飛發(fā)綜合能源和熱管理系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)綜合能熱系統(tǒng)）作為保障飛行器和發(fā)動(dòng)機(jī)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵系統(tǒng)，涵蓋飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)中能源和熱相關(guān)的子系統(tǒng)。其中，飛機(jī)子系統(tǒng)包括飛機(jī)的電源、液壓、環(huán)控、燃油以及輔助動(dòng)力等系統(tǒng)；發(fā)動(dòng)機(jī)子系統(tǒng)則涉及機(jī)械傳動(dòng)、燃油控制及熱管理系統(tǒng)等。隨著戰(zhàn)機(jī)對(duì)于飛行速域更寬、飛行時(shí)間更長(zhǎng)、多電化、智能化、高能武器攜帶以及紅外隱身等的發(fā)展需求，飛機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)面臨熱負(fù)荷大幅度增加、瞬時(shí)高功率（兆瓦級(jí)）提取以及熱量排散難度大等問(wèn)題，導(dǎo)致現(xiàn)有的能源與熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)存在可用熱沉及能源供給嚴(yán)重不足的難題，亟需開(kāi)展立足于飛發(fā)一體化的能熱綜合設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)管理。

隨著飛機(jī)性能的不斷提高，能熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)正從傳統(tǒng)的飛發(fā)獨(dú)立、系統(tǒng)分立向飛發(fā)聯(lián)合、系統(tǒng)綜合方向發(fā)展。飛發(fā)綜合能熱技術(shù)依據(jù)飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的頂層需求，從系統(tǒng)角度出發(fā)，對(duì)飛機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)子系統(tǒng)或部件間功、熱、電等能量進(jìn)行分配與協(xié)調(diào)，在保證發(fā)動(dòng)機(jī)安全可靠工作的前提下，提高能量利用效率。通過(guò)對(duì)能源和熱量的生成、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、傳輸及分配耗散等能量分配和控制策略進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)能源與熱管理的集成，進(jìn)而達(dá)到整機(jī)能量綜合利用的目的 。

一、飛發(fā)綜合能熱技術(shù)研究現(xiàn)狀

1.1 國(guó)際技術(shù)研發(fā)進(jìn)展

以美國(guó)為代表的航空發(fā)達(dá)國(guó)家自20世紀(jì)80年代起就開(kāi)始了一系列綜合能熱技術(shù)研究計(jì)劃。早期的"熱油箱"燃油熱管理系統(tǒng)計(jì)劃針對(duì)電子設(shè)備熱載荷增加的情況，充分利用JP8+100耐高溫燃油作為熱沉的蓄熱作用，減少環(huán)控系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)引氣的需求，成功應(yīng)用于F-22戰(zhàn)機(jī)，顯著降低了燃油代償損失，提高了熱管理效率。這一系統(tǒng)通常在大燃油流量下使用，能夠滿足特殊的飛行包線或隱身需求。

20世紀(jì)90年代，美國(guó)空軍開(kāi)展的多電飛機(jī)計(jì)劃旨在研究利用電能取代飛機(jī)上的液壓能和氣壓能技術(shù)，以提高可靠性、維護(hù)性和保障性。該計(jì)劃重點(diǎn)發(fā)展內(nèi)置起動(dòng)發(fā)電機(jī)技術(shù)、270V高壓直流電源技術(shù)、高功率密度電氣負(fù)載管理技術(shù)等，其研究成果在F/A-18和F-16等飛機(jī)上進(jìn)行了飛行試驗(yàn)，并已應(yīng)用于F-22、F-35戰(zhàn)斗機(jī)及A380等民用飛機(jī)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)將非推進(jìn)功率改為全部采用電能，可將飛機(jī)的可靠性提高1400%~1900%，功率密度提高200%。

聯(lián)合攻擊機(jī)綜合子系統(tǒng)技術(shù)計(jì)劃則進(jìn)一步解決了傳統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)功能分立的問(wèn)題。該計(jì)劃將輔助動(dòng)力裝置、應(yīng)急動(dòng)力裝置、環(huán)境控制裝置和熱管理系統(tǒng)的功能集成為一個(gè)系統(tǒng)，利用同一個(gè)渦輪機(jī)提供動(dòng)力和冷卻，在減少體積、質(zhì)量、成本的同時(shí)，增加了可靠性和能量利用率。

2008年啟動(dòng)的"飛行器能量綜合技術(shù)計(jì)劃"提出了"能量?jī)?yōu)化飛機(jī)"的概念，實(shí)現(xiàn)了從系統(tǒng)級(jí)能量?jī)?yōu)化向全機(jī)層面能量?jī)?yōu)化技術(shù)的跨越。INVENT計(jì)劃改變了現(xiàn)有的設(shè)計(jì)理念，采用按需方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，取代傳統(tǒng)的按峰值功率設(shè)計(jì)方法，使得平均功率約為峰值功率的12.5%~20.0%，顯著減小了發(fā)電機(jī)的體積和質(zhì)量。該計(jì)劃建立的"從頭到尾"全機(jī)仿真模型由發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、功率與熱管理系統(tǒng)、燃油熱管理系統(tǒng)、電作動(dòng)系統(tǒng)以及魯棒電源系統(tǒng)六個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，不僅展示了子系統(tǒng)之間機(jī)械能、熱量和電能的信息交換流，還體現(xiàn)了各系統(tǒng)之間高度的關(guān)聯(lián)性，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)、按需管理的系統(tǒng)架構(gòu)。

近年來(lái)，美國(guó)空軍推出的"下一代熱、電力與控制計(jì)劃"和"支持經(jīng)濟(jì)可承受任務(wù)的先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)計(jì)劃"進(jìn)一步推動(dòng)了綜合能熱技術(shù)的發(fā)展。ATTAM計(jì)劃首次納入了完整的綜合動(dòng)力與熱管理要素，旨在滿足未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)支撐更多電力系統(tǒng)、定向能武器、功率更大的傳感器等需求，其目標(biāo)是將發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率提高10%~30%、電力和熱管理能力提高2~20倍。

歐洲同樣在飛發(fā)綜合能熱技術(shù)領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展。英國(guó)羅?羅公司開(kāi)發(fā)的內(nèi)置式起動(dòng)發(fā)電機(jī)項(xiàng)目將電動(dòng)機(jī)完全嵌入燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)內(nèi)，在節(jié)省空間的同時(shí)為未來(lái)戰(zhàn)斗機(jī)提供所需的大量電能。2017年，E2SG驗(yàn)證機(jī)項(xiàng)目在雙轉(zhuǎn)子上安裝電機(jī)，通過(guò)組合電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)工作，不僅能夠產(chǎn)生電能，還可以通過(guò)電能在兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間傳遞功率。該項(xiàng)目的第三階段將一套新穎的熱管理系統(tǒng)和多電發(fā)動(dòng)機(jī)附件集成到推進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)，開(kāi)展了整機(jī)集成驗(yàn)證工作。

1.2 國(guó)內(nèi)技術(shù)研發(fā)進(jìn)展

中國(guó)在飛發(fā)綜合能熱技術(shù)領(lǐng)域雖起步較晚，但近年來(lái)發(fā)展迅速，在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和系統(tǒng)集成方面取得了顯著進(jìn)展。在2025年9月西安舉辦的第十三屆中國(guó)航空推進(jìn)技術(shù)論壇上，混合動(dòng)力推進(jìn)技術(shù)成為焦點(diǎn)議題之一，涵蓋了譜系化發(fā)展、基于數(shù)字孿生的航空發(fā)動(dòng)機(jī)全生命周期管理等前沿內(nèi)容。

國(guó)內(nèi)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)積極布局混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。例如，新時(shí)達(dá)與國(guó)內(nèi)985大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的"油電混合分布式推進(jìn)系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)"代表了國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的先進(jìn)水平。該平臺(tái)可驗(yàn)證電源管理策略，模擬不同工況下的能量流動(dòng)，并研究正常、極限及故障狀態(tài)下的電源管理，為航空油電混合推進(jìn)技術(shù)研發(fā)提供了關(guān)鍵測(cè)試支持。該平臺(tái)針對(duì)五大典型技術(shù)挑戰(zhàn)提出了創(chuàng)新解決方案：多動(dòng)力源柔性組網(wǎng)與功率動(dòng)態(tài)分配、極端工況下的電源穩(wěn)定性控制、高頻動(dòng)態(tài)響應(yīng)與能量流精準(zhǔn)控制、復(fù)雜電磁環(huán)境下的低諧波與高可靠性、多系統(tǒng)協(xié)同控制與跨平臺(tái)通訊集成。

在高超聲速飛行器熱管理技術(shù)方面，中國(guó)研究機(jī)構(gòu)針對(duì)TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)展了系統(tǒng)研究。高超聲速飛行器由于大空域、寬速域的工作特點(diǎn)，要求其動(dòng)力系統(tǒng)的速度必須能夠?qū)崿F(xiàn)從零至規(guī)定最高馬赫數(shù)。針對(duì)飛行馬赫數(shù)為5時(shí)空氣滯止溫度達(dá)到1200K的極端條件，研究人員探索了主動(dòng)熱防護(hù)、被動(dòng)熱防護(hù)和半被動(dòng)熱防護(hù)三種技術(shù)形式。其中，主動(dòng)熱防護(hù)方式能夠持續(xù)使用熱沉進(jìn)行熱防護(hù)，兼具可重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)，適用于長(zhǎng)時(shí)間、高熱流密度的工作環(huán)境，成為高超聲速動(dòng)力熱防護(hù)技術(shù)的研究重點(diǎn)。

湖南泰德航空技術(shù)有限公司等企業(yè)積極與中國(guó)航發(fā)、中航工業(yè)、中國(guó)航天科工、中科院、國(guó)防科技大學(xué)、中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心等國(guó)內(nèi)頂尖科研單位達(dá)成深度戰(zhàn)略合作，整合優(yōu)勢(shì)資源，攻克多項(xiàng)技術(shù)難題。該公司從航空非標(biāo)測(cè)試設(shè)備研制向航空發(fā)動(dòng)機(jī)、無(wú)人機(jī)、靶機(jī)、eVTOL等飛行器燃油、潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)的創(chuàng)新研發(fā)轉(zhuǎn)型，不斷提升技術(shù)實(shí)力，體現(xiàn)了中國(guó)航空產(chǎn)業(yè)鏈在綜合能熱領(lǐng)域的積極布局。

北京航空航天大學(xué)開(kāi)發(fā)的"基于第三流和燃油熱沉的自適應(yīng)飛發(fā)一體化熱管理系統(tǒng)"采用閉式空氣循環(huán)子系統(tǒng)、燃油熱管理子系統(tǒng)和三涵道變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)子系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了在不同飛行模式下的智能熱管理。當(dāng)飛行馬赫數(shù)低于1.5時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)啟第三涵道，通過(guò)第三涵道散熱器冷卻機(jī)載電子設(shè)備熱載荷和高溫回油；當(dāng)飛行馬赫數(shù)高于1.5時(shí)，第三涵道關(guān)閉，采用蓄冷油箱內(nèi)低溫燃油作為熱沉，實(shí)現(xiàn)機(jī)載熱載荷冷卻。這種自適應(yīng)調(diào)控技術(shù)有效提升了不同飛行模式下熱管理系統(tǒng)的冷卻性能，代表了國(guó)內(nèi)在飛發(fā)一體化熱管理領(lǐng)域的創(chuàng)新成果。

二、飛發(fā)綜合能熱系統(tǒng)架構(gòu)發(fā)展

飛發(fā)綜合能熱系統(tǒng)的架構(gòu)演進(jìn)經(jīng)歷了從獨(dú)立設(shè)計(jì)到一體化綜合的深刻變革，其發(fā)展路徑充分體現(xiàn)了航空動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)高效能量管理和熱管理的持續(xù)追求。隨著飛機(jī)性能的不斷提高，能熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)正從傳統(tǒng)的飛發(fā)獨(dú)立、系統(tǒng)分立向飛發(fā)聯(lián)合、系統(tǒng)綜合方向發(fā)展，這一轉(zhuǎn)變不僅解決了早期架構(gòu)存在的能量浪費(fèi)和系統(tǒng)冗余問(wèn)題，更為未來(lái)高性能飛行器提供了技術(shù)支撐。

2.1 從獨(dú)立設(shè)計(jì)到一體化綜合的演進(jìn)

早期的二代、三代飛機(jī)的能源與散熱需求量相對(duì)較小，飛機(jī)上的主飛控作動(dòng)大多采用液壓作動(dòng)系統(tǒng)，能源需求在100kW以下，基于液壓的飛機(jī)二次能源為最優(yōu)方案。環(huán)控系統(tǒng)散熱采用的熱沉以沖壓空氣為主，部分飛機(jī)采用燃油作為熱沉。與此同時(shí)，二代、三代飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪前溫度一般不超過(guò)1700K、壓氣機(jī)出口溫度在800K以下，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部熱端部件采用簡(jiǎn)單的空氣冷卻系統(tǒng)，冷卻形式多為簡(jiǎn)單對(duì)流、氣膜冷卻等，滑油系統(tǒng)利用燃油、空氣等進(jìn)行散熱?？傮w來(lái)看，早期的飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)能源的供給能力和可用冷源及熱沉大于能源及散熱的需求。

這種系統(tǒng)分立、飛發(fā)獨(dú)立的系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)雖然滿足了當(dāng)時(shí)飛機(jī)的性能要求，但也帶來(lái)了明顯的問(wèn)題：系統(tǒng)分立導(dǎo)致能量消耗大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)載能量的綜合利用；各系統(tǒng)分散布局、硬件過(guò)多且利用率低，導(dǎo)致可靠性和維修性很低。隨著飛機(jī)性能要求的不斷提高，這種傳統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)已無(wú)法滿足第四代、第五代戰(zhàn)機(jī)的需求。

2.2 一體化綜合架構(gòu)的技術(shù)特點(diǎn)

飛發(fā)綜合能熱技術(shù)依據(jù)飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的頂層需求，從系統(tǒng)角度出發(fā)，對(duì)飛機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)子系統(tǒng)或部件間功、熱、電等能量進(jìn)行分配與協(xié)調(diào)，在保證發(fā)動(dòng)機(jī)安全可靠工作的前提下，提高能量利用效率。通過(guò)對(duì)能源和熱量的生成、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、傳輸及分配耗散等能量分配和控制策略進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)能源與熱管理的集成，進(jìn)而達(dá)到整機(jī)能量綜合利用的目的。

自適應(yīng)動(dòng)力與熱管理系統(tǒng)（APTMS）是一體化綜合架構(gòu)的典型代表。該系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)及功能上綜合了輔助動(dòng)力系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)和應(yīng)急動(dòng)力系統(tǒng)，通過(guò)采取多能量自適應(yīng)的組合動(dòng)力裝置，能夠依據(jù)實(shí)時(shí)能效需求，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)引氣、功率提取、燃油、電能等多能量形式的交聯(lián)和管理。APTMS應(yīng)用包括燃油、沖壓空氣和風(fēng)扇涵道空氣在內(nèi)的多種熱沉形式，為座艙及電子艙制冷，大幅提升了系統(tǒng)效能。

基于變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合能熱系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)一步拓展了一體化綜合的潛力。變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)是一種能夠根據(jù)不同飛行任務(wù)條件，通過(guò)改變自身結(jié)構(gòu)部件的尺寸與幾何形狀以適應(yīng)需求的自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)。通過(guò)改變其自身熱力循環(huán)參數(shù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在跨度較大的速域和空域范圍內(nèi)，以較高推力和較低耗油率進(jìn)行工作?；谧冄h(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的第三涵道結(jié)構(gòu)，可以在不同的飛行狀態(tài)下進(jìn)一步改變發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理能力和燃油經(jīng)濟(jì)性的全面提升。

2.3 燃油熱管理系統(tǒng)的架構(gòu)創(chuàng)新

燃油熱管理系統(tǒng)作為飛發(fā)綜合能熱系統(tǒng)的重要組成部分，其架構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響整體系統(tǒng)性能。美國(guó)F-22飛機(jī)采用的先進(jìn)燃油熱管理系統(tǒng)將環(huán)境控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機(jī)電系統(tǒng)緊密交聯(lián)，各系統(tǒng)廢熱均由燃油熱管理系統(tǒng)輸送并處理。與傳統(tǒng)的空氣制冷循環(huán)系統(tǒng)相比，該方式的代償損失顯著降低，體現(xiàn)了綜合架構(gòu)的優(yōu)越性。

蓄冷油箱技術(shù)是燃油熱管理系統(tǒng)架構(gòu)的重要?jiǎng)?chuàng)新。在三涵道工作模式下，系統(tǒng)使用蓄冷油箱收集低溫回油，并作為熱沉在其他工作模式下冷卻機(jī)載熱載荷。這種"熱量?jī)?chǔ)存與再利用"的理念打破了傳統(tǒng)熱管理系統(tǒng)的時(shí)空限制，實(shí)現(xiàn)了熱沉能力的跨時(shí)段調(diào)配，大大提高了系統(tǒng)應(yīng)對(duì)峰值熱負(fù)荷的能力。

北京航空航天大學(xué)提出的"基于第三流和燃油熱沉的自適應(yīng)飛發(fā)一體化熱管理系統(tǒng)"采用閉式空氣循環(huán)子系統(tǒng)、燃油熱管理子系統(tǒng)和三涵道變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)子系統(tǒng)的協(xié)同架構(gòu)。該系統(tǒng)通過(guò)涵道散熱器，將空氣和燃油中吸收的熱量通過(guò)低溫涵道空氣排散到燃燒室或者是外界環(huán)境中，通過(guò)自適應(yīng)調(diào)整工作模式保證飛行器熱管理系統(tǒng)在飛行馬赫數(shù)0～3.2范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，增強(qiáng)了熱管理系統(tǒng)散熱能力。

2.4 多電/全電架構(gòu)的發(fā)展

多電/全電架構(gòu)是飛發(fā)綜合能熱系統(tǒng)架構(gòu)發(fā)展的重要方向。美國(guó)多電飛機(jī)計(jì)劃的研究成果在F-22、F-35戰(zhàn)斗機(jī)及A380等民用飛機(jī)上得到了應(yīng)用。多電飛機(jī)技術(shù)通過(guò)利用電能取代飛機(jī)上的液壓能和氣壓能，提高了可靠性、維護(hù)性和保障性，同時(shí)減小了系統(tǒng)的體積、質(zhì)量并降低了系統(tǒng)復(fù)雜度。

羅?羅公司的內(nèi)置式起動(dòng)發(fā)電機(jī)項(xiàng)目（E2SG）代表了多電架構(gòu)的最新進(jìn)展。該項(xiàng)目將電動(dòng)機(jī)完全嵌入燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)內(nèi)，在節(jié)省空間的同時(shí)，為未來(lái)戰(zhàn)斗機(jī)提供所需的大量電能，同時(shí)規(guī)避了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪傳動(dòng)功率驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)所帶來(lái)的零件數(shù)增多、動(dòng)力輪廓尺寸變大等不利于飛機(jī)隱身的弊端。2017年，E2SG驗(yàn)證機(jī)項(xiàng)目將另一個(gè)電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)其他轉(zhuǎn)子連接，同時(shí)在電網(wǎng)中加入一個(gè)儲(chǔ)電系統(tǒng)，使其可以智能管理所有系統(tǒng)間的電力供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了雙轉(zhuǎn)子發(fā)電，不僅能夠改善發(fā)動(dòng)機(jī)操作性、響應(yīng)性和效率，還能通過(guò)智能控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)性能和電力分配。

三、未來(lái)飛行器對(duì)綜合能熱技術(shù)的需求

隨著航空技術(shù)向?qū)捤儆?、智能化、多電化和隱身化方向發(fā)展，未來(lái)飛行器對(duì)綜合能熱技術(shù)提出了更為嚴(yán)苛和復(fù)雜的需求。這些需求既源于飛行器自身性能提升的內(nèi)在要求，也來(lái)自新型作戰(zhàn)模式和應(yīng)用場(chǎng)景的外在驅(qū)動(dòng)，全面而深入地理解這些需求，是推動(dòng)飛發(fā)綜合能熱技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新的關(guān)鍵前提。

3.1 寬速域飛行帶來(lái)的熱管理挑戰(zhàn)

未來(lái)飛行器向著寬速域、寬空域的方向發(fā)展，要求動(dòng)力系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)從零到高超聲速的全面覆蓋。不同馬赫數(shù)、不同動(dòng)力系統(tǒng)的比沖特性存在顯著差異：渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的馬赫數(shù)為0～3；沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)一般在馬赫數(shù)3～6工作；超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)工作馬赫數(shù)則在6以上。這種寬速域飛行能力對(duì)熱管理系統(tǒng)提出了前所未有的挑戰(zhàn)。

當(dāng)飛行馬赫數(shù)達(dá)到5時(shí)，空氣滯止溫度高達(dá)1200K，發(fā)動(dòng)艙溫達(dá)到573K，而現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)外部附件工作環(huán)境溫度大部分在473K以下。這意味著常規(guī)的熱管理技術(shù)和材料已無(wú)法滿足高馬赫數(shù)飛行的需求。高超聲速飛行時(shí)，沖壓作用使得飛機(jī)環(huán)境溫度大幅提高，飛行器利用燃油作為冷源對(duì)航電等系統(tǒng)進(jìn)行散熱，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)入口燃油溫度大幅升高，這降低了發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的控制精度和可靠性，并顯著降低了滑油系統(tǒng)的冷卻效率。

針對(duì)TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)從起動(dòng)-爬升-模態(tài)轉(zhuǎn)換-巡航-返回的任務(wù)場(chǎng)景分析，發(fā)動(dòng)機(jī)艙艙溫升高、進(jìn)氣溫度和入口燃油溫度高等成為高超聲速動(dòng)力面臨的主要熱管理需求。特別是在模態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程及模態(tài)轉(zhuǎn)換后，飛機(jī)的能源供給成為新的技術(shù)難題，因?yàn)楦叱曀亠w行時(shí)，不能通過(guò)提取渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸功來(lái)獲得能源供給用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)、液壓泵等。

3.2 多電化與高能武器對(duì)能源供給的需求

未來(lái)戰(zhàn)機(jī)裝備的大量機(jī)載傳感器和定向能武器對(duì)機(jī)載能源系統(tǒng)提出了極高要求。美國(guó)"下一代熱、電力與控制"計(jì)劃的核心目標(biāo)就是支撐未來(lái)兆瓦級(jí)戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)對(duì)熱、電力和控制的需求。這種功率級(jí)別的需求遠(yuǎn)超現(xiàn)有飛行器的供電能力，需要革命性的能源供給方案。

美國(guó)"支持經(jīng)濟(jì)可承受任務(wù)的先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)"計(jì)劃首次納入了完整的綜合動(dòng)力與熱管理要素，旨在滿足未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)支撐更多電力系統(tǒng)、定向能武器、功率更大的傳感器等需求，其目標(biāo)是將電力和熱管理能力提高2~20倍。這種數(shù)量級(jí)的提升不僅需要改進(jìn)發(fā)電設(shè)備，更需要從整個(gè)能量鏈的角度進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，包括發(fā)電、儲(chǔ)能、配電和熱管理各個(gè)環(huán)節(jié)。

針對(duì)傳統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)按照峰值功率設(shè)計(jì)導(dǎo)致的效率低下問(wèn)題，INVENT計(jì)劃采用了按需供給的設(shè)計(jì)理念，使用均值功率和熱載荷進(jìn)行設(shè)計(jì)，使平均功率大約為峰值功率的12.5%~20.0%，可以顯著減小發(fā)電機(jī)的體積和質(zhì)量。這種設(shè)計(jì)理念的轉(zhuǎn)變，對(duì)未來(lái)飛行器的能源系統(tǒng)架構(gòu)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響

3.3 隱身性能與智能運(yùn)維的需求

未來(lái)戰(zhàn)機(jī)對(duì)紅外隱身性能的要求日益提高，這對(duì)熱管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了特殊約束。較低的第三涵道空氣溫度，以及避免沖壓空氣進(jìn)氣開(kāi)口，有助于提升飛行器的紅外隱身性。因此，如何在不影響隱身性能的前提下實(shí)現(xiàn)高效散熱，成為綜合能熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要考量因素。

北京航空航天大學(xué)提出的基于第三流和燃油熱沉的自適應(yīng)飛發(fā)一體化熱管理系統(tǒng)，通過(guò)使用第三涵道散熱器而不是傳統(tǒng)的沖壓空氣散熱器，減少了飛行器的進(jìn)氣開(kāi)口，有助于維持飛行器的低可觀測(cè)性。這種設(shè)計(jì)在滿足熱管理需求的同時(shí)，也兼顧了隱身性能要求，體現(xiàn)了多目標(biāo)優(yōu)化的發(fā)展趨勢(shì)。

隨著飛機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜度的提高，智能運(yùn)維和健康管理也成為未來(lái)飛行器的重要需求。羅?羅公司開(kāi)發(fā)的功率管理器智能控制系統(tǒng)采用算法實(shí)時(shí)智能研判如何在滿足當(dāng)前飛機(jī)電力需求的同時(shí)，優(yōu)化包括發(fā)動(dòng)機(jī)效率在內(nèi)的其他因素，從而實(shí)現(xiàn)降低燃油消耗或發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的目標(biāo)，最終達(dá)到延長(zhǎng)部件壽命的目的。這種智能化的能量與熱管理策略，不僅提升了系統(tǒng)性能，也增強(qiáng)了飛機(jī)的可靠性和可維護(hù)性。

四、飛發(fā)綜合能熱技術(shù)主要發(fā)展方向

面對(duì)未來(lái)飛行器日益嚴(yán)峻的能源與熱管理挑戰(zhàn)，飛發(fā)綜合能熱技術(shù)正朝著智能化、集成化、自適應(yīng)的方向快速發(fā)展。這些技術(shù)方向既是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)瓶頸的突破，也是對(duì)未來(lái)飛行器需求的積極響應(yīng)，它們共同勾勒出了飛發(fā)綜合能熱技術(shù)的未來(lái)藍(lán)圖。

4.1 自適應(yīng)智能能量管理技術(shù)

自適應(yīng)智能能量管理技術(shù)是飛發(fā)綜合能熱系統(tǒng)的核心發(fā)展方向，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全飛行包線內(nèi)的能量與熱量的最優(yōu)分配。美國(guó)INVENT計(jì)劃提出的動(dòng)態(tài)按需管理概念是這一方向的典型代表，它通過(guò)精確建模和實(shí)時(shí)調(diào)控，改變傳統(tǒng)系統(tǒng)按峰值功率設(shè)計(jì)的思路，大幅提高了能量利用效率。

模型預(yù)測(cè)控制算法在自適應(yīng)智能能量管理中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。湖南泰德航空在其潤(rùn)滑系統(tǒng)產(chǎn)品中開(kāi)發(fā)的先進(jìn)控制算法，通過(guò)采集超過(guò)2000組不同工況下的系統(tǒng)響應(yīng)數(shù)據(jù)，建立了精確的數(shù)學(xué)模型。算法的核心創(chuàng)新在于引入了"學(xué)習(xí)-預(yù)測(cè)-校正"的閉環(huán)機(jī)制；系統(tǒng)不斷比對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際響應(yīng)，自動(dòng)調(diào)整模型參數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，這套系統(tǒng)成功將某型發(fā)動(dòng)機(jī)加速過(guò)程中的油壓波動(dòng)從傳統(tǒng)的±5%降低到±1.2%，展現(xiàn)了智能控制在提升系統(tǒng)性能方面的巨大潛力。

4.2 多物理場(chǎng)緊密耦合與能量綜合利用

多物理場(chǎng)緊密耦合與能量綜合利用是飛發(fā)綜合能熱技術(shù)的另一重要發(fā)展方向。隨著飛行器系統(tǒng)復(fù)雜度的提高，氣動(dòng)、熱、結(jié)構(gòu)、電氣等多個(gè)物理場(chǎng)之間的耦合效應(yīng)日益顯著，需要通過(guò)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的整體提升。

多物理場(chǎng)耦合仿真平臺(tái)為能量綜合利用提供了關(guān)鍵工具。湖南泰德航空建立的多物理場(chǎng)耦合仿真平臺(tái)整合了流體動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、熱分析等多個(gè)物理場(chǎng)的計(jì)算模型。最具創(chuàng)新性的是"實(shí)時(shí)孿生"技術(shù)：實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)會(huì)實(shí)時(shí)反饋到數(shù)字模型中，不斷修正仿真參數(shù)。這種技術(shù)在齒輪箱潤(rùn)滑系統(tǒng)優(yōu)化項(xiàng)目中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，實(shí)現(xiàn)了虛擬與現(xiàn)實(shí)的深度融合。

4.3 新材料與新工藝應(yīng)用

新材料與新工藝的應(yīng)用是解決高超聲速飛行條件下熱管理挑戰(zhàn)的關(guān)鍵途徑。面對(duì)飛行馬赫數(shù)5時(shí)高達(dá)1200K的空氣滯止溫度，傳統(tǒng)材料和技術(shù)已難以滿足需求，必須開(kāi)發(fā)新型耐高溫材料和高效率冷卻技術(shù)。

陶瓷基復(fù)合材料在高溫部件中的應(yīng)用展示了良好前景。湖南泰德航空在高溫高壓氧化反應(yīng)器中采用了特殊的陶瓷涂層技術(shù)，既保證了耐腐蝕性，又避免了金屬離子對(duì)油液的催化影響。這類(lèi)材料能夠承受極高的工作溫度，同時(shí)具有較低的密度，有助于減輕系統(tǒng)重量。

微通道冷卻技術(shù)和相變材料在高熱流密度散熱方面表現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。針對(duì)高超聲速飛行器面臨的極端熱環(huán)境，研究人員探索了多種高效冷卻方案，其中微通道冷卻通過(guò)極大的比表面積實(shí)現(xiàn)了高效熱交換，而相變材料則通過(guò)潛熱蓄能實(shí)現(xiàn)了熱量的瞬時(shí)吸收與釋放。這些新工藝與材料的結(jié)合，大大提升了熱管理系統(tǒng)的性能邊界。

4.4 數(shù)字孿生與智能運(yùn)維

數(shù)字孿生技術(shù)作為飛發(fā)綜合能熱系統(tǒng)的重要使能技術(shù)，正迎來(lái)快速發(fā)展。通過(guò)構(gòu)建與物理實(shí)體完全對(duì)應(yīng)的虛擬模型，數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)全生命周期的實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)測(cè)性維護(hù)和性能優(yōu)化。

在2025年西安舉辦的第十三屆中國(guó)航空推進(jìn)技術(shù)論壇上，基于數(shù)字孿生的航空發(fā)動(dòng)機(jī)全生命周期管理成為重點(diǎn)議題之一。這項(xiàng)技術(shù)通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與分析，能夠動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)，提前識(shí)別潛在故障，并優(yōu)化維護(hù)策略，從而顯著提高系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

智能運(yùn)維系統(tǒng)通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的預(yù)測(cè)性維護(hù)和健康管理。羅?羅公司的功率管理器智能控制系統(tǒng)不僅優(yōu)化了能源分配，還通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)，預(yù)測(cè)部件壽命，優(yōu)化維護(hù)周期，從而降低了全生命周期的運(yùn)營(yíng)成本。這種智能運(yùn)維代表了未來(lái)綜合能熱系統(tǒng)的發(fā)展方向。

五、核心優(yōu)勢(shì)與未來(lái)發(fā)展

飛發(fā)綜合能熱技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)在于其打破了傳統(tǒng)飛機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的能量壁壘，實(shí)現(xiàn)了全機(jī)能量的一體化管理和優(yōu)化。通過(guò)功、熱、電等多種能量形式的協(xié)同分配與綜合利用，系統(tǒng)能夠在保證飛行器安全可靠工作的前提下，大幅提升能量利用效率，滿足未來(lái)飛行器寬速域、多電化、高隱身和長(zhǎng)航時(shí)等苛刻要求。

面對(duì)下一代戰(zhàn)機(jī)對(duì)功率與散熱急劇增加的需求，飛發(fā)綜合能熱技術(shù)作為解決/緩解未來(lái)飛機(jī)能熱供需矛盾的核心關(guān)鍵，已成為制約我國(guó)軍用戰(zhàn)機(jī)及動(dòng)力發(fā)展的技術(shù)瓶頸。對(duì)此，需瞄準(zhǔn)未來(lái)先進(jìn)飛行器及其對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的需求，基于飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)正向自主研發(fā)體系，從飛發(fā)頂層出發(fā)，打破飛機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)壁壘，加大對(duì)綜合能熱核心關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)力度。探索創(chuàng)新能源生成、提取、轉(zhuǎn)換以及高密度熱流排散等先進(jìn)技術(shù)，綜合考量?jī)烧咧g的耦合方式，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)能熱管理系統(tǒng)的一體化綜合設(shè)計(jì)，解決能熱的需求與浪費(fèi)并存、結(jié)構(gòu)性不平衡等問(wèn)題。從而引領(lǐng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念由傳統(tǒng)的峰值設(shè)計(jì)向按需供給、動(dòng)態(tài)調(diào)控變革，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)平臺(tái)能量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)。同時(shí)，需要全行業(yè)（科研院所、高校、廠所等）聯(lián)合集智攻關(guān)，打破現(xiàn)有獨(dú)立發(fā)展格局，在管理和技術(shù)層面同步落實(shí)飛發(fā)綜合能熱系統(tǒng)融合設(shè)計(jì)理念，為我國(guó)未來(lái)先進(jìn)飛行器及其動(dòng)力研制提供技術(shù)支撐。

&注：文章內(nèi)使用的圖片及部分文字內(nèi)容來(lái)源網(wǎng)絡(luò)，僅供參考使用，如侵權(quán)可聯(lián)系我們刪除，如需了解公司產(chǎn)品及商務(wù)合作，請(qǐng)與我們聯(lián)系??！

湖南泰德航空技術(shù)有限公司于2012年成立，多年來(lái)持續(xù)學(xué)習(xí)與創(chuàng)新，成長(zhǎng)為行業(yè)內(nèi)有影響力的高新技術(shù)企業(yè)。公司聚焦高品質(zhì)航空航天流體控制元件及系統(tǒng)研發(fā)，深度布局航空航天、船舶兵器、低空經(jīng)濟(jì)等高科技領(lǐng)域，在航空航天燃/滑油泵、閥元件、流體控制系統(tǒng)及航空測(cè)試設(shè)備的研發(fā)上投入大量精力持續(xù)研發(fā)，為提升公司整體競(jìng)爭(zhēng)力提供堅(jiān)實(shí)支撐。

公司總部位于長(zhǎng)沙市雨花區(qū)同升街道匯金路877號(hào)，株洲市天元區(qū)動(dòng)力谷作為現(xiàn)代化生產(chǎn)基地，構(gòu)建起集研發(fā)、生產(chǎn)、檢測(cè)、測(cè)試于一體的全鏈條產(chǎn)業(yè)體系。經(jīng)過(guò)十余年穩(wěn)步發(fā)展，成功實(shí)現(xiàn)從貿(mào)易和航空非標(biāo)測(cè)試設(shè)備研制邁向航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)、無(wú)人機(jī)、靶機(jī)、eVTOL等飛行器燃油、潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)的創(chuàng)新研發(fā)轉(zhuǎn)型，不斷提升技術(shù)實(shí)力。

公司已通過(guò) GB/T 19001-2016/ISO 9001:2015質(zhì)量管理體系認(rèn)證，以嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)保障產(chǎn)品質(zhì)量。公司注重知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)和利用，積極申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利、實(shí)用新型專(zhuān)利和軟著，目前累計(jì)獲得的知識(shí)產(chǎn)權(quán)已經(jīng)有10多項(xiàng)。泰德航空以客戶需求為導(dǎo)向，積極拓展核心業(yè)務(wù)，與中國(guó)航發(fā)、中航工業(yè)、中國(guó)航天科工、中科院、國(guó)防科技大學(xué)、中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心等國(guó)內(nèi)頂尖科研單位達(dá)成深度戰(zhàn)略合作，整合優(yōu)勢(shì)資源，攻克多項(xiàng)技術(shù)難題，為進(jìn)一步的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

湖南泰德航空始終堅(jiān)持創(chuàng)新，建立健全供應(yīng)鏈和銷(xiāo)售服務(wù)體系、堅(jiān)持質(zhì)量管理的目標(biāo)，不斷提高自身核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，為客戶提供更經(jīng)濟(jì)、更高效的飛行器動(dòng)力、潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)等解決方案。