校企合作畢業(yè)設(shè)計(jì)

氫燃料電池-渦輪航空混動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證

“優(yōu)秀設(shè)計(jì)”一等獎(jiǎng)

資助企業(yè): 中國(guó)航發(fā)湖南動(dòng)力機(jī)械研究所

資助年份: 2025

企業(yè)導(dǎo)師: 曹俊

指導(dǎo)教師: 李玉陽(yáng)

項(xiàng)目成員: 姜鑒柏、李柏林、劉祖豪、諸若巖

項(xiàng)目海報(bào)
項(xiàng)目視頻
項(xiàng)目簡(jiǎn)介

項(xiàng)目概述

在雙碳目標(biāo)牽引下,當(dāng)前航空業(yè)面臨緊迫的脫碳需求。然而,目前航空業(yè)技術(shù)距離碳中和目標(biāo)存在著顯著的技術(shù)鴻溝,亟需發(fā)展變革性動(dòng)力技術(shù)。新燃料與新構(gòu)型的出現(xiàn)可以為我們提供新的思路。氫燃料、可持續(xù)航空煤油(SAF)等燃料為能量清潔利用帶來(lái)了更多可能,混合動(dòng)力新構(gòu)型則可以顯著提高效率,實(shí)現(xiàn)不同動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。二者結(jié)合的氫燃料電池-渦輪航空混合動(dòng)力技術(shù)受到了廣泛關(guān)注。


項(xiàng)目目標(biāo)

本項(xiàng)目旨在針對(duì)長(zhǎng)航程飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行革新,采用可持續(xù)航空煤油(SAF)擺脫碳排負(fù)擔(dān),結(jié)合當(dāng)前技術(shù)較為成熟的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)與質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC),構(gòu)建一種并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的減排與增效。通過(guò)部件仿真分析、系統(tǒng)模型構(gòu)建、地面試驗(yàn)驗(yàn)證、能量管理優(yōu)化,最終實(shí)現(xiàn)10kW級(jí)原理樣機(jī)的設(shè)計(jì)與動(dòng)力系統(tǒng)部署,為未來(lái)飛機(jī)的混合動(dòng)力系統(tǒng)提供可推廣的技術(shù)方案。


項(xiàng)目成果

1.       參考目標(biāo)機(jī)型,確定飛機(jī)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵動(dòng)力部件等設(shè)計(jì)要素;

2.       針對(duì)燃燒室內(nèi)流動(dòng)反應(yīng)耦合過(guò)程,形成燃燒組織方案改善性能;

3.       構(gòu)建高精度動(dòng)力部件數(shù)學(xué)仿真模型,多維度分析動(dòng)力子系統(tǒng)性能;

4.       設(shè)計(jì)臺(tái)架系統(tǒng),模擬飛行剖面,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)與過(guò)渡態(tài)性能精準(zhǔn)匹配;

5.       構(gòu)建混動(dòng)飛行模型,模擬各飛行階段,提出高效飛行平臺(tái)設(shè)計(jì)策略;

6.       建立不同任務(wù)剖面,模擬混合動(dòng)力分配,驗(yàn)證飛機(jī)全氫動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性。


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