分布式电推进飞机动力系统评估优化方法

雷涛，孔德林，王润龙，李伟林，2，张晓斌，2

1. 西北工业大学 自动化学院，西安 710129

2. 飞机电推进技术工信部重点实验室，西安 710129

随着社会的不断发展，飞机逐渐成为人们首选的出行方式，相应地，商业飞机每年的飞行时间与里程数大大增加，由此所带来的化石燃料大量消耗、温室气体排放量增多、噪声污染等问题引起了人们的广泛关注[1-2]。

为了解决燃料过度消耗与环境污染问题，美国国家航空航天局(NASA)于2008年提出了未来20年飞机技术的发展目标。以目前的运输客机技术指标作为基准，将噪音降低71分贝，氮氧化合物排放量降低80%，同时燃料消耗降低70%[3-4]。此外，国际民用航空组织(ICAO)也制定了飞机的发展目标。从2010年到2020年每年提高2%的燃料效率，从2020年开始实现碳中和增长，并将二氧化碳排放量减少50%[5]。为了实现ICAO和NASA提出的发展目标，必须对现有的飞机推进系统进行全方位的改进。

近年来，随着电池、电力电子器件和电机效能的提高，人们开始重新关注使用电力作为飞机主动力的可行性。目前涡轮风扇发动机对燃料产生的化学能的利用率仅有40%左右，而电推进飞机系统对电能的利用率能达到70%[6]。显然，采用电推进飞机系统可以明显减少燃料消耗、噪音产生以及污染物的排放，因此飞机制造商正在研究探索多电飞机(MEA)、混合动力飞机(HEA)等系统来实现动力总成的电气化。

多电飞机系统通过优化非设计点工作规范、消除引气、电动增压等方式提高了发动机性能，同时使用电气系统取代液压系统，在降低了设备重量的同时提高了二次能源和电能利用率。……