混合動力推進系統在汽車和航空領域的應用

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混合動力推進系統在汽車和航空領域的應用

混合動力推進系統不僅廣泛應用于汽車領域，而且將逐漸成為航空領域中一項不可替代的技術。該系統具有節約燃料、降低污染、減小排放和降低噪聲等優勢，有巨大的發展潛力。介紹了目前汽車領域和航空領域最為先進的混合動力推進系統，并對兩者之間的聯系進行討論。

混合動力推進系統最早針對航空部門提出，卻最先在汽車工業中得到應用且實現了商業化。目前，應用最多的是將內燃機與電動機相結合組成的系統。內燃機使用的化石燃料具有較高的能量密度，然而內燃機效率較低。電動機則具有較高的工作效率和魯棒性，反應迅速，但電池的存儲問題沒能得到很好的解決。針對混合動力推進系統優化設計的主要目標便是將這兩者結合，發揮兩者的優勢。混合動力推進系統分為串聯式、并聯式、串并聯式和混聯式，文中給出了這4種連接的結構圖，并對每種結構的優缺點進行了詳細論述。介紹了混合動力推進系統分別在汽車行業和航空領域中的應用。在汽車領域中，使用混合動力推進系統約能節約汽車34%～47%的燃油，而比傳統車輛僅增加了5000～12000歐元的成本。在航空領域中，目前還沒有生產出使用混合動力推進系統的原型飛行器，因此通過電子裝置、電磁干擾、電池容量和質量、電能回收、功率管理和控制、熱能管理建模和仿真對在汽車領域與航空領域應用混合動力推進系統進行分析。將分析結果引入到一個單座飛行器上，確定混合動力推進系統對該飛行器燃油消耗的影響。通過集成多個分析軟件模擬混合動力推進系統應用在航空領域的情況。試驗結果表明，混合動力推進系統對節約小型和中型飛行器的燃油具有顯著影響，但對大型發動機的影響較小。小型和中型飛行器分別節約10%和50%的燃料，達到了車輛上使用混合動力推進系統的效果。

刊名：CEAS Aeronautical Journal（英）

刊期：2015年第6期

作者：C. Friedrich

編譯：李臣