基于改进PSO的离港航班绿色滑行路径优化

为有效解决大型枢纽机场离港航班繁忙运行所带来的较大污染物排放问题,开展了离港航班绿色滑行路径优化研究。将滑行速度离散化;以最短滑行时间、油耗量最少、污染物排放量最少和总滑行成本最少为目标,根据机场场面滑行管制规则,建立模型;以广州白云机场为例,利用改进的粒子群算法预选出三条滑行路径,比较其污染物排放量和总滑行成本,从而选择最优的滑行方案。结果表明,基于总滑行成本最低策略和污染物排放量最低策略,优化后的滑行方案滑行时间分别缩短13.7%、14.2%,油耗量减少8.9%、7.8%,污染物排放量减少12.6%、13.7%,总滑行成本降低13.4%、13.2%。模型能够有效降低机场污染物排放量,减少油耗,提升机场场面运行效率。     

霍尼韦尔、赛峰集团与GoAir签署协议

<正>6月25日,霍尼韦尔和赛峰集团共同与印度Go Air航空公司签署谅解备忘录,以进一步完善EGTS电动滑行系统。按照协议规定,Go Air公司将为霍尼韦尔和赛峰集团提供客机滑行数据,确定使用EGTS系统时确切的燃油消耗量和其他运营优势。此外,Go Air公司还将帮助搭载EGTS系统的客机建立规范化的航班运营程序。EGTS电动滑行系统可为航空公司节省近4%的油耗,从而提高客机运营效率、减少排放。     

水上电动飞机浮筒设计及起飞滑行

水上飞机起飞滑跑时低速滑行阶段的阻力变化规律对于其设计研究十分重要,而电动水上飞机正常起飞所需最大拉力是否匹配现有电推进系统是飞机改型设计的关键。首先,针对基准浮筒水阻力较大引起的纵向不稳定问题进行了优化设计,优化后浮筒水动性能有明显提高。其次,基于Fluent中的多相流（VOF）模型对水上电动飞机起飞滑跑阶段的力学特征进行了数值模拟计算,着重分析了不同速度下的姿态变化规律、阻力变化及流场特性。最后,对"阻力峰"这一节点下所需电推进系统功率进行了验证计算,结果显示现有装置满足起飞的动力要求;将实际起飞滑跑试验与仿真结果进行对比,结果显示力学特性变化规律基本一致,所得误差在15%之内,验证了仿真计算的可行性,所得结论可为电动水上飞机的研究设计提供借鉴。     

某型水上电动飞机静水起飞阻力峰模拟与分析

针对某型浮筒式水上电动飞机准确计算水阻力峰的问题,利用CFD对其在静水面起飞过程的航行及过渡滑行阶段的运动状态进行了动力学仿真,并对仿真结果进行了试验验证。首先,基于流体体积模型确定了空气与水的两相交界自由表面的形态,基于动态流体相互作用模型明确了飞机的纵倾角及升沉变化,求解了相应状态下的水阻力。然后,通过单浮筒拖曳试验验证了仿真方法的有效性。最后,结合工程实际,进行了姿态限制下飞机水阻力峰的模拟计算,并根据结果进行了电推进系统的选型与设计。所得结果可为水上电动飞机的研究提供参考。     

基于模型的飞机绿色电滑行系统设计与研究

飞机电滑行系统是发展绿色航空的一项关键技术,改变了传统的飞机滑行技术,提高了飞机系统的可靠性和维修性,是未来飞机地面控制系统的发展趋势。基于模型的系统工程(model-based systems engineering,简称MBSE)是将图形化、模型化的方式应用到系统设计中,依照基于模型的系统工程方法对飞机电滑行系统进行设计。提出了一种采用模型对飞机电滑行系统需求的覆盖度以及正确性的确认方法,系统需求对利益相关方的需求的覆盖度进行确认,采用了基于MATLAB/Simulink建立的行为模型的方式对系统需求的正确性进行确认。最后,对未来飞机系统的发展和基于模型的系统工程的全面应用进行了展望。     

霍尼韦尔携手赛峰集团于巴黎航展演示绿色电动滑行系统

2013年6月17日霍尼韦尔与赛峰集团已完成绿色电动滑行系统(Electric green taxiinsystem,EGTS)的第一阶段主要测试,并在第50届巴黎国际航空展中亮相,首次安装于空客A320飞机上进行公开演示。绿色电动滑行系统技     

起落架缓冲系统参数优化设计

 同时考虑了起落架缓冲系统性能对飞机着陆和滑行过程中的影响,从改善飞机地面滑行动态响应特性出发,在满足着陆撞击等约束条件下,提出并建立了起落架缓冲系统参数优化设计的方法和模型,并以主起落架缓冲系统优化设计为例,具体讨论了优化过程和结果。实例计算表明,利用本文方法将有效地改善起落架缓冲系统性能。     

考虑排放影响的飞机多学科优化设计

随着民用航空运输业的发展,飞机对气候环境的影响越来越受到重视。为了满足未来飞机设计中经济性和环保性等指标,有必要在飞机概念设计阶段综合考虑成本和排放的影响。本文使用全球平均温度变化作为衡量飞机排放对气候影响的标准,分析了飞机巡航高度和速度对于排放物的影响。进一步,通过整合气动、重量、成本和排放等学科模型,建立了飞机概念设计阶段的多学科优化框架。基于该优化框架,以机翼平面形状、飞行速度和高度等参数为优化变量,分别以排放最小和成本最低为目标,进行了单目标和多目标优化设计研究。Pareto最优前沿的优化结果显示,单位排放成本的高低会影响成本相对于排放性能的变化趋势。     

电动滑行系统研制取得进展

电动滑行技术是飞机未来的主流滑行技术，代表了多电飞机和绿色航空的发展方向，目前有多家企业组成的技术团队正在开展电动滑行技术的研究，而且全部应用集中在A320和波音737这两种单通道窄体客机上。     

飞机燃油系统先进技术及流体交联解耦研究

文中主述飞机燃油系统由液压传动方式供输油取代现有的电动燃油泵供输油。对管内流体相互交联问题,提出了解决方法。发动机的状态不同,通过子程序能寻找任意位置涡流泵的压力P与流量Q的函数关系。新型燃油系统优点有：重量方面,采用数百克的涡流泵、引射泵取代约10 kg的电动燃油泵,飞机越大,燃油系统的重量减轻就越多;效能方面,现有燃油系统用电量占飞机用电量30%以上,新型燃油系统用电量约占飞机用电量的4.5%。求解方程时,先梳理方程式,尽量使矩阵主对角线元素占优;引入松驰因子wn,利于方程收敛;误差控制常数尽可能小。本课题以某歼击机燃油系统为模型,对其进行分析研究,经燃油系统地面模拟试验验证,研究获得成功。     

民航机场飞机排放浓度分布模型

按照国际民航组织规定的起飞着陆循环过程,简化飞机在机场起飞降落的活动路线,在原有飞机排放污染物排放指数(EI)计算的基础上,再结合飞机起飞降落过程的燃油流量(F),计算出进近、滑行、起飞、爬升四段路线的排放污染强度.基于高斯点源扩散公式,对其进行积分得线源扩散模型,再对线源扩散模型中的参数进行修正,建立了民航机场飞机排放浓度模型.     

我国航空运输排放环境外部成本评估与市场化治理研究

加快完善绿色民航治理体系、建立基于市场的民航减排机制是“十四五”时期我国民航绿色发展的重点任务之一。民航飞机在飞行过程中会产生温室气体CO₂和有毒气体HC、SO₂、NO_X、CO等。本文通过测算飞机排放的各种气体的排放量和单位环境外部成本,构建了航空运输排放环境外部成本的评估模型,并以我国航空运输为研究对象评估了2016～2021年排放的环境外部成本、吨公里环境外部成本和弹性。最后,通过研究欧盟排放交易体系(EU-ETS)、国际民航组织(ICAO)的国际航空碳抵消和减排计划(CORSIA)、欧洲机场氮氧化物排放收费等,从市场化治理角度提出启动飞机氮氧化物排放收费制度的研究、适时将国内航空运输纳入全国碳排放权交易市场等政策建议,以期推动我国航空运输业绿色、低碳、高效发展。     

电动飞机发展关键技术与总体性能关联性分析

针对目前电动飞机航程过短的问题,为探究未来电动飞机发展关键技术对总体性能的影响,基于现有总体设计手段,建立了一套针对电动飞机的总体性能及敏感性分析方法。以四座小型通用飞机及电源系统现有技术水平为例,评估了气动优化、结构优化、电池能量密度及推进系统效率等几项关键技术对电动飞机起飞重量及航程可能的提升效果,并对5年内可成熟使用的小型通用电动飞机所需的关键指标提升提出了目标。结果表明:在对小型电动飞机提出合理的航程需求的情况下,依靠多项关键技术的共同进步能够使电动飞机在短期内覆盖传统通航飞机70%以上的使用场景。     

某型电动飞机起飞加速特性分析与仿真模型修正

电动飞机从加速滑跑到飞行至安全高度是一个十分复杂的过程,在计算电动飞机起飞性能时发现用近似匀加速仿真模型得到的起飞距离小于实际的起飞距离。为了准确计算电动飞机起飞性能,在 MATLAB 中建立完整起飞过程的仿真模型并分析模型与实际起飞过程的误差,通过分析电动飞机起飞过程中加速度与速度的变化规律,引入修正函数对仿真模型中的速度进行修正;以某型电动飞机起飞性能计算为例,使用修正前后的模型对起飞过程进行仿真计算,并将计算结果与飞行试验数据进行对比。结果表明：修正后的模型精度优于修正前仿真模型的精度,修正后模型的仿真结果与飞机试飞试验结果基本一致。     

小型电动无人机航程航时估算模型

小型电动无人机通常采用锂电池、无刷电机和螺旋桨组成能源动力系统,飞行过程中锂电池的实际工作电压发生变化,但飞机的总重量不变,其航程航时的估算方法与传统的燃油飞机有所不同。为了准确评估动力系统对飞机设计的影响,建立了以锂电池为动力的电动飞机推进系统模型,通过与实验数据比较,验证了各部分模型的准确性。利用该动力系统模型,对某款小型电动无人机进行了航程和航时估算,结果表明本文的建模方法准确有效,航程航时估算接近实验数据,可作为小型电动无人机设计的重要参考。     

轻型电动飞机上锂电池的应用前景

<正>锂电池的实用性在不断加强,对于电动汽车、电动飞机领域,其使用在很大程度上节省甚至替代了石油等不可再生资源,减少了温室气体的排放,极大程度上降低了大气污染量,降低了生产成本,对全人类的生产、生活有着重要意义。本文介绍了电动飞机的发展概况、锂电池的研究情况和在生活中的实用优势以及对未来航空领域的意义,并总结锂电池在电动飞机上存在的局限性和发展前景。     

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。     

反推力装置对民航飞机减速性能影响

为评估反推力装置提供的反向推力与其结构件质量增加对民航飞机减速性能的综合影响，借助克兰菲尔德大学发动机总体性能仿真软件Turbomatch，参考CFM56发动机建立正、反推力状态发动机模型，并以A320飞机为配装对象开展研究。将风扇及涡轮直径做为特征参数，完成推进系统质量的初步估算。对比飞机在干燥跑道及雨雪条件下常规着陆过程中滑跑距离及减速时间，完成反推排气角度、跑道条件等影响因素对反推力装置提升飞机减速性能收益分析。研究表明：配装反推力装置轴向排气角度越小，飞机减速性能更加。以55°排气角度为基础，减小10°的排气角度可带来约7%的减速收益。反推力装置在湿滑跑道的减速收益更大，比干燥跑道滑跑距离缩短约41%，滑跑时间缩短32%。     

基于矩化GO法的某型电动飞机扰流板系统可靠性

扰流板冗余系统提升了新能源电动飞机的可靠性。采用GO法建立电动飞机扰流板系统可靠性模型,设计SIMULINK仿真界面,针对操作符11给出一种新的运算模块。针对扰流板冗余系统设计一种矩化操作符,给出运算流程,有效减少传统GO法在冗余系统建模工作量,利用故障树分析法对结果进行验证。结果表明,本文提出的方法切实可行,为新能源电动飞机扰流板系统可靠性分析提供了新的思路。     

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。