柴-电混合动力系统应急推进模式仿真研究

柴-电混合动力的应急推进(PTH)模式是将轴带电机作为电动机单独推进,增加了船舶的安全性.应用AMESim软件,对柴-电混合动力船舶的应急推进模式进行建模和仿真,研究通过控制离合器接排压力实现柔性接排,以及调距桨螺距加载方法实现顺利起航,仿真结果可为柴-电混合动力船舶应急推进系统设计提供参考和指导.

航空用燃料电池及混合电推进系统发展综述

随着世界范围内碳减排需求的日益增长及长航时飞机的发展需要,高效率的燃料电池航空电推进系统逐渐受到重视,氢能航空的理念被人们所熟知,可使用碳氢燃料的高温燃料电池还可与燃气涡轮组成混合动力系统,发电效率进一步提高至70%。本文回顾了燃料电池及燃料电池涡轮混合系统在航空能源、动力系统方向应用概况;概述了几种突破现有涡轮发动机技术瓶颈的新概念混合电推进系统,如发电与推进一体化燃料电池涡轮混合动力系统和无涡轮燃料电池混合推进系统;基于此,分析了限制燃料电池混合系统实际应用的关键技术难题,主要体现在混合动力系统功重比较低、大分子碳氢燃料重整技术未突破两方面。

油电混合动力船舶动力系统研究

为了响应国家对航运业绿色可持续发展的需求,以某小型油电混合动力客船为研究对象,进行动力系统研究。根据船舶基本参数与设计指标,给出混合动力系统总成方案。在满足船舶动力性指标要求的前提下,对船舶混合动力系统进行参数匹配;并进一步提出了油电混合动力船舶能量控制策略,最后在混合动力实验平台上进行仿真试验验证。实验结果表明,相同工况下,混合动力船舶会比柴油发动机作为主机的船舶消耗更少的燃料,可以有效提高船舶的经济性并改善其排放性能。

基于螺旋桨负载的电推进系统线性/非线性自抗扰混合控制方法研究

电推进系统采用永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)直接驱动螺旋桨为飞机提供所需的动力,由于运行工况的复杂性和强耦合性,其对动态响应和扰动抑制能力提出更高的要求。为了提高系统性能,提出一种线性/非线性自抗扰混合控制方法。在线性扩张状态观测器(linear expanding state observer,LESO)和非线性扩张状态观测器(nonlinear expanding state observer,NESO)参数整定的基础上,设计带权重系数的混合控制策略。该方法有效整合LESO和NESO的优点,通过带桨测试结果验证所提方法的可行性,为工程实践奠定理论基础。

航空混合电推进系统的发展现状及应用前景

介绍了混合电推进系统的概念,以及以美国国家航空航天局、美国空军研究实验室、欧洲空中客车集团和俄罗斯中央航空发动机研究院为代表的国外组织在混合电推进系统领域的主要研究项目和发展现状,最后分析了混合电推进系统在城市空中交通、支线/干线客机、通航飞机等民用领域和忠诚僚机、高空长航时无人机、运输机和远程轰炸机、下一代战斗机等军用领域的应用前景。

混合电推进系统关键技术研究进展

介绍了混合电推进系统的类型及工作原理,对比了串联、并联、串-并联三类混合电推进系统的优缺点。总结了美国、欧盟和俄罗斯混合电推进系统的发展现状。分析了不同飞机类型对混合电推进系统部件性能的要求,以及混合电推进系统部件的技术现状和未来技术需求。重点阐述了美国和欧盟在混合电推进系统关键技术超导电机方面的研制进展,并对超导电机的超导性保持技术,即冷却系统的冷却剂和冷却方案的选取进行了探讨,以期为国内混合电推进系统的研发思路和技术突破提供参考。

欧洲启动模块化混合电推进系统研究

欧洲启动了一项名为“Mahepa”的模块化串联混合电推进系统研发项目。该项目由轻型电动飞机制造商斯洛文尼亚蝙蝠飞机公司牵头实施，旨在开发混合电驱动系统的专有技术，用以验证系统的性能、效率和排放情况。

并联式柴-电混合动力推进系统在现有海巡船中的应用分析

柴-电混合动力推进系统作为一种新型推进方式,具备能耗低、排放小的优势。考虑到海巡船作业具有间歇性、靠离频繁以及航速航向多变等工作特点,通过分析“海巡0311”轮航行的作业数据及工作原理,提出了一种并联式柴-电混合动力系统的推进方案,并详细介绍了其3种工作模式。该方案能在现有海巡船的基础上,为其推进系统的改造升级提供工程上的解决方法,对“绿色海事”的发展具有积极的参考意义。

分布式电推进飞机电力系统研究综述

继飞机二次能源逐步统一为电能形成多电/全电飞机之后,电推进技术成为飞机动力系统电气化的重要发展方向,有望进一步提高飞机动力系统能量转换效率、降低燃油消耗和排放,代表了航空电气化的高级阶段。飞机电力系统及相关技术是支撑电推进技术发展的重要基础。系统总结了电推进飞机的类型与发展现状,论述了飞机混合动力系统及分布式电推进系统的基本概念、特点与意义。阐述了航空电推进系统的基本结构,比较了适用于分布式电推进系统的电力系统架构,系统分析了实现电推进技术所需的高效高功率密度电机、高效大容量功率变换器和综合热管理等关键技术。小型纯电动飞机正在逐步迈向实用化,而分布式混合电推进技术是中大型飞机电气化的重要方向,仍然需要航空机电和动力系统等交叉融合与创新发展。

分布式电推进飞机动力系统评估优化方法

以电推进飞机的动力系统作为研究对象,开展了以下研究工作:采用电力系统潮流计算方法,分析了采用高压直流供电体制的分布式电推进飞机电气系统,模拟了其在稳定运行状态与断路故障状态下的能量流动关系,同时分析了直流电压等级对电气系统的影响。搭建了完整的分布式电推进飞机动力系统仿真模型,依据基于时间和基于高度的飞行剖面,对比分析了纯电推进与涡轮电推进架构在推进功率、推进效率与航程3个评价指标上的优劣。建立了动力系统典型部件的参数化模型,并使用符号规划算法对建立的参数化模型进行了优化计算,比较了传统涡轮推进与涡轮电推进架构下动力系统质量与燃油消耗率间的优化权衡关系。研究结果为分布式电推进飞机混合动力系统的设计提供了有价值的正向设计方法。

分布式混合电推进飞行器技术

分布式混合电推进在通用电动航空技术发展中具有极大的潜力和优势。混合电推进技术通过对二次能源系统的优化,不但可以提高能源的利用效率,还可以满足动力系统分布式布局的要求,获取更高的推进效率。首先总结了当前电动飞行器的主要类型,对分布式电推进飞行器的发展历程进行了梳理;接下来,对分布式混合电推进飞行器关键技术研究现状进行了综述,主要讨论了推进系统分布式布局技术、混合电推进系统的选型设计、混合电推进系统建模与能源管理研究等,对当前国内外在这些关键技术的研究进行了充分的研讨;最后,在本团队研究的基础上,对分布式混合电推进飞行器重难点问题及应对方法进行了详细论述,包括基于复杂系统优化控制的能源管理策略、基于历史大数据驱动的最优能量分配预测、混合电推进分布式推进系统样机设计等重难点问题。探讨的内容明晰了分布式混合电推进系统设计及能源管理的基本设计思路和分析方法,可为研究电推进飞行器技术发展提供参考。

2030：民航分布式混合电推进系统大行其道

分布式混合电推进系统，是指通过传统燃气涡轮发动机为分布在机翼或机身的多个电机／风扇提供电力，并由电机驱动风扇提供绝大多数或全部推力（燃气涡轮发动机可部分提供或不提供推力）的一种新型推进系统概念，其最大的优势是能够极大地降低推进系统的燃油消耗量和各种排放。美、欧政府均将分布式混合电推进系统视为有潜力在2030年后投入使用的、极有前景的民机动力解决方案，并正在组织飞机系统集成商和动力厂商积极开展探索和预研。

油电自混合动力推进系统在内河船舶中的应用

本文介绍了内河船舶自混合动力推进系统的结构组成、系统配置及工作原理；对系统的关键技术能源管理策略做了深入分析；在实例计算的基础上，结合系统水池试验，通过与常规动力船舶能耗相比，证明采用自混合柴油一电力能源供应系统后，船舶运行过程能有效实现节能减排，平均节能达到15％以上。该技术如果能够在内河船舶上得到广泛推广和应用，必将给广大船东带来可观的经济效益和优良的社会效益。

固旋翼垂直起降混电飞行器推进系统设计

油电混电技术通过对二次能源系统的优化,不但可以提高能源的利用效率,还具有电推进独有的尺寸独立性优势,可以将多个螺旋桨分布式布局而无显著的效率和重量变化,在通用航空技术发展中具有极大的潜力和优势。基于固旋翼飞行器的顶层设计要求以及初始最大起飞重量的估计值,通过性能约束构造混电系统设计区间,先后得到固定翼模式动力系统和旋翼模式动力系统的初始设计参数,结合具体的飞行任务计算出电池和燃油的重量。经过多次迭代计算,并对每一次迭代获得的推进系统参数进行能量运行检验,最终确定推进系统的设计参数,包括混电系统及其各分系统重量、电池和燃油重量等。此外,在推进系统设计区间内,以功率混合度为调节变量,分析了最小化飞行器最大飞行重量(MTOM)和最小燃油消耗2种优化目标的设计差别,为不同应用场景的混电飞行器设计提供依据。最后通过对比分析,验证了设计方法的有效性。

航空混合电推进技术状况及商用研究

混合电推进技术在航空器上的应用,是航空石油燃料可替代新能源及推进技术进行技术尝试和产业化应用的方向之一,也是高能量密度航空电池在获得技术突破之前的可行技术途径。文中从航空器燃料需求入手,简要分析了当前航空器的推进装置类型、效率和技术特点,归纳总结了航空混合电推进技术商用化需要解决的关键技术,并提出了建议和展望。

航空混合电推进试验设备发展

混合电推进概念在汽车等交通运输领域已经得到应用,但由于体积质量、环境工况等方面的特殊性,使得航空混合电推进技术的应用远不如预期的那么顺利。为此,美欧相关研究机构纷纷着手打造适用于航空混合电推进技术研究与验证的试验平台,为后续深入开展技术研发与工程应用打基础。

用于无人机的三重混合推进系统

如果能将氢燃料电池用于无人机的动力系统，不但能大大延长续航时间，而且还能获得零排放和低噪声等优点，但是氢燃料电池的缺点是输出功率有限且响应速度缓慢。为了克服这些缺点，悉尼大学的一个研究小组最近提出了一种由氢混合燃料电池、电池和超级电容器组成的三重混合电推进系统，并进行了试飞。

GCV或将采用混合电传动系统

北美奎奈蒂克公司为BAE系统公司和诺斯罗谱·格鲁曼公司团队研制的混合电传动推进系统提供关键部件即＂E-X驱动＂变速箱。该团队日前接收了美国陆军地面战斗车辆（GCV）计划技术开发阶段的1份价值4.499亿美元的合同。

串联混电飞机方案设计方法及能源管理策略

针对串联混电飞机,首先在给定任务需求的飞行剖面内,结合动力学特性对整机的飞行性能进行分析,将总体设计参数与各飞行段的功率能耗需求相关联,进而开展各部分组件和全机的设计选型;然后对串联混电系统中的计算逻辑和各条工作路径进行梳理和总结,讨论分析能源管理策略对方案设计的潜在影响。基于搭建的设计系统,首先针对Dornier Do 228NG飞机构型,从3个设计方面,将该方法与国外两个团队各自开发的设计方法进行对比分析,结果表明,对设计点评估的相对误差均在1.5%以内,对传统动力方案设计的各项相对误差在6%以内,而串联混电方案设计中最大起飞质量的相对误差在4%以内,验证了本文方法的可行性和有效性。其次,分析讨论了4种能源管理策略的特点和优劣势,并基于一款国外现有的串联混电飞机Panthera Hybrid,研究了不同策略下的动力系统工作特征和各项设计参数差异。其中,Light策略下的飞机起飞总质量最小,收益来源主要是起飞阶段的最大需求功率由燃油和电池动力系统同时承担,直接优化了动力系统的总质量。