机载能源综合管理系统仿真研究

随着战斗机多功能、超战力需求的增加,现代航空飞机将面临严峻的能量管理问题,飞行马赫数的增大、复合材料的使用、定向能武器的应用、有效热沉的减少,这些方面都将涉及并最终归结到飞机整体能量管理与利用的核心研究体系下。为了解决这一问题,美国、俄罗斯等发达国家陆续提出了关于飞行器能量综合管理的概念,并大力开展了此方面的相关研究,取得的初步成果现已应用到先进战机上。目前,国外对飞行器综合热管理系统的研究开展较多,但在能源综合管理领域鲜有研究,国内在该方面的研究也处于起步阶段。针对此问题本文进行了以下研究:(1)构建了飞机能源系统架构,对整机能源系统做了系统分析,研究机载能源的主要形式,明确不同种类的能量在整个飞行过程中的产生、传输、分配和消耗,对主要能源设备进行建模仿真研究。(2)针对高超声速飞行器飞行马赫数大的特点,构建了适用于高超声速飞行器的新型机载能源综合管理系统架构,使用高超声速飞行器飞行过程中产生的巨大气动热进行热电转换,一方面可以降低飞行器机身表面温度,另一方面可为系统提供一部分电能。此外,对系统主要设备参数进行了匹配设计计算,确定系统主要参数,为仿真研究提供数据支持。(3)将能源综合管理系统进行模型简化,根据各部件的实际情况,运用AMESim对各部件建立一维仿真模型,并对模型准确定进行验证。基于statechart环境功能实现了多油箱输油顺序的控制。(4)进行了机载能源综合管理系统设计工况点下的仿真研究,对设计工况点下主要部件温度波动进行了分析。改变工质质量流量,对不同工况点下系统主要部件温度和油温进行了对比仿真研究。(5)进行了给定飞行任务下的仿真研究,对整个飞行过程中主要系统参数进行分析,判定系统设计能否满足设计要求。分析了气动热对系统的影响,并针对热电转换循环进行了分析,确定系统发电量以及可行性。