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申请/专利权人：南京航空航天大学

摘要：本发明公开了一种TBCC热管理系统空气燃油液氮多品质热沉梯级利用方法，根据TBCC热管理系统不同机载热沉的热力学特性和温度特征，构建机载多品质热沉散热特性分析模型，研究在某飞行包线下各种热沉单独作用情况；依据多品质热沉散热特性及机载热沉储量情况，明确飞行器全任务包线下空气燃油液氮三种热沉协同作用逻辑框架；以尽可能合理利用TBCC热管理系统机载有限热沉为目标，基于多目标优化方法构建TBCC热管理系统空气燃油液氮多品质热沉梯级利用模型，获得Pareto解集，并采用LINMAP方法通过权重和线性规划技术的结合，最终确认机载热沉梯级利用方案，优化TBCC热管理系统多品质热沉的使用。

主权项：1.一种TBCC热管理系统空气燃油液氮多品质热沉梯级利用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据TBCC热管理系统不同机载热沉的热力学特性和温度特征，构建机载多品质热沉散热特性分析模型；TBCC热管理系统空气热沉来自外涵道空气引气，是风扇舱压缩后进入外涵道的空气，引入空气散热特性关系式为： ；其中，表示热端部件热负荷，表示引入空气吸热后的温度，表示外涵道空气总温，表示引入空气比热容；根据风扇舱增压特性曲线，风扇舱出口总温，即外涵道空气总温表示为： ；式中，为风扇压比，为风扇效率，表示当地空气的总温，即满足以下关系式：； ；其中，表示飞行器飞行海拔高度，表示海拔高度为时的来流静温，k表示空气的绝热指数，取k=1.4；TBCC热管理系统中空气热沉流量与引气结构相关，因此对不同飞行器其引气量也存在较大差异；燃油散热特性由燃油温度和燃油油箱储量来确定；在采用燃油作为热沉来散热时，考虑燃油高温下的结焦特性，燃油温度超过时，就存在结焦风险，此时燃油不能作为热沉来冷却热端部件；燃油热沉散热温度满足以下公式: ；其中，表示热端部件热负荷，和分别表示燃油质量流量和比热容，表示燃油的初始温度；液氮散热特性由液氮温度和液氮储量来确定；液氮吸热过程中会出现气化相变现象，其吸热过程存在潜热和显热两部分，热沉容量大；液氮在整个吸热过程中不存在结焦问题，升温上限不受自身物理化学特性限制；液氮热沉散热温度满足以下公式: ；其中，、和分别表示液氮质量流量、液氮比热容及氮气比热容，表示液氮初始温度，表示氮的液化温度，标准大气压下为77K，表示液氮气化潜热；步骤2：依据多品质热沉散热特性及机载冷源储量情况，明确TBCC全任务包线下空气燃油液氮三种热沉协同作用逻辑框架；TBCC飞行器在低Ma数飞行时，来流空气温度低，优先采用空气热沉来给热端部件散热，减少对机载燃油和液氮热沉的消耗；当飞行Ma数增加，空气温度随之上升，此时空气热沉已经无法满足散热需求，考虑采用燃油和液氮来冷却；在采用燃油热沉来进行散热时也面临燃油流量上限问题，过多采用燃油热沉冷却热端部件，则增加热回油量，不利于飞行器防火安全性问题；由此可得，空气热沉优先使用，其次燃油热沉有条件使用，最后是液氮热沉使用；步骤3：以合理利用TBCC热管理系统机载有限热沉为目标，基于多目标优化方法构建TBCC热管理系统空气燃油液氮多品质热沉梯级利用模型，获得Pareto解集，并采用LINMAP方法通过权重和线性规划技术的结合，最终确认机载热沉梯级利用方法，优化TBCC热管理系统多品质热沉的使用。

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百度查询： 南京航空航天大学 TBCC热管理系统空气/燃油/液氮多品质热沉梯级利用方法