泵推進(jìn)系統(tǒng)的案例
載人登月航天器推進(jìn)系統(tǒng)方案選擇分析
2 擠壓和泵壓推進(jìn)系統(tǒng)原理及特點
2.1 航天器常用推進(jìn)劑輸送系統(tǒng)
目前航天器多選用液體火箭發(fā)動機(jī)，液體火箭發(fā)動機(jī)按推進(jìn)劑供應(yīng)方式分為擠壓發(fā)動機(jī)和泵壓發(fā)動機(jī)，對應(yīng)的推進(jìn)劑輸送系統(tǒng)分為2大類:一類是利用增壓氣體進(jìn)入貯箱直接將推進(jìn)劑擠壓到液體火箭發(fā)動機(jī)入口的輸送系統(tǒng)，簡稱為擠壓推進(jìn)系統(tǒng)；另一類是利用渦輪泵將推進(jìn)劑從貯箱抽出，通過泵將推進(jìn)劑增壓后輸送到液體火箭發(fā)動機(jī)入口的輸送系統(tǒng)，簡稱為泵壓推進(jìn)系統(tǒng)[15]。
2.2 擠壓和泵壓推進(jìn)系統(tǒng)特點對比
擠壓和泵壓推進(jìn)系統(tǒng)的優(yōu)缺點如表1所示，擠壓推進(jìn)系統(tǒng)因其簡單可靠的突出特點，被傳統(tǒng)空間航天器廣泛采用。但隨著空間探測任務(wù)的日益廣泛，推進(jìn)系統(tǒng)性能和質(zhì)量在航天器中的比重和作用越來越大，同時泵壓推進(jìn)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展成熟，性能高、質(zhì)量輕的優(yōu)勢越來越凸顯，將成為后續(xù)航天器可選可行的推進(jìn)系統(tǒng)方案。
表1 航天器推進(jìn)劑輸送系統(tǒng)對比
Table 1 Comparison of propellant feed systems in spacecraft
3 推進(jìn)系統(tǒng)模型
3.1 總體設(shè)計原則
本文首先選定可用的泵壓和擠壓發(fā)動機(jī)，基于航天器推進(jìn)系統(tǒng)工作參數(shù)和約束條件，建立了推進(jìn)系統(tǒng)中關(guān)鍵組件(氣瓶和貯箱)和增壓氣體工質(zhì)設(shè)計和仿真模型，對不同規(guī)模航天器(推進(jìn)劑裝載量不同)擠壓和泵壓推進(jìn)系統(tǒng)質(zhì)量特性進(jìn)行仿真分析。
3.2 發(fā)動機(jī)設(shè)計
發(fā)動機(jī)質(zhì)量由發(fā)動機(jī)入口后的渦輪泵、閥門、管路、噴注器、燃燒室和噴管組成。推進(jìn)系統(tǒng)方案選擇分析時，選用的擠壓發(fā)動機(jī)入口壓力1.7 MPa，貯箱工作壓力設(shè)計為2.0 MPa，發(fā)動機(jī)質(zhì)量為100 kg；選用泵壓發(fā)動機(jī)入口壓力0.5 MPa，貯箱工作壓力設(shè)計為0.8 MPa，發(fā)動機(jī)質(zhì)量為150 kg。
展開 基于AMESim的AUV推進(jìn)系統(tǒng)建模和仿真驗證
但是, 上述文獻(xiàn)均未涉及AUV、推進(jìn)電機(jī)及螺旋槳三者匹配驗證的研究, 尤其是沒有考慮系統(tǒng)部件參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響。
AUV快速性不僅取決于其本體、螺旋槳和推進(jìn)電機(jī)的單獨性能, 而且與它們配合是否得當(dāng)有關(guān)[5]。受實際條件限制, AUV機(jī)槳匹配性能的好壞要延后至自航試驗階段才能判斷, 早期設(shè)計驗證缺乏有效的方法和手段, 這增加了AUV設(shè)計失敗的風(fēng)險。此外, 機(jī)槳匹配設(shè)計過程復(fù)雜, 存在計算量大、工況分析不全面等問題。文章針對AUV推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計早期“早快全準(zhǔn)”的驗證需求, 在分析AUV推進(jìn)系統(tǒng)匹配原理的基礎(chǔ)上, 建立了推進(jìn)系統(tǒng)的虛擬集成模型, 實現(xiàn)了基于模型驅(qū)動的系統(tǒng)級閉環(huán)仿真、驗證和分析, 仿真結(jié)果可為推進(jìn)系統(tǒng)匹配特性評估、推進(jìn)電機(jī)性能優(yōu)化、動力電池選型提供參考依據(jù)。
1 AUV推進(jìn)系統(tǒng)分析
某型AUV載體采用魚雷外形和模塊化設(shè)計方案, 主要用于執(zhí)行深海近底探測任務(wù)。AUV直徑533 mm, 長4.5 m, 最大航速3 kn, 巡航速度2 kn, 續(xù)航時間24 h。根據(jù)總體設(shè)計要求, 開展?jié)M足AUV機(jī)動性的推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計。
1.1 AUV推進(jìn)系統(tǒng)組成
該型AUV以走航式探測作業(yè)為主, 總體核心指標(biāo)為航速和續(xù)航時間, 因此推進(jìn)系統(tǒng)采用單主推進(jìn)器方案, 螺旋槳布置在AUV艉部, 以降低其整體阻力, 提高推進(jìn)效率。推進(jìn)系統(tǒng)由動力電池、推進(jìn)電機(jī)和螺旋槳等主要部件組成, 螺旋槳由推進(jìn)電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn), 產(chǎn)生航行所需要的推力, 動力電池為推進(jìn)電機(jī)提供能量。
展開 涵道風(fēng)扇電推進(jìn)系統(tǒng)關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)探討
由于涵道風(fēng)扇對電機(jī)有嚴(yán)格的安裝接口、差異化的功率
/
轉(zhuǎn)矩
/
轉(zhuǎn)速特性及寬飛行包線要求，需針對涵道風(fēng)扇使用環(huán)境下的電磁結(jié)構(gòu)與電、磁、熱多場設(shè)計耦合
，適配開發(fā)涵道風(fēng)扇電機(jī)及其控制器，實現(xiàn)寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的系統(tǒng)效率綜合優(yōu)化。
在電驅(qū)系統(tǒng)與涵道風(fēng)扇結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計方面，推進(jìn)系統(tǒng)總體設(shè)計的目標(biāo)是將涵道風(fēng)扇的槳轂、支撐導(dǎo)葉等結(jié)構(gòu)與電機(jī)及控制器進(jìn)行功能結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計，使之滿足承力、電機(jī)裝載與減振、電機(jī)及功率器件散熱、密封等要求的條件下，實現(xiàn)推進(jìn)系統(tǒng)的整體輕量化。為此，可以采取以下措施：一是從涵道風(fēng)扇的推進(jìn)系統(tǒng)功率和力效出發(fā)，研究槳轂和支撐導(dǎo)葉的外形尺寸對力效和電驅(qū)系統(tǒng)功率密度的作用規(guī)律，通過優(yōu)化方法確定給定直徑涵道風(fēng)扇槳轂的尺寸包絡(luò)，為電驅(qū)系統(tǒng)提供必要的安裝條件；二是基于涵道風(fēng)扇的推力、扭矩，以及電驅(qū)系統(tǒng)在全飛行剖面的散熱功耗，結(jié)合復(fù)合材料和金屬材料的力、熱特性，對涵道風(fēng)扇的槳轂、支撐導(dǎo)葉、電機(jī)轉(zhuǎn)軸等結(jié)構(gòu)的材料進(jìn)行優(yōu)選，對槳葉、轉(zhuǎn)軸、電機(jī)、槳轂、支撐導(dǎo)葉和涵道框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳力路線和拓?fù)鋬?yōu)化，在滿足安全系數(shù)的條件下（驗證階段一般可選不低于1.5倍），減輕推進(jìn)系統(tǒng)的整體質(zhì)量；三是對比研究帶表面翅片槳轂（或其它形式散熱結(jié)構(gòu)）和光滑表面槳轂對涵道風(fēng)扇推力性能、風(fēng)冷散熱效率的影響，根據(jù)總體對推進(jìn)系統(tǒng)的散熱和力效的需求側(cè)重，對槳轂表面翅片的高度、翅片密度等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提升涵道風(fēng)扇推進(jìn)系統(tǒng)的峰值功率和系統(tǒng)效率。
展開 超越航空選擇VerdeGo的混合動力推進(jìn)系統(tǒng)
VerdeGo公司的首席運營官埃里克·巴奇表示：“超越航空公司采用我們的第一代混合集成分布式電力推進(jìn)系統(tǒng)平臺，一旦這些方案確定可行，將會為完全通過電池電力驅(qū)動的城際垂直起降解決方案鋪平道路。”
巴奇表示，在安柏瑞德航空航天大學(xué)的某個研發(fā)項目中，測試飛行控制原則和推進(jìn)方式的飛行器原型機(jī)正在進(jìn)行試驗。在這項測試結(jié)束后，Verdego公司的一款名為“鐵鳥”的原型機(jī)也將進(jìn)行相關(guān)試驗，主要在地面針對集成分布式電力推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行全面測試。“我們現(xiàn)在處于全尺寸‘鐵鳥’研發(fā)的初級階段，目前正在籌集一輪資金，以便繼續(xù)推進(jìn)項目進(jìn)行。我們正在收集早期數(shù)據(jù)，用來支持驗證過程和系統(tǒng)的完善。”巴奇表示。
VerdeGo公司正計劃在活塞和渦輪發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展其集成分布式電力推進(jìn)版本。“盡管在涉及更大尺寸飛行器（5-7座）時，在不考慮時間風(fēng)險、綜合性能水平和成本等因素時，渦輪發(fā)動機(jī)的功率水平似乎更易滿足要求且進(jìn)展更迅速。但其實我們對這兩種推進(jìn)方式都很感興趣。”巴奇表示。
VerdeGo公司正選擇一個渦輪發(fā)動機(jī)系列，并以此為基礎(chǔ)發(fā)展IDEP-H7系統(tǒng)，為如Vy 400這類的5-7座飛行器應(yīng)用做準(zhǔn)備。“我們目前打算圍繞單發(fā)渦輪發(fā)動機(jī)系列進(jìn)行優(yōu)化，使得其可以滿足多個對IDEP-H7平臺感興趣的飛行器項目的動力需求。”他說。
（航空工業(yè)發(fā)展研究中心 陳濟(jì)桁）
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中鼎智能熱系統(tǒng)聯(lián)手福斯共同推進(jìn)浸沒式液冷技術(shù)
來源 | 哈爾濱新聞網(wǎng)
近日，安徽中鼎智能熱系統(tǒng)有限公司與福斯?jié)櫥停ㄖ袊┯邢薰驹谏虾：炗啈?zhàn)略合作協(xié)議，建立長期全面的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，共同推進(jìn)浸沒式液冷技術(shù)，共同為數(shù)據(jù)中心、儲能、新能源汽車等應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)先進(jìn)熱管理解決方案。
福斯是一家源自德國的全球性集團(tuán)，90多年來一直致力于研發(fā)、生產(chǎn)和銷售潤滑油及相關(guān)專業(yè)產(chǎn)品，從地下礦井到汽車、家電、航空航天等復(fù)雜的機(jī)械加工制造，福斯產(chǎn)品都能滿足客戶特定的需求。
作為全球潤滑專家，福斯擁有深厚的技術(shù)儲備、完善的研發(fā)體系和專業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊，而中鼎智能熱系統(tǒng)作為中鼎集團(tuán)在熱管理方面的先鋒隊，其創(chuàng)新浸沒式液冷技術(shù)的應(yīng)用已取得突破性進(jìn)展。
此次福斯與中鼎智能熱系統(tǒng)的合作，將推動雙方在浸沒式液冷技術(shù)領(lǐng)域就產(chǎn)品、熱管理系統(tǒng)和市場應(yīng)用等方面達(dá)成一系列共識，并繼續(xù)展開深入探索。
福斯中國首席執(zhí)行官朱慶平表示：“福斯秉持為儲能和數(shù)據(jù)中心行業(yè)客戶提供高品質(zhì)、性能卓越的浸沒式熱管理產(chǎn)品和一體化解決方案的承諾。中鼎智能熱系統(tǒng)作為我們的關(guān)鍵戰(zhàn)略合作伙伴，我們將繼續(xù)發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，與其通力合作，推動行業(yè)創(chuàng)新，為儲能和數(shù)據(jù)中心行業(yè)提供更高效、可靠和安全的產(chǎn)品和技術(shù)。”
中鼎智能熱系統(tǒng)總經(jīng)理汪新云也表示：“儲能和數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展是智能化、電動化時代的必然產(chǎn)物，在雙碳目標(biāo)的引領(lǐng)下，高效的浸沒式液冷系統(tǒng)成為主流發(fā)展趨勢。值得欣喜的是，我們在今年1月份獲得了首個儲能浸沒式液冷系統(tǒng)訂單，并選擇使用福斯?jié)櫥汀Ｍ瑫r，我們將與福斯聯(lián)合研究數(shù)據(jù)中心浸沒式液冷系統(tǒng)。我們對未來的發(fā)展充滿信心，并將共同努力，以實際行動落實雙方共同愿景。”
展開 UTC即將推出混合電推進(jìn)飛行演示驗證系統(tǒng)
同時，計劃在3月底召開的行業(yè)會議上公開展示UTAP負(fù)責(zé)的混合電推進(jìn)飛行演示驗證系統(tǒng)（hybrid-electricpropulsion flight demonstrator）。
據(jù)國際自動機(jī)工程師學(xué)會（SAE International）主辦的美國航空技術(shù)會議（Aerotech Americas）網(wǎng)站稱，“Project 804”混合電推進(jìn)演示驗證系統(tǒng)將于3月26日至28日在美國南卡羅來納州查爾斯頓進(jìn)行展出。UTC的競爭對手霍尼韋爾和賽峰集團(tuán)也正在研發(fā)混合電推進(jìn)系統(tǒng)。
UTAP創(chuàng)新單元負(fù)責(zé)的混合電推進(jìn)飛行演示驗證系統(tǒng)項目
先進(jìn)項目執(zhí)行經(jīng)理詹森·蔡（Jason Chua）表示：“UTC首席技術(shù)官（CTO）保羅·埃雷蒙科（Paul Eremenko）發(fā)起創(chuàng)立了UTAP，旨在協(xié)助UTC以初創(chuàng)公司的思考方式和行事方式，通過快速構(gòu)建產(chǎn)品和服務(wù)的演示驗證系統(tǒng)，從企業(yè)內(nèi)部打破傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程”。
UTAP的理念與空客硅谷前哨公司A3的章程相似。埃雷蒙科曾為A3的第一任首席執(zhí)行官，而詹森負(fù)責(zé)其中一個項目。隨后埃雷蒙科被提升為空客的首席技術(shù)官，從空客離任后成為UTC的首席技術(shù)官。
詹森認(rèn)為“UTAP可以使UTC脫離傳統(tǒng)（航空航天）技術(shù)開發(fā)時間表，集中研發(fā)力量快速進(jìn)行多學(xué)科、最小化的可行產(chǎn)品開發(fā)，從而使UTC能夠以更快的速度與初創(chuàng)公司開展競爭”。
展開 AAM和REE Automotive共同開發(fā)新型電力推進(jìn)系統(tǒng) 專用于電動汽車
蓋世汽車訊 5月7日，全球領(lǐng)先的動力傳動和金屬成型技術(shù)一級汽車供應(yīng)商美國車橋制造國際控股有限公司（American Axle & Manufacturing，AAM）與以色列電動汽車公司REE Automotive（REE）宣布，將共同為電動汽車開發(fā)電動推進(jìn)系統(tǒng)。目前，REE正在與特殊目的收購公司10X Capital Venture Acquisition Corp（10X SPAC）合并上市。
（圖片來源：AAM）
根據(jù)協(xié)議，雙方將利用AAM的系統(tǒng)集成功能，并重點關(guān)注降低NVH（噪聲、振動和粗糙度），從而將AAM高效輕量化的下一代電驅(qū)動單元整合至REE的高度模塊化和顛覆性的REEcornerTM技術(shù)中。其中，AMM下一代電驅(qū)動單元采用完全集成的高速電機(jī)和變頻器技術(shù)，而REEcornerTM技術(shù)可為多種商用車輛應(yīng)用提供完全平坦的EV底盤。該REEcorner技術(shù)將關(guān)鍵汽車部件（如轉(zhuǎn)向、制動、懸架、動力總成和控制）集成到底盤和車輪間的區(qū)域，從而顯著提高功能和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。電動驅(qū)動裝置研發(fā)工作將在底特律AAM的先進(jìn)技術(shù)和開發(fā)中心（Advanced Technology and Development Center）進(jìn)行，并計劃于2021年底交付原型。
AAM董事長兼首席執(zhí)行官David C. Dauch表示：“很高興與REE合作將全新電動汽車技術(shù)推向市場。通過此次合作，AMM可以使用REEcorners電驅(qū)動技術(shù)，這一點對于AMM電動推進(jìn)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)發(fā)展和新產(chǎn)品的市場擴(kuò)展而言非常重要。我們相信，與REE等先進(jìn)技術(shù)公司合作將加速AAM的發(fā)展，不斷向市場提供電動解決方案。”
展開 諾丁漢大學(xué)將建造飛機(jī)高速高功率電推進(jìn)系統(tǒng)地面試驗設(shè)施
英國諾丁漢大學(xué)將開發(fā)一套設(shè)施，用于飛機(jī)高速、大功率電力推進(jìn)系統(tǒng)的地面測試。這是歐盟潔凈天空2計劃下名為“點燃（Ignite）”的項目的一部分。該項目瞄準(zhǔn)支線飛機(jī)電動力系統(tǒng)開展研究，項目周期4年、投資90萬歐元（103萬美元）。項目團(tuán)隊包括諾丁漢大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院、英國航宇技術(shù)研究所（ATI）以及意大利那不勒斯的Aeromechs公司（成立于2011年，致力于飛機(jī)電推進(jìn)系統(tǒng)開發(fā)）。
諾丁漢大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院助理教授楊濤表示：“該項目將展示高速、大功率發(fā)電技術(shù)，這些技術(shù)對于未來的混合動力和全電動飛機(jī)至關(guān)重要。Ignite項目實質(zhì)上是為混合動力飛機(jī)建立一個發(fā)電通道。”地面測試設(shè)施將建于諾丁漢大學(xué)大赦年校區(qū)（Jubilee Campus）的航宇技術(shù)中心。
01 Ignite項目研發(fā)的試驗設(shè)施將用于電動支線飛機(jī)高速、大功率發(fā)電系統(tǒng)的地面試驗
“Ignite項目正著眼于利用高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械發(fā)電，”楊濤表示，“我們正在關(guān)注的功率水平是45千瓦，在35000轉(zhuǎn)/分時過載能力達(dá)到90千瓦。”這是一個非常高速，高功率密度的發(fā)電系統(tǒng)，主要針對小型支線飛機(jī)。然而，我們從中獲得的知識經(jīng)驗可以擴(kuò)展到更大功率水平的大型客機(jī)上。”
Aeromechs公司首席執(zhí)行官貝尼亞米諾·圭達(dá)（Beniamino Guida）表示，與諾丁漢大學(xué)團(tuán)隊合作研發(fā)Ignite項目有助于“提高公司在飛機(jī)電氣系統(tǒng)監(jiān)控方面的能力提升”。Aeromechs公司曾在潔凈天空1計劃下研發(fā)了電力中心，并在ATR72多電飛機(jī)上進(jìn)行了飛行驗證。
展開 超音速飛機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)化——擴(kuò)壓器的CFD仿真分析
利用這一功能，工程技術(shù)人員可以優(yōu)化跨音速擴(kuò)壓器的設(shè)計，并增強(qiáng)超音速飛機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)。
來源：COMSOL
帶有3D打印部件的獵戶座載人飛船推進(jìn)器系統(tǒng)測試成功
在測試中，單臺發(fā)動機(jī)受到的沖擊和振動，已經(jīng)超過了預(yù)期EM-1發(fā)射時的最大應(yīng)力；與EM-1 反應(yīng)控制系統(tǒng)飛行發(fā)動機(jī)相同的生產(chǎn)批次中抽出了非飛行試驗發(fā)動機(jī)進(jìn)行測試，在試驗計劃期間燃燒了619 磅的推進(jìn)劑，累計總?cè)紵龝r間為962秒。Aerojet Rocketdyne 遵循了嚴(yán)格的資格測試計劃，并相信這種增強(qiáng)的反應(yīng)控制系統(tǒng)已準(zhǔn)備就緒。
獵戶座太空船載人模塊在與其服務(wù)模塊分離后，反應(yīng)控制系統(tǒng)是引導(dǎo)其準(zhǔn)備重新進(jìn)入大氣和隨后降落的唯一方法。該系統(tǒng)由12個MR-104G肼推進(jìn)器組成，每個推進(jìn)器的推力為160磅，該系統(tǒng)還將確保航天器正確定位（其隔熱罩向下方）以便重新進(jìn)入，并在下降過程中保持穩(wěn)定。
EM-1 反應(yīng)控制系統(tǒng)推進(jìn)器的設(shè)計是建立在2014年Exploration Flight Test-1任務(wù)中經(jīng)過飛行驗證的發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)上的，增強(qiáng)型系統(tǒng)具有更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)，更高的抗熱應(yīng)力和更小的重量。改進(jìn)的制造過程更新了系統(tǒng)，以應(yīng)對變化的負(fù)載，并最終提高負(fù)載。在EM-1探索任務(wù)中，一枚未經(jīng)摧毀的獵戶座太空飛船將發(fā)射到月球周圍的遙遠(yuǎn)逆行軌道，然后返回地球。接下來，是執(zhí)行EM-2探索任務(wù)，在此期間獵戶座將搭載宇航員在月球附近飛行。
除了反應(yīng)控制系統(tǒng)之外，Aerojet Rocketdyne 還為太空發(fā)射系統(tǒng)（SLS）火箭提供主級和上級液體發(fā)動機(jī)，以及拋棄式發(fā)動機(jī)，拋棄式發(fā)動機(jī)在激活SLS第二級后不久將獵戶座的發(fā)射中止系統(tǒng)與機(jī)組模塊分開。同時，Aerojet Rocketdyne還為獵戶座的歐洲服務(wù)模塊（ESM）提供輔助推進(jìn)器，并支持NASA領(lǐng)導(dǎo)的修改航天飛機(jī)OMS-E發(fā)動機(jī)項目。
3D科學(xué)谷 Review
根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察，獵戶座天空飛船上使用的3D打印部件，是Aerojet Rocketdyne 在航天器中應(yīng)用增材制造技術(shù)的“冰山一角”。
展開 VerdeGo Aero公司將研發(fā)重點從城市空運飛行器平臺轉(zhuǎn)向集成分布式混合電推進(jìn)系統(tǒng)
VerdeGo Aero公司意識到新興的電動垂直起降(eVTOL)市場對推進(jìn)技術(shù)發(fā)展的迫切需要，而目前的純電推進(jìn)技術(shù)短期內(nèi)無法滿足需求，因此決定將重點從平臺研發(fā)轉(zhuǎn)向混合動力系統(tǒng)。
VerdeGo Aero公司創(chuàng)立于2017年12月，位于安柏瑞德航空大學(xué)佛羅里達(dá)州代托納的MicaPlex孵化器內(nèi)，由查理·林德伯格（Charles Lindbergh）的孫子埃里克·林德伯格（Erik Lindbergh）成立，長期支持清潔，安靜的電動飛機(jī)研制。該公司的聯(lián)合創(chuàng)始人還有安柏瑞德航空大學(xué)（ERAU）鷹飛行研究中心主任帕特·安德森(Pat Anderson)和埃里克·巴奇(Eric Bartsch)。該公司計劃研發(fā)一款雙座eVTOL的PAT200飛機(jī)，采用混合電推進(jìn)來驅(qū)動傾轉(zhuǎn)翼上的8個旋翼。
1、VerdeGo Aero公司計劃開發(fā)基于活塞和渦輪的混合推進(jìn)系統(tǒng)，分別適用于2-3座和5-7座的飛機(jī)
目前全球有超過100家公司在研制電動垂直起降飛行器（eVTOL），但林德伯格認(rèn)為這些項目設(shè)計存在缺陷，或是基于無法擴(kuò)展的飛行縮比模型或是依賴電池技術(shù)的設(shè)計，而基于全電池推進(jìn)系統(tǒng)的項目風(fēng)險非常高。
VerdeGo Aero公司正在開發(fā)集成分布式電推進(jìn)系統(tǒng)(IDEP)，一種端到端的混合動力電推進(jìn)系統(tǒng)，與當(dāng)今的技術(shù)發(fā)展水平相匹配，可給其他飛機(jī)制造商提供合適的動力裝置。公司目前重點研究兩種規(guī)模的混合IDEP：基于活塞發(fā)動機(jī)的2-3座飛機(jī)和基于渦輪發(fā)動機(jī)的5-7座飛機(jī)。
該系統(tǒng)具有多個推進(jìn)器，既可提供推進(jìn)也可用于控制。較小的IDEP-H2基于一個或兩個活塞發(fā)動機(jī)，產(chǎn)生200-325馬力，驅(qū)動一個或兩個發(fā)電機(jī)和4-8個螺旋槳。較大的IDEP-H7具有500-800馬力的渦輪發(fā)動機(jī)。
展開 
基于定量泵與節(jié)流調(diào)速的硫化機(jī)開合模液壓系統(tǒng)仿真
圖5 液壓缸運動速度圖
圖6為定量液壓泵的輸出功率圖，由圖可知，該系統(tǒng)在快速合模運行時，液壓泵的輸出功率為2.1kW，該過程泵出口壓力等于負(fù)載壓力，泵出口高壓油液全部進(jìn)入液壓缸參與對外做功，系統(tǒng)功率損失很少，容積效率高。系統(tǒng)在慢速合模運行時所需功率減小，但液壓泵的輸出功率高達(dá)5.7 kW，原因是此時液壓缸所需流量60 L/min小于定量泵輸出流量90 L/min，節(jié)流回路接入系統(tǒng)工作，泵出口的溢流閥開啟溢流，此時系統(tǒng)出現(xiàn)大量調(diào)速閥節(jié)流功率損失功率和溢流閥溢流功率損失，系統(tǒng)容積效率嚴(yán)重降低。同理，系統(tǒng)在快速開模運行時，液壓泵輸出功率小，系統(tǒng)功率損失小，容積效率高；而在慢速開模運行時也將產(chǎn)生大量調(diào)速閥節(jié)流功率損失功率和溢流閥溢流功率損失，使系統(tǒng)容積效率變低。
圖6 液壓泵輸出功率圖
3 結(jié)論
本文分析了采用定量泵和節(jié)流調(diào)速回路的硫化機(jī)開合模液壓系統(tǒng)，介紹了采用AMESim進(jìn)行液壓系統(tǒng)仿真的方法，并對開合模液壓系統(tǒng)的功率特性進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，這種采用定量泵加節(jié)流調(diào)速回路的硫化機(jī)開合模液壓系統(tǒng)，在慢速開合模過程中，為了適應(yīng)工作流量變小的需求，存在較大的節(jié)流損失和溢流損失，導(dǎo)致系統(tǒng)效率不高。在后續(xù)的開合模液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計中可采用伺服控制系統(tǒng)來適應(yīng)流量變化需求，保持系統(tǒng)高容積效率，降低能源消耗。
參考文獻(xiàn)
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展開 利用AMESim的SCR系統(tǒng)尾氣處理泵的優(yōu)化設(shè)計與仿真研究
在對SCR 系統(tǒng)尾氣處理泵( 即電磁計量泵) 工作原理及其運動進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上，利用AMESim 仿真軟件對其進(jìn)行了建模與仿真，并建立了SCR 系統(tǒng)尾氣處理泵的運動方程、流量方程和仿真模型。通過改變不同的參數(shù)，研究分析尾氣處理泵的流量變化，使仿真結(jié)果進(jìn)一步指導(dǎo)泵的研究和設(shè)計。
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展開 【CFD專欄】針對車輛液壓系統(tǒng)離心泵的MRF和瞬態(tài)計算方法比較
完整冷卻液液壓系統(tǒng)中的泵的計算結(jié)果比較
圖6 不同流量下冷卻系統(tǒng)中離心泵壓力上升的MRF和瞬態(tài)預(yù)測
圖7 圖4與圖6組合圖
為了理解系統(tǒng)級的MRF預(yù)測，在穩(wěn)態(tài)條件下對帶有泵和一些簡化部件的完整冷卻液系統(tǒng)進(jìn)行了模擬，同時對泵進(jìn)行了MRF建模。
圖6顯示了不同流量下壓力上升的試驗數(shù)據(jù)、MRF預(yù)測和瞬態(tài)預(yù)測之間的比較。MRF和瞬態(tài)模擬預(yù)測的泵壓升和流量精度均在8%以內(nèi)。
圖7是圖4和圖6的組合圖，其中既顯示了獨立泵曲線，也顯示了冷卻系統(tǒng)中的泵工作點。對于獨立的情況，觀察到當(dāng)泵運行接近或高于泵的額定流量時，MRF可以很好地預(yù)測。仔細(xì)觀察系統(tǒng)中的泵運行點表明，對于每個泵速度，泵的運行接近或超過其額定流量。
展開 使用 COMSOL Multiphysics? 精確分析真空系統(tǒng)中的渦輪分子泵
真空系統(tǒng)的設(shè)計研究有時充滿了挑戰(zhàn)，因為一些分析方法僅僅在氣體分子的相對移動速度比真空壁的速度快得多的情況下可行。渦輪分子泵不屬于此類情況，它可以采用蒙特卡洛方法和 COMSOL Multiphysics? 軟件提供的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 特征進(jìn)行建模和分析。下文將通過具體案例進(jìn)行演示。
深入渦輪分子泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
真空技術(shù)出現(xiàn)在許多高科技應(yīng)用中，例如半導(dǎo)體加工、質(zhì)譜儀和材料加工。這種技術(shù)利用真空泵從密閉的真空室中抽出空氣分子，從而創(chuàng)造出一個低壓環(huán)境。
渦輪分子泵屬于真空泵的一種，它由葉片狀渦輪構(gòu)成。現(xiàn)代渦輪分子泵的葉片旋轉(zhuǎn)速度極快，高達(dá) 90,000 rpm。
一臺渦輪分子泵。
高速旋轉(zhuǎn)的葉片將動量傳遞給氣體分子，從而使氣體壓縮，并在葉片驅(qū)動下從入口流動到出口。結(jié)果是，泵能夠在葉片靠近入口的一側(cè)產(chǎn)生并保持高真空。這個抽氣過程在自由分子流狀態(tài)下更能顯示出其優(yōu)越性，因為多數(shù)氣體粒子是與轉(zhuǎn)子碰撞，而不是彼此相互撞擊。
為了更好地了解與設(shè)計渦輪分子泵，您可以使用 COMSOL Multiphysics 對其進(jìn)行建模。不過，首先我們要找出最優(yōu)的建模方法。
使用“粒子追蹤模塊”模擬渦輪分子泵
在構(gòu)建模型時，我們沒有繪制整臺渦輪分子泵的幾何，而是繪制了渦輪分子泵的一部分（一排葉片）。利用該模型，我們計算了葉片之間空隙內(nèi)的氣體分子軌跡。根據(jù)扇形對稱性，我們可以得到整個分子泵的仿真結(jié)果
渦輪分子泵其中一個扇區(qū)的幾何模型。灰色代表兩個葉片之間的空隙，綠色代表葉片壁，黑色代表轉(zhuǎn)子葉片根部。
雖然不在此例中使用，不過“分子流模塊”的自由分子流 接口是求解模型方程、計算泵中自由分子流動狀態(tài)的有效方法。當(dāng)極稀薄氣體分子的移動速度比建模域中的任何物體都快得多時，此接口是一個實用工具。然而，在渦輪分子泵中，氣體分子的速度與葉片速度相當(dāng)。
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