一种控制高速飞行器燃油温升的输油热管理系统设计方法技术方案

本发明专利技术提供了一种控制高速飞行器燃油温升的输油热管理系统设计方法，所述方法包括：基于主油箱结构模型，建立无内置油箱的主油箱传热模型；基于无内置油箱的主油箱传热模型的燃油温升曲线，确定燃油目标温度时的燃油消耗量；基于燃油目标温度时的燃油消耗量确定内置油箱初始容积；基于主油箱结构模型和内置油箱初始容积，建立有内置油箱的主油箱传热模型；基于有内置油箱的主油箱传热模型的燃油温升曲线的最高温度、燃油目标温度和内置油箱初始容积，确定内置油箱最终容积。本发明专利技术能有效降低长航时高速飞行器飞行末段燃油温度，可以起到降低燃油泵气蚀风险、降低燃油箱增压压力、降低通油设备设计难度、增加发动机可用燃油热沉等效果。

A design method of thermal management system for oil transportation to control the fuel temperature rise of high-speed aircraft

【技术实现步骤摘要】
一种控制高速飞行器燃油温升的输油热管理系统设计方法
本专利技术涉及高速飞行器燃油输送及热管理
，尤其涉及一种控制高速飞行器燃油温升的输油热管理系统设计方法。
技术介绍
目前现有的高速飞行器燃油舱舱体不但用于贮存燃油，还起到飞行器承载作用。由于飞行速度较高，气动加热现象严重，长航时飞行后，舱内燃油温度不断升高；尤其是飞行末段，燃油量减少，燃油温升加快。燃油温度升高后会导致泵入口更容易发生气蚀，也会增加通油阀门超温失效的风险。对于使用燃油进行发动机主动冷却的高速飞行器，燃油温度升高还会增加发动机壁面超温的风险。为了控制长航时飞行燃油系统输送到发动机泵前的燃油温度不超过设计温度，现有的高速飞行器通过增强燃油舱热防护从而降低输入到舱内的热流，但这会导致飞行器燃油装载空间减少从而射程减少，且增加额外的重量和成本。
技术实现思路
本专利技术提供了一种控制高速飞行器燃油温升的输油热管理系统设计方法，能够在不减少燃油装载空间的前提下，解决现有技术中高速飞行器燃油泵发生气蚀、通油阀门超温失效和发动机壁面超温的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种控制高速飞行器燃油温升的输油热管理系统设计方法，所述方法包括：基于主油箱结构模型，建立无内置油箱的主油箱传热模型；基于无内置油箱的主油箱传热模型的燃油温升曲线，确定燃油目标温度时的燃油消耗量；基于燃油目标温度时的燃油消耗量确定内置油箱初始容积；基于主油箱结构模型和内置油箱初始容积，建立有内置油箱的主油箱传热模型；基于有内置油箱的主油箱传热模型的燃油温升曲线的最高温度、燃油目标温度和内置油箱初始容积，确定内置油箱最终容积。优选的，基于有内置油箱的主油箱传热模型的燃油温升曲线的最高温度、燃油目标温度和内置油箱初始容积，确定内置油箱最终容积包括：将有内置油箱的主油箱传热模型的燃油温升曲线的最高温度和燃料目标温度进行比较；根据比较结果判断是否修正内置油箱初始容积；若有内置油箱的主油箱传热模型的燃油温升曲线的最高温度小于或者等于燃油目标温度，不进行修正，将内置油箱初始容积确定为内置油箱最终容积；若有内置油箱的主油箱传热模型的燃油温升曲线的最高温度大于燃油目标温度，对内置油箱初始容积进行修正，并建立修正后的有内置油箱的主油箱传热模型，直至修正后的有内置油箱的主油箱传热模型的燃油温升曲线的最高温度小于或者等于燃油目标温度时，将修正后的内置油箱容积确定为内置油箱最终容积。优选的，对内置油箱初始容积进行修正包括：增大内置油箱初始容积。优选的，通过下式确定内置油箱初始容积：V＝V0-V1/n；式中：V为内置油箱初始容积，V0为主油箱容积，V1/n为主油箱与内置油箱夹层的容积，n为容积系数，V1为燃油目标温度时的燃油消耗量。优选的，增大内置油箱初始容积包括：通过增大容积系数n的值，增大内置油箱初始容积。优选的，所述内置油箱外壁与所述主油箱内壁之间设有间隙。应用本专利技术的技术方案，在主油箱内部设置内置油箱，并确定合适的内置油箱容积，能有效降低长航时高速飞行器飞行末段燃油温度，可以起到降低燃油泵气蚀风险、降低燃油箱增压压力、降低通油设备设计难度、增加发动机可用燃油热沉等效果。本专利技术可以应用于高速飞机、空天飞机等高速飞行器。附图说明所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了根据本专利技术的具体实施例提供的控制高速飞行器燃油温升的输油热管理系统设计方法的流程示意图；图2示出了根据本专利技术的具体实施例提供的控制高速飞行器燃油温升的输油热管理一体化系统的结构示意图；图3示出了根据本专利技术的具体实施例提供的燃油温升曲线示意图。附图标记说明1、主油箱；2、油泵；3、内置油箱；4、第一油管；5、第二油管；6、支撑架；7、进气管。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。图1示出了根据本专利技术的具体实施例提供的控制高速飞行器燃油温升的输油热管理系统设计方法的流程示意图。如图1所示，本专利技术提供了一种控制高速飞行器燃油温升的输油热管理系统设计方法，所述方法包括：S1、基于主油箱结构模型，建立无内置油箱的主油箱传热模型；S2、基于无内置油箱的主油箱传热模型的燃油温升曲线，确定燃油目标温度时的燃油消耗量；S3、基于燃油目标温度时的燃油消耗量确定内置油箱初始容积；S4、基于主油箱结构模型和内置油箱初始容积，建立有内置油箱的主油箱传热模型；S5、基于有内置油箱的主油箱传热模型的燃油温升曲线的最高温度、燃油目标温度和内置油箱初始容积，确定内置油箱最终容积。本专利技术在主油箱内部设置内置油箱，并确定合适的内置油箱容积，能有效降低长航时高速飞行器飞行末段燃油温度，可以起到降低燃油泵气蚀风险、降低燃油箱增压压力、降低通油设备设计难度、增加发动机可用燃油热沉等效果。本专利技术可以应用于高速飞机、空天飞机等高速飞行器。本专利技术利用三维CFD方法或者传热工程分析方法，沿飞行轨迹分析获得飞行供油过程中传热模型的燃油温升曲线。根据本专利技术的一种实施例，S5中基于有内置油本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制高速飞行器燃油温升的输油热管理系统设计方法，其特征在于，所述方法包括：/n基于主油箱结构模型，建立无内置油箱的主油箱传热模型；/n基于无内置油箱的主油箱传热模型的燃油温升曲线，确定燃油目标温度时的燃油消耗量；/n基于燃油目标温度时的燃油消耗量确定内置油箱初始容积；/n基于主油箱结构模型和内置油箱初始容积，建立有内置油箱的主油箱传热模型；/n基于有内置油箱的主油箱传热模型的燃油温升曲线的最高温度、燃油目标温度和内置油箱初始容积，确定内置油箱最终容积。/n

【技术特征摘要】
1.一种控制高速飞行器燃油温升的输油热管理系统设计方法，其特征在于，所述方法包括：
基于主油箱结构模型，建立无内置油箱的主油箱传热模型；
基于无内置油箱的主油箱传热模型的燃油温升曲线，确定燃油目标温度时的燃油消耗量；
基于燃油目标温度时的燃油消耗量确定内置油箱初始容积；
基于主油箱结构模型和内置油箱初始容积，建立有内置油箱的主油箱传热模型；
基于有内置油箱的主油箱传热模型的燃油温升曲线的最高温度、燃油目标温度和内置油箱初始容积，确定内置油箱最终容积。


2.根据权利要求1所述的一种控制高速飞行器燃油温升的输油热管理系统设计方法，其特征在于，基于有内置油箱的主油箱传热模型的燃油温升曲线的最高温度、燃油目标温度和内置油箱初始容积，确定内置油箱最终容积包括：
将有内置油箱的主油箱传热模型的燃油温升曲线的最高温度和燃料目标温度进行比较；
根据比较结果判断是否修正内置油箱初始容积；
若有内置油箱的主油箱传热模型的燃油温升曲线的最高温度小于或者等于燃油目标温度，不进行修正，将内置油箱初始容积确定为内置油箱最终容积；
若有内置油箱的主油箱传热模型的燃油温升曲线的最高温...

【专利技术属性】
技术研发人员：于鹏，汪颖，向安定，邵文清，谢宗齐，石峰，梁磊，
申请(专利权)人：北京空天技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11