无人机燃油-环控系统热管理研究

最近几年,无人机相关的技术有了很大进步,并在军民等多个领域的多种任务中,无人机开始逐渐取代有人飞机。尤其在军用领域中,无人机由于其无人特性及起飞便捷等优势,得到了国家的重视,逐渐在通讯、电子对抗、空中袭击、信息收集、导航等领域中发挥重要作用。然而随着无人机开始承担各种复杂的任务,无人机上的电子设备数量急剧增加,进而增大了无人机的热负荷,故而设计无人机热管理系统有了重要的研究价值。本文针对某典型无人机,基于其不同子系统热负荷、飞行工况等情况进行设计,获得了以燃油作为最终热沉,整合燃油系统、液冷散热系统、风冷散热系统以及蒸发循环散热系统的燃油-环控热管理方案。通过数值计算的方法研究了该方案中所需的边界条件。本文通过曲线拟合法建立了工质物性参数的数学模型,并建立了系统部件的数学模型:通过集总参数法建立油箱、单相换热器的动态模型;通过移动边界法建立蒸发器、冷凝器的动态模拟;通过集总参数法建立泵、压缩机、膨胀阀的稳态模型。根据无人机燃油-环控热管理系统方案,通过MATLAB/SIMULINK软件创建各个部件的仿真模型。在地面温度40℃的热极限工况下分别进行开环以及控制仿真计算以探究该方案的可行性,并对方案进行了进一步优化。最后在控制方案的基础上,探究了使用新型材料的可能性。