二、計劃的主要內(nèi)容

1．計劃概況

2018年10月25日開始招標的PETIC計劃為“航空航天電力與熱技術”和“電力、能量和熱科學研究”兩個計劃的后續(xù)計劃，面向兆瓦級遠程空中優(yōu)勢飛機、長航時無人機、高超聲速飛機、定向能武器及“高效中等尺度推力”（EMSP）等應用。其中，高效中等尺度推力平臺是一個開發(fā)和驗證用于MQ－9“死神”和其他中高端無人機先進推進技術的研究計劃，其目標是使功率翻一番、增加航程、延長留空時間，并去除當前MQ－9所需的保障設備。

根據(jù)招標書，PETIC計劃總經(jīng)費為9900萬美元，研究周期為7年，初始任務訂單包括兩個，總經(jīng)費為4850萬美元。第一個初始任務訂單為PETIC分析、綜合和目標系統(tǒng)科研計劃。第二個初始任務訂單為PETIC先進組件和子系統(tǒng)熱物理、電化學和電磁實驗學術研究。兩個任務訂單的研究目標都是推進PETIC組件和子系統(tǒng)技術發(fā)展，開展熱物理、電化學、電磁學領域科學研究，使技術成熟度從1～2級提升至3～4級或更高，以滿足先進軍用平臺的需求。

美空軍研究實驗室在計劃征求書附件中，提供了其有關科研基礎設施的介紹。上圖為第19號建筑，原為1922年建于代頓的一座風洞，2010年3月由美空軍委托埃莫森工程公司開展改裝為綜合能量與熱實驗室的設計，2013年2月由美陸軍工程兵開始施工改造。該建筑物內(nèi)的可用研究空間達到1．7萬平方英尺，約合1580平方米（美空軍研究實驗室圖片）

2．主要研究內(nèi)容

PETIC計劃研究領域包括基礎材料與裝置特性研究、組件原型開發(fā)與測試、子系統(tǒng)與系統(tǒng)級綜合及綜合演示驗證、支撐高功率性能和能量優(yōu)化的先進控制系統(tǒng)，以及每個領域相應的建模與仿真，以及整個軍用平臺效能評估。

具體而言，PETIC計劃包含14項研究內(nèi)容。

①機械子系統(tǒng)與能量轉(zhuǎn)化：主要包括高溫線纜絕緣技術、熱電技術、碳納米管技術、超導材料、機械和磁行為建模、磁材料開發(fā)和制造、無傳感器算法和先進控制方法等。

②機電作動／電靜液作動和液壓作動系統(tǒng)：包括作動系統(tǒng)的熱管理、雙作動構型的力紛爭減緩、功率特性描述和管理、性能評價和評估、飛行品質(zhì)試驗、以及故障模式和可靠性研究等。

③軍用平臺與定向能武器系統(tǒng)的PETIC相關子系統(tǒng)綜合／概念分析和效益評估：包括綜合／能量優(yōu)化的先進儲能、作動、魯棒電源／電力電子器件等開發(fā)；進行初步的子系統(tǒng)和綜合系統(tǒng)建模與仿真，開展實驗室演示驗證。

④應用溫度范圍更寬的電力組件開發(fā)：包括電力裝置設計和可靠性評估、充電裝置材料和封裝、用于可靠的門電路訂制的介電薄膜、寬禁帶電力裝置。

⑤電力管理與分配：其中組件技術包括固態(tài)開關裝置、磁裝置、電容器和能量轉(zhuǎn)化裝置；系統(tǒng)級技術包括用于電動機的先進逆變器、變換器和控制器、起動發(fā)電機、綜合動力裝置及磁懸浮軸承。

⑥先進導體研究開發(fā)和熱科學研究：研究和開發(fā)高溫超導體、熱電材料、碳納米管、熱界面和磁性材料的屬性測量技術和測量標準；建立新型工藝探索電子和熱屬性，以開發(fā)結構－屬性－工藝的關系。

⑦儲能科學研究：提高28伏至270伏儲能系統(tǒng)中的電池性能；拓展熱電池的主動運行時間，減輕重量以用于戰(zhàn)術導彈或者飛機應急電源；提高長航時任務所需的高能、高功率燃料電池效率。

⑧鋰離子／鋰空氣電池和燃料電池材料的合成與特性研究：開發(fā)和優(yōu)化新型電解質(zhì)和先進的電極技術；制造先進鋰離子和鋰空氣電池的概念驗證原型系統(tǒng)，并進行特性研究；確定電池壽命和性能。

⑨電力生成／處理和使用技術開發(fā)：通過實驗研究來開發(fā)和優(yōu)化從發(fā)電到用電的綜合電力系統(tǒng)，預期的研究內(nèi)容可能包括多個發(fā)電機控制技術。

⑩綜合動力與熱管理架構開發(fā)：研究、設計和分析自適應動力與熱架構，開發(fā)飛行器能量控制器，這些架構或者其中一部分的建模與仿真，研究這些架構不同組件的技術規(guī)范。

飛機子系統(tǒng)和航空航天定向能系統(tǒng)綜合設施開發(fā)：識別和開發(fā)過程與設施，完善實驗技術，建立兆瓦級驅(qū)動臺，獲得高可靠寬溫度范圍的測試能力。

熱管理研究與開發(fā)：開展科學研究，進一步了解熱管理的基本原理，演示用于下一代軍用平臺的熱管理組件和子系統(tǒng)支撐技術，識別與熱能采集、傳輸、存儲、排放和轉(zhuǎn)化的相關技術。

綜合飛機系統(tǒng)的控制與估計：包括最優(yōu)控制、預測控制、分布式控制、貝葉斯估計、形式綜合、機器學習、分布式感知、誤差傳播、誤差估計等研究，最終目標是將這些技術用于演示驗證計劃（如兆瓦級飛機驗證機計劃等）。

項目管理：包括活動和里程碑進度安排、狀態(tài)描述、項目規(guī)劃、目標達成情況描述、技術突破記錄等。

美空軍研究實驗室在計劃征求書附件中，提供了其有關科研基礎設施的介紹。上圖為其“建模、仿真、分析與試驗（MEST）實驗室”的介紹（美空軍研究實驗室圖片）