摘要:综合考虑油箱内外多种传热过程,构建了涵盖油箱壁面、油箱内气体和燃油的热平衡微分方程组,基于Amesim软件开发了通用燃油箱热仿真模型。在此基础上建立了某高空长航时无人机燃油系统热仿真平台,并开展了飞行过程中动态热仿真分析及燃油温度控制策略研究。通过与飞行试验实测数据对比,验证了所搭建的燃油系统热仿真平台具有较高的可信度。利用该热仿真平台,分析了传统燃油系统各节点的燃油温度分布特征。研究结果表明:发动机入口燃油温度是限制系统散热能力提升的关键因素,而左/右油箱燃油温度则制约低温续航性能。传统回油至中油箱的方案存在高温工况下散热能力不足与低温工况下燃油温度低于低温限值双重问题。定量分析表明,在给定任务剖面和散热载荷下,提升回油量可以有效降低发动机入口燃油温度。当回油量由0.1kg/s提升至0.3kg/s时,发动机入口最高温度从68.5℃降到54.5℃。增大回油系数能提升散热能力,但其提升幅度呈递减趋势,且回油量变化对左/右油箱燃油温度无明显影响。针对上述问题,创新性地提出一种将回油引至当前输油箱的温度控制策略,既保持原有输油顺序,又显著提高系统散热性能及左/右油箱燃油温度。相对于传统架构,该策略使高温工况的散热能力提高133.7%,并使低温工况下的左/右油箱最终温度提升18.7℃,冷续航能力提升166.1%。本研究可为高空长航时无人机燃油系统的温度控制和综合热管理提供重要支撑和设计参考。