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混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)在汽車和航空領(lǐng)域的應(yīng)用

混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)不僅廣泛應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，而且將逐漸成為航空領(lǐng)域中一項(xiàng)不可替代的技術(shù)。該系統(tǒng)具有節(jié)約燃料、降低污染、減小排放和降低噪聲等優(yōu)勢(shì)，有巨大的發(fā)展?jié)摿Α＝榻B了目前汽車領(lǐng)域和航空領(lǐng)域最為先進(jìn)的混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)，并對(duì)兩者之間的聯(lián)系進(jìn)行討論。

混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)最早針對(duì)航空部門提出，卻最先在汽車工業(yè)中得到應(yīng)用且實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。目前，應(yīng)用最多的是將內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)相結(jié)合組成的系統(tǒng)。內(nèi)燃機(jī)使用的化石燃料具有較高的能量密度，然而內(nèi)燃機(jī)效率較低。電動(dòng)機(jī)則具有較高的工作效率和魯棒性，反應(yīng)迅速，但電池的存儲(chǔ)問題沒能得到很好的解決。針對(duì)混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)便是將這兩者結(jié)合，發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)?；旌蟿?dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)分為串聯(lián)式、并聯(lián)式、串并聯(lián)式和混聯(lián)式，文中給出了這4種連接的結(jié)構(gòu)圖，并對(duì)每種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)論述。介紹了混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)分別在汽車行業(yè)和航空領(lǐng)域中的應(yīng)用。在汽車領(lǐng)域中，使用混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)約能節(jié)約汽車34%～47%的燃油，而比傳統(tǒng)車輛僅增加了5000～12000歐元的成本。在航空領(lǐng)域中，目前還沒有生產(chǎn)出使用混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的原型飛行器，因此通過電子裝置、電磁干擾、電池容量和質(zhì)量、電能回收、功率管理和控制、熱能管理建模和仿真對(duì)在汽車領(lǐng)域與航空領(lǐng)域應(yīng)用混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行分析。將分析結(jié)果引入到一個(gè)單座飛行器上，確定混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)對(duì)該飛行器燃油消耗的影響。通過集成多個(gè)分析軟件模擬混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)用在航空領(lǐng)域的情況。試驗(yàn)結(jié)果表明，混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)對(duì)節(jié)約小型和中型飛行器的燃油具有顯著影響，但對(duì)大型發(fā)動(dòng)機(jī)的影響較小。小型和中型飛行器分別節(jié)約10%和50%的燃料，達(dá)到了車輛上使用混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的效果。

刊名：CEAS Aeronautical Journal（英）

刊期：2015年第6期

作者：C. Friedrich

編譯：李臣