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eVTOL飞行器热泵空调系统性能及代偿损失分析
1
作者 刘宇萌 王俊杰 +1 位作者 台环宇 冯诗愚 《暖通空调》 2025年第3期79-85,共7页
电动垂直起降(electric vertical take-off and landing,eVTOL)飞行器是建立城市空中交通、发展低空经济的重要技术路线之一,但考虑到座舱乘员的热舒适性需求及eVTOL飞行器多变性的飞行场景,空调系统必须在满足性能需求的情况下尽可能... 电动垂直起降(electric vertical take-off and landing,eVTOL)飞行器是建立城市空中交通、发展低空经济的重要技术路线之一,但考虑到座舱乘员的热舒适性需求及eVTOL飞行器多变性的飞行场景,空调系统必须在满足性能需求的情况下尽可能减小其总质量。为解决该难题,建立了eVTOL飞行器代偿损失评估方法,综合考虑热力学性能和起飞总质量增加值的影响,对空调系统换热器进行了优化。基于AMESim仿真平台搭建空调系统,研究了换热器质量变化时对空调系统总耗功的影响,结果表明:不改变内外结构的情况下,仅减小换热器质量时,空调系统的总耗功先减小后增大,且室内外温差越大这种趋势越明显;当室外换热器质量为2.00 kg时,相较于原质量3.18 kg,40℃时空调系统总耗功下降16%,35℃时下降9%,尺寸减小了28%;当室内蒸发器质量为1.00 kg时,相较于原质量2.44 kg,空调系统总耗功下降在5%以内,尺寸减小了60%。 展开更多
关键词 电动垂直起降(eVTOL)飞行器 热泵 空调系统 换热器 AMESIM仿真 代偿损失 制冷效率 质量管理
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拓扑优化相变热沉在不同重力场的性能 被引量：1
2
作者 王仕淞 殷健宝 +2 位作者 邢玉明 侯煦 王子贤 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期250-259,共10页
为强化相变热沉的性能,基于带惩罚的固体各向同性材料(SIMP)法对山梨糖醇相变热沉进行传热拓扑优化设计。对拓扑优化的相变热沉(Ⅰ)和直肋式的相变热沉(Ⅱ)进行定常重力(0~20g)和周期性重力条件的数值模拟研究。利用无量纲数对比二者的... 为强化相变热沉的性能,基于带惩罚的固体各向同性材料(SIMP)法对山梨糖醇相变热沉进行传热拓扑优化设计。对拓扑优化的相变热沉(Ⅰ)和直肋式的相变热沉(Ⅱ)进行定常重力(0~20g)和周期性重力条件的数值模拟研究。利用无量纲数对比二者的热性能,研究结果表明:热沉Ⅰ的吸热和均热性能优于热沉Ⅱ;在相同重力环境下,以80℃为目标,热沉Ⅰ温控时间比热沉Ⅱ平均多26.8%;微低重力下热沉内部近乎导热,略逊于常规重力下热性能;超重力强化的自然对流可以显著提升热沉性能,10g条件相比常规重力的温控时间增加8.94%,而相同Ra^(*)下,周期性重力对热沉Ⅰ的性能有抑制作用。研究结果对飞行器载相变热沉的地面细化设计有一定指导意义。 展开更多
关键词 相变材料 山梨糖醇 拓扑优化 热控性能 无量纲数
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相变储能拓扑翅片的性能研究 被引量：1
3
作者 殷健宝 邢玉明 +3 位作者 王仕淞 叶梦岩 王子贤 侯煦 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3274-3282,共9页
为强化翅片管式储能系统的传热速率和相变材料域的温度均匀性,基于带惩罚的固体各向同性材料方法,以两种分形结构和对应翅片体积分数为参数,采用月桂酸为相变材料,进行了拓扑优化设计,并对比研究了拓扑优化的强化导热效果和温度均匀性... 为强化翅片管式储能系统的传热速率和相变材料域的温度均匀性,基于带惩罚的固体各向同性材料方法,以两种分形结构和对应翅片体积分数为参数,采用月桂酸为相变材料,进行了拓扑优化设计,并对比研究了拓扑优化的强化导热效果和温度均匀性。研究表明:壁面温度20℃时,拓扑优化有更好的导热效果,比分形优化分别减少21.18%和12.68%的总凝固时间,相变材料温度最高降低了7.33℃和4.30℃,平均降低了0.98℃和3.85℃;拓扑优化也具备更好的温度均匀性,相变材料平均方差分别为对应分形的33.38%和72.13%;壁温偏离拓扑的设计参数时,其热性能也基本未发生改变。以上结果传导为翅片设计提供了一定参考。 展开更多
关键词 相变材料 拓扑优化 分形优化 数值模拟 翅片优化
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飞行器引气系统预冷器动态模型搭建及辨识研究
4
作者 石周正 董明皓 +4 位作者 刘崎 罗子彦 王鸿博 秦现生 王战玺 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1089-1098,共10页
飞机发动机引气作为热端气体,经引气系统预冷后,用于座舱温度调节及机翼防冰。为了实现数字化智能控制,建立精准的预冷器控制模型,从而提高飞机引气系统的温度控制精度、响应速度和稳定性。重点研究了飞机引气系统中的预冷器动态模型参... 飞机发动机引气作为热端气体,经引气系统预冷后,用于座舱温度调节及机翼防冰。为了实现数字化智能控制,建立精准的预冷器控制模型,从而提高飞机引气系统的温度控制精度、响应速度和稳定性。重点研究了飞机引气系统中的预冷器动态模型参数辨识,利用有限元法建立了预冷器换热过程偏微分方程,分析了预冷器的换热机理。通过建立预冷器热端、冷边及间壁偏微分方程分析了预冷器换热性能的影响因素。通过辨识36组工况下的预冷器时间常数,搭建36点正交实验,从而拟合预冷器时间常数,并与实测结果进行了对比,验证了动态模型的拟合精度和模型真实性,从而用于仿真实验及控制器设计。 展开更多
关键词 飞行器座舱温度控制系统 预冷器换热机理 有限元分析 动态模型参数辨识
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超重条件下相变热沉结构拓扑优化及温控性能研究
5
作者 史钦传 王晓煜 +1 位作者 康晓智 曹振新 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1313-1323,共11页
利用相变热沉有望解决高速飞行器大热耗电子设备的热控难题。为强化相变热沉温控性能,基于固体各向同性罚函数的变密度拓扑优化方法对相变热沉进行传热拓扑优化设计。而飞行器在机动飞行过程中常处于超重状态,其可能会影响相变热沉的性... 利用相变热沉有望解决高速飞行器大热耗电子设备的热控难题。为强化相变热沉温控性能,基于固体各向同性罚函数的变密度拓扑优化方法对相变热沉进行传热拓扑优化设计。而飞行器在机动飞行过程中常处于超重状态,其可能会影响相变热沉的性能。因此,对拓扑优化的导热式优化热沉(Ⅰ)和自然对流式优化热沉(Ⅱ)在超重(1g~7g)下的温控性能进行了数值研究。研究结果表明:热沉Ⅱ吸热速度和温控性能优于热沉Ⅰ,PCM总融化时长缩短11 s;以60℃为目标,在1g、3g、5g、和7g下,热沉Ⅱ的温控时长比热沉Ⅰ分别延长了19.75%、17.44%、4.01%和1.62%;超重会强化PCM间的自然对流,显著提升热沉温控性能,但其强化效应随超重的增强而减弱;超重对热沉Ⅰ的强化作用大于热沉Ⅱ,且会缩短热沉间性能差异。 展开更多
关键词 相变材料 拓扑优化 超重 自然对流 温控
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板翅式湿热交换器动态数学模型研究 被引量：8
6
作者 刘博强 袁修干 李敏 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第1期12-17,共6页
利用能量和质量方程建立了适于大系统仿真与控制的板翅式湿热交换器运态数学模型，提出了利用数值差分和参数集结求解模型的两种方法，算例表明了两种方法解的一致性。
关键词 热交换器 集总参数系统 数值分析 飞机 环境控制
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飞机环控系统引气分系统动态特性试验研究 被引量：7
7
作者 赵竞全 林贵平 袁修干 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第5期527-529,共3页
对飞机环控系统引气分系统的动态性能进行了试验研究 .主要研究了在不同流量和温度值的引气量的冲击下系统的温度响应 ,以及引气流量突变时系统的温度响应和引气压力变化时系统的压力响应 .试验结果表明 :系统的压力响应时间在 1s内 ,... 对飞机环控系统引气分系统的动态性能进行了试验研究 .主要研究了在不同流量和温度值的引气量的冲击下系统的温度响应 ,以及引气流量突变时系统的温度响应和引气压力变化时系统的压力响应 .试验结果表明 :系统的压力响应时间在 1s内 ,而系统的温度响应在 1 0～ 3 0s之间 . 展开更多
关键词 飞机环控系统 动态性能 引气分系统 试验研究
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飞机环境控制系统的模糊控制研究 被引量：7
8
作者 何君 赵竞全 袁修干 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第12期1151-1154,共4页
地面实验表明 ,采用传统PID(Proportional Integral Differential)控制方法的飞机环境控制系统不能很好的解决电子设备和座舱的温度控制问题 .采用了基于遗传算法优化的模糊控制方法 ,根据系统不同的工作任务 ,分别采用了 2种模糊控制规... 地面实验表明 ,采用传统PID(Proportional Integral Differential)控制方法的飞机环境控制系统不能很好的解决电子设备和座舱的温度控制问题 .采用了基于遗传算法优化的模糊控制方法 ,根据系统不同的工作任务 ,分别采用了 2种模糊控制规则 .通过优化输入输出变量的隶属度函数参数 ,使得新的模糊控制系统具有响应快、超调小、稳态精度高的特点 .仿真表明 ,该模糊控制系统优于原系统并且能够满足飞机环境控制系统的设计要求 . 展开更多
关键词 模糊系统 控制 飞机环境控制系统 遗传算法
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客机座舱气态污染物及其净化技术现状 被引量：7
9
作者 陆义 裴晶晶 +2 位作者 韩旭 刘鲁萌 刘俊杰 《暖通空调》 北大核心 2014年第7期1-8,共8页
介绍了客机座舱环境的特点与飞机环境控制系统中的通风净化系统,给出了国外关于机舱内空气质量的实际调查结果,总结了目前新风中臭氧处理的方法及可能面临的问题,对可用于回风中挥发性有机化合物处理的几种技术及其利弊进行了分析对比,... 介绍了客机座舱环境的特点与飞机环境控制系统中的通风净化系统,给出了国外关于机舱内空气质量的实际调查结果,总结了目前新风中臭氧处理的方法及可能面临的问题,对可用于回风中挥发性有机化合物处理的几种技术及其利弊进行了分析对比,探讨了机舱空气净化技术的发展方向。 展开更多
关键词 机舱环境 气态污染物 挥发性有机化合物 臭氧转化器
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基于Flowmaster的多喷嘴引射器建模与仿真 被引量：6
10
作者 兰江 朱磊 赵竞全 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期410-415,共6页
根据质量守恒、能量守恒和动量守恒建立了多喷嘴引射器的数学模型,并引入动量修正系数和流量系数对其进行修正。在此基础上,以流体系统仿真软件Flowmaster为平台,确定了适用于流体网络法的线性化系数,进而用C#语言首次二次开发了适用于... 根据质量守恒、能量守恒和动量守恒建立了多喷嘴引射器的数学模型,并引入动量修正系数和流量系数对其进行修正。在此基础上,以流体系统仿真软件Flowmaster为平台,确定了适用于流体网络法的线性化系数,进而用C#语言首次二次开发了适用于系统级仿真的多喷嘴引射器仿真模型。某型飞机环境控制系统中多喷嘴引射器的仿真和试验结果表明,引射系数随着主、次流压比的增大而减小。主、次流质量流量和引射系数的仿真值与试验值之间的相对误差分别在0.05%～2.74%,2.59%～6.64%和1.20%～7.77%之间,验证了仿真模型的准确性。 展开更多
关键词 引射器 多喷嘴 数学建模 仿真模型 流体网络
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高压除水环境控制系统的解耦控制 被引量：6
11
作者 何君 赵竞全 袁修干 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期225-227,共3页
高压除水环境控制系统是典型的多输入多输出 (MIMO)复杂控制系统 ,各个变量之间存在很强的耦合关系 .试飞证明 ,采用传统的PID控制方法不能很好的解决电子设备和座舱的冷却问题 ,最明显的就是电子设备舱的冷却效果不佳 .因此 ,对现有的... 高压除水环境控制系统是典型的多输入多输出 (MIMO)复杂控制系统 ,各个变量之间存在很强的耦合关系 .试飞证明 ,采用传统的PID控制方法不能很好的解决电子设备和座舱的冷却问题 ,最明显的就是电子设备舱的冷却效果不佳 .因此 ,对现有的飞机环境控制系统 (ECS)必须加以改进 .通过仿真表明 ,采用输出反馈、静态解耦控制后的环境控制系统能够满足系统设计要求 . 展开更多
关键词 飞机系统 高压除水环境控制 解耦控制 仿真
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板翅式换热器换热效能三元线性回归模型及其系数辨识 被引量：3
12
作者 董素君 王凯 +1 位作者 高红霞 王浚 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1571-1577,共7页
针对系统仿真需要,忽略壁面导热热阻和流体物性参数变化,推导出一定对流换热准则形式下,板翅式换热器传热单元数(NTU)与两种流体介质质量流量间的三元线性回归模型。利用少量换热器性能试验数据,以MATLAB内嵌最小二乘法可准确确定该模... 针对系统仿真需要,忽略壁面导热热阻和流体物性参数变化,推导出一定对流换热准则形式下,板翅式换热器传热单元数(NTU)与两种流体介质质量流量间的三元线性回归模型。利用少量换热器性能试验数据,以MATLAB内嵌最小二乘法可准确确定该模型系数,进而获得换热效能曲面。对比研究结果表明:该模型不仅试验数据少、拟合精度高,且具有一定的鲁棒性;即使不能准确知道换热器结构参数或传热因子的拟合公式,也能利用少量性能试验数据合理给出换热效能曲面,解决系统仿真研究时换热器模型参数的输入难题。 展开更多
关键词 线性回归 板翅式换热器 换热效能 系统仿真 系数辨识
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B737飞机单空调组件保留放行的探讨
13
作者 金振 吴明奎 《中国民航飞行学院学报》 2024年第5期47-50,56,共5页
现代民航客机在设计之初就充分考虑了机载设备的冗余备份,允许航空承运人按照MEL在航空器带有不工作设备的情况下继续运行,以提高航空器的使用效率和航班正常性。尽管航空器的这种状态保证处在可以接受的安全水平,但通常都会产生一些运... 现代民航客机在设计之初就充分考虑了机载设备的冗余备份,允许航空承运人按照MEL在航空器带有不工作设备的情况下继续运行,以提高航空器的使用效率和航班正常性。尽管航空器的这种状态保证处在可以接受的安全水平,但通常都会产生一些运行限制或者带来飞行操作程序的调整。签派员要将运行限制和飞行程序的调整与实际运行的航线进行匹配评估,确保风险识别全面,应对措施得力。本文通过单空调组件保留放行这一事例展开探讨,分析MEL的运行限制,并制定针对性的应对措施,确保运行安全。 展开更多
关键词 最低设备清单 单空调组件 飘降
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综合数字控制技术在飞机环境控制系统的应用 被引量：1
14
作者 何君 赵竞全 袁修干 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第15期3531-3533,3571,共4页
提出了一套新的综合数字控制硬件和软件解决方案应用于飞机环境控制系统中,以某先进战斗机环境控制系统为例先后进行了计算机仿真设计和原理性验证试验。结果表明,采用模糊控制方法的综合数字控制系统改善了原PID控制系统的性能,具有响... 提出了一套新的综合数字控制硬件和软件解决方案应用于飞机环境控制系统中,以某先进战斗机环境控制系统为例先后进行了计算机仿真设计和原理性验证试验。结果表明,采用模糊控制方法的综合数字控制系统改善了原PID控制系统的性能,具有响应快、稳态精度高等特点,达到了飞机功能子系统的总体设计要求。 展开更多
关键词 飞机 环境工程 数字控制系统 模糊控制 计算机仿真
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紧凑热交换器优化设计 被引量：7
15
作者 余小章 俞勤芳 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 1994年第4期489-494,共6页
对各种传热表面的板翅式紧凑热交换器进行了优化设计计算，建立了通用优化程序系统。此程序既适用于一般地面热交换器，也适用于飞机空调中的热交换器。与传统的设计计算相比较，优化设计的效果很好。热交换器优化后，肋片的形状变得更... 对各种传热表面的板翅式紧凑热交换器进行了优化设计计算，建立了通用优化程序系统。此程序既适用于一般地面热交换器，也适用于飞机空调中的热交换器。与传统的设计计算相比较，优化设计的效果很好。热交换器优化后，肋片的形状变得更加合理，芯体传热表面更加紧凑。通过各种助片的计算得出，条状肋片为板翅式肋片中的最佳者。 展开更多
关键词 飞机 程序系统 热交换器 最优设计
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低性能代偿损失的环境控制系统方案研究 被引量：1
16
作者 何慧姗 宣小平 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第S1期5-7,共3页
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。
关键词 环境控制系统 性能系数 燃油代偿损失 集成能源子系统
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飞机空调系统中饱和水蒸气压的计算 被引量：3
17
作者 方贤德 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第3期299-300,共2页
提出了方便实用的饱和水蒸气压方程，与空调系统计算中原来使用的方程相比，新方程在计算工作量相当的情况下，显著提高了计算准确度，能在飞机空调系统可能的饱和温度范围内，获得满意的计算结果。
关键词 飞机 空气调节系统 饱和水 蒸汽压 计算
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再循环对飞机空调系统性能影响分析 被引量：3
18
作者 南国鹏 孙学德 《民用飞机设计与研究》 2012年第4期42-45,51,共5页
结合国内民航客机环境控制系统的研制需求,利用热力学理论建立了再循环系统各附件数学模型,并编制了系统仿真程序。通过仿真对再循环系统设计参数与空调系统的稳、动态指标之间的影响因素进行了研究,并得出再循环系统的设计原则和参数... 结合国内民航客机环境控制系统的研制需求,利用热力学理论建立了再循环系统各附件数学模型,并编制了系统仿真程序。通过仿真对再循环系统设计参数与空调系统的稳、动态指标之间的影响因素进行了研究,并得出再循环系统的设计原则和参数选取范围。将其结论应用于某型飞机环境控制系统的研制中,效果良好。 展开更多
关键词 环境控制 再循环 空气调节 仿真计算
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大型飞机地面空调现场测试方法的探讨 被引量：2
19
作者 刘贵芳 朱丰雷 昝世超 《制冷与空调》 2010年第3期50-52,共3页
大型飞机地面空调往往体积很大,难以实现试验室内的性能测试。本文主要提出一种现场测试方法,供业内人士参考。
关键词 大型飞机地面空调 现场测试
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管内气体流动的多参数动态数学模型的建立
20
作者 付卫东 黄本诚 袁修干 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第5期670-674,共5页
由于从飞机发动机中引出气流的不稳定流动，对飞机空调系统的精确调节有很大影响．根据气体流动的基本定理，一种适用于小管径、多变量输入输出的可压缩气体管内流动的动态数学模型已在本文推导出，并采用频域和时域方法对数学模型进行... 由于从飞机发动机中引出气流的不稳定流动，对飞机空调系统的精确调节有很大影响．根据气体流动的基本定理，一种适用于小管径、多变量输入输出的可压缩气体管内流动的动态数学模型已在本文推导出，并采用频域和时域方法对数学模型进行了分析．研究结果表明：当气体的入口压力波频率上升到一定值时，出口压力将急剧上升．流量的变化对出口压力影响最大．入口温度的变化对出口压力和流量有影响，但入口压力和流量的扰动对出口温度没有影响．管路中温度的阶跃响应是延时一定时间后急剧上升，调整时间很短． 展开更多
关键词 管道 动态性能 数学模型 飞机 空调系统 气流
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