混合动力推进系统在汽车和航空领域的应用



混合动力推进系统在汽车和航空领域的应用

混合动力推进系统不仅广泛应用于汽车领域，而且将逐渐成为航空领域中一项不可替代的技术。该系统具有节约燃料、降低污染、减小排放和降低噪声等优势，有巨大的发展潜力。介绍了目前汽车领域和航空领域最为先进的混合动力推进系统，并对两者之间的联系进行讨论。

混合动力推进系统最早针对航空部门提出，却最先在汽车工业中得到应用且实现了商业化。目前，应用最多的是将内燃机与电动机相结合组成的系统。内燃机使用的化石燃料具有较高的能量密度，然而内燃机效率较低。电动机则具有较高的工作效率和鲁棒性，反应迅速，但电池的存储问题没能得到很好的解决。针对混合动力推进系统优化设计的主要目标便是将这两者结合，发挥两者的优势。混合动力推进系统分为串联式、并联式、串并联式和混联式，文中给出了这4种连接的结构图，并对每种结构的优缺点进行了详细论述。介绍了混合动力推进系统分别在汽车行业和航空领域中的应用。在汽车领域中，使用混合动力推进系统约能节约汽车34%～47%的燃油，而比传统车辆仅增加了5000～12000欧元的成本。在航空领域中，目前还没有生产出使用混合动力推进系统的原型飞行器，因此通过电子装置、电磁干扰、电池容量和质量、电能回收、功率管理和控制、热能管理建模和仿真对在汽车领域与航空领域应用混合动力推进系统进行分析。将分析结果引入到一个单座飞行器上，确定混合动力推进系统对该飞行器燃油消耗的影响。通过集成多个分析软件模拟混合动力推进系统应用在航空领域的情况。试验结果表明，混合动力推进系统对节约小型和中型飞行器的燃油具有显著影响，但对大型发动机的影响较小。小型和中型飞行器分别节约10%和50%的燃料，达到了车辆上使用混合动力推进系统的效果。

刊名：CEAS Aeronautical Journal（英）

刊期：2015年第6期

作者：C. Friedrich

编译：李臣