● 摘要
新型多电飞机是今后飞机发展的一个重要方向。飞机多电化后，机载空气管理系统结构发生了较大变化，如何分析和评价电驱动型环控系统的效能成为关键问题之一。本文针对多电飞机和传统飞机环境控制系统，提出整机能效分析的方法，给出了从设计、优化到仿真分析的方案。
本文首先从环境控制系统的部件和系统结构入手，给出各主要部件的数学模型以及传统引气型和新型电驱动制冷系统的结构形式及特点。以此模型为依据，采用分层次的计算结构以及求解非线性方程组的延拓算法，利用C#编写程序实现两种制冷系统的设计参数匹配计算，获得在设计工况下的制冷系统各状态点空气参数。
以此为基础，选取合适的优化方法，以飞机燃油代偿损失为目标函数，对环境控制系统进行优化设计。结果显示，水当量比、二级涡轮膨胀比对系统性能影响较大，初级换热器效率、冷凝器效率对系统性能影响较小。进行系统设计时，通过充分考虑参数值，可获得一个最优的燃油代偿损失值，使得匹配的系统更优。
结合发动机系统仿真程序，应用SystemModeler对两种制冷系统进行仿真，考察在沿飞行任务线下的运行情况，以对引气型和多电型环境控制系统进行分析。由于发动机引气和电功率提取不能直接比较，因此引入?分析方法。结果表明，从发动机提取等量?的条件下，引气的效率要比功率提取效率更高，且对发动机影响更小。但将环境控制系统加入考虑后，由于电驱动带来的优越性，使用多电环控系统要比传统环境控制系统效率更高。