Consideraciones de pre-diseño para el nivel de voltaje del enlace de corriente continua de la unidad de accionamiento del ventilador del fuselaje CENTRELINE
Autores: Biser, Stefan; Wortmann, Guido; Ruppert, Swen; Filipenko, Mykhaylo; Noe, Mathias; Boll, Martin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Consideraciones de pre-diseño para el nivel de voltaje del enlace de corriente continua de la unidad de accionamiento del ventilador del fuselaje CENTRELINE
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Propulsión eléctrica
Grados de libertad
Exploraciones del espacio de diseño
Parámetros clave de rendimiento
Voltaje del enlace de CC
Modelo de sistema acoplado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Los sistemas de propulsión eléctrica (EP) ofrecen considerablemente más grados de libertad (DOFs) dentro del proceso de diseño de aeronaves en comparación con los motores de aeronaves convencionales. Esto requiere exploraciones del espacio de diseño (DSE) grandes y computacionalmente costosas con modelos acoplados de los componentes individuales para incorporar interdependencias durante la optimización. El propósito de este artículo es estudiar ejemplarmente estas interdependencias de los parámetros clave de rendimiento del sistema (KPI), por ejemplo, la masa del sistema y la eficiencia, para un nivel de voltaje de enlace de CC variable del sistema de transmisión de energía considerando el ejemplo del sistema de propulsión del proyecto CENTRELINE, que incluye un motor eléctrico, un inversor de CC/CA y los cables de transmisión de energía de CC. Cada componente se describe mediante un modelo analítico derivado físicamente que vincula subdominios específicos, por ejemplo, electromagnetismo, mecánica estructural y análisis térmico, que se utilizan para un modelo de sistema acoplado. Este enfoque mejora significativamente la precisión del modelo y, al mismo tiempo, mantiene el esfuerzo computacional en un nivel bajo. Los resultados de la DSE revelan que los KPI del sistema mejoran para un mayor voltaje de enlace de CC a pesar del rendimiento ligeramente inferior del motor y el inversor, ya que la masa del cable de transmisión de energía de CC tiene una participación importante en una aeronave del tamaño del proyecto CENTRELINE. La modelización de otros componentes y la implementación de estrategias de optimización serán parte del trabajo futuro.
Descripción
Los sistemas de propulsión eléctrica (EP) ofrecen considerablemente más grados de libertad (DOFs) dentro del proceso de diseño de aeronaves en comparación con los motores de aeronaves convencionales. Esto requiere exploraciones del espacio de diseño (DSE) grandes y computacionalmente costosas con modelos acoplados de los componentes individuales para incorporar interdependencias durante la optimización. El propósito de este artículo es estudiar ejemplarmente estas interdependencias de los parámetros clave de rendimiento del sistema (KPI), por ejemplo, la masa del sistema y la eficiencia, para un nivel de voltaje de enlace de CC variable del sistema de transmisión de energía considerando el ejemplo del sistema de propulsión del proyecto CENTRELINE, que incluye un motor eléctrico, un inversor de CC/CA y los cables de transmisión de energía de CC. Cada componente se describe mediante un modelo analítico derivado físicamente que vincula subdominios específicos, por ejemplo, electromagnetismo, mecánica estructural y análisis térmico, que se utilizan para un modelo de sistema acoplado. Este enfoque mejora significativamente la precisión del modelo y, al mismo tiempo, mantiene el esfuerzo computacional en un nivel bajo. Los resultados de la DSE revelan que los KPI del sistema mejoran para un mayor voltaje de enlace de CC a pesar del rendimiento ligeramente inferior del motor y el inversor, ya que la masa del cable de transmisión de energía de CC tiene una participación importante en una aeronave del tamaño del proyecto CENTRELINE. La modelización de otros componentes y la implementación de estrategias de optimización serán parte del trabajo futuro.