最近幾年,無人機相關的技術有了很大進步,并在軍民等多個領域的多種任務中,無人機開始逐漸取代有人飛機。尤其在軍用領域中,無人機由于其無人特性及起飛便捷等優(yōu)勢,得到了國家的重視,逐漸在通訊、電子對抗、空中襲擊、信息收集、導航等領域中發(fā)揮重要作用。然而隨著無人機開始承擔各種復雜的任務,無人機上的電子設備數(shù)量急劇增加,進而增大了無人機的熱負荷,故而設計無人機熱管理系統(tǒng)有了重要的研究價值。本文針對某典型無人機,基于其不同子系統(tǒng)熱負荷、飛行工況等情況進行設計,獲得了以燃油作為最終熱沉,整合燃油系統(tǒng)、液冷散熱系統(tǒng)、風冷散熱系統(tǒng)以及蒸發(fā)循環(huán)散熱系統(tǒng)的燃油-環(huán)控熱管理方案。通過數(shù)值計算的方法研究了該方案中所需的邊界條件。本文通過曲線擬合法建立了工質(zhì)物性參數(shù)的數(shù)學模型,并建立了系統(tǒng)部件的數(shù)學模型:通過集總參數(shù)法建立油箱、單相換熱器的動態(tài)模型;通過移動邊界法建立蒸發(fā)器、冷凝器的動態(tài)模擬;通過集總參數(shù)法建立泵、壓縮機、膨脹閥的穩(wěn)態(tài)模型。根據(jù)無人機燃油-環(huán)控熱管理系統(tǒng)方案,通過MATLAB/SIMULINK軟件創(chuàng)建各個部件的仿真模型。在地面溫度40℃的熱極限工況下分別進行開環(huán)以及控制仿真計算以探究該方案的可行性,并對方案進行了進一步優(yōu)化。最后在控制方案的基礎上,探究了使用新型材料的可能性。
【學位單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：V279
【部分圖文】：

圖 1. 1 F-22 綜合熱管理系統(tǒng)原理流程圖空氣/空氣換熱器，B 代表空氣/PAO 換熱器，C 代表 PAO/燃器，E 代表滑油/燃油換熱器，F(xiàn) 代表空氣/燃油換熱器。系統(tǒng)：高溫高壓的沖壓空氣從發(fā)動機中出發(fā)，經(jīng)過空氣冷卻低溫 PAO 系統(tǒng)進一步降溫之后，對座艙及電子艙 1 進行冷卻O 系統(tǒng)：PAO 是一種聚烯類合成載冷劑，擁有良好的低溫特壓空氣后進入電子艙，帶走電子艙的熱量后通過蒸發(fā)制冷循循環(huán)系統(tǒng)：蒸發(fā)制冷循環(huán)系統(tǒng)由蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機及化吸熱，然后進入壓縮機經(jīng)壓縮升溫升壓，再進入冷凝器液發(fā)器。 系統(tǒng)：高溫 PAO 系統(tǒng)中的 PAO 在冷凝器中吸熱后進入空氣 PAO/燃油換熱器散熱，之后返回冷凝器。系統(tǒng)：燃油離開燃油箱后分別從高溫 PAO、液壓油、滑油余部分經(jīng)沖壓空氣冷卻后返回燃油箱。理系統(tǒng)由諸多分系統(tǒng)組合而成，并且各分系統(tǒng)換熱情況不一

無人機燃油-環(huán)控系統(tǒng)熱管理研究中有以下油箱：消耗油箱、機翼左油箱、機翼右油箱、I 號左油II 號油箱、III 號左油箱、III 號右油箱、IV 號左油箱、IV 號右相近且外環(huán)境相同的油箱合并：把 I 號左油箱、1 號中油箱、I立前油箱，把 III 號左油箱、III 號右油箱、IV 號左油箱、IV 號右位置示意圖如圖 2. 2 所示。圖中紅色部分為機翼油箱，褐色部，藍色部分為消耗油箱。

南京航空航天大學碩士學位論文11圖 2. 3 無人機基本換熱圖2.3.1 外界空氣相關參數(shù)外界空氣的溫度計算公式如下：T T 0.0065 H0（2.1）式中，0T 表示地面溫度，單位為K ；H 表示飛行高度，單位為 m。該公式僅在飛行高度低于 11000m 時適用，但本文中無人機飛行高度不會超過 11000m，故可以使用該公式。外界空氣壓力計算公式如下：5.25590P 101325*(1-H/44330)（2.2）式中，H 表示飛行高度，單位為 m。該公式僅在飛行高度低于 14000m 時適用

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本文編號：2809001