Курсовой проектирование систем электрификации: Произошла ошибка

Цели обучения

• Определение типов электрических и гибридных конфигураций самолетов
• Получите актуальную информацию о последних разработках в области (гибридных) электрических авиационных двигателей, включая электрические силовые агрегаты на топливных элементах
• Выполнение предварительного определения размеров электрического или гибридно-электрического самолета на основе требований к самолету высшего уровня
• Выполнение непроектного анализа производительности крупногабаритного гибридно-электрического самолета с учетом требований к резерву, времени автономной работы и пределов безопасности
• Понимание основных параметров конструкции и рабочих характеристик компонентов электрифицированной трансмиссии
• Разработка моделей системы трансмиссии и прогнозирование веса и производительности системы
• Выполнение коммерческих исследований переменных конструкции трансмиссии для достижения заранее определенной цели проектирования
• Включение эффектов аэродинамического взаимодействия в предварительный процесс определения размеров с использованием результатов экспериментального или численного моделирования
• Обзор результатов существующих исследований электрических и гибридно-электрических систем самолетов и изучение стандартных параметров отчетности
• Подробное описание ниже

Для кого предназначен: Этот курс предназначен для инженеров, имеющих опыт работы в области аэрокосмической техники, заинтересованных в изучении уникальных аспектов проектирования электрических и гибридно-электрических самолетов.

Информация о курсе:

Тип курса: Краткий курс под руководством инструктора
Продолжительность курса: 1 день
Доступные AIAA CEU: Да

Схема

1.  Введение   (Брэдли)

• Краткое изложение последних проектов в области воздушных судов: тонкомагистральных, пригородных, региональных и авиалайнеров, мобильности по требованию и авиатакси
Рекомендации по интеграции двигателей
• • Таксономия двигательных и силовых архитектур, включая гибридные архитектуры с турбинами и топливными элементами
  • Цепи повышения эффективности движения и примеры
  • Воздушно-двигательное взаимодействие, распределенное движение, взаимодействие крыла
• Концептуальные размеры электрического самолета
  • Формула дальности, адаптированная для электрических самолетов
  • Чувствительность диапазона и веса к аккумуляторным технологиям
  • Будущие химические составы аккумуляторов и потенциал производительности
  • Упрощенное моделирование батареи, включая состояние заряда, глубину разряда, срок службы батареи, деградацию, мощность C-rate и резервы

2.  Процесс проектирования гибридных электрических самолетов (де Врис)

• Процесс проектирования самолета: от концепции к рабочему проекту
• Обзор различных концептуальных подходов к проектированию гибридно-электрических самолетов
• Требования к конструкции, включая правила летной годности
• Уравнения летно-технических характеристик, включая аэродинамическое взаимодействие
• Построение диаграммы ограничений производительности
• Упрощенное моделирование гибридно-электрической трансмиссии
• Условия определения размеров компонентов: состояние одного неработающего двигателя
• Определение общей потребности в энергии
• Демонстрация процесса определения размеров с пошаговым примером: определение размеров самолета с распределенной силовой установкой на передней кромке
• Как расширить процесс определения размеров в сторону альтернативных источников энергии (например, водород, топливные элементы) и компоновки движителя (например, над крылом, на конце, поглощение пограничного слоя)

3. Компоненты силовой установки и моделирование (Lents)

• Обзор электрической и гибридно-электрической трансмиссии и компонентов
• Простое моделирование пониженного порядка
• Характеристика компонентов (размер и производительность)
  • Первичные двигатели – газовые турбины и прочие машины внутреннего сгорания
  • Первичные двигатели – батареи и топливные элементы
  • Компоненты электрической трансмиссии – генераторы, выпрямители, инверторы, распределительные устройства, двигатели
  • Механическая переделка – валы и редукторы
  • Движители – канальные вентиляторы и пропеллеры
• Конструкция и характеристики системы терморегулирования
  • Получение тепла – технологии и подходы к охлаждению компонентов; теплонасосные системы
  • Транспортировка тепла – насосы, вентиляторы, воздуховоды и трубы
  • Отвод тепла – теплообменники, материалы с фазовым переходом, кожуховые охладители
• Примеры модели полной системы и упражнения

4.  Оценка характеристик гибридного электрического самолета (Гладин)

• Процесс оценки: введение и этапы процесса
• Базовая планировка: прогнозирование базовой линии вперед, определение EIS и уровня технологии (соображения TRL), определение технологий движения
• Определение концепции EP: концептуализация архитектуры EP, морфологические матрицы, виды выгод и основных профессий, определение CONOPS — примеры, предварительная фильтрация и выбор
• Моделирование и представление энергосистемы: схемы, подходы к моделированию трансмиссии, доступные инструменты, стандартные рабочие параметры и определения, единицы измерения, номенклатура и т. д.
• Моделирование и представление транспортных средств: Моделирование накопления энергии, Задачи: Полетные сегменты, Управление питанием, Интеграция силовой установки и планера
• Расчет показателей: энергетический запас воздуха, расход топлива, энергия, CO2 ИКАО, CO2 жизненного цикла, TOFL, энергия, DOC, NOx и т. д.
• Стандартные параметры отчетности AIAA для представления результатов
• Пример результатов оценки

5. Примеры исследования эффективности гибридной электрической миссии и подведение итогов (Брэдли)

• Резюме избранных исторических и недавних системных исследований
• Текущие проблемы и будущие потребности в исследованиях и технологиях
  

Материалы

Инструкторы

Д-р Марти Брэдли  – научный сотрудник AIAA и технический сотрудник компании Boeing, работающий в группе перспективных концепций коммерческих самолетов Boeing в Лонг-Бич, Калифорния. Он является технологическим руководителем различных проектов, связанных с электрическими и гибридно-электрическими самолетами. Марти имеет 34-летний опыт проектирования транспортных средств, интеграции двигателей и технологических исследований для широкого спектра коммерческих и военных аэрокосмических приложений. Марти был главным исследователем финансируемого НАСА исследования SUGAR, посвященного передовым технологиям для будущих коммерческих самолетов, включая гибридный электрический SUGAR Volt, и внес свой вклад в отчет Национальной академии по низкоуглеродной авиации. Он является руководителем рабочей группы AIAA по электродвигателям и силовым установкам самолетов. Ранее он был председателем комитета программы AIAA Green Engineering и технического комитета по высокоскоростным воздушно-реактивным двигателям. Марти имеет степень бакалавра, магистра и доктора философии. в аэрокосмической инженерии, все из Университета Южной Калифорнии, и преподает свой завершающий курс по проектированию самолетов.

Доктор Рейнард де Врис   – научный сотрудник факультета аэрокосмической техники Делфтского технологического университета. Его исследовательская деятельность является частью исследовательской структуры Европейской комиссии «Чистое небо 2» для больших пассажирских самолетов (LPA) и сосредоточена на концептуальных методах проектирования гибридно-электрических самолетов и экспериментальных исследованиях взаимодействия винта и крыла для систем с распределенной силовой установкой. Рейнард получил степень бакалавра наук в области аэрокосмической техники в Техническом университете Мадрида в 2014 году, спонсируемую стипендией за академические успехи. Впоследствии он получил степень магистра в области аэрокосмической техники в Технологическом университете Делфта, которую он получил с отличием в 2016 году. лекции по проектированию гибридных/электрических самолетов. Рейнард получил две награды за лучшую презентацию на Симпозиуме по технологиям электрических самолетов AIAA / IEEE в 2018 году и является соавтором многочисленных статей в области проектирования гибридных электрических самолетов и взаимодействия винта с планером в новых силовых установках.

Г-н Чарльз Ленц , заместитель директора Исследовательского центра United Technologies, имеет тридцатилетний опыт концептуального проектирования интегрированных первичных и вторичных силовых и тепловых систем самолетов. В UTRC Чак возглавлял группу по разработке интегрированной среды моделирования для изучения интегрированных систем полной мощности самолета и их влияния на характеристики летательного аппарата. Он руководил несколькими исследованиями решений по управлению мощностью и тепловым режимом для ряда коммерческих и военных транспортных средств, а также является руководителем проекта UTRC Innovative Propulsion, изучая и разрабатывая высотные и альтернативные силовые установки с малыми двигателями. . В настоящее время он возглавляет программу разработки технологий параллельных гибридных силовых установок UTRC, финансируемую НАСА. Он имеет опыт работы в различных технических областях, включая термодинамику, гидродинамику, турбомашины, теплопередачу, охлаждение силовой электроники, системную интеграцию и системы резервного питания самолетов, надежность, анализ риска/неопределенности и моделирование стоимости жизненного цикла. Чак получил степень B.S.M.E в Университете Иллинойса в 1982 и его M.S.M.E. из Университета Пердью в 1984 г.

Доктор Джонатан Гладин работает инженером-исследователем в Лаборатории проектирования аэрокосмических систем Технологического института Джорджии, где он проводит исследования в области двигателей для самолетов, в частности для гибридно-электрических силовых установок, а также в области интеграции двигатель/планер.