通用飞机油电混合动力系统设计与性能仿真

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1、分类号密级公开UDC学位论文题目：通用飞机油电混合动力系统设计与性能仿真研究生姓名：孙振祥学科专业名称：航空宇航推进理论与工程研究方向：航空发动机试验与先进测试技术论文类型：应用研究申请学位：工学硕士指导教师姓名：康桂文指导教师职称：副教授指导教师单位：沈阳航空航天大学论文提交日期：2015年01月11日论文答辩日期：2015年03月07日沈阳航空航天大学2015年03月SHENYANGAEROSPACEUNIVERSITYTHESISFORMASTER’SDEGREEDESIGNANDSIMULATIO

2、NOFGENERALAIRCRAFTELECTRIC-HYBRIDSYSTEMCandidate：ZhenxiangSunSupervisor：GuiwenKangSpecialty:AeronauticalandAstronauticalPropulsionTheoryandEngineeringDate:March2015摘要随着科技的发展，通用飞机作为一个新兴产品已经逐步进入人们的视线，于是通用飞机的发展成为当今人们关注的一个重要课题。当前社会，传统的发动机式通用飞机已经发展到一个比较成熟的阶段，电

3、动飞机刚刚起步但却因电池能量密度小的问题而停滞不前。目前，这两种飞机都存在不同的优缺点，而且依照目前的科技程度，两种飞机都无法解决自身现有的弊病，于是一些学者尝试通过动力混合来综合两种现有飞机的优点来设计一款新型通用飞机，即混合动力飞机。在经过仔细分析全球通用飞机运行情况以及目前混合动力汽车的发展趋势后，相信混合动力飞机将会是未来飞机发展的主流方向之一。本文以加拿大钻石DA20-C1双座飞机为混合动力飞机的原型机，以混合动力汽车为参考，进行混合动力飞机的研发。混合动力飞机在设计时既要保证飞机的基本性能，又

4、要尽可能降低飞机总体质量，最终选用的是结构简单、布置紧凑、匹配合理的并联式混合动力系统。在参数匹配时，对混合动力系统发动机、发电机、电池、电动机以及传动系统部件等又进行了比较和筛选，综合质量、性能、价格等方面考虑，选择相对比较合适的装置，并对该系统的布置及安装位置进行了精确的设计。混合动力系统各部件选定后，为验证混合动力飞机的实用性及优越性，本文根据飞机的空气动力学计算公式以及飞机自身的气动参数，利用MATLAB软件进行编程，模拟得到了飞机起飞滑跑、爬升以及平飞时的速度、油耗等性能参数。结果表明，新的混合

5、动力系统安装尺寸与原发动机相近，不影响重新安装；在保证飞机的基本飞行性能的前提下，混合动力飞机滑跑距离缩短20-30%，爬升率增大20-26%，单次起飞爬升到1000米高度的耗油量减少50%以上；虽然最大可持续平飞速度略为减小，但是混合动力飞机最大平飞速度、续航时间、续航能力都相应提升；同时由于电动机可以单独工作，所以飞机安全性大大提高。从而使改装后的混合动力飞机更适合用于飞行训练、旅游观光等娱乐飞行。I关键词：混合动力；通用飞机；性能仿真；MATLAB；实用性IIAbstractWiththedevel

6、opmentofscienceandtechnology,generalairplane,asanewproduct,hasbeengraduallyintothesightofpeople,sothedevelopmentofgeneralaircraftbecomesanimportanttopicintoday'sattention.Incurrentsociety,traditionalgeneralaircraftwithenginehasbeendevelopedintoamaturestag

7、e,whileelectricaircrafthasjuststartedbutstillstagnatednowbecauseofthebattery’slowenergydensity.Atpresent,theadvantagesanddisadvantagesofthetwoplanesaredifferent,butinaccordancewiththecurrentlevelofscienceandtechnology,thetwotypesofaircraftareunabletosolve

8、itsexistingproblems.Sosomescholarsattempttodesignanewtypegeneralaircraftnamedhybridaircraft,accordingtotheadvantagesofthetwoexistingaircraft.Afteracarefulanalysisofgeneralaircraftoperationintheworldandthecurrentdeve