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MTA-VHEP — 中型运输机变循环混合电推进概念设计

Version Stage Certification

定位

MTA-VHEP(Medium Transport Aircraft — Variable Cycle Hybrid Electric Propulsion)是一个概念设计级别的推进系统仿真仓库,面向下一代中型运输机的动力架构探索。

目标不是工业级 CFD、认证发动机仿真或最终飞机设计。目标是物理一致的趋势、可追溯的假设、报告就绪的表格和可复现的图表。

本仓库是 AeroEngineDesign_BasedOnAI 项目的主仓库,承载从模型搭建、敏感性分析到概念设计报告的完整工作流。

基线概念

项目 规格
机型 中型运输机
设计载荷 25 t
设计航程 3200 km
主推进 2 台三流道变循环涡扇发动机(VCE)
电动辅助 4 台短时混合电吹气襟翼风扇
燃料兼容性 Jet-A / SAF 场景支持
氢燃料 / 爆震推进 仅预留未来升级路径(enabled=false

仓库结构

├── 01_simulation/           # Python 概念级仿真(mta_vhep 包)
│   ├── config/              # YAML 配置文件(假设集中管理)
│   ├── mta_vhep/            # 核心仿真包
│   │   ├── core/            # 大气、单位、常数
│   │   ├── aircraft/        # 气动、重量
│   │   ├── propulsion/      # VCE 涡扇代理、电动风扇、燃油、轴功率提取
│   │   ├── electrical/      # 电池缓冲、电母线、逆变器、电机、热管理
│   │   ├── mission/         # 任务求解器、航段模型、进近分析、起降代理
│   │   ├── analysis/        # 敏感性分析
│   │   ├── interfaces/      # I/O、CSV 导出、数据模式
│   │   └── plotting/        # 图表生成
│   ├── scripts/             # 运行脚本(run_00 至 run_05q)
│   ├── tests/               # pytest 测试套件
│   ├── docs/                # 假设、公式、模型限制文档
│   └── figures/             # PNG / SVG 图表输出
├── 02_report/               # 概念设计报告
│   ├── report/              # 分章节报告(00–10)
│   ├── final_report/        # V1 集成概念设计报告包
│   ├── review/              # 声明-证据矩阵、技术评审
│   ├── tables/              # 假设表、结果表、风险表
│   └── defense/             # 答辩 Q&A
├── 03_references/           # 参考文献(按领域分类)
└── 04_management/           # 项目管理(假设登记、决策日志、任务板、阶段清单)

当前状态:V0.2(已完结)

已完成

V0.2 完成了端到端概念计算链:

配置 → 大气/燃料/气动 → 发动机代理 → 混合电系统 → 任务求解器 → 约束诊断 → 敏感性分类
里程碑 内容
V0.2-00 仓库初始化、配置骨架
V0.2-01 大气模型、燃料数据库、基础气动
V0.2-02 发动机代理模型、轴功率提取
V0.2-03 混合电子系统、SOC、电母线
V0.2-04 分段任务求解器
V0.2-04R/S 任务诊断、进近航段审计
V0.2-05 敏感性分析(225 案例、10 设计变量)
V0.2-05R/Q/Q2 约束分类修正、一致性审计、字段语义修复
V1 报告 集成概念设计报告包(含摘要、声明门控、附图索引)

核心发现

指标 数值
敏感性总案例 225
进近模型敏感案例 104(原始进近约束与模型公式选择相关)
仅进近修正候选 92(诊断性筛选,非最终可行设计
全段修正可行设计 0
主导剩余约束 下降段 197 行、起飞段 28 行
混合电未满足电负荷 69 行

关键结论

  • V0.2 未产生全段可行的验证设计点。所有 225 个敏感性案例均存在至少一个航段约束告警。
  • 内部一致性审计通过(名义回放 3/3,推力单调性 6/6)。
  • 自适应循环方案在代理模型中显示方向性 TSFC 优势(条件性模型趋势,非验证收益)。
  • 下降段怠速代理推力不足和混合电功率调度是约束消解的优先方向。

V0.2 声明约束

本仓库所有输出受声明门控约束,禁止出现以下表述:

  • "已验证的燃油消耗降低" / "认证航程" / "STOL 能力已实现"
  • "最终可行方案" / "最优设计" / "认证级模型"
  • "氢燃料推进已具备" / "爆震推进已验证"

完整声明门控见 02_report/final_report/final_claim_gate.md

下一步:V0.3 sizing/细化

  1. 下降段推力模型修正
  2. 非进近约束消解(下降段 + 起飞段)
  3. MTOW 尺寸迭代闭合
  4. 混合电功率调度优化
  5. 低速气动验证

环境搭建

# conda
conda env create -f 01_simulation/environment.yml
conda activate mta-vhep

# venv
python -m venv .venv
.\.venv\Scripts\activate
python -m pip install -r 01_simulation/requirements.txt

运行

cd 01_simulation
python scripts/run_00_smoke_test.py  # 冒烟测试
python -m pytest                      # 完整测试套件

声明

本仓库为概念设计级别模型。所有数值结果为配置派生或占位符输出,不是已验证的飞机性能、认证航程、STOL 能力、噪声预测、SAF 碳中和或氢/爆震推进就绪度。

About

2026.06-基于AI的航发大赛-总体设计赛道-让GPT,Codex和搭配ds_V4的claudecode完成航空发动机的总体设计

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