一种精细化飞机电能需求分析方法与流程

1.本技术属于飞机总体设计领域，特别涉及一种精细化飞机电能需求分析方法。


背景技术：

2.自有动力飞行至今，电能对飞机起着至关重要的作用，是飞机绝大部分功能性能实现的能源保障。对于传统飞机，机上用电负载较少，电源容量较为充裕，供需间矛盾没有暴露出来；因此，长期以来国内对机上用电需求分析多是采用简单粗暴的“峰值叠加”方法。
3.随着现代飞机功能需求越来越多、性能要求越来越强，对电能的需求与日俱增，电能供需间的矛盾越发突出，传统飞机采用的简单最大求和“粗放式”的电能需求分析方法已不能满足要求，这种“水份”较大的分析方法给飞机带来额外代价，包括空间占用、重量增加、机内热载荷增大及全寿命周期成本提高等，对于目前四代机、未来五代机、空天飞机、武装直升机及多用途无人机等已无法承受。
4.因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供了一种精细化飞机电能需求分析方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。
6.本技术的技术方案是：
7.一种精细化飞机电能需求分析方法，包括：
8.步骤一、进行运行场景分析，获取任务剖面；
9.步骤二、获取对应任务剖面的用电设备，并确定所述用电设备的电能需求属性；
10.步骤三、根据所述任务剖面和/或所述电能需求属性对用电设备的电能需求进行分析，获取电能需求的分析结果；
11.步骤四、根据电能需求的分析结果生成电能需求分析矩阵以及柱状图。
12.在本技术的至少一个实施例中，步骤一中，所述任务剖面包括：地面/舰面维护、机务准备、发动机起动、地面/舰面暖机、加力起飞、加力收起落架、加力加速爬升、等速爬升、加力超音速突防、加力导弹发射、加力格斗、格斗、开加力超音、低空突防、巡航返回、下滑1、下滑2、着舰/着陆航线、着舰放起落架及拦阻钩、接地复飞、应急情况。
13.在本技术的至少一个实施例中，步骤二中，所述用电设备的电能需求属性包括用电设备的所属系统、电压特性、电流特性、负载种类、安装位置、供电设备类型、单机数量、余度供电特性、供电时间特性。
14.在本技术的至少一个实施例中，所述供电设备类型包括发电机、蓄电池以及保障电源。
15.在本技术的至少一个实施例中，步骤三中，所述根据所述任务剖面和/或所述电能需求属性对用电设备的电能需求进行分析，获取电能需求的分析结果包括：
16.根据所述任务剖面和所述电能需求属性对用电设备的电能需求进行多维度分析，
获取电能需求的多维度分析结果；
17.根据所述任务剖面或所述电能需求属性对用电设备的电能需求进行分析，获取电能需求的分析结果。
18.在本技术的至少一个实施例中，所述根据所述任务剖面和所述电能需求属性对用电设备的电能需求进行多维度分析，获取电能需求的多维度分析结果包括：
19.根据所述任务剖面和用电设备的供电时间特性对用电设备的电能需求进行分析，获取第一电能需求；
20.根据所述任务剖面和用电设备的所属系统对用电设备的电能需求进行分析，获取第二电能需求；
21.根据所述任务剖面和用电设备的电流特性对用电设备的电能需求进行分析，获取第三电能需求。
22.在本技术的至少一个实施例中，所述根据所述任务剖面或所述电能需求属性对用电设备的电能需求进行分析，获取电能需求的分析结果包括：
23.根据地面/舰面维护任务剖面对用电设备的电能需求进行分析，获取第四电能需求；
24.根据应急情况任务剖面对用电设备的电能需求进行分析，获取第五电能需求；
25.根据供电设备类型对用电设备的电能需求进行分析，获取第六电能需求。
26.发明至少存在以下有益技术效果：
27.本技术的精细化飞机电能需求分析方法，通过对运行场景进行详细的设计与分析，得到对应任务剖面下用电设备实际的用电需求，精细化分析全机用电需求，减轻飞机负担及全寿命周期使用成本。
附图说明
28.图1是本技术一个实施方式的精细化飞机电能需求分析方法流程图；
29.图2是本技术一个实施方式的电能需求分析矩阵示意图；
30.图3是本技术一个实施方式的电能需求分析柱状图；
31.图4是本技术第二个实施方式的电能需求分析柱状图；
32.图5是本技术第三个实施方式的电能需求分析柱状图。
具体实施方式
33.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施例进行详细说明。
34.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所
示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
35.下面结合附图1至图5对本技术做进一步详细说明。
36.本技术提供了一种精细化飞机电能需求分析方法，包括以下步骤：
37.s100、进行运行场景分析，获取任务剖面；
38.s200、获取对应任务剖面的用电设备，并确定用电设备的电能需求属性；
39.s300、根据任务剖面和/或电能需求属性对用电设备的电能需求进行分析，获取电能需求的分析结果；
40.s400、根据电能需求的分析结果生成电能需求分析矩阵以及柱状图。
41.本技术的精细化飞机电能需求分析方法，首先进行运行场景分析，获取任务剖面。在本技术的一个实施方式中，根据所有典型作战任务剖面及结合飞机实际使用工况，制定满足性能考核的综合作战任务剖面，参见表1。
42.表1
43.[0044][0045]
本技术的精细化飞机电能需求分析方法，s200中，获取对应任务剖面的用电设备，并确定用电设备的电能需求属性。通过确定电能需求属性，为后续多维度分析提供关联要素。在本技术的一个实施方式中，用电设备的电能需求属性包括用电设备的所属系统、电压特性、电流特性、负载种类、安装位置、供电设备类型、单机数量、余度供电特性、供电时间特性。其中，电流特性可以分为低功耗电流、高功耗电流；负载种类可以分为关键、一般；供电设备类型可以分为发电机、蓄电池以及保障电源，其中，发电机用于给飞机正常飞行供电，蓄电池用于给飞机应急以及地面/舰面维护供电、保障电源用于给飞机地面/舰面维护供电；供电时间特性可以分为不间断供电(连续供电)、短时供电。有利的是，本实施例中，还对用电设备进行简单功能描述以及失效影响分析。
[0046]
本技术的精细化飞机电能需求分析方法，s300中，根据任务剖面和/或电能需求属性对用电设备的电能需求进行分析，获取电能需求的分析结果包括：
[0047]
根据任务剖面和电能需求属性对用电设备的电能需求进行多维度分析，获取电能需求的多维度分析结果；
[0048]
根据任务剖面或电能需求属性对用电设备的电能需求进行分析，获取电能需求的分析结果。
[0049]
在本技术的优选实施方案中，在对用电设备的电能需求进行分析中，小于0.05a的用电设备暂不考虑；计算分析应急情况(双发停车)阶段用电需求时，仅考虑关键负载；基于用电设备的功能及失效影响分析完成用电设备负载种类、供电设备类型、余度供电特性及供电时间特性确认工作；基于训练及作战完成用电设备的任务剖面、本阶段设备使用时间以及用电需求的确认分析工作。本实施例中，根据电能需求的分析结果生成电能需求分析矩阵如图2所示，分析矩阵横坐标为关联要素及不同阶段/场景，纵坐标为飞机状态及用电设备。
[0050]
在本技术的优选实施例中，根据任务剖面和所述电能需求属性对用电设备的电能需求进行多维度分析，获取电能需求的多维度分析结果可以包括：
[0051]
根据任务剖面和用电设备的供电时间特性对用电设备的电能需求进行分析，获取第一电能需求；
[0052]
根据第一电能需求分析结果生成的柱状图参见图3，供电时间特性包括持续及短时两种状态；
[0053]
根据任务剖面和用电设备的所属系统对用电设备的电能需求进行分析，获取第二电能需求；
[0054]
根据第二电能需求分析结果生成的柱状图参见图4；
[0055]
根据任务剖面和用电设备的电流特性对用电设备的电能需求进行分析，获取第三
电能需求；
[0056]
根据第三电能需求分析结果生成的柱状图参见图5。
[0057]
在本技术的优选实施例中，根据任务剖面或电能需求属性对用电设备的电能需求进行分析，获取电能需求的分析结果可以包括：
[0058]
根据地面/舰面维护任务剖面对用电设备的电能需求进行分析，获取第四电能需求；
[0059]
根据应急情况任务剖面对用电设备的电能需求进行分析，获取第五电能需求；
[0060]
根据供电设备类型对用电设备的电能需求进行分析，获取第六电能需求。
[0061]
其中，单独对地面/舰面维护供任务剖面进行电能需求分析，包括用电负载名称、工作电流及持续时间，便于与地面/舰面维护资源进行协调对接；单独对空中应急状态进行电能需求分析，包括用电负载名称、工作电流及持续时间，便于电源专业对蓄电池能力进行评估；单独对地面蓄电池供电状态进行电能需求分析，包括用电负载名称、工作电流及持续时间，便于电源专业对蓄电池能力进行评估。由于地面/舰面维护状态不确定性较高，目前暂按所有计算机类设备同时工作的用电需求乘以经验系数的方式进行分析。
[0062]
本技术的精细化飞机电能需求分析方法，对用电设备的电能需求进行分析不限与上述的方式，还可以根据各个电能需求的分析结果生成多种类型的柱状图，例如全机连续/短时电能需求分析柱状图；各系统连续电能需求分析柱状图；各系统短时电能需求分析柱状图；不同电源种类连续/短时电能需求分析柱状图；不同电源种类各系统连续/短时电能需求分析柱状图；各系统应急状态连续/短时电能需求分析柱状图；地面蓄电池电能需求分析柱状图；地面/舰面维护状态各系统电能需求分析柱状图等。
[0063]
本技术的精细化飞机电能需求分析方法，结合飞机实际使用工况对飞机用电需求进行精细化设计，采用基于典型作战任务剖面的需求分析方法，涵盖飞机地面/舰面维护、机务准备、起飞、爬升、巡航、作战、下滑、着陆/着舰航线等22个典型使用阶段/场景，通过对每个阶段/场景进行详细的设计与分析，梳理出对应阶段/场景下用电设备实际的用电需求，最后对每个阶段/场景进行叠加求和，求出典型作战任务剖面中飞机实际最大用电量需求以及各阶段用电需求，精细化分析全机用电需求，为机上电源系统提高无“水份”的用电需求，减轻飞机负担及全寿命周期使用成本。
[0064]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。