[发明专利]一种飞机综合一体化热/能量系统瞬时能效优化方法

说明书

本发明公开一种飞机综合一体化热/能量系统瞬时能效优化方法，涉及飞机综合一体化热/能量管理技术，属于计算、推算或计数的技术领域。本发明在高动态环境下，针对飞机综合一体化热/能量系统，考虑系统多重评价目标如系统燃油消耗率，发动机稳定裕度等，确定优化约束条件，采用基于双种群协同进化组合变异的动态粒子群算法优化系统动力源分配，对动力源方式如引气提取，轴功提取，燃油燃烧等进行综合调控分配，获得能效最优的动力源分配方案，使得系统达到多重评价目标的要求。本发明能够在保证发动机稳定裕度的基础上，提高飞机综合一体化热/能量系统的燃油经济性。

技术领域

本发明公开一种飞机综合一体化热/能量系统瞬时能效优化方法，涉及飞机综合一体化热/能量技术，属于计算、推算或计数的技术领域。

背景技术

为满足能量优化飞机的发展需求，机载系统的多电化、综合化技术成为当前的研究焦点。新型综合一体化热/能量系统被视为机载系统综合热/能管理技术的重要发展方向，它综合了传统机载机电系统中的应急动力系统、辅助动力系统和环控系统功能，采用综合一体化的组合动力单元实现了系统内多能量形式的交联和优化管理，应用燃油和风扇涵道空气等多热沉形式增强系统热管理能力并减少热管理系统对冲压空气的依赖。综合一体化热/能量系统既能满足飞机在不同飞行状况下对能源的需求又可以发挥综合控制的作用，使得系统能源分配最优，这些功能的实现需要依靠能效优化控制方法来完成。

从国内外的研究现状来看，对综合一体化热/能量系统能量分配管理的研究仍然只停留在关键技术的介绍，关于综合一体化热/能量优化控制方法的研究较为欠缺。国外的这方面的相关文献也较少，国外学者Rory A.Roberts,Daniel D.Decker在研究飞机热管理系统中指出，针对需综合处理电和热能量分配的飞机多电系统，其能量管理方法可借鉴混合动力系统的能量管理方法。综合一体化热/能量管理系统需结合系统自身的特点，寻求合理的能量管理方法，在满足系统能源需求的同时实现节能减排。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供一种飞机综合一体化热/能量系统瞬时能效优化方法，基于多重评价目标获得燃油消耗最低的系统动力源分配方案，采用基于双子群协同进化组合变异的动态粒子群优化算法增强最优粒子的搜索能力，不仅能够提高动态环境中动力源分配的准确性，保证飞机综合热/能量系统的燃油经济性，而且明显提高能量管理的实时性，实现飞机综合一体化热/能量系统在动态环境中准确分配动力源的发明目的，解决综合一体化热/能量系统瞬时能效快速准确管理的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

本发明提供的一种基于多重评价目标下的飞机综合一体化热/能量系统瞬时能效优化方法是基于飞机综合一体化热/能量系统实现的，飞机综合一体化热/能量系统包含的两个核心模块分别是：组合动力单元和半闭式空气制冷循环模块。组合动力单元模块包括了压气机、制冷涡轮、双模态燃烧室、动力涡轮和起发电机，通过从主发或外界大气引气，推动整个系统工作；半闭式空气制冷循环单元从主发或外界大气引气，以空气和燃油作为热沉，通过多种换热器，为座舱和航空电子设备提供制冷。

在飞机飞行过程中，实时监测采集飞行状态信息，包括主发动机转速n*，飞机闲置电能We，飞行高度h，风扇涵道温度Tf，地面维护信号signal，对飞行状态信号进行读取，根据读取信号判断系统的具体工作模式，飞机综合一体化热/能量系统一共包含五种工作模式：(1)发动机起动模式；(2)辅助动力模式；(3)巡航模式；(4)作战模式；(5)应急动力模式；每一种模式分别具有相应的工作需求，包括座舱和空冷电子舱热载荷需求，液冷电子舱热载荷需求，系统用电需求等。