通用飞机油电混合动力系统设计与优化

融合了发动机飞机和电动飞机优点的油电混合动力飞机，与电动飞机相比，其初始成本较低、续航时间较长。与发动机飞机相比，油电混合飞机在整体性能未降低的前提下，更节能环保。油电混合动力系统是目前最具开发和推广前景的新型航空动力系统之一。油电混合动力系统，与传统的发动机和纯电动系统相比，它增加了动力系统部件的种类和组合方式。并根据飞机的飞行剖面对系统工作方式进行了优化组合，使作为主动力源的发动机能够在经济运行区和低排放区工作，以保证飞机良好的动力性、低排放性和低能耗性。 本文在对油电混合动力系统各关键部件现有技术及其应用情况进行分析的基础上,对参考机型AMT200飞机的阻力极曲线和基本性能特征（包括：阻力、功率、航程、航时）进行分析，提出了一种油电混合动力飞机动力装置的概念设计方法。进一步，根据输出功率估算出发动机和电动机的重量。确定了改进后的混合动力飞机的飞机重量、功率需求、能量消耗量、能源成本、二氧化碳排放量等性能参数并与参考机型的相应参数对比。另外，对混合动力传动系统进行了设计和仿真分析。结合了发动机与电动机同时工作、发动机单独工作、电动机单独工作三种工作状态的特点，计算并参数化设计了一种适用于混合动力系统的行星齿轮。 结果表明，尽管飞机重量更大，但混合动力系统的运行成本和二氧化碳的排放量大大减小。混合动力飞机的能源消耗成本仅占原参考机型AMT200的63%，二氧化碳排放量也仅占原参考机型的45%，达到了降低飞机燃油消耗、废气排放的目的，同时还验证了油电混合动力系统传动系统设计的合理性以及油电混合动力系统在通用飞机上实现油电混合动力耦合的可行性。