基于SimplorerMATLAB的多电飞机环控系统研究

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1、第４５卷第３期航空计算技术Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．３２０１５年５月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＭａｙ．２０１５基于Ｓｉｍｐｌｏｒｅｒ／ＭＡＴＬＡＢ的多电飞机环控系统研究孙雨，周洁敏，王瑶（南京航空航天大学民航学院，江苏南京２１１１０６）摘要：介绍了多电飞机环控系统的功能和原理，研究了高速电机驱动的空气循环制冷技术，并设计出由高速电机驱动的闭环式空气循环系统。以Ｂ７８７为例建模，选择永磁同步电机驱动压气机，采用电压空间矢量ＰＷＭ方式控制电机系统。利用Ｓｉｍｐｌｏｒｅｒ、Ｍａｘｗｅｌｌ与Ｍ

2、ＡＴＬＡＢ软件对闭环系统进行建模仿真，验证了模型具有良好的稳态和动态性能，以及高速电机用于循环制冷的合理性。关键词：多电飞机；环控系统；高速电机；Ｓｉｍｐｌｏｒｅｒ中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：Ａ文章编号：１６７１桘６５４Ｘ（２０１５）０３桘０１３１桘０４StudyonEnvironmentalControlSystemofMoreElectricAircraftBasedonSimplorer／MATLABＳＵＮＹｕ，ＺＨＯＵＪｉｅ桘ｍｉｎ，ＷＡＮＧＹａｏ（CollegeofCivilAviation，N

3、anjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing２１１１０６，China）Abstract：ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓａｎｄｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｏｆＭｏｒｅＥ-ｌｅｃｔｒｉｃＡｉｒｃｒａｆｔ，ｄｉｄｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｎｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＡｉｒＣｙｃｌｅＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｄｒｉｖｅｄｂｙＨｉｇｈＳｐｅｅｄＭｏｔｏｒａｎｄｄｅｓｉｇ

4、ｎｅｄｃｌｏｓｅｄ桘ｌｏｏｐａｉｒｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｄｒｉｖｅｄｂｙＨｉｇｈＳｐｅｅｄＭｏｔｏｒ．ＩｔｂｕｉｌｄｅｄａｍｏｄｅｌａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｅｘａｍｐｌｅｏｆＢ７８７，ｓｅｌｅｃｔｅｄｔｈｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｔｏｄｒｉｖｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｔｈｅｍｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍｕｓｉｎｇＳｐａｃｅＶｅｃｔｏｒＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｐａｐｅｒｓｉｍｕｌａｔｅｄｔｈｅｃｌｏｓｅｄ桘

5、ｌｏｏｐｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈＡｎｓｏｆｔＳｉｍｐｌｏｒｅｒ，ＭａｘｗｅｌｌａｎｄＭＡＴＬＡＢ．Ｉｔｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈｅｄｅｓｉｒａｂｌｅｐｅｒｆｏｒｍ-ａｎｃｅｉｎｓｔａｔｉｃａｎｄｄｙｎａｍｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｉｓｍｏｄｅｌａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆＨｉｇｈＳｐｅｅｄＭｏｔｏｒｆｏｒＡｉｒＣｙｃｌｅＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ．Keywords：ｍｏｒｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｉｒｃｒａｆｔ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ；ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｍｏｔｏ

6、ｒ；ｓｉｍｐｌｏｒｅｒ［２］引言方面获得不了足够的高压空气将不能正常工作。而且发动机大的引气流量损害了发动机的性能，由于需自２０世纪９０年代起，美国空军便启动了多电飞机（ＭｏｒｅＥｌｅｃｔｒｉｃＡｉｒｃｒａｆｔ，ＭＥＡ）计划的研究，传统意义要冲压空气冷却而蒙受很大飞机阻力。多电飞机采用上的多电飞机指的是一类液压、气压和机械系统为供的是电动环境控制系统，最大的优势便是取消了从发电系统所取代的飞机，多电飞机已是先进飞机发展的动机引气，不再从发动机中央涵道提取空气，输送空气方向。机载电子设备日益增多，所消耗的电功率也

7、愈的温度和压力低很多。ＡＣＲＳ采用的是闭环运行系来愈大，环境控制系统已经是任何先进飞行器重要的统，需要有外界能源为压气机提供能量，解决驱动力的组成部分。环境控制系统必须应对很宽的不同温度条问题，因此电动环控系统的核心便是电动压气机。采件，必须除湿而且提供具有最佳湿度的空气，同时必须用高速电机驱动能够急剧地降低对高压气源引起的依确保飞机中的空气始终包含足够浓度的氧气保证呼吸赖程度，使空气循环机的结构更为简便，能源消耗更［１］的安全。少。本文选取永磁同步电机，因其功率密度高，体积目前大部分民用和军用飞机都是采用传统

8、的发动小，控制性能良好等优点，适用于航空等对于可靠性要［３］机引气方式调节空气，空气循环制冷系统（ＡｉｒＣｙｃｌｅ求很高的高速运行场合。ＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，ＡＣＲＳ）通常选用开环的设计模ＡｎｓｏｆｔＳｉｍｐｌｏｒｅｒ软件具有强大的建模功能和多模式，引气得不到充分利用，造成大量的能量浪费，另一块协同仿真技术，仿真结果与实际电路最为接近，从而收稿日期：２０１５－０１－１