[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及高速飞行器燃油输送及热管理技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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；