增程型无人机液体燃料贮箱结构设计与仿真

针对现实的飞行环境和绝热要求，对增程型无人机机载液体燃料贮箱的结构进行了创新设计。首次提出一种多段式斜坡内壁液体燃料贮箱，与普通结构贮箱从理论计算和仿真两方面对比说明新型结构的优异性能。建立增程型无人机机载液体燃料贮箱的整体传热模型，并对模型进行理论计算和仿真分析。研究和分析结果表明：新结构贮箱的液体燃料日蒸发率为0.464%，比目前同规格普通低温液氢容器的日蒸发率低30%~42%。

无人机是科技集成化武器，无人机研究成为现今世界多数国家研究的热点，而增程研究是无人机未来发展的一个重要方向[1] [2] [3]，因此，无人机的液体燃料贮箱逐渐受到各国的关注[4]-[9]。

莫斯科国立动力学院专家在“军队–2021”论坛上表示，氢气具有环保、效率高、无毒排放等优点， 如果将使用氢能的动力系统安装到无人机上，它的飞行时间将是使用锂离子电池的4 倍[2]。但是液氢具有低密度、低沸点、强扩散的性质，这为液氢长时间的存储带来困难，也是限制液氢大规模使用的关键问题之一[10]。

目前，无人机机载液氢储罐仅少数几个机构在研究。本文旨在通过设计一种新型液体燃料贮箱，来实现液体燃料的更高效利用，以此达到无人机增程的目的。

2. 结构设计 在热传导方式上，热量主要通过传导、对流和辐射三种方式进入低温容器，通过每种传热方式进入容器的热量因容器绝热结构的不同而不同，且三种热传导方式在对进入容器内部的总热量上也相互影响[10]。

(a) (b) Figure 1. Liquid fuel tank structure. (a) Front view; (b) Side view 图1. 液体燃料贮箱结构。(a) 正视图；(b) 侧视图