二、计划的主要内容

1．计划概况

2018年10月25日开始招标的PETIC计划为“航空航天电力与热技术”和“电力、能量和热科学研究”两个计划的后续计划，面向兆瓦级远程空中优势飞机、长航时无人机、高超声速飞机、定向能武器及“高效中等尺度推力”（EMSP）等应用。其中，高效中等尺度推力平台是一个开发和验证用于MQ－9“死神”和其他中高端无人机先进推进技术的研究计划，其目标是使功率翻一番、增加航程、延长留空时间，并去除当前MQ－9所需的保障设备。

根据招标书，PETIC计划总经费为9900万美元，研究周期为7年，初始任务订单包括两个，总经费为4850万美元。第一个初始任务订单为PETIC分析、综合和目标系统科研计划。第二个初始任务订单为PETIC先进组件和子系统热物理、电化学和电磁实验学术研究。两个任务订单的研究目标都是推进PETIC组件和子系统技术发展，开展热物理、电化学、电磁学领域科学研究，使技术成熟度从1～2级提升至3～4级或更高，以满足先进军用平台的需求。

美空军研究实验室在计划征求书附件中，提供了其有关科研基础设施的介绍。上图为第19号建筑，原为1922年建于代顿的一座风洞，2010年3月由美空军委托埃莫森工程公司开展改装为综合能量与热实验室的设计，2013年2月由美陆军工程兵开始施工改造。该建筑物内的可用研究空间达到1．7万平方英尺，约合1580平方米（美空军研究实验室图片）

2．主要研究内容

PETIC计划研究领域包括基础材料与装置特性研究、组件原型开发与测试、子系统与系统级综合及综合演示验证、支撑高功率性能和能量优化的先进控制系统，以及每个领域相应的建模与仿真，以及整个军用平台效能评估。

具体而言，PETIC计划包含14项研究内容。

①机械子系统与能量转化：主要包括高温线缆绝缘技术、热电技术、碳纳米管技术、超导材料、机械和磁行为建模、磁材料开发和制造、无传感器算法和先进控制方法等。

②机电作动／电静液作动和液压作动系统：包括作动系统的热管理、双作动构型的力纷争减缓、功率特性描述和管理、性能评价和评估、飞行品质试验、以及故障模式和可靠性研究等。

③军用平台与定向能武器系统的PETIC相关子系统综合／概念分析和效益评估：包括综合／能量优化的先进储能、作动、鲁棒电源／电力电子器件等开发；进行初步的子系统和综合系统建模与仿真，开展实验室演示验证。

④应用温度范围更宽的电力组件开发：包括电力装置设计和可靠性评估、充电装置材料和封装、用于可靠的门电路订制的介电薄膜、宽禁带电力装置。

⑤电力管理与分配：其中组件技术包括固态开关装置、磁装置、电容器和能量转化装置；系统级技术包括用于电动机的先进逆变器、变换器和控制器、起动发电机、综合动力装置及磁悬浮轴承。

⑥先进导体研究开发和热科学研究：研究和开发高温超导体、热电材料、碳纳米管、热界面和磁性材料的属性测量技术和测量标准；建立新型工艺探索电子和热属性，以开发结构－属性－工艺的关系。

⑦储能科学研究：提高28伏至270伏储能系统中的电池性能；拓展热电池的主动运行时间，减轻重量以用于战术导弹或者飞机应急电源；提高长航时任务所需的高能、高功率燃料电池效率。

⑧锂离子／锂空气电池和燃料电池材料的合成与特性研究：开发和优化新型电解质和先进的电极技术；制造先进锂离子和锂空气电池的概念验证原型系统，并进行特性研究；确定电池寿命和性能。

⑨电力生成／处理和使用技术开发：通过实验研究来开发和优化从发电到用电的综合电力系统，预期的研究内容可能包括多个发电机控制技术。

⑩综合动力与热管理架构开发：研究、设计和分析自适应动力与热架构，开发飞行器能量控制器，这些架构或者其中一部分的建模与仿真，研究这些架构不同组件的技术规范。

飞机子系统和航空航天定向能系统综合设施开发：识别和开发过程与设施，完善实验技术，建立兆瓦级驱动台，获得高可靠宽温度范围的测试能力。

热管理研究与开发：开展科学研究，进一步了解热管理的基本原理，演示用于下一代军用平台的热管理组件和子系统支撑技术，识别与热能采集、传输、存储、排放和转化的相关技术。

综合飞机系统的控制与估计：包括最优控制、预测控制、分布式控制、贝叶斯估计、形式综合、机器学习、分布式感知、误差传播、误差估计等研究，最终目标是将这些技术用于演示验证计划（如兆瓦级飞机验证机计划等）。

项目管理：包括活动和里程碑进度安排、状态描述、项目规划、目标达成情况描述、技术突破记录等。

美空军研究实验室在计划征求书附件中，提供了其有关科研基础设施的介绍。上图为其“建模、仿真、分析与试验（MEST）实验室”的介绍（美空军研究实验室图片）