[发明专利]一种飞行器热管理系统的评价方法

权利要求书

1.一种飞行器热管理系统的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)以飞行器热管理系统为评价对象，设计飞行器热管理系统评价指标体系；所述的评价指标体系包括：控温效果TCE、热沉冷量利用效率CE、能量利用效率EE、冷/损比CLR、热耐受性ED、空间占用比SO、成本COS；

(2)对飞行器热管理系统进行仿真，获取飞行器热管理系统评价指标体系中各评价指标所包含的基本参数，并根据获取的基本参数计算出各评价指标；

(3)对各评价指标进行归一化处理；

(4)通过归一化处理后的各指标数值计算获取飞行器热管理系统的综合评分，通过比较综合评分的大小判定飞行器热管理系统的优劣；其中，

所述控温效果TCE包括三个评价子指标，分别为：控温裕度Mar、控温稳定性ST、瞬态热负荷应对时间τ；具体的公式为：

式中，T_lim是热源允许温度的上限；T是瞬态温度；t是运行时间；t₀为控温系统运行的初始时刻；t₁为控温系统运行的最终停止时刻；c是热源元件的比热容；A是传热面积；m是热源元件的质量；k为当热源产生的最大瞬态压倒性热流时，冷却的换热系数；

所述热沉冷量利用效率CE的公式为：

式中，Q_a为飞行器热管理系统在整个飞行过程中吸收的热量，Q_c为飞行器热管理系统在整个飞行过程中提供的冷量；

所述能量利用效率EE的公式为：

式中，E为供给热管理系统正常运行的能量输入；

所述冷/损比(CLR)的公式为：

式中，q_fuel为燃油高热值，W_fuel-penalty为热管理系统对飞行器飞行性能造成的损失被等效换算成的燃油的重量；

所述热耐受性ED的公式为：

式中，t_ed为油箱燃油失去冷却能力的时间；为燃油根据巡航飞行状态下的耗油量计算得到的燃油耗尽的时间；为燃油燃烧流量，c_p为燃油比热容，ΔT₀为燃油从油箱的初温与不能正常冷却的温度上限之间的温度差；为输入的热流，为冷却回流燃油的热流；

所述空间占用比SO的公式为：

式中，为每个体积计算元件的实际体积，v_i为通过将复杂的飞行器热管理系统部件通过三维处理将其本身体积与占用的额外空间简化成简单三维多面体后与原部件体积之比；

所述成本COS的公式为：

COS＝COS_initial+COS_replace+COS_repaire+COS_inspect

COS_initial＝COS_order,0+COS_install,0

式中，COS_order,0为购买各组件的初始成本，COS_install,0为首次将TMS安装到飞行器上的安装成本，C_order,i为组件“i”的单次购买成本，C_install,i为组件“i”的单次安装成本，T_flight为生命周期内飞行的持续时间，ΔT_reuse，i为组件“i”的使用寿命，C_maintain，i为组件“i”的维护成本，ΔT_repaire，i为部件“i”的维修周期，C_inspect为一次检查的成本，ΔT_inspect为TMS的检查的间隔时间，n为组件总数量。