混合动力推进:航空的新时代

走向更多的旅程可持续商业飞行已经开始了。商用航空业目前的年排放量接近10亿吨二氧化碳(CO)₂）.¹在大幅减排需求的推动下，航空业正在开发减排的替代方案推进系统这将为一系列飞机提供服务。混合动力推进系统将传统的发动机系统与电池结合在一起，是这些替代方案中技术最成熟的全电动以及混合氢系统)。这种成熟意味着混合动力系统将比其他选择更快地在商用飞机上可行，可能最快在这个十年。

本博客将探讨这些系统的前景，详细介绍其设计相关的技术挑战，并研究Ansys的数字工程解决方案如何改变其开发。

《电动传动系统与系统集成挑战

政府和消费者对航空业施加了越来越大的压力，要求他们提高飞行的可持续性，但要做到这一点并不容易。在设计混合动力系统的过程中，工程团队必须克服多种复杂的技术挑战，才能使行业更接近减排目标。工程师们面临的一个关键挑战是选择混合动力发动机动力系统的最佳结构。与此同时，他们还必须开发集成嵌入式控制系统，并对安全关键系统以及电源和热管理提出广泛要求。

为了实现这一目标，工程师在设计这些系统时必须考虑到许多权衡，这需要一个整体的方法，因为在飞行周期的每个阶段都有不同的要求。为起飞设计一个具有更高功率容量的系统可能会增加其重量并引起热管理问题。在设计过程的后期整理出相互竞争的需求会使系统集成变得更加困难，并且很容易导致错误，需要花费大量的时间进行重新设计。

数字工程解决方案为未来铺平道路

在稍后的设计过程中集成来自多个工程学科的工作增加了错误的可能性，其中一些错误在原型创建和测试之前可能并不明显。这种方法效率极低。仅依靠原型设计和测试来进行工程权衡的航空公司通常难以降低项目成本并按时完成重要的截止日期。

理想情况下，工程师应该能够在开发过程的早期分析系统安全性、多物理场、性能和子系统互操作性。数字工程解决方案使工程师能够执行这种深度分析。反过来，这允许他们改进设计决策并优化系统架构。此外，由于这些解决方案允许工程师快速迭代，他们可以在设计阶段花费更多时间，而不仅仅是最小化可行产品，而是专注于创建更具创新性和效率的设计。

Ansys解决工程挑战

Ansys解决方案为工程师提供了在混合动力推进系统设计过程中最大化效率所需的功能。建模和仿真工具可以让工程团队在设计过程中更早地了解系统的详细行为，这是不可能的。

此外，Ansys '功能安全评估工具使工程师能够在设计过程的早期评估系统风险。因此，他们可以设计缓解措施，帮助重新定义需求或系统行为，以确保其安全运行。在开发周期早期满足要求的公司在寻求认证方面将具有明显的优势，这是提高飞机可持续性的关键和必要步骤。

商用航空业正朝着更加可持续的未来发展，对该行业公司的需求比以往任何时候都要大。这些公司必须快速高效地开发混合动力推进系统，这将在未来几十年重新定义该行业对环境的影响。克服这些尚未定义的系统所面临的许多技术挑战将是实现这一目标的关键。

传统的产品开发实践在过去可能对航空公司很有帮助，因为它们修改和改进了现有的飞机发动机。现在，全新的设计需要新颖的解决方案来帮助管理设计的复杂性和开发设计所需的多学科方法。当工程师们努力优化这些系统时，Ansys解决方案可以提供必要的功能，以更快地执行设计过程，降低成本，缩短上市时间，并增加创新。

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参考文献

1. “2004年至2022年全球商用航空二氧化碳排放量(公吨)。”Statista, 2022年9月28日。