BR102019026560A2

BR102019026560A2 - motor de aeronave com um conjunto de hélice, e, sistema de propulsão de aeronave

Info

Publication number: BR102019026560A2
Application number: BR102019026560-4A
Authority: BR
Inventors: Bruno Seminel
Original assignee: Ratier-Figeac Sas
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2021-04-20
Also published as: EP3798129A1; CA3065215A1; US20210094694A1

Abstract

Motor de aeronave com um conjunto de hélice, caracterizado pelo fato de que compreende uma ou mais hélices, em que o motor compreende ainda um motor elétrico configurado para acionar as hélices, em que o motor elétrico é configurado em um modo de operação para inverter o sentido de rotação das hélices, de modo a fornecer um empuxo reverso.

Description

MOTOR DE AERONAVE COM UM CONJUNTO DE HÉLICE, E, SISTEMA DE PROPULSÃO DE AERONAVE

CAMPO

[001] A presente divulgação refere-se geralmente a um motor elétrico para uma hélice de aeronave.

FUNDAMENTOS

[002] As aeronaves de hélice de tamanho médio são tipicamente equipadas com um único sistema motopropulsor em cada asa, em que as hélices usadas nessas aeronaves são de passo variável para permitir a operação em uma ou poucas (por exemplo, pequeno número de) RPM(s) predeterminadas substancialmente constantes. Em aeronaves existentes, a variação de passo pode ser alcançada usando um sistema eletrohidromecânico.

[003] A mudança no ângulo de ataque das pás da hélice permite variação do torque, de modo a acionar a hélice e, consequentemente, variar a rotação da hélice para uma determinada potência do motor. O controle da hélice pode ser alcançado através do monitoramento em tempo real das RPM da hélice e do ajuste do passo da hélice. Em várias disposições, o sistema de propulsão pode ser projetado para operar em várias velocidades predefinidas, cada uma das quais corresponde a uma RPM predefinida constante. Um dos motivos para operar em velocidades predefinidas pode ser o de que o motor opere com eficiência em vários regimes otimizados. Além disso, os motores (assim como as hélices) possuem frequências ressonantes críticas e as velocidades predefinidas podem ser otimizadas para garantir que estejam fora das frequências ressonantes do motor.

[004] As hélices modernas geralmente incluem uma capacidade de reversão de empuxo como parte do mecanismo de passo variável. Ou seja, o passo da hélice pode ser revertido de modo a fornecer um empuxo reverso enquanto ainda gira as hélices na mesma RPM constante e na mesma direção de rotação.

[005] Em hélices convencionais de passo variável, as pás podem ser giradas de modo que fiquem substancialmente paralelas à direção do fluxo de ar recebido. Isso pode ajudar a impedir a rotação da hélice e reduzir o arrasto em alguns modos de operação, como em caso de falha ou desligamento do motor (que pode estar em voo, taxiando ou em repouso). Isso geralmente é chamado de embandeiramento. Aplicar a hélice em um motor inoperante reduz o arrasto e, no caso de uma aeronave multimotor, pode ajudar a aeronave a manter velocidade e altitude usando os demais motores operacionais.

[006] Um modo de molinete de um conjunto de ventoinha (como um conjunto de hélice) pode corresponder a um modo no qual não há força motriz aplicada às ventoinhas (por exemplo, hélices). Como tal, elas girarão devido ao fluxo de ar recebido e a velocidade de rotação da ventoinha será uma função da velocidade do fluxo de ar através do conjunto de ventoinha. No entanto, a velocidade do ar não é o único parâmetro que impulsiona a velocidade do molinete; a altitude e a temperatura também são importantes. Por exemplo, quanto maior a velocidade do ar, maior a velocidade de rotação da ventoinha.

[007] As tendências recentes nos sistemas de propulsão para aeronaves incluem o desejo de incorporar, sempre que possível, a propulsão elétrica como parte (ou a totalidade) de uma usina de motor na aeronave. Isso levou a várias considerações de como adaptar o passo variável existente e outros sistemas para uso com mecanismos de propulsão elétrica, e a tecnologia aqui divulgada tem como objetivo abordar essas considerações.

SUMÁRIO

[008] De acordo com um aspecto da divulgação, é fornecido um motor de aeronave que possui um conjunto de hélice compreendendo uma ou mais hélices, em que o motor compreende ainda um motor elétrico configurado para acionar as hélices, em que o motor elétrico é configurado em um modo de operação para inverter o sentido de rotação das hélices, de modo a fornecer um empuxo reverso.

[009] Foi descoberto que as características de um motor elétrico podem ser usadas para fornecer um modo de empuxo reverso benéfico ao incorporar um motor elétrico a um conjunto de hélice, como descrito acima.

[0010] O modo de operação de empuxo reverso do motor pode ser configurado para desacelerar as hélices para zerar a RPM do movimento em uma primeira direção de rotação e, em seguida, acelerar as hélices de volta para uma RPM operacional em uma segunda direção de rotação oposta. Isso define ainda mais a natureza do modo de empuxo reverso em várias modalidades da divulgação.

[0011] A primeira direção de rotação das hélices pode ser configurada para fornecer empuxo para frente e a segunda direção de rotação das hélices pode ser configurada para fornecer empuxo para trás.

[0012] A primeira direção de rotação das hélices pode ser configurada para fornecer empuxo para frente para uma aeronave à qual o motor está conectado, e a segunda direção de rotação das hélices pode ser configurada para impulsionar a aeronave para trás em uma direção reversa, por exemplo, quando a aeronave está no chão.

[0013] De acordo com um aspecto da divulgação, é fornecido um motor de aeronave que possui um conjunto de hélice compreendendo uma ou mais hélices, em que o motor compreende ainda um motor elétrico configurado para acionar as hélices, em que o motor elétrico é configurado em um modo de operação para variar a velocidade de rotação das hélices em uso.

[0014] Foi descoberto que a velocidade de rotação das hélices poderia variar facilmente durante o voo usando as características de um motor elétrico. Por exemplo, a velocidade de rotação pode variar durante uma condição de cruzeiro da aeronave à qual o motor está conectado, por exemplo, a uma altitude de cruzeiro. A velocidade de rotação pode variar de maneira gradual, por exemplo, aumentada ou diminuída nas mudanças de etapa, atingindo um valor entre cerca de 1% e cerca de 5% da velocidade de rotação atual das hélices. Isso não é possível (ou pelo menos é muito difícil) com os motores de turbina a gás convencionais.

[0015] O motor elétrico pode ser configurado para variar a velocidade de rotação e/ou torque de acionamento das hélices em resposta a um torque variável e/ou demanda de energia das hélices, como uma velocidade do ar ou altitude variáveis.

[0016] De acordo com um aspecto da divulgação, é fornecido um motor de aeronave que possui um conjunto de hélice compreendendo uma ou mais hélices, em que o motor compreende ainda um motor elétrico configurado para acionar as hélices, em que o motor elétrico é configurado em um modo de operação para recuperar energia através de molinete durante vários modos de voo. Foi descoberto que a energia pode ser recuperada usando um motor elétrico que é conectado às hélices de uma aeronave, usando as características de um motor elétrico.

[0017] O motor elétrico pode ser usado como um gerador de modo que a velocidade (rotacional) do molinete das hélices possa ser controlada através do torque de frenagem no motor, a fim de maximizar a geração de energia.

[0018] Os modos de voo podem incluir uma descida ou desaceleração de uma aeronave à qual o motor está conectado.

[0019] De acordo com um aspecto da divulgação, é fornecido um sistema de propulsão de aeronave que compreende uma pluralidade de conjuntos de hélices, cada um sendo acionado por um motor elétrico separado e um controlador configurado para controlar a velocidade de rotação (RPM) de cada conjunto de hélice separado variando e/ou alternando o fornecimento de eletricidade a cada um dos motores elétricos que acionam os conjuntos de hélices separados. Foi descoberto que o uso de vários motores elétricos permite a troca fácil e eficiente de energia para os vários motores de um sistema de propulsão de aeronave.

[0020] O controlador do sistema de propulsão pode ser configurado para modificar ou otimizar uma velocidade de rotação do molinete (RPM) de cada hélice, controlando um torque resistivo gerado pelo motor de cada respectivo conjunto de hélice.

[0021] O motor elétrico pode ser configurado para variar a velocidade de rotação e/ou torque de acionamento das hélices em resposta a um torque variável e/ou demanda de energia das hélices, como uma velocidade do ar ou altitude variáveis.

[0022] O controlador pode ser configurado para detectar uma falha de energia em um dos motores elétricos que acionam os conjuntos de hélices separados e controlar uma velocidade de rotação do molinete (RPM) das hélices associadas a esse motor elétrico com uma falha de energia controlando um torque resistivo gerado por esse motor elétrico.

[0023] De acordo com um aspecto da divulgação, é fornecido um motor ou sistema de propulsão como descrito acima, em que as hélices são hélices de passo fixo.

[0024] De acordo com um aspecto da divulgação, é fornecido um motor ou sistema de propulsão como descrito acima, em que as hélices são hélices com um passo variável que pode variar dentro de uma faixa de cerca de 30 graus, por exemplo 20 graus ou até 10 graus.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0025] Várias modalidades serão descritas agora, apenas a título de exemplo, e com referência aos desenhos anexos em que:

[0026] A Fig. 1 mostra uma aeronave de acordo com várias modalidades da presente divulgação; e
A Fig. 2 mostra um motor de hélice da aeronave da Fig. 1 isoladamente.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0027] A seguir serão descritas várias modalidades de um motor de hélice acionado eletricamente para uma aeronave (que pode ser aqui referida como avião). Aspectos da divulgação se estendem a uma aeronave (por exemplo, uma aeronave de asa fixa) compreendendo um ou mais motores de hélice do tipo descrito aqui, e que é impulsionado para frente por empuxo dos um ou mais motores de hélice. É fornecido um motor elétrico (por exemplo, como parte do conjunto da hélice) que pode ser configurado para acionar os um ou mais motores da hélice. A aeronave pode incluir uma pluralidade de motores de hélice correspondentes ao motor de hélice aqui descrito. Em várias modalidades, cada motor de hélice pode ser configurado para ser acionado por um único motor elétrico dedicado a esse motor em particular, como mostrado e descrito, por exemplo, em relação à Fig. 2.

[0028] A aeronave pode ter qualquer tamanho, forma e configuração de asa adequados. A aeronave pode ser para uma ou mais atividades de recreação, transporte de mercadorias e/ou pessoas, militares e pesquisas. A aeronave pode ser aquela que é pilotada por um piloto a bordo da aeronave ou, alternativamente, pode ser um veículo aéreo não tripulado ("UAV") que pode ser remotamente ou controlado por computador, por exemplo, um drone. A tecnologia aqui divulgada pode ser particularmente adequada para veículos aéreos não tripulados.

[0029] O motor elétrico aqui descrito destina-se a acionar uma hélice que tem um passo fixo diretamente com um motor elétrico ou através de um conjunto de engrenagens (por exemplo, um conjunto de engrenagens epicíclicas). Embora seja prevista a utilização de uma hélice com passo fixo, também é possível que hélices de passo variável possam ser usadas, embora as hélices de passo variável possam ter uma amplitude de movimento restrita em comparação com as hélices de passo variável convencionais, por exemplo, as hélices têm um passo variável que pode ser variado apenas dentro de um intervalo de cerca de 30 graus ou até 20 graus.

[0030] A Fig. 1 mostra uma aeronave 10 que compreende uma fuselagem 12 e um par de asas fixas 14 que se estendem a partir da fuselagem 12. Localizado em cada asa está um motor de hélice 16, cada um dos quais está configurado para acionar um conjunto de hélice que compreende um múltiplo de hélices 18.

[0031] A Fig. 2 mostra o motor de hélice 16 isoladamente e esquematicamente, a partir do qual podem ser vistas as hélices 18 se estenderem a partir de um cubo de hélice rotativo 20. O motor 16 compreende um motor elétrico 30 configurado para girar as hélices 18 para fornecer empuxo para a aeronave 10. Embora possa haver um eixo de acionamento entre o motor elétrico 30 e as hélices 18, em várias modalidades o motor 30 é instalado no cubo de hélice 20 para acionar diretamente a rotação do cubo de hélice 20 e das hélices 18, o que elimina a necessidade do eixo de transmissão e outros componentes adicionais.

[0032] O motor 16 pode ainda compreender um controlador de motor 100 (por exemplo, processador ou circuito) configurado para controlar a operação do motor elétrico 30. Embora o controlador 100 seja mostrado como incorporado no motor 16 na Fig. 3, este pode não ser o caso e o controlador 100 pode ser incorporado pelo menos parcialmente remotamente, por exemplo, como parte de um sistema de gerenciamento de motor da aeronave 10. O sistema de gerenciamento de motor pode estar localizado em qualquer lugar da aeronave 10, por exemplo, na cabine do piloto ou mesmo (por exemplo, no caso de um veículo aéreo não tripulado) remotamente da aeronave. Parte do controlador do motor 100 pode estar localizada dentro do motor 16 (por exemplo, a eletrônica de acionamento) e parte do controlador 100 (por exemplo, um sistema de controle para controlar a eletrônica de acionamento) pode estar localizada em um local remoto, por exemplo, em outras partes da aeronave 10 ou remotamente da aeronave 10. O motor 16 pode ainda compreender uma ou mais fontes de energia 102, por exemplo, uma ou mais baterias, células de combustível, supercapacitor ou uma unidade de energia auxiliar ("APU"), opcionalmente com um motor térmico atuando como fonte de energia 102, etc.

[0033] Observou-se que, por razões ambientais e de atrito de combustível, a tendência (conforme discutida acima) para o transporte humano ou de mercadorias é de propulsão híbrida e elétrica, e essas tecnologias já estão em produção para transporte terrestre, como carros, caminhões, etc. Na propulsão híbrida e elétrica, um ou mais conjuntos de ventoinhas são geralmente acionados por motores elétricos, usando geração e/ou armazenamento de energia elétrica (por exemplo, baterias ou células de combustível ou outras, conforme indicado acima e em outras partes deste documento).

[0034] A presente divulgação visa desenvolver isso ainda mais para aplicações aeroespaciais e, em particular, desenvolver a tecnologia para uso com um motor de hélice, como o motor 16 mostrado nas Figs. 1 e 2.

[0035] Observou-se que certas características de um motor elétrico são bem diferentes das dos motores de combustão interna. Por exemplo, as características de torque de um motor elétrico são geralmente bastante uniforme ou constantes, em que um motor elétrico fornece um torque substancialmente constante desde o repouso (ou zero RPM) até sua RPM máxima. Além disso, o sentido de rotação pode ser invertido, o que normalmente não é o caso de um motor de combustão interna e certamente não de um motor de turbina a gás. Além disso, em certos modos de operação, um motor elétrico pode operar como um gerador e fornecer um torque controlável configurado para resistir à rotação do rotor do mesmo.

[0036] Foi reconhecido que essas características podem ser benéficas para os sistemas de propulsão de aeronaves e, em particular, os motores de hélice, e a presente divulgação tem como objetivo adaptar um motor de hélice para que ele possa tirar proveito dessas características.

[0037] Aspectos da presente divulgação são direcionados para acionar um conjunto de hélice usando um motor elétrico, em que uma ou mais hélices do conjunto de hélice têm um passo fixo. Isso contrasta com a maioria dos conjuntos de hélices modernos, que usam hélices de passo variável pelos motivos discutidos na seção anterior. No entanto, foi descoberto que, usando um motor elétrico, e levando em consideração as características do mesmo, um arranjo de hélice de passo fixo leva a vários efeitos técnicos que são discutidos em mais detalhes abaixo. Além disso, isso permite várias melhorias nos modos de operação do conjunto da hélice.

[0038] Embora seja prevista a utilização de uma hélice com passo fixo, também é possível que os mesmos efeitos técnicos poderiam ser alcançados com hélices de passo variável, embora as hélices de passo variável possam ter uma amplitude de movimento restrita em comparação com as hélices de passo variável convencionais, por exemplo, as hélices têm um passo variável que pode ser variado apenas dentro de um intervalo de cerca de 30 graus ou até 20 graus.

[0039] Voltando à Fig. 2, as hélices 18 podem ter um passo fixo, o que significa que o passo da pá das hélices 18 é fixo e não pode ser alterado (o que normalmente seria feito girando as hélices em torno de seu eixo longitudinal do cubo da hélice 20)No entanto, foi descoberto que o uso de um motor elétrico significa que essa operação de passo variável pode não ser necessária.

[0040] Por exemplo, o controlador 100 pode facilmente fazer com que o motor elétrico 30 altere a velocidade de rotação do cubo de hélice 20 (por exemplo, usando um circuito de energia dentro dos circuitos do controlador 100), de modo que a RPM do cubo de hélice 20 e hélices 18 seja variável. Por conseguinte, a RPM pode variar com a demanda de energia das hélices 18, por exemplo, variada com uma velocidade do ar, altitude etc. variadas. Esse arranjo garantirá que o ângulo de ataque das hélices 18 possa permanecer em uma faixa operacional otimizada, por exemplo, para que o estol não possa ocorrer e as forças de arrasto sejam reduzidas. O ângulo ideal de alcance de ataque de uma pá da hélice é uma função da velocidade do ar do veículo aéreo e da velocidade de rotação da hélice, e a proposta aqui apresentada é usar uma hélice de passo fixo, mas modificar a velocidade de rotação da hélice usando o controlador 100 e o motor elétrico 30. Tais disposições são baseadas no reconhecimento de que um motor elétrico pode ser combinado com um conjunto de hélice para superar a necessidade de ter uma hélice de passo variável, enquanto ainda permite a variação de torque e a operação do motor com eficiência em vários regimes otimizados (e mais do que com um mecanismo de passo variável).

[0041] Aspectos da divulgação são direcionados, portanto, a um motor de aeronave que tem um conjunto de hélice compreendendo uma ou mais hélices, em que o motor compreende ainda um motor elétrico configurado para acionar as hélices, em que as uma ou mais hélices são hélices de passo fixo e o motor elétrico é configurado em um modo de operação para variar a velocidade de rotação das hélices, de modo a mover o ângulo de ataque das hélices para uma faixa desejada, por exemplo, uma faixa operacional otimizada na qual as forças de arrasto são reduzidas e/ou o estol não pode ocorrer. Um controlador pode controlar o motor elétrico e pode determinar a faixa de ângulo de ataque desejada com base nas condições operacionais, como velocidade do ar do veículo aéreo e velocidade de rotação das hélices.

[0042] Num outro modo de operação, que pode ser usado em combinação com ou em alternativa ao motor de velocidade variável descrito acima, o motor elétrico 30 pode ser usado para reverter o sentido de rotação do cubo de hélice 20 e hélices 18, de modo a fornecer uma capacidade de empuxo reverso. Foi reconhecido que as características de torque de um motor elétrico significam que o cubo da hélice 20 e as hélices 18 podem ser rapidamente desacelerados para zero RPM da rotação em uma primeira direção e, em seguida, efetivamente acelerados de volta para a RPM operacional em uma segunda direção (por exemplo, em que a segunda direção é uma direção de empuxo reversa). Isso é contrário ao ensino geral da técnica, que é que o empuxo reverso é alcançado apenas usando o sistema de atuação do reversor de empuxo (isto é, redirecionando o fluxo de ar) ou mecanismos de passo variável.

[0043] O controlador 100 pode ser configurado para receber um comando de que o motor 16 deve ser operado em um modo de reversão de empuxo e, ao receber esse comando, pode desacelerar as hélices 18 de uma primeira direção de rotação até zero RPM e, em seguida (por exemplo, imediatamente) acelere as hélices 18 em uma segunda direção de rotação até uma RPM suficiente para fornecer uma capacidade de reversão de impulso (por exemplo, para que a velocidade da aeronave 10 reduza, mas também possa oferecer capacidade de fazer backup da aeronave). A primeira direção de rotação das hélices 18 pode ser configurada para impulsionar a aeronave 10 para a frente, enquanto a segunda direção de rotação das hélices 18 pode ser configurada para frear, desacelerar ou desacelerar a aeronave 10. Em várias modalidades, a segunda direção de rotação das hélices 18 pode ser configurada para impulsionar a aeronave 10 em uma direção reversa.

[0044] O controlador 100 pode ser configurado para operar o motor elétrico 30 de modo a fornecer um torque de frenagem controlado (por exemplo, constante) e pode ser configurado para controlar o motor 30 de modo que a RPM do motor aumente na direção reversa, de acordo com a demanda de empuxo reverso de qualquer situação particular. Esses modos de operação permitem uma transição rápida do empuxo frontal para o reverso e baseiam-se no reconhecimento de que o alto torque do motor elétrico é capaz de fornecer essa transição rápida, mesmo em alta velocidade do ar ou velocidade de aterrissagem da aeronave ou em baixas RPMs da hélice.

[0045] Em um outro modo de operação, que pode ser usado em combinação com ou alternativamente a qualquer um dos modos de operação descritos acima, o motor elétrico 30 pode ser configurado para recuperar energia durante vários modos de voo, como descida ou desaceleração da aeronave 10. Em tais situações, o motor elétrico 30 pode ser usado como gerador e a velocidade do molinete das hélices 18 pode ser controlada através do torque de frenagem no motor 30 para maximizar a geração de energia. Nesse modo de operação, a energia recuperada das hélices 18 pode ser usada para carregar uma ou mais baterias ou supercapacitores (por exemplo, como parte da fonte de energia 102) e/ou pode ser usada para fornecer energia ou energia adicional a qualquer componente ou sistema operado eletricamente da aeronave 10. As hélices 18 nesta situação podem atuar convenientemente como um freio a ar, de modo que os freios a ar existentes na aeronave 10 possam ser reduzidos em tamanho ou removidos. O controlador 100 pode ser configurado para controlar a operação do motor elétrico 30 durante o modo de recuperação de energia. Por exemplo, o controlador 100 pode ser configurado para modificar a velocidade de rotação das hélices 18, de modo a variar o ângulo de ataque (que, como discutido acima, é uma função da velocidade do ar do veículo aéreo e da velocidade de rotação da hélice) até que seja otimizado para atingir a geração de energia desejada e/ou máxima durante o modo de recuperação de energia. Em modalidades incluindo hélices de passo variável, o controlador 100 pode ser configurado para variar um passo das hélices 18, de modo a variar o ângulo de ataque até que seja otimizado para alcançar uma geração de energia desejada e/ou máxima durante o modo de recuperação de energia.

[0046] Em um outro modo de operação, que pode ser usado em combinação com ou alternativamente a qualquer um dos modos de operação descritos acima, e no caso de uma aeronave com sistema de propulsão múltipla (por exemplo, vários conjuntos de hélices acionadas eletricamente), um controlador (por exemplo, um processador ou circuito) do sistema de propulsão pode ser configurado para controlar a RPM de cada conjunto de hélice separado, por exemplo, variando e/ou alternando o fornecimento de eletricidade a cada um dos motores elétricos 30 que acionam os conjuntos de hélice separados. O controlador do sistema de propulsão pode ser configurado para variar e/ou alternar o fornecimento de eletricidade a cada um dos motores elétricos 30 com base na demanda elétrica de cada um dos motores elétricos 30, por exemplo, devido à perda de fornecimento elétrico a um dos motores.

[0047] Por exemplo, uma carga elétrica de cada um dos motores elétricos 30 (por exemplo, nas fases do motor) dos conjuntos de hélices separados pode ser variada ou comutada pelo controlador do sistema de propulsão. No caso de variação da carga, isso pode ser útil para controlar a RPM de uma ou mais das usinas separadas, se elas forem acionadas por hélice e no modo de molinete. A variação pode ser alcançada usando uma comutação do tipo de modulação por largura de pulso.

[0048] No caso de uma perda de fornecimento elétrico de um ou mais motores 30 do sistema de propulsão e, como explicado acima, a(s) hélice(s) correspondente(s) 18 pode iniciar o molinete que pode causar arrasto ou velocidade excessiva das hélices 18. O controlador do sistema de propulsão pode ser configurado para controlar a velocidade de rotação (RPM) do molinete da hélice através do controle do torque resistivo gerado pelo respectivo motor. Isso pode resultar em controle seguro da aeronave 10, mantendo a RPM desejada, mesmo no resultado da perda de fornecimento elétrico de um ou mais dos motores elétricos 30. Este modo de operação pode ser usado na situação de uma falha de energia, por exemplo, perda de uma ou mais fases de um dos motores elétricos 30 ou perda de energia elétrica para um controlador 100 de um dos motores elétricos 30 que podem impedir a operação normal. A energia (por exemplo, fases) pode ser perdida por, por exemplo, quebra de fio ou falha do transistor nos componentes eletrônicos do controlador 100. Isso poderia ser usado como um substituto para uma função de embandeiramento da(s) hélice(s) 18 (como pode ter sido feito anteriormente), por exemplo, para manter uma RPM desejada da(s) hélice(s) 18 para evitar o risco de velocidade de velocidade de rotação excessiva e geração de arrasto excessiva nas hélices nas hélices conectadas a um motor com perda de fornecimento de eletricidade. Neste caso, o controlador 100 pode ter uma fonte elétrica redundante dedicada à alimentação de suas funções de controle. O controle da RPM da hélice de molinete pode ser alcançado pelo controlador 100 variando as cargas resistivas conectadas às diferentes fases do respectivo motor.

[0049] A remoção da necessidade de ter hélices de passo variável permite o uso de diferentes tipos de sistemas de retenção para as hélices 18 dentro do cubo 20, uma vez que (por exemplo) rolamentos não serão mais necessários. Como tal, as próprias hélices 18 podem ser mais rígidas ou usar mecanismos de retenção diferentes (por exemplo, mais macios) que proporcionam fácil instalação e remoção das hélices 18. Isso pode resultar na redução de frequências ressonantes das hélices 18 (ou mesmo evitá-las por completo), uma vez que o grau de liberdade na instalação das hélices 18 é bastante aumentado. Mesmo que uma quantidade reduzida de frequências ressonantes das hélices 18 permaneça, prevê-se que o controlador 100 possa alterar rapidamente a velocidade das hélices 18, de modo a evitar a faixa de frequência crítica, com um comando muito rápido sendo enviado ao motor elétrico 30. Por exemplo, o controlador 100 poderia executar uma alteração gradual da RPM da hélice para se mover rapidamente pela faixa de frequência crítica.

[0050] No caso de uma aeronave com vários conjuntos de hélices, um controlador do sistema de propulsão (compreendendo cada um dos conjuntos de hélices) pode ser configurado para implementar alterações de etapa da RPM da hélice motor por motor, ou os motores podem ser divididos em grupos e o controlador do sistema de propulsão pode ser configurado para implementar alterações de etapa da RPM da hélice grupo por grupo. Por exemplo, um controlador do sistema de propulsão pode ser configurado para executar uma diminuição de etapa e uma RPM mais baixa em dois conjuntos de hélices (por exemplo, simétricos), enquanto outros dois conjuntos de hélices (por exemplo, simétricos) realizam um aumento de etapa para que o empuxo líquido total no nível da aeronave seja constante. Isso pode ser usado para evitar intervalos de frequência críticos (ressonantes), mantendo um empuxo constante de energia geral do sistema de propulsão. Obviamente, isso será ideal para configurações de aeronaves com um número par, por exemplo, quatro ou mais conjuntos de hélices, a fim de manter uma simetria de empuxo em toda a largura da aeronave.

[0051] Embora a presente divulgação tenha sido descrita com referência a várias modalidades, será entendido pelos versados na técnica que várias mudanças na forma e detalhes podem ser feitas sem se afastar do escopo da invenção, conforme estabelecido nas reivindicações anexas.

Claims

Motor de aeronave com um conjunto de hélice, caracterizado pelo fato de que compreende uma ou mais hélices, em que o motor compreende ainda um motor elétrico configurado para acionar as hélices, em que o motor elétrico é configurado em um modo de operação para inverter o sentido de rotação das hélices, de modo a fornecer um empuxo reverso.
Motor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o modo de operação de empuxo reverso do motor é configurado para desacelerar as hélices para zerar a RPM do movimento em uma primeira direção de rotação e, em seguida, acelerar as hélices de volta para uma RPM operacional em uma segunda direção de rotação oposta.
Motor de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a primeira direção de rotação das hélices é configurada para fornecer empuxo para a frente e a segunda direção de rotação das hélices é configurada para fornecer empuxo para trás.
Motor de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a primeira direção de rotação das hélices é configurada para fornecer empuxo para frente para uma aeronave à qual o motor está conectado, e a segunda direção de rotação das hélices é configurada para impulsionar a aeronave para trás em uma direção reversa, por exemplo, quando a aeronave está no chão.
Motor de aeronave com um conjunto de hélice, caracterizado pelo fato de que compreende uma ou mais hélices, em que o motor compreende ainda um motor elétrico configurado para acionar as hélices, em que o motor elétrico é configurado em um modo de operação para variar a velocidade de rotação das hélices em uso.
Motor de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o motor elétrico é configurado para variar a velocidade de rotação e/ou torque de acionamento das hélices em resposta a um torque variável e/ou demanda de energia das hélices, como uma velocidade do ar ou altitude variáveis.
Motor de aeronave com um conjunto de hélice, caracterizado pelo fato de que compreende uma ou mais hélices, em que o motor compreende ainda um motor elétrico configurado para acionar as hélices, em que o motor elétrico é configurado em um modo de operação para recuperar energia através de molinete durante vários modos de voo.
Motor de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o motor elétrico é usado como um gerador, de modo que a velocidade do molinete (rotacional) das hélices seja controlada através do torque de frenagem no motor, a fim de maximizar a geração de energia.
Motor de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que os modos de voo incluem uma descida ou desaceleração de uma aeronave à qual o motor está conectado.
Sistema de propulsão de aeronave, caracterizado pelo fato de que compreende uma pluralidade de conjuntos de hélices, cada um sendo acionado por um motor elétrico separado e um controlador configurado para controlar a velocidade de rotação (RPM) de cada conjunto de hélice separado variando e/ou alternando o fornecimento de eletricidade a cada um dos motores elétricos que acionam os conjuntos de hélices separados.
Sistema de propulsão de aeronave de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o controlador do sistema de propulsão está configurado para controlar e/ou modificar uma velocidade de rotação (RPM) do molinete de cada hélice, controlando um torque resistivo gerado pelo motor de cada respectivo conjunto de hélice.
Sistema de propulsão de aeronave de acordo 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o motor elétrico é configurado para variar a velocidade de rotação e/ou torque de acionamento das hélices em resposta a um torque variável e/ou demanda de energia das hélices, como uma velocidade do ar ou altitude variáveis.
Sistema de propulsão de aeronave de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para detectar uma falha de energia em um dos motores elétricos que acionam os conjuntos de hélices separados e controlar e/ou modificar uma velocidade de rotação do molinete (RPM) das hélices associadas a esse motor elétrico com uma falha de energia controlando um torque resistivo gerado por esse motor elétrico.
Motor ou sistema de propulsão de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as hélices são hélices de passo fixo.
Motor ou sistema de propulsão de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as hélices têm um passo variável que pode variar dentro de uma faixa de cerca de 30 graus.