[发明专利]一种新能源航空器综合热管理系统权衡评估方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于能量流的新能源航空器综合热管理系统的性能评价方法及系统，涉及热工领域。包括：建立损分析模型；确定最小损，与实际损对比，得到热管理系统外特性指标；确定各冷却支路所有电能设备的设计匹配度，结合能量流耦合值指标调整各支路所有电能设备的选型；对起飞、爬升及巡航工况进行标幺值处理后进行分类，建立能量流运行值指标，针对已确定的热管理架构在全飞行包线下的运行情况做出评估，确定最后热管理选型方案。本发明用以提高飞机热管理系统概念设计阶段架构权衡的准确性，也可用于飞行工况下对热管系统的运行状态进行有效监测。

技术领域

本发明涉及计算、推算及系统权衡领域，更具体地，涉及一种基于能量流的新能源航空器综合热管理系统的性能评价方法及系统。

背景技术

针对新能源航空器对燃油经济性及飞行热管理的发展趋势，目前的机载热管理系统主要分为热管理系统架构与热管理系统控制器两个部分。热管理系统换热性能直接关系到电能设备的安全稳定高效输出，且其结构与机舱内物理布局及重量分布紧密耦合，系统耗能直接影响整机能源分配，由于热管理系统与机载电能系统深度耦合，当前很少有针对飞机综合热管理系统的标准化和通用化的综合评价方法。

现有技术1公开了一种基于博弈策略的飞机综合一体化热/能量多目标优化方法，进行了主发动机系统热/能量系统和APTMS系统进行博弈论建模。该发明重点研究了主发电机的热管理系统不具备系统全局评估能力。

现有技术2公开了通过回归模型算法搭建了混合热管理系统多目标优化设计方法，并提出了一种车载锂离子动力电池包混合热管理系统多目标优化设计方法。该发明重点研究了主发电机的热管理系统不具备系统全局评估能力。

以上专利主要针对设备展开，研究方法的算法简单，在概念设计阶段并不能达到设想的评价效果。无法扩展至整个子系统的权衡评估领域。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种新能源航空器综合热管理系统权衡评估方法及系统，以提高飞机概念设计阶段架构权衡的准确性。也可用于飞行过程中对热管理系统的运行状态进行有效把控，以及时采取必要的检修措施，对避免发生设备过热故障，对保证系统安全稳定运行具有重要的意义。该发明用于新能源航空器热管理系统的综合评价，可实现利用电气设备输出性能、温度特性、质量以及热管理系统耗能与获得收益等参量从飞机层级展开系统级分析，形成权衡评价综合热管理系统的模型，并建立标准化和通用化的综合评价方法。该发明可以用于概念设计阶段加快方案迭代，为热管理系统的优化设计和运行提供理论基础；也可用于地面集成试验，研究能量管理与热管理间的协同问题，并建立系统级能源管理的评估方法。

根据本发明的第一方面，提供一种新能源航空器综合热管理系统权衡评估方法，所述新能源航空器综合热管理系统权衡评估方法包括以下步骤：

步骤1：建立热管理系统各冷却支路在不同工况下的损分析模型；

步骤2：根据所述热管理系统各冷却支路在不同工况下的损分析模型，确定各冷却支路在不同工况下的理想运行状态时的最小损，与各冷却支路在不同工况下的实际运行状态时的实际损对比，得到热管理系统外特性指标；

步骤3：根据所述热管理系统各冷却支路的损分析模型确定各冷却支路所有电能设备的设计匹配度，根据所述各冷却支路所有电能设备的设计匹配度结合能量流耦合值指标调整各支路所有电能设备的选型；

步骤4：对起飞、爬升及巡航工况进行标幺值处理后进行分类，建立能量流运行值指标，针对已确定的热管理架构在全飞行包线下的运行情况做出评估，确定最后热管理选型方案。

进一步地，所述步骤1中，所述热管理系统各冷却支路在不同工况下的损分析模型为：

I_sub,j＝f(t_c,in,t_c,out)