Design and Optimization of Dual-Temperature Collaborative Architecture for Multi-Mode Aircraft Thermal Management System
编号:146
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更新:2025-09-30 11:05:01
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张贴报告
摘要
当代飞机的热管理系统需要在多模态、多目标的运行环境中进行细致的调节。本研究引入了一种自适应燃油热管理系统,旨在实现高动态热负荷下燃料和机身蒙皮双目标温度的协同控制。通过物理层热路径重构和控制层自适应细化的协同优化,该系统在隐身和非隐身运行模式之间的转换中表现出优异的瞬态性能。在物理层层面,该系统采用可重构的三通阀架构,建立开环和闭环散热路径,有效缓解燃料与蒙皮之间的热负荷争用。在控制层层面,嵌入式自适应模糊PID算法通过实时调制压缩机转速、电子膨胀阀孔径和液冷泵运行速度,促进双温调节的动态解耦。高保真动态仿真表明,相对于传统的PID控制,所提出的自适应热管理系统使燃油温度稳定时间缩短了55 s,瞬态响应提高了11.85%。集温稳定持续时间缩短了83 s,动态性能提高了23.38%。此外,自适应控制显着改进了关键部件的驱动动力学,最大限度地减少了机械耗散和能量消耗。液冷泵的峰值转速降低了 400 rpm,压缩机的最高转速下降了 700 rpm,电子膨胀阀的孔径调制超调降低了 15.1%。物理层解耦和控制层优化的协同集成为下一代飞机提供了强大而高效的热管理范式,确保了在复杂和不断变化的作战场景中的作战弹性。
关键词
Aircraft thermal management system,Dynamic mode switching,Dual-temperature objective regulation,Adaptive fuzzy PID control,Heat transfer path optimization
稿件作者
Shengnan Ji
Harbin Institute of Technology
Qing Ai
Harbin Institute of Technology
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