無人機(jī)綜合熱管理系統(tǒng)建模與仿真.pdf

1、近年來無人機(jī)在民用和軍用領(lǐng)域都得到了較大發(fā)展，無人機(jī)在軍用領(lǐng)域正在逐步取代有人機(jī)的作戰(zhàn)任務(wù)。軍用無人機(jī)由于機(jī)體尺寸受限、飛行包線寬以及高速隱身發(fā)展等特點(diǎn)，使得其各個子系統(tǒng)不僅面臨熱問題也有可能面臨冷問題，各子系統(tǒng)如果獨(dú)立運(yùn)行會造成能量的重復(fù)和浪費(fèi)，因此無人機(jī)綜合熱管理系統(tǒng)具有研究價(jià)值。
　　本文根據(jù)某型無人機(jī)的散熱需求設(shè)計(jì)了低負(fù)載和高負(fù)載工況共三套熱管理方案：為無人機(jī)低負(fù)載工況設(shè)計(jì)了整合燃油系統(tǒng)、液冷系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)的綜合熱管理方案

2、；為高負(fù)載工況設(shè)計(jì)了兩套整合蒸發(fā)循環(huán)系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、液冷系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)的綜合熱管理方案。研究各方案在飛行包線下的擾動特性和控制特性，為無人機(jī)綜合熱管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和控制研究提供仿真平臺。建立濕空氣、燃油JEP-8、制冷劑R134a、乙二醇水溶液和液態(tài)水的熱物性數(shù)學(xué)模型以及無人機(jī)綜合熱管理系統(tǒng)主要部件的數(shù)學(xué)模型：燃油箱、單相液/液換熱器、單相空/液換熱器、采用了集總參數(shù)法建立瞬態(tài)模型；蒸發(fā)器、冷凝器采用了移動邊界法建立兩區(qū)動態(tài)模型和三

3、區(qū)動態(tài)模型；壓縮機(jī)、膨脹閥、泵、風(fēng)機(jī)等采用集總參數(shù)法建立穩(wěn)態(tài)模型。建立好部件的數(shù)學(xué)模型后運(yùn)用MATLAB/SIMULINK平臺搭建部件的仿真模型并對部件模型進(jìn)行封裝，對于主要的部件一部分采用文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證準(zhǔn)確性，另一部分部件與知名一維流體計(jì)算軟件FLOWMASTER的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析。根據(jù)設(shè)計(jì)的無人機(jī)低負(fù)載和高負(fù)載熱管理方案原理圖和建立的部件模型庫搭建仿真系統(tǒng)模型，在熱極限工況下進(jìn)行全飛行包線擾動和控制特性仿真分析，采用PID