引射器氢循环动力系统
1.航空燃料电池动力系统结构主动式燃料电池混合动力系统在被动式燃料电池混合动力系统的基础上增加了能量管理系统,作为系统的核心控制元件,在被动式系统中,无法根据无人机功率输出动态控制,因此燃料电池功率随着负载功率变化而变化。燃料电池无法处于稳定运行状态,对于燃料电池高效运行和提升其运行寿命不利。能量管理系统通过传感器采集各个部件的运行状态,根据动力系统状态和无人机飞行功率需求对系统输出功率和输出功率
在小功率航空用氢燃料电池动力系统中,常见的电堆燃料利用模式为端头堵死型,这种模式下电堆 工作一小段时间就需要向电堆通入大流量氢气进行排水。在排水过程中,电堆功率波动大,动力系统运行和控制难度加大;造成大量的氢气浪费,降低了系统燃料利用率。通过在氢燃料电池动力系统中增加引射器氢循环子系统,电堆改为出口开放型。利用氢气瓶出口较高压力的氢气,为引射器工作提供动 力,使过电堆的过量氢气通过氢循环系统从引射器出口重新进入电堆。该循环系统的利用,使得燃料电池动力系统能持续稳定输出功率,降低动力系统控制难度;并且大大提高氢燃料的利用率,提升飞行器续航时长。
系统特点
该循环系统中核心设备为小型轻量化引射器(1kW电堆引射质量<100g),特点是尺寸小、质量轻、内部尺寸精度要求高、结构参数对性能影响大等,使得该引射器的设计分析和加工难度大。本公司目前已实现适用于小型航空氢燃料电池动力系统的小型轻量化氢气引射器的整套设计、分析、优化、加工和测试技术,可以为同类型引射器的应用提供技术支持。此外,为适配引射器工作参数要求以及电堆排水需求,专门设计了小型化汽水分离器。该汽水分离器采用旋流离心分离原理进行氢气-水分离。该氢循环系统还使得电堆具有自加湿能力,不需要额外增加外部加湿器进行氢气加湿。