电动飞机发展白皮书

与传统飞机相比,电动飞机以电能作为推进系统的全部或部分能源,是航空业贯彻绿色航空、应对全球环境挑战的重要举措,是实现航空业2050年全球碳排放量减至2005年排放水平50%目标的必然选择,同时也是"第三航空"时代的重要标志。电动飞机开启了航空领域新一轮创新与变革热潮,引领航空技术创新、推动绿色航空发展,将对世界航空业产生革命性的影响。在电动飞机领域,目前国内外各研究机构和企业均处于起步阶段,以此为契机,我国电动航空业有望迅速达到或赶超世界先进水平,同时带动我国多个相关产业的整体发展。为进一步引领国内电动飞机技术发展、推动电动飞机产业布局,中国航空研究院组织国内优势力量,从电动飞机发展必要性、定义与分类、重点产品、关键技术、措施建议等方面,研究提出电动飞机发展白皮书。白皮书提出我国应重点发展城市空运、轻型运动、通勤运输、干支线运输等4类电动飞机;聚焦总体设计技术、高效高功重比电推进技术、能量综合管理技术、能源系统技术等重点领域关键技术发展;建议制订电动飞机发展战略规划、加大研发投入,同时关注适航能力建设与人才培养,从而推动我国电动飞机发展。     

金城南京机电液压工程研究中心

中航工业金城南京机电液压工程研究中心(简称"中心")是我国航空机载机电系统产品的科研和生产基地,也是中国航空工业集团公司航空机电液压工程专业技术的研发中心,具有完整的预先研究、型号研制、设计制造、试验交付和维修服务的能力。中心属于国家重点扶持的中航工业机载5大中心之一,主要从事飞机机载机电综合控制系统的研究,其专业研究领域涵盖:飞机机电控制系统、飞机液压操纵系统、飞机环境控制系统、飞机燃油系统、飞机第二动力系统与飞机电源传动系     

大型民用飞机电传飞控系统验证技术研究

随着国内民用飞机项目研制和型号不断发展,飞控系统采用了先进的高安全、高可靠的全时全权限电传技术,以提高系统综合性能,但同时也增加了电传飞控系统研发与验证的复杂度和风险。以世界上最成功的商业飞机之一——波音777飞机的飞控系统为研究对象,结合国内民机发展情况,进行深入分析和总结,提出了民用飞机飞控系统研发和验证过程模型,为国内民用飞机电传飞控系统的研发和验证提供有益的经验参考。     

面向能热需求的飞机机电系统架构设计研究

飞机综合能力提升使机电系统产生了能量需求激增、热负载加剧等难题。文中为解决飞机机电系统所面临的能量供给和散热问题,重点从能量管理、热管理2个方面开展机电系统顶层架构设计研究,以飞机全任务剖面的能力特征及需求作为牵引,突破传统架构设计方法,采用能量优化的设计理念实现对机电系统的综合管理与优化,最终形成以能热为技术核心的飞机机电系统架构设计方法。仿真结果表明,该方法可实现基于飞行任务及飞行状态需求的能量和热沉供给、传输和使用的动态管理和优化控制。     

飞机环控温控系统的半物理仿真及在机电综合管理技术研究中的应用

机载机电系统综合控制管理(简称公管系统)是机载机电设备发展的必然趋势,为了研究公管系统对机电子系统的控制、管理功能,需要对子系统进行建模仿真。本文针对某型飞机环控温度控制系统工作过程对环控温度控制系统关键附件进行了数学建模,同时针对某课题研究内容的需要,研究如何采用半物理仿真的方法对飞机环控温度控制系统进行系统建模和环境仿真并进行了系统仿真验证试验,最后给出结论。     

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。     

GEnx发动机的研发过程值得注意

近年来.我国在发动机领域的预先研究、验证试验与分析、试验设备建设和型号研制等方面都取得了显著成绩,为今后发动机技术的发展打下了良好基础.当前军民用航空的需求对发动机行业提出了严峻的挑战.如何快速发展我国的发动机技术,提高自主研发能力,正确的研发途径显得十分关键.美国通用电器公司正在研发的、且将作为B787飞机动力的GEnx发动机是一台能代表21世纪先进技术的发动机,其研发道路有许多可以借鉴之处.本文将在分析GEnx发动机研制过程的基础上,总结其研制中的成功经验供我们参考.     

某型飞机机电综合系统设计

分析了某型飞机机电系统的功能和发展状况,结合现代飞机的发展特点,对传统飞机与现代飞机的机电系统进行了分析对比,并介绍了某型飞机的机电综合系统的设计构想。     

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。     

基于系统工程的飞机产品研制技术管理体系探索与构建

对飞机产品研制模式的环境特征识别与国内外现有研制模式现状以及存在的问题进行分析,运用系统思维和基于"V"模型的系统工程方法,基于飞机产品预研、研制、生产的全过程,探索构建从技术需求识别、技术研究、验证、评估到优化完善的正向研发全过程的技术管理体系。逐步实现技术管理流程的规范化和标准化,以满足飞机产品多型号、研制批产并存的生产运营模式。     

飞机油箱内燃油流动换热过程数值分析

<正>随着航空技术的高速发展,现代飞机的隐身性、机动性、超声速巡航等方面的能力也大为提高。飞机上使用的电子设备数量也远远超过以前的机型,热负荷越来越大,如三代机Su-27的电子舱热负荷仅为18kW;而拥有两个电子舱的四代机F-22,其总的设计热负荷已经达到55kW。在冲压空气使用受限的条件下,发现燃油不仅可以作为能源燃料为飞机提供动力,而且可以作为冷源来冷却飞机的液压系统、滑油系统和环控系统等机载机电系统。国内关于飞机燃油系统热管理方面的的研究也是近几年才开始的。高峰等人针对F-22飞机的燃油系统采用     

缩比模型遥控飞行验证技术的研究及展望

缩比模型遥控飞行验证是飞行试验技术的重要组成部分,本文研究了国内外相关技术发展状况和未来需求,初步分析了需要解决的关键技术,简要介绍了自身团队相关工作进展,并对于该项技术与多学科发展的关系进行了概括。研究表明：缩比模型遥控飞行验证技术是未来飞行器设计研发中的一项重要技术验证途径,在新概念飞机布局设计及飞机新技术应用等方面具有指导作用。     

智能电子花样机控制系统设计与仿真

嵌入式系统软硬件协同设计技术对于提高研发效率及系统质量非常重要.在分析智能电子花样机嵌入式系统结构与特性的基础上,重点研究了电子花样机机电系统的运动控制方法与仿真原理.进而,设计并开发了电子花样机机电控制系统仿真环境,该仿真环境有助于电子花样机主控系统的开发、调试以及正确性验证.     

多电飞机飞控系统的技术应用

多电技术的发展为飞控技术的革新带来了新的机遇,多电飞机已经从概念设计变成了实际,液压系统和气动系统部分被电气系统所取代,电能在飞机能源中的需求比例越来越高,飞机子系统的相互交联关系设计方案发生了重要变化。多电飞机采用了功率电传作动器,在可靠性、维修性、容错管理、生产使用成本等方面都有显著的提高,空客A380、美国F35分别将民机和军机多电飞机飞控系统的设计向前推进了一步,改变了传统飞机飞控系统的设计思路,引领了多电飞机飞控系统技术新的发展方向。     

基于Modelica语言的飞机飞控系统虚拟样机构建、验证及工程应用

飞机飞行控制系统是典型的包含控制、电学、液压、机械等多领域的复杂系统。该文针对飞机飞行控制系统提出并实现了一套基于Modelica语言的多领域模型构建、仿真分析、代码生成的流程方法。针对某型飞机飞行控制系统基于Modelica语言进行了多领域模型统一实现,并通过试验/试飞数据对模型进行了仿真分析与验证。再通过功能模型接口(Functional Mockup Interface,简称FMI)技术将所构建的系统模型生成模型实时代码,并在工程模拟器中得到了工程验证。提出的针对系统设计建模、仿真分析、代码生成与半物理应用一体化的方法流程贴合研发过程,符合设计人员使用习惯,并充分发挥了模型在设计过程中的价值。仿真示例的分析结果以及工程模拟器试验均验证了本流程方法的有效性。     

浅谈飞机机电综合技术发展及标准需求

分析了飞机机电综合系统的由来、定义和意义以及未来发展方向,介绍了机电综合系统的技术现状,当前我国与国外先进水平之间的差距,重点分析了机电综合系统的关键技术,并给出了关键技术标准的编制意见。     

飞机机电控制系统测试及数据处理研究

面向任务需求,通过功能分析和模块化设计,研究了一种飞机机电系统控制测试及数据处理系统,分析了重点硬件组成和软件功能,形成一体化研发环境,可支撑综合测试技术研究,对于机电系统集成具有重要的工程意义。     

基于模型的多电飞机能源优化特性仿真分析

多电飞机是一种用电能部分取代原来的液压能和气压能的飞机,其二次能源系统以电能为主。为实现多电飞机能源系统的优化设计,将飞机的发电、配电和用电集成在一个统一的系统内,实行发电、配电和用电的统一规划、统一管理和集中控制。为快速有效地分析多电飞机能源系统优化特性,本文采用基于模型的系统工程方法论,针对多电飞机能源优化仿真分析平台开展研究,提出了一种面向电气设备的多物理域模型建模方法,以实现机载系统的大规模集成仿真。并以飞控系统为对象,建立了多电飞机飞控系统和传统飞机飞控系统的能量利用、能量传送、能量变换设备等仿真模型,仿真分析了两种飞控系统的能源应用特性,为多电飞机能源系统的优化设计提供了有效支撑。     

飞机防滑刹车控制技术研究综述综述

机轮刹车系统是飞机上最重要的着陆减速系统,关系到飞机的安全起降,其核心是防滑刹车控制技术。飞机刹车过程包含了众多在控制领域具有挑战的问题(不确定性、强非线性和强时变性),如何在刹车过程中有效克服着陆中所涉及的地面摩擦、刹车盘力矩波动、起落架载荷变化和阵风等具有复杂非线性特征的干扰,实现对地面结合力的可控利用,将对提高飞机地面安全发挥重要作用。本文对飞机防滑刹车控制技术进行综述。简述了飞机机轮防滑刹车系统的作用、发展、基本控制原理和典型架构;从应用需求出发归纳了关键评价指标;以数学模型的形式描述了系统内的典型非线性环节和着陆环境中的扰动;按照飞机防滑控制技术发展的顺序,依次介绍讨论了开关式防滑控制、偏压调制式防滑控制、自适应防滑控制和智能防滑控制中具有代表性的方法。从刹车控制律验证角度介绍了全数字仿真和试验方法。最后,结合刹车控制系统研制所存在的问题与挑战对本领域所涉及的技术研究重点进行了展望。     

航空机电系统综合技术发展

航空机电系统综合技术是未来航空领域一大重点发展方向,本文首先阐述了航空机电系统综合技术的概念;其次介绍了从控制综合到子系统综合的演变过程,以及技术应用现状;最后提出了机电系统综合技术需要发展的重点及需关注的单元件设计与加工技术.