CN103826970B - 配备有自由轮的分布式电动装置的飞行器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及转动机翼飞行器或固定机翼飞行器，其组成包括一个或多个旋翼和/或一个或多个螺旋桨，通过至少一个轴驱动旋翼和/或螺旋桨可变速度或恒定速度转动；所述飞行器包括有一个动力装置(GEMD)，通过轴的转动，推动或提升飞行器，其特征在于：该动力装置(GEMD)是由若干电动机组件组成的分布式电动装置(Ee1、Ee2、Een)；每个组件均能让转动轴(Rp1、Rp2、Rp、RAC、H)产生一部分功率，每一部分功率则可以形成为所述飞行器提供驱动力和/或支承力所需的总功率；分布式电动装置(GEMD)可以直接与转动轴(Rp1、Rp2、Rp、RAC、H)连接，而不需要在装置和轴之间插入移动传动机构；每个电动机组件(Ee1、Ee2、Een)均直接与转动轴(Rp1、Rp2、Rp、RAC、H)相连，且至少包括一个固定定子(St)、至少一个移动转子(Rt)以及至少一个直接在所述转动轴上啮合的机械自由轮或电磁自由轮(RI)；所述移动转子(Rt)和所述自由轮(RI)以在电动机组件(Ee1、Ee2、Een)正常运行情况下与所述转动轴相连接的方式来与所述自由轮进行配合，并在所述电动机组件发生故障时断开连接；移动转子(Rt)转动轴线、自由轮(Rt)轴线以及转动轴(Rp1、Rp2、Rp、RAC、H)轴线均具有同轴性。

Description

配备有自由轮的分布式电动装置的飞行器
技术领域
本发明涉及一种转动机翼飞行器或固定机翼飞行器，其配备有分布式电磁传动装置，由电动机组构成，每台电动机能够产生让轴转动所需总功率的组成功率；每个所述电动机组件均装置有自由轮。
本发明涉及适用于有人驾驶或无人驾驶(比如无人机)型固定机翼飞行器(飞机)或者旋转机翼飞行器(直升机)的电磁功率传输技术领域。
背景技术
一般来说，飞行器的传统驱动系统包括：热机或者涡轮轴发动机或涡轮风扇发动机，和与旋翼轴相连的齿轮基极机械减速器。齿轮基极减速器目前的应用领域包括：
在直升飞机上，可以用来传输由一台或多台发动机或涡轮发动机产生的机械扭矩，从而驱动旋翼(主旋翼和/或后部旋翼)。因此，也可以让旋翼轴的高转速(涡轮机转速通常为30000转/分)过渡到低转速(普通直升机的转速为300至500转/分)。
在飞机上，可以让发动机或者涡轮发动机驱动螺旋桨(或者旋翼)。
需要注意的是，可以假设在机壳断裂的情况下，安装在现代化机器上的机械传输盒能够坚持进行30分钟无润滑飞行，前提是降低功率飞行，这就要求在最佳情况下取消任务量，在频繁出现的最糟糕的情况下，在飞行过程中所有机械总成过早分解后机器和全套设备出现损耗。在战场上，其抗弹道冲击韧性则是其基本性能。总而言之，在机械减速器出现故障的情况下，飞行器和全套设备可能会受损。因此，总体而言，其后果是非常严重的。
依据专利文件CA2.230.270(MARTEL)可以了解到，一个多电机轴可以在同一飞行器上使用多台发动机。每台发动机均能产生驱动飞行器所需的所有功率。在一台发动机出现故障的情况下，该装置可以使用剩余的发动机。但是每台发动机的输出轴均与螺旋桨轴保持一定距离；较为复杂的滑轮离合器系统能够保证对能量进行传输。因为整个发动机的尺寸不仅远远超出所设想的冗余度，而且其在滑轮和离合器发生故障的情况下还不能达到理想的安全状态。
专利文件KR2004.0018612(KOREAAEROSPACE)中介绍了一种驱动系统，能够提高仪器的反应性，并采用驱动检测器来迅速且详尽地检测出所述系统的状态。该系统包括：一台发电机组；一台发生器；各类电池；两台由激励器引导的电动机。电动机不是每个部分均可以产生组成驱动飞机所需总功率的配电结构；每台所述发动机均是相互独立的。而且，在此文件中，该驱动系统不能在一台发动机出现故障的情况下达到理想的安全状态。
专利文件US2009/0145998(SALYER)中介绍了一种飞行器专用尤其是直升机专用的混合式驱动系统。该系统中包括：一台传动装置；一台发生器；一台其旋翼和直升机主旋翼具有同轴性的电动机；只能用来对电动机进行供电的各类电池。在电动机出现故障的情况下，不能充分地保证飞行器的安全状态。
专利文件US5.054.716(WILSON)中介绍了一种“倾转旋翼机”型飞行器专用驱动系统。只有一台电动机和每台旋翼相连。传输机构能够将旋翼相互连接起来，以便于如果其中一台电动机出现故障，剩下的电动机可将机械能传输到两台旋翼上。但是，如果传输机构出现故障，则飞行器的安全将不再能得到保障。
文件DE102008014404(瑞士UAVGMBH)中介绍了一种无人驾驶型飞行器，其组成包括混合式设计的电动设备。内燃机型发动机可以驱动交流发电机产生电流。所产生的电流供给电动机，用于保持初级回路的电动性和/或缓冲装置电池的电动性。电动机同样能够由缓冲装置电池来提供电流。由离合器和90°复位装置组成的传输机构，安装在电动机轴和旋翼转动轴之间。如果该传输机构出现故障，则飞行器的安全将不再能得到保障。
文件DE202008002249U1(DILLHANSDIETER)中同样介绍了飞行器，其组成包括混合式设计的电动设备(电动机和内燃机型发动机)。由齿轮组成的传输装置，安装在电动机和旋翼转动轴之间。如果该传输系统出现故障，则飞行器的安全将不再能得到保障。
针对这些情形，本发明的主要目的在于提高传输总成的可靠性，并显著地缩小其尺寸、重量并降低维护成本。
发明内容
本发明所建议的解决方案为一种转动机翼飞行器或固定机翼飞行器，其组成包括一个或多个旋翼和/或一个或多个螺旋桨，能让至少一个轴以变化速度或恒定速度转动的旋翼和/或螺旋桨旋转；所述飞行器由一电磁传动装置构成，配备用于通过驱动所述轴旋转而为所述飞行器提供驱动力和/或支承力。
该飞行器的显著特征在于：
-传动装置是由若干电动机组件组成的分布式电磁传动装置；每个组件均能让转动轴产生一部分功率，每一部分功率则可以形成为所述飞行器提供驱动力和/或支承力所需的总功率；
-分布式电磁传动装置可以直接在转动轴上，而不需要在所述装置和所述轴之间安装移动传动机构；
-每个电动机组件均直接与转动轴相连，且至少包括一个固定定子、至少一个移动转子以及至少一个直接在所述转动轴上啮合的机械自由轮或电磁自由轮；所述移动转子和所述自由轮以在电动机组件正常运行情况下与所述转动轴相连接的方式来与所述自由轮进行配合，并在所述电动机组件发生故障时断开连接；
-移动转子转动轴线、自由轮轴线以及转动轴轴线均具有同轴性。
鉴于分布式电磁传动装置直接与转动轴连接，目前所用的机械系统已被完全去除，因而与现有技术中熟知的电动机组相比减小了尺寸，并大大地增加传输链条的可靠性。此外，和所述同一组件内部所用的自由轮是否具有合理的完整性相关的电动机组件的堆叠型结构，在所述组件其中之一受损的情况下，能够继续以完全安全的状态将足够的功率传输到转动轴上。在战时，其抗弹道冲击韧性则是其基本性能；本发明将就此予以改良。
为缩小每个电动机组件的尺寸，每个自由轮均可优先选择位于和与之相连的移动转子相同的平面内。
在电磁传动装置启动阶段，自由轮具有这样的优势，即可为电动机组件的所有移动转子提供角度同步功能。
电动机组件分别优先以物理方式相互隔开和绝缘；每个所述电动机组件均装在专用的机箱内。
根据本发明所述的其他有利特征，电动机组由多个固定定子构成，其数量少于或等于移动转子数量。
电气控制设备有利地与能连续对每个电动机组件完整性进行控制的设备相连。而且如果一个或多个电动机组件出现故障，则可以配置电气控制设备来发出信号，以便于能够：
-实时地对所有电动机组件进行重新配置，并在必要时增加一个或多个备用电动机组件；
-实时地对每个有用电动机组件所产生的功率进行重新配置，以便于能使分布式电磁传动装置继续向转动轴传输足够的功率。
从有利方面来看，飞行器包括：
-专门用于发电的发电机组；所述机组与能够配送输送电能的设备相连；
-用于储存发电机组所产生电能的设备；
-分布式电磁传动装置，能够通过功率控制器以蓄电设备和/或发电机组来供应电能。
蓄电设备可以优选由各类电池和/或超级电容器组成。
发电机组由热化学发电机或热电发电机或者同位素无线电发电机或者燃料电池，或者涡轮发动机或者配备有内部发电机或者能够驱动外部发电机的内部燃料传动装置构成。
电气控制设备可以有利地配置用来根据所述飞行器的功率需求量对分布式电磁传动装置的运行点进行管理。
飞行器包括配置用来对分布式电磁传动装置的供电情况进行管理的电气控制设备；所述设备集成有一个程序，其组成包括：
-只采用由发电机组所产生的电能来对分布式电磁传动装置进行供电的指令；
-只采用储存在蓄电设备内的电能来对分布式电磁传动装置进行供电的指令；
-采用发电机组所产生的电能以及储存在蓄电设备内的电能来为分布式电磁传动装置进行组合供电的指令。
根据本发明所述的其他有利特征，飞行器可以包括：
-用于控制发电机组运行状态的设备；
-配置用来对分布式电磁传动装置供电情况进行管理的电气控制设备；所述设备中集成有包含能在发电机组出现故障的情况下只采用储存在蓄电设备内的电能来对所述电动机组进行供电的相应指令的程序。
飞行器还可以包括配置用来对分布式电磁传动装置供电情况进行管理的电气控制设备；所述设备中集成有包含只采用储存在蓄电设备内的电能来对所述电动机组进行供电的相应指令的程序，以及可能包含能同时让发电机组暂停运行的相应指令的程序。这项特殊的优点可以清除掉飞行器的各种红外线痕迹。
附图说明
本发明的其他优点和特征将在对优先实施方式的描述内容中出现；该描述内容中将以参考和非限制性的方式给出参考附图，其中涉及到：
-图1给出了关于分配在直升飞机同轴旋翼上的驱动力方面符合本发明要求的驱动装置的布置示意图；
-图2给出了关于分配在常规直升飞机主旋翼和反扭矩旋翼上的驱动力方面符合本发明要求的两台驱动装置的布置示意图；
-图3为A-A剖面图，给出了图2中所述直升飞机反扭矩旋翼水平面上分布式电磁传动装置的布置情况；
-图4给出了关于分配在含固定机翼的飞行器上的驱动力方面符合本发明要求的驱动装置的布置示意图；
-图5给出了常规直升飞机主旋翼符合本发明要求的分布式电磁传动装置连接示意图；
-图6为图5的放大图，详细说明了符合本发明要求的电动机组件的布局情况；
-图7为图5的放大图，详细说明了符合本发明要求的电动机组件的另一种布局情况。
在这些图上，双箭头表示功率，单箭头表示交换数据(资料)。
具体实施方式
符合本发明要求的驱动装置主要适用于在有人驾驶或无人驾驶(无人机)型转动机翼飞行器(直升飞机)或者固定机翼(飞机)飞行器的固定性冗余型配电驱动，其组成包括一个或多个螺旋桨，和/或一个或多个至少能让一个轴转动的旋翼。
根据本发明，传动装置GEMD可以让至少一个旋翼轴以变速或恒定速度进行转动。在图1所示的实施例中，传动装置GEMD可以让直升飞机上的两个同轴旋翼Rp1、Rp2进行转动。在图2和图3所示的实施例中，传动装置GEMD1可以让直升飞机上的主旋翼Rp转动；另一个传动装置GEMD2能让反扭矩尾部旋翼(RAC)转动。在图4所示的实施例中，传动装置GEMD可以让安装在同轴螺旋桨H上的轴转动。
按照本发明的要求，传动装置GEMD为分布式电磁传动装置，即其中包括多台统一的电动机组件Ee1、Ee2，…Een；其中每个组件均能让转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H产生一部分功率，每一部分功率形成让转动轴转动所需的总功率；而“电动机组件”可以理解为：在本发明范围内，能够将电能转换成机械能的实体。比如，其中涉及到在其结构中集成有固定部分(定子)和移动部分(旋翼+自由轮)的电动机。实际上，定子包括线圈和含若干磁极的旋翼。为便于优化分布式电磁传动装置GEMD的尺寸和质量，固定部分(定子)的数量可以与移动部分(旋翼+自由轮)的数量不同或与其数量相等。诸如图1和图4中所述的旋翼或同轴螺旋桨用分布式电磁传动装置GEMD，举个例子来说，可以由电动机组件组成，在同轴轴承的出口上共用公共转子和两个旋翼。
电动机组件Ee1、Ee2，…Een按照上下组件相互平行的方式(参见图1和图2)进行堆叠，或者一个位于另一个一侧(参见图3和图4)以便于形成一个多层整体的方式进行堆叠。尤其是依据图5所述，这些电动机组件Ee1、Ee2，…Een均是直接集成在电动机组GEMD的结构内。电动机组直接与转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H啮合；所述机组和所述轴之间未安装任何运动驱动装置，尤其是各种斜齿轮装置或传动装置。
根据图5至图7所述，每个电动机组件Ee1、Ee2，…Een均直接与转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H相连，且至少包含一个固定定子St，以及至少一个移动转子Rt，以便于能直接与所述转动轴相连，以便于向其传输机械功率。每个电动机组件Ee1、Ee2，…Een优选至少集成一个机械自由轮RI或电磁轮。后者优选直接集成入电动机组件Ee1、Ee2，…Een结构内。自由轮RI则不能布置在分布式电磁传动装置GEMD外，但是可以直接集成在该机组内，以便于缩小其尺寸。
每个自由轮RI包括能直接在移动转子Rt上啮合的部分，以及直接在转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H上啮合的部分。在使用机械自由轮的情况下，棘爪、滚动组件或者偏心轮能够暂时中断可以继续自由转动的转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H的转动驱动。电磁自由轮中包括感应电机，如无，则包括电激励设备，以便于能让还能自由转动的转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H暂停转动驱动。
在正常运行的情况下，每个移动转子Rt均可以按照能与转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H进行连接的方式来与自由轮RI进行配合，以便于向其传输机械功率。反之，在电动机组件Ee1、Ee2，…Een出现故障的情况下，自由轮RI将与转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H的旋翼Rt断开连接。这种情况在定子Rt线圈发生短路时表现得尤为明显，这样会导致旋翼产生非常猛烈的感应制动力。
自由轮RI可以和与之相连的移动转子Rt位于同一平面P内，也可以位于和所述旋翼(参见图7)平面P2平行的其他平面P1内。在第一种情况下，电动机组GEMD的纵向尺寸会缩小。在第二种情况下，则会使电动机组GEMD的径向尺寸缩小。
在所附的图中，分布式电磁传动装置GEMD由八个电动机组件组成(n＝8)，但是其最低数量或最高数量将会随所产生的总功率的变化而变化和/或随着每个组件的单位功率的变化而变化。所产生的总功率可能会在几千瓦(比如在尾部旋翼转动的情况下)至几千千瓦(比如在旋翼驱动系统和/或飞机同轴旋翼转动的情况下)之间变化。
为避免电磁传动装置GEMD出现各种超出尺寸从而导致飞行器的机载质量以有害的方式增加，电动机组件在任何情况下下均只能提供满足所述飞行器驱动力和/或支承力所需的功率。反之，每个电动机组件Ee1、Ee2，…Een会在转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H上产生机械功率，从而得出如下关系：
Pr = Σ i = 1 n K i . P i m
其中：
·Pr表示为所述飞行器提供驱动力和/或支承力所需的最小机械功率；
·Pim表示在转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H上i行上的电动机组件可产生的最大机械功率，其中Pim<Pr；
·Ki表示i行上电动机组件的功率消耗，其中0≤ki≤1；Ki为可根据有效电动机组件数量进行调整的变量，和/或根据在时间t范围内为所述飞行器提供驱动力和/或支承力所需的额定机械功率Pr进行调整的变量；
·n表示组成电动机组GEMD的有效电动机组件的数量，其中n≥2，优选n＝5的情况；该电动机数量的变化将严格限制在电动机组数量范围内。
更特别的是，电动机组件Ee1、Ee2，…Een需要确定出设计尺寸，以便于让最低数量“Nmin”的所述组件全部都能够产生为所述飞行器提供驱动力和/或支承力所需的额定机械功率，其中Nmin≥2。单个电动机组件则无法以满足一台飞行器所要求的质量和功率方面要求的方式来提供额定机械功率Pr。
部分或所有电动机组件Ee1、Ee2，…Een均需要确定出设计基准，以便于每个转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H均能产生不同的最大机械功率。举个例子来说，可以在电动机组GEMD一端布置能产生最大的机械功率的电动机组件，并在另一端布置能够产生最低机械强度的电动机组件。该类“圆锥形”布置方式能保证给电动机组件Ee1、Ee2，…Een进行最佳的冷却。在此情况下，每个电动机组件Ee1、Ee2，…Een的消耗系数Ki均会有所不同。
但是所有电动机组件均可以确定出设计基准，以便于每个转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H上均能产生最大机械功率Pim。因此，可以获得“圆柱形”配置，在此配置形式下，转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H上的机械功率均是均匀的。在此情况下，每个电动机组件的消耗系数Ki均是相等的。
转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H上可以产生的最大功率PM为：
功率裕度Pf(>1)可以用如下公式表示：
P f = P 1 m + P 2 m + P 3 m + P 4 m + ... + P n m k 1 &CenterDot; P 1 m + k 2 &CenterDot; P 2 m + k 3 &CenterDot; P 3 m + k 4 &CenterDot; P 4 m + ... + k n &CenterDot; P n m
在所有电动机组件Ee1、Ee2，…Een均是相同组件的特殊情况下，即K1＝K2＝…＝Kn＝K
可以得出： P f = 1 k
可以出现故障而不使转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H上的额定功率Pr降低的电动机组件Ee1、Ee2，…Een最大数量采用如下公式得出：
N m = ( P 1 m + P 2 m + P 3 m + P 4 m + ... + P n m ) - k . ( P 1 m + P 2 m + P 3 m + P 4 m + ... + P n m ) P n m = P r . ( P f - 1 ) P n m
其中Nm为非零自然整数。
电动机组件Ee1、Ee2，…Een可以以物理方式进行分隔和绝缘(机械分离)和/或以电气方式相互进行分隔和绝缘(电气分离)。对于机械分离而言，举个例子来说，每个电动机组件均可以安装在专用的机箱内(或者英语的“壳体”)。对于电气分离而言，举个例子来说，可以在铁磁芯上准备一个或多个不同的线圈。该类隔离，例如，可以让分布式电磁传动装置GEMD承受火灾带来的创伤，而此类火灾可影响电动机组件的性能。
可采用电气控制设备UG来对分布式电磁传动装置GEMD进行管理。该设备由较为复杂的电子设备组成，典型的配置为一台或多台数字处理器或模拟处理器，以便于执行一个或多个程序、子程序、微型程序或运行其他类型的同等软件，从而以能总体上对本发明标的装置的运行情况进行管理的方式来管理分布式电磁传动装置的运行情况。尤其是，控制设备UG能够实现电动机组件Ee1、Ee2，…Een之间保持同步。
电气控制设备UG优选与能连续对每个电动机组件Ee1、Ee2，…Een完整性进行控制的设备相连。举个例子来说，检查设备由集成如每个电动机组件内的所有传感器组成，并配置用来检测旋翼的转动情况和角度、转子的供电情况、扭矩和/或产生的功率等等。如果其中一个或多个电动机组件Ee1、Ee2，…Een由最初的活跃状态变成故障状态，则需要配置控制设备UG来发出指令，以便于能够实时地重新配置所有所述组件所提供的功率。举个例子来说，在正常运行的状态下，只有一部分电动机组件Ee1、Ee2，…Een(比如Ee1至Ee6)能够传输转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H所需的功率。在电动机组件出现故障的情况下(比如Ee5和Ee6)，控制装置UG能瞬时让其他备用电动机组件(比如Ee7和Ee8)开始运行，以便于让分布式电磁传动装置GEMD继续将足够的功率传输到转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H上。
优选的做法是，如果其中一个或多个电动机组件Ee1、Ee2，…Een由最初的活跃状态变成故障状态，则需要配置控制设备UG来向其他有效的电动机组件发出指令，以便于能够实时地以线性方式为这些有效电动机组件中的每个组件重新配置所提供的功率，并修改变量“Ki”，以便于分布式电磁传动装置GEMD能够继续将足够的功率传输到转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H上。
举个例子来说，在正常运行的情况下，所有电动机组件(比如Ee1至Ee8)均能以可让分布式电磁传动装置将额定功率传输到转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H上的方式来为每个组件提供相应的最大功率。在电动机组件出现故障的情况下(比如Ee5和Ee6)，控制设备UG可以重新为仍然有效的每个电动机组件配置功率(比如Ee1、Ee2、Ee3、Ee4、Ee7和Ee8)，并增加损耗值Ki，以便于分布式电磁传动装置GEMD能够继续将足够的功率传输到转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H上。在电动机的八个组件最先能够运行，如果其中两个组件出现故障的情况下，其他六个仍然有效的电动机组件将提高相当于故障前1.33倍的功率。
此外，还可以对电动机组件Ee1、Ee2，…Een的每个组件的功率配送情况进行建模，以便于优化效率和散热效果。电动机组件Ee1、Ee2，…Een不要求必须完全具有相同的尺寸，也无需提供相同的功率。
电动机组GEMD因此具有功率配送型、冗余且自动修复型结构；在飞行器上使用时，需要配置为飞行型设备，以便于具有较强的耐多重故障和抗多弹道冲击后续损坏作用冲击韧性或耐火冲击韧性。
控制设备UG能根据飞行器的功率需求量来对分布式电磁传动装置(GEMD)的运行点进行管理。特别是，控制设备UG可以让每个电动机组件Ee1、Ee2，…Een随着飞行器的功率需求量变化情况使其扭矩或者转速发生变化。举个例子来说，在电动机组件出现故障的情况下，如果任何其他备用电动机组件均不可用，则控制设备UG可以发出指令，以增加尚在运行的电动机组件的扭矩或者转动工况，以便于分布式电磁传动装置GEMD能够继续将足够的功率传输到转动轴Rp1、Rp2、Rp、RAC、H上。
根据附图所示，飞行器内集成有发电机组GG以便于能进行发电。该发电机组GG可以由热化学发电机或热电发电机(Peltier型发电机或者其他类型)或者放射同位素发电机(核能发电机)或者燃料电池，或者涡轮发动机或者配备有内部发电机或者能够驱动外部发电机的内部燃料传动装置构成。典型地来说，该发电机组GG可以与相关设备相连，以便于能配送所产生的电能。该设备可以由较为复杂的电子设备组成，并在必要时采用控制设备UG进行管理。
发电机组GG所产生的电能可以临时存储在蓄电设备BATT内。实际上，后者可以由各类电池和/或超级电容器组成，和/或其他各类具有自己的管理和电子调节系统的类似设备组成(比如磁电池内的惰性调节器)。其超级电容器为具有超级高容量，且通常大于百法拉甚至千法拉容量的电容器。这些组件应采用最近发现的具有高恒定介电性质的材料。和电池相反的是，超级电容器可以在短时间内提供超级高的电流强度。在使用直升飞机的情况下，在自动转动期间，配电型GEMD电动机组可以借助发动机运行，因此可以重新对电池和/或超级电容器进行充电，并能调节主旋翼Rp1、Rp2、Rp的转动速度。
集成式功率控制器或者由控制设备UG进行管理的功率控制器，能够对分布式电磁传动装置GEMD的电能供应情况进行控制。该电能可以来自于蓄电设备BATT和/或发电机组GG。控制设备UG则可以配置用来通过功率控制器来对分布式电磁传动装置GEMD的电能供应情况进行管理。实际上，控制设备UG集成有一种程序，该程序中包括能对分布式电磁传动装置GEMD进行供电的指令：
只采用由发电机组GG所产生的电能来对分布式电磁传动装置GEMD进行供电(一部分的电能可以不同时输送到蓄电设备BATT内)；
要么只采用储存在蓄电设备BATT内的电能进行供电；
采用发电机组GG所产生的电能以及储存在蓄电设备BATT内的电能来进行组合供电(以便于满足比如起飞之类阶段所需的较高的过渡功率需求)。和传统飞行器相比，该组合供电可以显著地降低驱动系统的质量。
发电机组GG优选和能控制器运行状态的设备相连。实际上，这就涉及到集成入所述机组内的一个或多个传感器，以便于能连续对不同的运行参数进行控制。如果发电机组GG出现故障，或者在因遭受机械损坏、火灾和/或弹道冲击而出现故障的情况下，控制设备UG可以即刻发出指令，由存储在蓄电设备BATT内的电能来对分布式电磁传动装置GEMD进行供电。在使用直升飞机的情况下，和配备有常规驱动系统的直升飞机不同的是，如果发电机组GG出现故障，则存储在蓄电设备BATT内的电能可以驱动进行着陆并能进行稳定地飞行。发动机故障和自动转动将不再是紧急情况。
发电机组GG在某些情况下可能会排出一定的热量(尤其是在采用内燃型发动机的情况下)，从而产生采用标准光谱分析法可以检测出的飞行器或器械红外线痕迹。为便于实现隐形模式(无红外线痕迹，这是作战站场上必不可少的隐形组件)，控制设备UG能发出指令，以便于只采用储存在蓄电设备BATT内的电能来为分布式电磁传动装置GEMD进行配电，并发出指令让发电机组GG瞬时停止运行。

Claims (14)

1.一种飞行器，其组成包括一个或多个旋翼和/或一个或多个螺旋桨，能让至少一个转动轴(Rp1、Rp2、Rp、RAC、H)以变化速度或恒定速度转动的旋翼和/或螺旋桨旋转；所述飞行器集成有为保证给所述飞行器提供驱动力和/或支承力并让所述转动轴转动而配置的一个电磁传动装置(GEMD)，
其特征在于：
电磁传动装置(GEMD)是由若干电动机组件(Ee1、Ee2，…Een)组成的分布式电磁传动装置；每个组件均能让转动轴(Rp1、Rp2、Rp、RAC、H)产生一部分功率，每一部分功率则可以形成为所述飞行器提供驱动力和/或支承力所需的总功率；
分布式电磁传动装置(GEMD)能够直接在所述转动轴(Rp1、Rp2、Rp、RAC、H)上啮合；所述电磁传动装置和所述转动轴之间未安装任何运动驱动装置；
每个电动机组件(Ee1、Ee2，…Een)均直接与转动轴(Rp1、Rp2、Rp、RAC、H)相连，且至少包括一个固定定子(St)、至少一个移动转子(Rt)以及至少一个直接在所述转动轴上啮合的机械自由轮或电磁自由轮(RI)；所述移动转子(Rt)和所述机械自由轮或电磁自由轮(RI)以在电动机组件(Ee1、Ee2，…Een)正常运行情况下与所述转动轴相连接的方式来与所述机械自由轮或电磁自由轮进行配合，并在所述电动机组件发生故障时断开连接；
移动转子(Rt)转动轴线、机械自由轮或电磁自由轮(RI)轴线以及转动轴(Rp1、Rp2、Rp、RAC、H)轴线均具有同轴性。
2.根据权利要求1所述的飞行器，其每个自由轮(RI)均和与其相连的移动转子(Rt)位于同一平面(P)上。
3.根据前述权利要求其中之一所述的飞行器，其电动机组件(Ee1、Ee2，…Een)均分别以物理方式相互隔开和绝缘；每个所述电动机组件均装在专用的机箱内。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的飞行器，其电动机组件(Ee1、Ee2，…Een)的堆叠中包含与移动转子(Rt)数量不同或者与其数量相等的固定定子(St)。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的飞行器，其中电气控制设备(UG)与能连续对每个电动机组件(Ee1、Ee2，…Een)完整性进行控制的设备相连。
6.根据权利要求5所述的飞行器，如果其一个或多个电动机组件(Ee1、Ee2，…Een)发生故障，可以配置所述电气控制设备(UG)来发出指令，以便于能够：
实时地对所有电动机组件进行重新配置，并在必要时增加一个或多个备用电动机组件；
实时地对每个有用电动机组件所产生的功率进行重新配置，以便于能使分布式电磁传动装置(GEMD)继续为转动轴(Rp1、Rp2、Rp、RAC、H)提供足够的功率。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的飞行器，其组成包括：
专门用于发电的发电机组(GG)；所述发电机组和能够配送输送电能的设备相连；
用于储存所述发电机组(GG)所产生电能的蓄电设备(BATT)；
其中所述分布式电磁传动装置(GEMD)能够通过功率控制器以蓄电设备(BATT)和/或所述发电机组(GG)来供应电能。
8.根据权利要求7所述的飞行器，其蓄电设备(BATT)由各类电池和/或超级电容器组成。
9.根据权利要求7所述的飞行器，其发电机组(GG)由热化学发电机或热电发电机或者同位素无线电发电机或者燃料电池，或者涡轮发动机或者内部燃料传动装置构成。
10.根据权利要求7所述的飞行器，其电气控制设备(UG)可以配置用来根据所述飞行器的功率需求量来对分布式电磁传动装置(GEMD)的运行点进行管理。
11.根据权利要求7所述的飞行器，其组成包括配置用来对分布式电磁传动装置(GEMD)的供电情况进行管理的电气控制设备(UG)；所述电气控制设备集成有一个程序，其组成包括：
只采用由发电机组(GG)所产生的电能来对分布式电磁传动装置(GEMD)进行供电的指令；
只采用储存在蓄电设备(BATT)内的电能来对分布式电磁传动装置(GEMD)进行供电的指令；
采用发电机组(GG)所产生的电能以及储存在蓄电设备(BATT)内的电能来为分布式电磁传动装置(GEMD)进行组合供电的指令。
12.根据权利要求7所述的飞行器，其组成包括：
用于控制发电机组(GG)运行状态的设备；
配置用来对分布式电磁传动装置(GEMD)供电情况进行管理的电气控制设备(UG)；所述电气控制设备中集成有包含能在发电机组(GG)出现故障的情况下只采用储存在蓄电设备(BATT)内的电能来对所述电动机组进行供电的相应指令的程序。
13.根据权利要求7所述的飞行器，其组成包括配置用来对分布式电磁传动装置(GEMD)供电情况进行管理的电气控制设备(UG)；所述电气控制设备中集成有包含只采用储存在蓄电设备(BATT)内的电能来对所述电动机组进行供电的相应指令的程序，以及能同时让发电机组(GG)暂停运行的相应指令的程序。
14.根据权利要求9所述的飞行器，其中所述内部燃料传动装置配备有内部发电机或者能够驱动外部发电机。
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