混合动力飞机的能量分配方法、装置、设备及存储介质与流程

本申请涉及航空电子，尤其涉及一种混合动力飞机的能量分配方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、随着航空运输规模的不断扩大，节能减排、绿色环保越来越成为民用航空领域研究的热点。混合动力飞机通过加入锂电池、燃料电池、大功率发电机、电推进系统等，提高新能源在全机能源中的占比，实现燃油经济性提高、降低碳排放，减小对化石燃料的依赖。由于受科技水平的限制，现阶段锂电池的能量密度低、燃料电池体积密度低，限制了新能源在飞机总能量中的占比，因此混动飞机一般采用发电机和电池组合的供电模式。

2、混动系统能量分配的研究更多的集中在汽车领域，随着混动飞机供电组合方式和电力系统部件的增加，其能量分配问题的控制复杂程度也随之增加。现有的能量分配系统应用场景多为小功率的无人机，并且仅考虑了功率分配，未对全任务剖面下的推力分配开展权衡分析，导致系统能量分配优化设计不够全面，这种能量分配方法对多能源的大型混合动力飞机是不利的。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种混合动力飞机的能量分配方法、装置、计算机设备及存储介质，用于在满足飞机推力功率需求的前提下，实现发动机油耗的降低，同时实现发电系统和储能系统高效工作。

2、本发明实施例提供一种混合动力飞机的能量分配方法，所述方法包括：

3、根据整个飞行剖面，将混合动力飞机划分多个飞行阶段；

4、根据所述混合动力飞机在各个飞行阶段的仿真运行数据，建立表征各个飞行阶段的飞机总推力、飞机油耗、电推进系统所需电功率、发电机从发动机提取的轴功率、储能系统重量分别对应的约束表达式以及所有飞行阶段的油耗数学表达式；

5、以所述油耗数学表达式为目标函数、所述约束表达式为约束条件，利用目标优化算法求解得到在总油耗最低时，各个飞行阶段的发动机和电涵道风扇的推力分配,储能系统和发电系统的功率分配。

6、本发明实施例提供一种混合动力飞机的能量分配装置，所述装置包括：

7、划分模块，用于根据整个飞行剖面，将混合动力飞机划分多个飞行阶段；

8、建立模块，用于根据所述混合动力飞机在各个飞行阶段的仿真运行数据，建立表征各个飞行阶段的飞机总推力、飞机油耗、电推进系统所需电功率、发电机从发动机提取的轴功率、储能系统重量分别对应的约束表达式以及所有飞行阶段的油耗数学表达式；

9、计算模块，用于以所述油耗数学表达式为目标函数、所述约束表达式为约束条件，利用目标优化算法求解得到在总油耗最低时，各个飞行阶段的发动机和电涵道风扇的推力分配,储能系统和发电系统的功率分配。

10、一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的混合动力飞机的能量分配方法。

11、本发明提供一种混合动力飞机的能量分配方法、装置、计算机设备及存储介质，根据整个飞行剖面，将混合动力飞机划分多个飞行阶段；根据所述混合动力飞机在各个飞行阶段的仿真运行数据，建立表征各个飞行阶段的飞机总推力、飞机油耗、电推进系统所需电功率、发电机从发动机提取的轴功率、储能系统重量分别对应的约束表达式以及所有飞行阶段的油耗数学表达式；以所述油耗数学表达式为目标函数、所述约束表达式为约束条件，利用目标优化算法求解得到在总油耗最低时，各个飞行阶段的发动机和电涵道风扇的推力分配,储能系统和发电系统的功率分配。从而通过本发明可以在满足飞机推力功率需求的前提下，实现发动机油耗的降低，同时实现发电系统和储能系统高效工作。

技术特征：

1.一种混合动力飞机的能量分配方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述飞机总推力的约束表达式为：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述飞机油耗的约束表达式为：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第n个飞机阶段的飞机重量通过下述公式计算得到：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电推进系统所需电功率的约束表达式为：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述发电机从发动机提取的轴功率的约束表达式为：

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述储能系统重量的约束表达式为：

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述目标优化算法为全局搜索、模拟退火算法、粒子群算法。

9.一种混合动力飞机的能量分配装置，其特征在于，所述装置包括：

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述的混合动力飞机的能量分配方法。

11.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的混合动力飞机的能量分配方法。

技术总结
本申请提供了一种混合动力飞机的能量分配方法、装置、设备及存储介质，涉及航空电子技术领域，用在满足飞机推力功率需求的前提下，同时实现发电系统和储能系统高效工作。方法主要包括：根据整个飞行剖面，将混合动力飞机划分多个飞行阶段；根据混合动力飞机在各个飞行阶段的仿真运行数据，建立表征各个飞行阶段的飞机总推力、飞机油耗、电推进系统所需电功率、发电机从发动机提取的轴功率、储能系统重量分别对应的约束表达式以及所有飞行阶段的油耗数学表达式；以油耗数学表达式为目标函数、约束表达式为约束条件，利用目标优化算法求解得到在总油耗最低时，各个飞行阶段的发动机和电涵道风扇的推力分配,储能系统和发电系统的功率分配。

技术研发人员：回彦年,董伟
受保护的技术使用者：中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22