基于甲醇燃料的航空燃料电池内燃机混合动力系统性能分析

为了实现航空碳减排的时代需求,亟需在航空燃料体系和航空动力系统方向实现技术革新。本文提出了基于甲醇燃料的航空燃料电池内燃机混合动力系统方案,甲醇通过机载在线催化重整制氢为燃料电池供氢,燃料电池和内燃机发出的电能带动电动螺旋桨进行工作。进行了模块化建模方法和混合动力系统性能仿真分析研究,结果表明：混合动力系统的发电效率达到了55%,相比甲醇内燃机有了15%绝对值的效率提升,有助于降低燃料消耗。进行了混合动力系统性能参数影响规律分析,结果表明：混合动力系统的效率随着压比的增大而提高,随着燃料利用率的提高而呈现先升高后降低的效果。进行了混合动力系统的?分析,结果显示：混合动力系统中?效率最高的部件是燃料电池,?损最大的部件是重整器。质量分析结果表明：混合动力系统的功率密度达到0.488 kW/kg。     

波音公司计划试飞两种无人机验证机

波音公司计划在10个月内进行两种无人机系统的飞行验证，即一种隐身飞翼布局无人作战飞机和一种续航时间长达4天的高空长航时氢动力无人机。     

电动无人机动力系统优化设计及航时评估

为提高电动无人机续航性能,针对动力系统进行了优化设计,并提出了相应的航时评估方法.首先采用涡流理论优化设计了小型螺旋桨,再通过实验测试优化选取了与螺旋桨高效率匹配的电动机.同时,考虑到锂离子电池放电倍率及电压降低对放电时间的影响,建立了恒功率条件下电池放电时间计算模型.最后,根据优化得到的动力系统和电池计算模型,推导出有弯度机翼的电动无人机航时公式.某电动飞翼布局无人机飞行试验结果显示,优化得到的动力系统具有较高的效率,测试得到的无人机续航时间与评估得到的理论值误差为12%,在允许误差范围内吻合较好.      

南非Denel公司进行“搜索者”无人机改型

改型后的“搜索者”具有更远的航程、更长的续航时间和更大的有效载荷。首架改型的“搜索者”１１无人机计划于今年首飞和交付。“搜索者”１１无人机是南非的Ｄｅｎｅｌ公司在原“搜索者”无人机基础上，根据未来任务需求进行改进的。主要改进包括：采用数字式航空电子设备和系统替代了原来的模拟式设备和系统，使该机的通信范围从２００千米增加到２５０千米。机体基本保持了原设计的结构形状，但加宽了机身，增加了燃油容量，“搜索者”的续航时间也从２小时增加到１０小时。机上的全任务计划系统也被进一步发展，并改进了机上的人机接口…     

发展中的长航时无人机动力装置

长航时无人机是一种续航时间长,能长时间执行空中侦察、监视、探测和战场损伤评估等任务的无人机。这种无人机有高空长航时无人机与中空长航时无人机。高空长航时无人机飞行高度一般为13700～18000米以上,续航时间一般在24小时以上;中空长航时无人机飞行高度一般在8000～13700米,续航时间不少     

太阳能无人机应用

满足高空长航时无人机长达数月续航要求的关键之一是解决其飞行动力源问题,许多国家把太阳能无人机列为重要的研究方向。我国大部分地区,都处在太阳辐射资源的丰富带和较丰富带,从而为太阳能无人机的应用提供了很好的条件和优势,但要真正实现太阳能无人机的使用,还需解决很多关键技术。包括独特的飞行器设计和太阳能动力系统设计等。     

小型电动无人机动力系统设计和优化

小型电动无人机由于使用维护方便,可靠性高,噪声小,无污染等特点,具有较高的应用价值。然而电池的能量密度远低于燃油,动力系统在起飞重量中占较大比重,在初始设计中就需要准确估算动力系统重量和性能,以保证续航性能。通过建立动力系统中电池、无刷电机和调速器、螺旋桨三个部分的数学描述,提出动力系统的性能估算和设计方法,以及优化准则。实验表明,方法具有一定精度,可以为无人机的初步设计和动力系统选择提供依据。     

舰载无人机拦阻着舰中机身冲击响应分析

针对某舰载无人机拦阻着舰过程中的机体强度问题,以其中机身结构为主要研究对象,首次设计了包括中机身结构与前后机身、机翼假件以及拦阻钩等构件的地面拦阻模拟试验方案,并搭建了相应装置,采用地面试验和刚柔耦合仿真模拟2种方法,对拦阻着舰过程中拦阻力冲击下中机身结构的动态响应特性进行了全面分析。试验与仿真结果表明：中机身最大航向过载沿两条主传力路径自后机身到前机身方向衰减,下传递路径点的过载峰值明显大于上传递路径点的峰值;发现最大过载点位于拦阻接头处,应变危险点位于机腹梁前段处;中机身结构上各测点的试验和仿真过载误差均在5%以内,应变误差均在8%以内,验证了试验结果的有效性和刚柔耦合数值仿真方法的可行性。地面拦阻试验及数值仿真的联合分析可为舰载无人机机身结构强度设计提供重要参考,并为后续舰载无人机的拦阻着舰分析以及机身结构响应预测提供依据。     

简讯

中国首架碳纤材料结构燃料电池动力无人机试飞2012年7月30日,我国首架全碳纤维复合材料结构、氢燃料电池动力无人试验机"雷鸟"(LN60F)在沈阳某机场成功首飞。"雷鸟"(LN60F)氢燃料电池动力无人试验机由中航工业资助,以中国工程院院士杨凤田领衔的辽宁通用航空研究院自主研制。该验证机的高效率气动外形、全碳纤维复合材料结构机体、氢燃料电池动力系统、高效电动推进系统、飞行控制系统、地面指挥系统等的研发、制造完全拥有自主知识产权。     

美研究无人机用氢燃料电池技术

美国空军学院化学部正在研究可用于无人机的氢燃料电池技术。化学式氢发生器的总体构想是利用锂和铝的氢化物作为储氢原料,通过化学反应将这些金属氢化物中的氢释放出来。对一架无人机来说,氢燃料的释放速度和流量必须与它所需要的电能相匹配。目前该校正     

不间断飞行小型太阳能无人机总体设计与优化

<正>无人机已发展成为航空领域中的重要分支,并将在未来受到持续关注。续航性能是无人机的一项重要性能指标,传统的小翼展(小于5m)无人机受到能源的限制,续航时间与航程等都严重不能满足要求。随着太阳能技术、储能电池技术迅速发展,利用太阳能作为无人机能源可有效解决小翼展无人机续航性能问题,使小型太阳能无人机实现昼夜不间断飞行成为可能。不间断飞行的太阳能无人机能扩展并提供持续的空中服务,应用包括农业监测、抢险救灾、交通数据收集、边境巡     

螺旋桨安装效应对无人机气动特性影响

为解决某型飞翼布局无人机(UAV)带动力构型风洞试验最大升阻比相对无动力状态大幅下降的问题,采用计算流体动力学(CFD)方法对无人机无动力与带动力构型进行了数值模拟,数值模拟结果分别与无动力以及带动力风洞试验数据吻合良好,在此基础上深入研究了螺旋桨安装效应对无人机气动特性的影响。结果表明:推力螺旋桨与机身之间气动干扰产生的低压区致使阻力增加,从而导致飞机最大升阻比相比无动力状态下降了30.7%。针对无人机在推力螺旋桨影响下出现的最大升阻比下降问题,采用增大螺旋桨与机身之间距离的方法可以有效地消除机身后部出现的低压区,减小了阻力,提升了无人机最大升阻比。桨毂拉长方案在8°和9°迎角下最大升阻比分别提升了17.3%和15.4%。     

从FMS走向RMS--可重配制造系统(中)

5　可重配机床 (ＲＭＴ)如前所述 ,ＲＭＳ由ＲＭＴ和ＲＣＳ两大部分组成。ＲＭＴ是一种新型、基于机床模块库中的机床模块的集成来实现机床设计的方法。每一种机床模块能够提供一种基本运动 ,这是一种将机床设计转换成通过对机床模块合理选择的数学处理方法 ,可产生出新类型的机床。机床模块化设计技术已存在好多年了 ,但从构造制造系统的观点看 ,则是最近几年才提出的。模块化设计技术已被许多设备制造商在现行机床(特别是在数控加工中心、车削中心和ＦＴＬ设备 )设计中采用。一种面向模块对象 (如主轴、进给驱动装置、结构件部件 )和结构…     

升力风扇无人机动力补偿系统设计与分析

升力风扇无人机具有独特的动力系统,对升力风扇无人机着陆过程的动力补偿系统的设计与分析显得尤为重要。建立升力风扇无人机纵向状态方程并进行简化,在此基础上构建动力补偿控制基本结构,针对升力风扇无人机的特点建立多种补偿相结合的动力补偿系统并对其进行仿真分析,表明迎角恒定的动力补偿系统比速度恒定的动力补偿系统响应时间短,但是存在阻尼不足的问题。针对阻尼不足造成的震荡问题,结合升力风扇无人机自身的特性进行纵向过载的反馈以及在扰流片参与下的动力补偿,结果表明补偿后的飞机运动模态阻尼良好,有效地增加了航迹角对姿态角的跟踪精度。     

"全球观察者"无人机完成首次氢燃料动力飞行试验

今年1月6日,美国航空环境公司研制的"全球观察者"(Global Observer)无人机在爱德华空军基地成功地完成了以氢燃料为动力的首次飞行,标志着"联合能力技术验证"(JCTD)计划的验证与使用功效阶段工作的正式启动.该公司凭借在液氢燃料关键技术方面所取得的突破,放弃了长期探索的太阳能动力方案,转而采用氢燃料动力...     

新型载人飞行器轻质化机身结构的概念设计研究

针对新型载人飞行器,基于结构方案设计、力学分析和模型结构性能测试等研究,提出了轻质化机身结构的设计方案。采用柔性层合薄膜实现机身大面积防热结构;采用空间桁架结构体系和新型节点连接形式,确定了飞行器机身的轻质承载结构设计方案;采用刚性杆-柔性索段组合方案,设计了机身结构和燃料储罐之间的连接系统。利用有限元软件ANSYS评估了结构体系的力学性能。利用机身典型承载结构的缩比模型进行了力学试验,验证了有限元分析模型和结果。研究结果可为新型载人飞行器的轻质化机身结构提供设计参考。     

双碳目标下的氨燃料航空动力研究进展及展望

为了获得氨燃料航空动力应用潜力评价,本文综述了氨燃料的绿色制取方法、氨燃料燃烧特性的研究成果以及氨航空发动机设计过程中可能存在的技术问题和相应的解决方案。综合已有研究成果,本文认为氨燃料航空发动机具有非常广阔的应用前景,采用氨氢混合燃烧在未来有望成为氨燃料航空动力系统的优选方案。     

面向任务需求的模块化无人机配置方法

为了实现成本约束下面向任务需求的模块化无人机（UAVs）高效配置，基于无人机需求集和模块备选元素集，构建了任务需求与模块备选元素之间的关联矩阵；以无人机总体成本为约束条件，建立了需求满意度评价模型，引入了改进粒子群算法以获得无人机专用模块的最优配置方案，并通过算例与其他2种优化算法对比，验证了本文优化算法的有效性，进而提出了一种面向模块化无人机的配置方法。以某任务场景为例，在预定成本约束下构建了3型无人机的模块配置方案，并与文献中的单兵无人机参数配置进行对比，验证了配置方案的合理性。结合不同配置方案的成本计算结果表明，提出的模块化无人机配置方法能够实现无人机性能、成本与多种任务用途需求的协同匹配。在此基础之上，开展了模块化无人机多个配置方案单体成本、面向任务运用成本的对比分析，探讨了无人机配置参数对其单机及集群运用成本的影响规律，间接验证了本文算法对无人机单机及集群运用成本控制的支撑作用。     

长航时无人机续航性能试飞方法优化研究

利用解析算法可计算长航时,无人机在典型任务剖面下巡航段的最有利航程和续航时间,及其对应的飞行参数,分析无人机等高变速、等速变高和等高等速3种巡航方式,及不同飞行参数的选取,对其巡航段航程和续航时间的影响。结果表明:在均选取最佳飞行参数时,等高变速巡航方式能达到最大续航能力,等高等速巡航方式的效果次于等高变速和等速变高巡航方式。该研究结果可直接应用在型号试飞中的任务性能、续航性能科目试飞及后续部队作战使用试飞中,根据无人机的控制方式,选择合适的飞行策略提升长航时无人机作战效能。     

小型电动无人机续航性能提升方法研究

电动无人机是目前无人机领域的一个重要组成部分。从作战技术指标出发,着重讨论了电动无人机的续航时间,给出了续航时间与气动参数之间的关系。以遗传算法为工具,进行了无人机总体参数的多目标优化,获得了提高无人机续航性能的最佳总体参数组合。以某型近程无人机为例进行了计算,实例结果表明,本方法是合理的。