基于膜除湿的飞机新型环境控制系统模拟研究

流体力学与飞行力学

本期目录 | 过刊浏览 | 高级检索

前一篇 | 后一篇

基于膜除湿的飞机新型环境控制系统模拟研究

袁卫星¹, 王晨洁¹, 李运祥²

1. 北京航空航天大学航空科学与工程学院, 北京 100191;
2. 中航工业金城南京机电液压工程研究中心航空环境控制系统部, 南京 210061

收稿日期:2010-06-28 修回日期:2010-08-27 出版日期:2011-04-25 发布日期:2011-04-25
通讯作者: Tel.: 010-82338878 E-mail: yuanwx@buaa.edu.cn E-mail:yuanwx@buaa.edu.cn
作者简介:袁卫星(1970- ) 男,博士,副教授。主要研究方向:飞行器环境控制系统、机载电子设备冷却、制冷空调技术等。 Tel: 010-82338878 E-mail: yuanwx@buaa.edu.cn王晨洁(1987- ) 女,硕士研究生。主要研究方向:飞行器环境控制系统。 Tel: 010-82338976 E-mail: minger68@163.com
基金资助:
航空科学基金(2008ZC51052)

Simulation Study of an Original Membrane-based Dehumidification Aircraft Environmental Control System

YUAN Weixing¹, WANG Chenjie¹, LI Yunxiang²

1. School of Aeronautic Science and Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China;
2. Department of Aeronautic Environmental Control Systems, AVIC Jincheng Nanjing Engineering Institute of Aircraft Systems, Nanjing 210061, China

Received:2010-06-28 Revised:2010-08-27 Online:2011-04-25 Published:2011-04-25

摘要/Abstract

摘要： 提出了一种采用高压空气膜除湿组件的飞机新型环境控制系统(ECS)。在分析了系统工作原理的基础上,建立了该系统中各主要部件的数学模型,并采用分块建模的思想,开发了该新型环境控制系统的计算机仿真模型库,并与传统高压除水飞机环境控制系统进行了性能仿真比较。仿真结果表明:所开发的模型库具有良好的动态响应性能和稳态值;与传统系统相比采用膜除湿的飞机新型环境控制系统在系统结构、性能和重量方面有一定的优势,值得进行深入的性能试验研究,以为膜除湿飞机新型环境控制系统(MADECS)研究奠定良好的基础。

关键词: 飞机环境控制系统, 除湿, 膜, 数学模型, 仿真

Abstract: A new type of aircraft environmental control system (ECS) using a membrane-based high-pressure air dehumidification package is proposed. According to its working principle, the mathematical models of key components of the system are established, based on which a performance simulation of this new type of ECS is carried out with module structure models, and this performance is compared with that of a conventional two-wheel high-pressure water-separation ECS. The simulation results show that the simulation model has good dynamic response and steady-state values, and the new aircraft ECS using membrane dehumidification possesses some advantages in terms of system structure, performance and weight compared with the conventional system. Therefore, it is worthy of further system experimental research to lay a good foundation for the development of a new type of membrane-based air dehumidification aircraft environmental control system (MADECS).

Key words: aircraft environmental control system, dehumidification, membrane, mathematical model, simulation

中图分类号:

V245.3

袁卫星, 王晨洁, 李运祥. 基于膜除湿的飞机新型环境控制系统模拟研究[J]. 航空学报, 2011, 32(4): 589.

YUAN Weixing, WANG Chenjie, LI Yunxiang. Simulation Study of an Original Membrane-based Dehumidification Aircraft Environmental Control System[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2011, 32(4): 589.

参考文献

[1] Rice A W, Murphy M K. Gas dehydration membrane apparatus: US, 4783201. 1988-07.

[2] 吴进财, 赵素英, 王良恩, 等. 膜法空气脱湿的工艺研究[J]. 福建化工, 2003, 23(6): 9-11. Wu Jincai, Zhao Suying, Wang Liangen, et al. Study on the technology of membrane-based air dehumidification[J]. Journal of Fujian Chemical Industry and Engineering, 2003, 23(6): 9-11. (in Chinese)

[3] 王洪大, 张立志. 透湿膜的透湿机理与膜的研究概况[J]. 制冷空调与电力机械, 2002, 28(5): 28-32. Wang Hongda. Zhang Lizhi. Studies of membranes for air dehumidification and their vapor-permeation mechanisms[J]. Refrigeration, Air Conditioning & Electric Power Machinery, 2002, 28(5): 28-32.(in Chinese)

[4] 李国民, 冯春生, 李俊凤, 等. 共混改性聚酰亚胺中空纤维膜的压缩空气除湿性能研究[J]. 功能高分子学报, 2005, 18(2): 194-197. Li Guomin, Feng Chunsheng, Li Junfeng, et al. Study on the dehumidification of dempressed air of hollow fiber membranes spun with blend modified polyimide[J]. Journal of Functional Polymers, 2005, 18(2): 194-197.(in Chinese)

[5] 寿荣中, 何慧珊. 飞行器环境控制[M]. 北京:北京航空航天大学出版社, 2004: 143-172. Shou Rongzhong. He Huishan. The aircraft environment control[M]. Beijing: Beihang University Press, 2004: 143-172.(in Chinese)

[6] 寺田一郎. 用高分子膜除去水蒸气的除湿装置[J]. 膜科学与技术, 1996, 21(5): 306-310. Sitian Y L. A dehumidification devicd using polymeric membrane to remove the water uapor[J]. Membrane Science, 1996, 21(5): 306-310.(in Chinese)

[7] 张炎, 张立志, 项辉, 等. 基于亲水/憎水复合膜的全热交换器的换热换湿性能[J]. 化工学报, 2007, 58(2): 294-298. Zhang Yan, Zhang Lizhi, Xiang Hui, et al. Performance of heat and mass transfer based on hydrophilic/hydrophobic composite membrane[J]. Journal of Chemical Industry and Engineering, 2007, 58(2): 294-298.(in Chinese)

[8] 袁卫星, 袁修干, 王晨洁. 应用膜组件的高压除湿式飞机新型环境控制系统: 中国, 200910083141.3 . 2009-10-08. Yuan Weixing, Yuan Xiugan, Wang Chenjie. Membrane-based high-pressure dehumidification aircraft environmental control system: China, 200910083141.3. 2009-10-08.

[9] 邹冰, 赵竞全, 何君. 飞机环境控制系统计算机仿真模型库的开发[J]. 计算机仿真, 2006, 23(3): 19-23. Zou Bing, Zhao Jingquan, He Jun. Development of computer simulation model library for aircraft environment control system[J]. Journal of Computer System Simulation, 2006, 23(3): 19-23.(in Chinese)

[10] 刘博强, 袁修干, 李敏. 板翅式热交换器动态模型[J]. 化工学报, 1994, 45(6): 673-677. Liu Boqiang, Yuan Xiugan, Li Min. A dynamic model of plate-fin heat exchanger[J]. Journal of Chemical Industry and Engineering, 1994, 45(6): 673-677.(in Chinese)

[11] 张立志. 除湿技术[M]. 北京:化学工业出版社, 2004: 22-45. Zhang Lizhi. Dehumidification technology[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2004: 22-45.(in Chinese)

[12] 贺高红, 徐仁贤, 朱葆琳. 中空纤维膜气体分离器的数学模型[J]. 化工学报, 1994, 45(2): 162-167. He Gaohong, Xu Renxian, Zhu Baolin. Mathematical model for hollow fiber membrane gas separator[J]. Journal of Chemical Industry and Engineering, 1994, 45(2): 162-167.(in Chinese)

[13] Zheng H D, Zhao S Y, Wang L G. Solving mathematical model of gas separation in hollow fiber membrane by orthogonal collocation[J]. Computers and Applied Chemistry, 2005, 22(1): 69-72.

[14] Wang R, Liu S L. Characterization of hollow fiber membranes in permeator using binary gas mixtures[J]. Chemical Engineering Science, 2002, (57): 967-976.

[15] Giglia S, Bikson B, Perrin J E. Mathematical and experimental analysis of gas separation by hollow fiber membranes[J]. American Chemical Society, 1991, 30(6): 1239-1248.

[16] 邱晓林. 基于Matlab的动态模型与系统仿真工具[M]. 西安:西安交通大学出版社, 2003: 13-118. Qiu Xiaolin. The tools for dynamic model and system simulation based on Matlab[M]. Xi’an: Xi’an Jiaotong University Press, 2003: 13-118.(in Chinese)

E-mail：hkxb@buaa.edu.cn

关于我们

期刊社服务

专业学科

封面文章

友情链接

主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

基于膜除湿的飞机新型环境控制系统模拟研究

Simulation Study of an Original Membrane-based Dehumidification Aircraft Environmental Control System

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	李煜, 陈家鑫, 李珂澄, 溫志湧, 李霓, 刘小雄. 不对称机翼损伤飞机特性分析与增量容错控制[J]. 航空学报, 2026, 47(9): 532501-532501.
[2]	李飞, 温志勋, 罗磊, 岳珠峰, 刘智名. 镍基单晶飞秒激光制造气膜孔疲劳断裂行为[J]. 航空学报, 2026, 47(5): 432400-432400.
[3]	王传达, 金坤健, 喻国瑞, 黄国科, 王刚, 彭海军. 考虑锥体约束的旋翼振动闭环控制及试验[J]. 航空学报, 2026, 47(2): 232096-232096.
[4]	王峰, 王立冬, 冯娅欣, 张玄明, 张香云. 非热压罐预浸料层间滑移特性表征与建模[J]. 航空学报, 2025, 46(8): 430995-430995.
[5]	陈玲玲, 张杨, 施永强, 杨青真. 气膜冷却矢量喷管冷却/气动/红外辐射特性[J]. 航空学报, 2025, 46(8): 631139-631139.
[6]	金栋平, 丁鼎峰, 伍霖, 文浩, 张晓彤, 孙加亮. 堆叠式卫星系统分离动力学关键技术与展望[J]. 航空学报, 2025, 46(5): 531342-531342.
[7]	王立新, 牛一龙, 刘海良, 王晋, 王显龙, 乐挺. 飞机数字虚拟飞行仿真计算方法及其应用[J]. 航空学报, 2025, 46(5): 531543-531543.
[8]	沈君贤, 杨雅惠, 袁慎芳. 空天多层异构结构压电导波传播特性仿真[J]. 航空学报, 2025, 46(21): 532366-532366.
[9]	王祎, 刘华, 杨嘉陵, 杨先锋. 3D打印高拉伸负泊松比超材料设计及力学行为[J]. 航空学报, 2025, 46(21): 532361-532361.
[10]	台尚, 王立新, 胡延国, 吴昊泽, 黄开, 刘海良, 乐挺. 超声速飞机缩比模型飞行控制律参数相似设计准则[J]. 航空学报, 2025, 46(20): 531885-531885.
[11]	胡仕林, 陈柄宙, 康伟. 基于动力学模态分解的柔性膜翼增升机制[J]. 航空学报, 2025, 46(2): 130618-130618.
[12]	华志广, 潘诗媛, 赵冬冬, 李祥隆, 窦满峰. 基于分解优化并行ESN的氢燃料电池寿命预测[J]. 航空学报, 2025, 46(2): 330696-330696.
[13]	代定强, 周轩, 董雷霆, 孙侠生. 数字工程与数字孪生在航空疲劳与结构完整性领域的研究进展与展望[J]. 航空学报, 2025, 46(19): 531022-531022.
[14]	田大可, 张立永, 王永滨, 方纪收, 金路, 刘荣强. 六棱柱模块化可展开薄膜遮光罩设计与分析[J]. 航空学报, 2025, 46(18): 431749-431749.
[15]	郭嘉杰, 陶志, 宋立明, 李军. 考虑椭圆孔组合偏转的冷却布局多维高效优化[J]. 航空学报, 2025, 46(16): 131584-131584.