢能源+涡轮机”将是未来新能源民用飞机最具可行性的能源动力组合。建立了适用于氢能飞机的总体设计流程,针对窄体干线氢能客机开展总体设计,采用阻力分解方法估算气动效率,多种分类质量计算方法估算空重,经过设计迭代形成可行的氢能飞机总体参数和初步概念方案。分析结果表明,对于窄体干线级别民机,采用“氢能源+涡轮机”的动力架构使该级别飞机起飞质量比传统燃油飞机增加不到10%。考虑到未来10～20年氢能动力系统和机载氢燃料存储技术可预见的突破,氢能飞机是实现航空运输净零碳排放的非常具有潜力的解决方案。     

防空导弹辅助能源方案探讨

本文在介绍防空导弹弹载辅助能源及其初级能源方案分类的基础上，着重于典型实例的应用分析。文中就单元与多元，单独设置与综合利用，分源与共源，恒功率与变功率，定量泵与变量泵，排泄式与循环式，初级能源类型等一系列重要问题均作了有益的探讨，并指明方案选择的要点。文末还对弹载辅助能源的发展趋向作了预测。     

苏联《能源号》运载火箭试飞成功

1987年5月15日,苏联从拜努科尔航天发射场首次成功地发射了《能源号》运载火箭。它是一种大推力通用型新式运载火箭,高60m、最大横向尺寸约20m、芯级直径8m。《能源号》为二级火箭,并联安排,有效载荷采取侧装方式。《能源号》起飞重量在2000t以上,向近地轨道运送有效载荷的能力超过100t。发动机采用“聚束式”方案,第一级(助推级)有四台发动机分别装在芯级外侧,推进剂为液氧-碳氢燃料,单台推力8000kN。第二级(芯级)由四台发动机组成,推进剂为液氧-液氢,单台推力2000kN。主发动机具有较长的工作寿     

廿一世纪的空间能源

本文介绍了地球能源的使用状况,提出了解决能源危机的办法,文章认为向空间要能源,即建造太阳能卫星、在月球上建造太阳能采集站和开采月球上的氦-3用于地球聚变反应堆是解决地球能源危机的大有希望的办法。航天技术的进步,使人类从空间获取洁净的能源成为可能。     

低性能代偿损失的环境控制系统方案研究

从集成能源子系统的概念出发,提出了一种以环控系统为核心的热能管理组合方案。建立了该组合方案在巡航模式下工作时的数学模型,对其参数匹配的方法进行了探讨。并对主要附件性能的影响进行了分析。     

NASA在纳米技术领域的研究和应用进展

NASA一直致力于先进航天技术探索与应用,其中,为推动纳米技术的发展与应用,规划了20年的研究发展计划。相关纳米技术被认为能够精确实现材料的预想性能,并可制备出更小、更具环境稳定性的航天器。文章跟踪介绍NASA在纳米技术领域的研究和应用进展,包括:1)先进结构材料及其应用;2)能量的生成与储存;3)热控制材料及其应用;4)纳米传感器的发展;5)推进剂及推进器的革新等。     

远距离大容量连续无线功率传输的机遇与挑战

远距离大容量连续无线功率传输是支撑空间太阳能开发利用和碳中和目标实现的未来可行路线之一。首先介绍了远距离连续大功率无线功率传输的应用需求和当前面临的发展机遇，针对具体应用提出了对该技术的具体需求；然后论述了国际范围内远距离连续大功率无线功率传输的最新研究进展。结合发展态势和应用需求，阐述了技术发展到目前所面临的挑战，并针对这些挑战提出了发展建议。     

基于能源分解的用户用电行为模式分析

随着智能电网的普及和大数据技术的发展，利用用电数据分析用户的用电行为越来越受到关注，现存的能源分解方法无法满足实际应用中对分辨率和分解准确率的高要求，以及聚类分析方法过于粗糙没有充分挖掘每类电器的用电特点。提出了基于能源分解的用户用电行为分析方法。在判别式稀疏编码算法模型的基础上，针对L₀正则项不易求解、L₁正则项稀疏约束效果不理想的问题，提出用L_1/2正则项稀疏约束进行能源分解，并且把用户之间的同质性作为正则项加入基础模型来修正模型的性能。基于能源分解的结果，使用用户单类电器的用电特征代替总用电特征精细化分析用户的用电行为，并改进传统的K-Mean聚类算法进行实验验证。实验结果表明:所提出的基于L_1/2正则项稀疏约束和同质性约束的能源分解方法相比于传统判别式稀疏编码算法，能够有效提升能源分解的准确率。同时，基于能源分解的用户用电行为聚类分析效果也有明显提升。      

基于第二动力技术的TBCC综合能源展望

飞行器电能、液压能和气压能的功率需求由第二动力系统单独做功或提取发动机主轴功率供应。TBCC发动机模态转换后,第二动力系统无法从发动机主轴提取功率。因此,需要解决空天飞行器第二动力系统长时间大功率能量输出的问题。分析航空蓄电池、起动发电机、APU、GTS、ATS和RAT的技术特点、发展现状以及第二动力的发展趋势,结合高超声速飞行器的发展趋势,提出ATS/RAT组合和多电超导发动机/大比能的储能装置技术组合是实现空天高超声速飞行器综合能源的技术路线。