[发明专利]机载热管理系统基于模型的综合设计及仿真软件架构方法

说明书

本发明属于机载环控/热管理系统设计领域，提出一种机载热管理系统基于模型的综合设计及仿真软件架构方法，包括：步骤1、将一种机载综合环控/热管理系统基于模型的综合设计过程属性归为一个两列三行的矩阵，行列交叉确定设计流程的归属；步骤2、首先进行传统设计流程1的架构搭建；步骤3、系统性能校核12合格的方案，进入矩阵的第一列第二行；步骤4、部件性能校核24合格的部件将进入矩阵的第一列第三行；步骤5、进行上述的矩阵的第二列仿真设计流程2的架构搭建；步骤6、进入第二列第二行的仿真设计流程2的搭建；步骤7、进入第二列的第三行的仿真设计流程2的搭建。本发明实现综合评价及从参数到构形上优化。

技术领域

本发明属于机载环控/热管理系统设计领域，具体涉及一种机载综合环控/热管理系统基于模型的综合设计及仿真软件架构方法。

背景技术

飞机包含一个复杂的能源分配结构。其中，发动机是整个飞机能量源泉，飞机燃料大部分由燃气涡轮发动机转化为推力，其余则转化为四种二次能源：机械、液压、气动及高温高压气能等四种形式。如综合环控/热管理系统中空气循环制冷系统主要使用发动机的压气机引气作为动力源，蒸发循环制冷系统及液冷循环则需要使用发动机输出电功率作为动力。同时，系统本身重量的承载需要消耗一定能量，从外界引入冲压空气热沉会增加飞机的阻力等等。这样，飞机综合环控/热管理系统方案不同，相应的系统质量、引气量、飞机阻力和需用功率等数值变化很大，甚至有时候可以用增加系统和附件质量的办法，来减少阻力损失和它对电功率的要求。所以，单纯从质量、引气量、阻力或需用功率等某一项指标来评价系统能效性都是不完全的，需要有一个能把质量、阻力和需用功率等相关因素统一考虑的指标参数，即综合能效指标参数，进而可以将各个影响因素按该能效指标参数进行折算，然后进行求和获得整个综合环控/热管理系统的综合能效指标值，并以此作为标准对比分析不同系统方案的先进性。目前，飞机环控系统能效性分析主要采用的是飞机性能代偿损失分析方法，即以某个飞机性能参数，如起飞总重、当量阻力或当量质量等作为指标，将各种因素对该性能参数的影响进行折算汇总，进而形成统一的对比标准。但是，上述传统飞机性能代偿损失方法呈现出所使用飞机性能参数的单一性，基于工程经验公式的单一工况近似性，以及缺乏不同形式能量的“质”的区别等技术局限性，不能满足集多个子系统、多种能量形式于一体的综合环控/热管理系统的综合能效性的对比分析需求。

另外，随着飞机设计及制造技术的综合技术的发展，系统越来越庞大，系统构形越来越复杂，如图1，某机载环控/热管理系统，主要由空气循环系统、蒸发循环系统、燃油换热系统、液压油换热系统、滑油换热系统及防冻液回路共六个子系统组成。主要部件仿真模型包括旋转机械、换热器、阀门等产品。其中：旋转类机械包括：压缩机、涡轮、风扇及液体泵。换热器按照功能分主要包括：空气制冷循环内发动机引气冷却器、预冷器、冷凝换热器等，燃油热管理系统中燃油—空气冷却器、PAO—燃油冷却器及液压油—燃油冷却器等，蒸发循环制冷系统中氟利昂蒸发器及氟利昂冷凝器。按照换热过程特点分主要包括：空液-空液无相变换热器、空液—空液有相变换热器。阀门按照功能分主要包括压力调节阀、流量调节阀、温度调节及阀膨胀阀，按照结构分主要包括闸阀、比例阀。基于大系统的集成各种系统仿真平台被开发出来，Isight和Amesim等软件是较为流行的机电液平台仿真软件，Isight仅仅是一种多软件的接口及优化工具，而Amesim其是一个封闭的软件，不能和多种外部软件接口，同时这些软件对于大系统的重构需要人工手动进行，不能自动重构建模及分析，不利用大系统优化及设计。

综述，急需发展一个款可以自动重构的开发性的机载环控/热管理系统领域综合设计及仿真的软件架构。

发明内容

发明目的：为了适用机载环控/热管理系统复杂及多样性的发展，提出一种机载热管理系统基于模型的综合设计及仿真软件架构方法。

采用的技术手段：

一种机载热管理系统基于模型的综合设计及仿真软件架构方法，其特征在于，包括：