● 摘要
随着新一代战斗机的机载电子设备发热量增大，对电子设备可靠性要求越来越高，在飞机设计中要求环境控制系统具有更大的制冷能力。另一方面，随着飞机战斗性能的提高，飞机的载油量也大大提高。利用燃油作为冷源的优点也日益引起重视。为了充分利用飞机所载燃油作为冷源来冷却飞机其他机载设备与系统，发挥燃油的最大使用效益。提出了飞机燃油系统热管理，它是飞机热管理系统的一部分。通过燃油系统的热管理，可为整个飞机系统的热管理和环境控制系统的优化设计提供可靠的依据，提高与完善系统的整体性能，从而推动飞机机载机电系统向公共管理一体化方向发展。本文通过对飞机燃油系统中流体网络的关键部件燃油增压泵、液动涡轮泵和管网等进行数学建模以求解流体网络各节点的流量、压力、温度和热损失，从而能预测出各种情况下换热器前的燃油入口温度和进入飞机发动机前的燃油温度。并最终计算出各个换热器的换热量，这部分冷量可以用来对空调系统、液压系统、发电机散热等系统的工作介质进行有效的冷却。从而能够降低飞机的能耗，简化系统，减轻系统质量，增加有效空间，提高系统的可靠性。研究内容可为飞机燃油这一冷源的综合利用及飞机燃油系统的热管理提供科学依据。板翅式换热器是现代飞机的环控系统中的一类重要附件。本文根据传热学及工程热力学的基本理论，建立了燃油-润滑油换热器的数学模型，并完成了系统的热力计算及各个部件的参数匹配，确定各个部件的设计指标。计算结果表明，所建立系统的数学模型是正确的。此外，论文还将优化设计思想引入到换热器的设计中，以换热器的单个芯体的重量为目标函数，采用基本遗传算法对目标函数和芯体的外形尺寸进行寻优。使得所设计的换热器在满足换热器传热性能和阻力要求的前提下，得到重量最轻、外形尺寸最小的最优化换热器。优化设计有利于减少飞机的总重量，进而有利于改善飞机的总体性能。