考虑电系统热限制的倾转翼eVTOL巡航性能优化
作者:
作者单位:

中国民航大学空中交通管理学院,天津 300300

作者简介:

通讯作者:

杨天哲,男,硕士研究生,E-mail:2022031008@cauc.edu.cn。

中图分类号:

V212.13

基金项目:

国家自然科学基金(U2133210);中央高校基本科研业务费专项资金(3122021066)。


Cruise Performance Optimization of Tilt-Wing eVTOL Considering Thermal Limitations in Electrical Systems
Author:
Affiliation:

College of Air Traffic Management, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China

Fund Project:

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    摘要:

    为分析倾转翼eVTOL在考虑电系统热管理对巡航性能的影响,以及不同工况下性能参数的选择,根据飞机二维动力学、阻力、能耗和电系统热管理计算模型,以飞机巡航速度作为控制变量,以巡航时间和电能消耗作为目标函数,建立倾转翼eVTOL巡航仿真模型。结合实际飞行条件设定不同权重,根据模型的具体特征,基于改进粒子群算法进行优化求解,以典型倾转翼eVTOL飞机Vahana为例,得出性能参数并对比分析。仿真结果表明:模型在各种权重组合下,对减少飞机巡航时间和降低电能消耗均有良好的优化效果;最快到达与最节能到达的飞行工况相比,可以节省约50%的时间,但同时会多消耗120%的电耗;与既考虑时间又考虑能耗的折中情况相比,节省了20%时间的同时能会多消耗28%的电能。

    Abstract:

    To analyze the impact of electrical system thermal management on cruise performance and the selection of performance parameters under different operating conditions for the tilt-wing eVTOL, a tilt-wing eVTOL cruise simulation model is established by using the aircraft cruising speed as the control variable, the cruising time and electrical energy consumption as the objective functions, based on the 2D dynamics, drag, energy consumption and electrical system thermal management calculation model of the aircraft. Set different weights according to actual flight conditions,and optimize the solution based on the specific characteristics of the model using an improved particle swarm optimization algorithm. Taking the typical tilt-wing eVTOL aircraft Vahana as an example, performance parameters are obtained and compared. The simulation results show that the model has good optimization effects on reducing aircraft cruising time and reducing electrical energy consumption under various weight combinations. Compared to the most energy-efficient flight conditions, the fastest arrival can save about 50% of time but also consume 120% more electricity. Compared to the compromise of considering both time and energy consumption, the fastest arrival saves 20% of time while consuming 28% more electricity.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

魏志强,杨天哲.考虑电系统热限制的倾转翼eVTOL巡航性能优化[J].南京航空航天大学学报,2024,56(5):854-861

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  • 收稿日期:2023-12-19
  • 最后修改日期:2024-07-02
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  • 在线发布日期: 2024-11-08
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