北京航空航天大学北航王少萍教授团队:油浸式电静液作动器的动态累积热耦合建模与特性分析
2025/05/21
北航自动化科学与电气工程学院王少萍教授团队在《Chinese Journal of Aeronautics》期刊发表了《Cumulative thermal coupling modeling and analysis of oil-immersed motor-pump assembly for electro–hydrostatic actuator》研究论文。该项研究针对油浸式电静液作动器(Oil-Immersed Electro-Hydrostatic Actuator, OI-EHA)在高集成、高功率密度工作条件下的热管理挑战,提出了新型的闭环迭代动态热耦合建模方法,揭示了多物理场热交互及其对系统性能的动态影响机制。论文由樊思明、王少萍、王启扬、王兴坚、刘迪、吴潇共同完成,王少萍教授为团队带头人,王兴坚教授为通信作者。
随着飞行器向多电化、全电化发展,电静液作动器(EHA)以其高集成与易维护性逐步应用于大型客机。传统EHA因高集成度设计导致散热受限,其闭式结构使得永磁体、油液等关键温度难以直接测量,存在退磁风险与油液热失效隐患,严重制约系统动态性能与寿命。油浸式电静液作动器虽能带走电机部分热量,但泵内泄漏油液进入电机引发的热耦合效应加剧了温度场复杂性,传统静态热建模方法因忽略热传递时变特性与累积效应,难以准确预测温升趋势。
针对这一技术瓶颈,文章构建了油浸式电机-泵组件的闭环迭代动态热传递与累积热效应耦合模型。针对油浸式电机-泵组件在持续运行过程中面临的热退化风险,提出了一种考虑累积热效应的动态热耦合建模方法;基于该热建模方法,提出了油浸式电机-泵的闭环迭代动态热耦合建模框架;将泵内泄漏油作为电机-泵之间的热耦合介质,构建了机械-液压动态热交互模型,全面揭示机-电-液多物理场的动态热交互规律。
浸油式电机泵传热机理与路径
团队搭建了油浸式电机-泵温升实验平台,并在不同负载与转速条件下开展对比试验。实验结果表明,所提出的闭环迭代动态热传递与累积热效应耦合模型在预测浸油式电机泵的温升方面具有更高的准确性,可以更准确地监测和预测闭式系统的性能变化趋势。该模型有助于制定合理的系统热管理策略,从而提高飞机在飞行中的安全性。
浸油式电机泵温升测试平台
文章为油浸式EHA系统的热建模与性能预测提供了新方法,具有良好的应用前景。相关成果可应用于航空、航天、舰船等高可靠装备,对提升系统安全性、延长使用寿命具有重要工程意义。
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