本技术涉及一种集成功热电耦合技术的氢能混合动力飞行器能量生成与管理系统,涵盖空气供应、航空煤油供应、水供应、电力供应、重整器、燃料电池和燃烧室等多个组件。该系统通过优化空气流动,提高能源转换效率,实现氢能的有效利用和管理。
背景技术
随着飞机电气化的发展和电子设备集成技术的进步,飞机的电功率需求呈指数级增长。目前,飞机上的电能主要通过两种方式获取:一是由发动机驱动发电机产生电力,二是使用动力电池供电。前者的发电效率较低,且增加了发动机的负荷,后者受限于动力电池的能量密度,难以满足航空应用的高能量需求。因此,开发高效率、高能量密度的航空发电系统已成为亟待解决的问题。
氢燃料电池作为一种将化学能直接转化为电能的能量转换装置,具有高效率、低排放等优点,被认为是继火电、水电、核电之后的第四代发电技术。其中,固体氧化物燃料电池(SOFC)因其高工作温度(700℃-1000℃)、燃料灵活性和高发电效率,受到广泛关注。此外,燃气涡轮(GT)具有高功率密度、快速响应等特点,是航空发动机的主要形式之一。采用SOFC-GT混合动力系统,利用SOFC的高温废气驱动GT工作,实现能量的梯级利用,具有显著的效率优势。
目前SOFC-GT混合动力系统研究主要关注于提高功率输出和系统效率,着重提高SOFC、GT等部件的性能,以及优化能量生成系统架构提升系统综合性能。传统的飞行器能量管理系统通常将电力系统(输电、变电、配电)和混合动力能量生成系统分开设计,导致电力系统无法完全利用混合动力能量生成系统产生的能量,或者混合动力能量生成系统无法满足电力系统的需求,缺乏对能量生成与管理的综合协调,导致能量利用效率低,系统复杂度高,无法实现系统的全局优化管理。
实现思路