马一元, 张炜,3, 张星雨,3, 张晓斌, 马跃龙, 郭占鹏

(1.西北工业大学 航空学院, 陕西 西安 710072; 2.西北工业大学 自动化学院, 陕西 西安 710129;3.西北工业大学 飞机电推进技术工业和信息化部重点实验室, 陕西 西安 710072)

为满足NASA和欧盟对未来航空提出的严格的可持续性发展目标[1],电推进飞机因不产生污染物、噪声低、几乎不会对环境产生影响等优点得到了广泛研究,成为未来飞行器的重要发展方向之一[2]。相比传统内燃机,电动机具有功重比高、响应速度快以及与尺度无关等优点,采用多个小型电动机替代传统大型发动机的分布式电推进动力系统能够在气动和推进效率方面获得额外收益[3]。

近年来,分布式电推进动力技术得到了广泛研究[1],许多新颖的分布式电推进飞行器概念被相继提出和研究[4],如正在被NASA资助的分布式电推进翼身融合(blended wing body,BWB)布局客机研究项目[3]和分布式电推进飞机动态缩比技术探索项目[5]等。由于分布式电推进动力系统的设备较多且存在气动/推进耦合效应,在概念设计阶段应将分布式电推进动力系统对气动和推进效率的影响进行考虑[6]。因此,分布式电推进飞机的概念设计特别是总体参数设计方法与常规飞行器存在差别[7],而目前的电动飞机总体设计方法多针对常规构型和传统动力形式[8-9],没有考虑推进系统与飞机的气动/推进耦合效应。此外,由于分布式电推进无人机动力系统中的设备较多且能源供给线路复杂,传统基于统计数据的飞行器动力系统质量和能源的估算方法难以适应分布式电推进无人机设计[10]。……