CN105857624A - 一种基于航空活塞发动机的分布式混合动力系统 - Google Patents

一种基于航空活塞发动机的分布式混合动力系统 Download PDF

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丁志刚
陈伟
张晨
何小明
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    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
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Abstract

本发明公开了一种基于航空活塞发动机的分布式混合动力系统，属于航空航天技术领域。该装置主要由航空活塞发动机、同轴式发电机、油箱、整流器、系统控制器、电机、螺旋桨等组成。其中航空活塞发动机产生动力，驱动同轴式发电机发电，经整流器调理，由系统管理模块将发电机或备用电池的电能分配至电机驱动螺旋桨产生推力或升力。

Description

一种基于航空活塞发动机的分布式混合动力系统
技术领域
本发明涉及一种基于航空活塞发动机的分布式混合动力系统。属于航空航天技术领域。
背景技术
目前小型固定翼或旋翼飞机的动力系统一般为航空活塞发动机或电动机直接驱动螺旋桨产生推力或升力。航空活塞发动机具有能量密度大、续航时间长等优点，但存在转速控制不稳定的问题；而电动系统拥有很好的控制稳定性，但受电池重量大、能量密度低等因素限制，航时较短。为了同时兼顾飞行器长航时和控制稳定性的优点，需开发新型的动力系统。本发明公布的基于航空活塞发动机的分布式混合动力系统兼顾了油动系统长航时和电动系统控制稳定的优点，可以满足小型飞行器对动力系统的需求。
发明内容
本发明的目的是设计一种基于航空活塞发动机的分布式混合动力系统，用于结合航空活塞动力系统和电动系统的优点，既可以符合长航时的要求，又可以保证其控制稳定性，扩展小型飞机的任务范围。
本发明的技术方案是：一种基于航空活塞发动机的分布式混合动力系统，包括若干个螺旋桨，每个螺旋桨一一对应配置有一个电机；还包括备用电池，包含有整流器和系统控制器的系统管理模块，航空活塞发动机，与航空活塞发动机之间通过发动机输出轴同轴连接的同轴式发电机，油箱；
所述油箱管道连接至航空活塞发动机；
所述电机、航空活塞发动机、同轴式发电机和备用电池均信号连接至系统控制器；通过系统控制器控制航空活塞发动机的启动、停车以及供油量，当航空活塞发动机处于正常工作状态时，备用电池处于停用状态，由航空活塞发动机产生动力，驱动同轴式发电机发电，经整流器调理，由系统控制器将同轴式发电机的电能分配至电机驱动螺旋桨产生推力或升力；当航空活塞发动机出现故障或燃油耗尽、系统处于怠速状态时，启用备用电池，使飞行器安全返航。
进一步的，所述油箱有两个，对称设置于飞行器的两侧机翼内。保证飞机的平衡。
进一步的，所述航空活塞发动机、同轴式发电机、系统管理模块和备用电池均设置于飞行器的中心轴上。
进一步的，所述系统控制器通过调整在不同飞行状态下电机的转速，从而控制螺旋桨输 出的推力或升力。
进一步的，当航空活塞发动机出现故障或燃油耗尽、系统处于怠速状态时，启用备用电池为飞行器提供动力，同时检测航空活塞发动机状态，尝试再次点火启动，若能成功启动，则系统管理模块切换为发动机工作模式；若启动失败，则使用备用电池，使飞行器安全返航。
本发明的有益效果是：
(1)、使飞行器既可以符合长航时的要求，又可以保证其控制稳定性；
(2)、起飞、降落以及处于怠速状态时可以有效降低油耗；
(3)、该系统利用分布式的电机驱动多个螺旋桨产生推力或升力，应用于多旋翼飞行器时，可大幅提高其续航时间。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1基于航空活塞发动机的分布式混合动力系统整体结构图1。
图中：螺旋桨101；电机102；备用电池103；系统管理模块104(包含整流器和系统控制器等)；发动机输出轴105；航空活塞发动机106；同轴式发电机107；油箱108。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示，一种基于航空活塞发动机的分布式混合动力系统，包括若干个螺旋桨101，每个螺旋桨101一一对应配置有一个电机102；还包括备用电池103，包含有整流器和系统控制器的系统管理模块104，航空活塞发动机106，与航空活塞发动机之间通过发动机输出轴105同轴连接的同轴式发电机107，油箱108；所述油箱108管道连接至航空活塞发动机106；飞行动力系统由安装于飞行器机翼上的电机102和螺旋桨101组成。所述电机102、航空活塞发动机106、同轴式发电机107和备用电池103均信号连接至系统控制器；通过系统控制器控制航空活塞发动机的启动、停车以及供油量，当航空活塞发动机处于正常工作状态时，备用电池处于停用状态，由航空活塞发动机产生动力，驱动同轴式发电机发电，经整流器调理，由系统控制器将同轴式发电机的电能分配至电机驱动螺旋桨产生推力或升力；当航空活塞发动机出现故障或燃油耗尽、系统处于怠速状态时，启用备用电池为飞行器提供动力，同时检测航空活塞发动机状态，尝试再次点火启动，若能成功启动，则系统管理模块切换为发动机工作模式；若启动失败，则使用备用电池，使飞行器安全返航。
本系统可监测发动机转速、发电机输出电压、整流器输出电流、螺旋桨推力或升力、耗油量等参数，由控制系统根据飞行状态控制发动机的运转负荷，使整套动力系统以最佳经济 状态持续工作。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于航空活塞发动机的分布式混合动力系统，其特征在于，包括若干个螺旋桨(101)，每个螺旋桨(101)一一对应配置有一个电机(102)；还包括备用电池(103)，包含有整流器和系统控制器的系统管理模块(104)，航空活塞发动机(106)，与航空活塞发动机之间通过发动机输出轴(105)同轴连接的同轴式发电机(107)，油箱(108)；
所述油箱(108)管道连接至航空活塞发动机(106)；
所述电机(102)、航空活塞发动机(106)、同轴式发电机(107)和备用电池(103)均信号连接至系统控制器；通过系统控制器控制航空活塞发动机的启动、停车以及供油量，当航空活塞发动机处于正常工作状态时，备用电池处于停用状态，由航空活塞发动机产生动力，驱动同轴式发电机发电，经整流器调理，由系统控制器将同轴式发电机的电能分配至电机驱动螺旋桨产生推力或升力；当航空活塞发动机出现故障或燃油耗尽、系统处于怠速状态时，启用备用电池为飞行器提供动力。
2.根据权利要求1所述的一种基于航空活塞发动机的分布式混合动力系统，其特征在于，所述油箱(108)有两个，对称设置于飞行器的两侧机翼内。
3.根据权利要求1所述的一种基于航空活塞发动机的分布式混合动力系统，其特征在于，所述航空活塞发动机(106)、同轴式发电机(107)、系统管理模块(104)和备用电池(103)均设置于飞行器的中心轴上。
4.根据权利要求1所述的一种基于航空活塞发动机的分布式混合动力系统，其特征在于，所述系统控制器通过调整在不同飞行状态下电机的转速，从而控制螺旋桨输出的推力或升力。
5.根据权利要求1所述的一种基于航空活塞发动机的分布式混合动力系统，其特征在于，当航空活塞发动机出现故障或燃油耗尽、系统处于怠速状态时，启用备用电池为飞行器提供动力，同时检测航空活塞发动机状态，尝试再次点火启动，若能成功启动，则系统管理模块切换为发动机工作模式；若启动失败，则使用备用电池，使飞行器安全返航。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107816384A (zh) * 2017-10-11 2018-03-20 中国航发南方工业有限公司 基于星形活塞发动机的航空混合动力系统及其无人机
CN109278997A (zh) * 2017-07-21 2019-01-29 通用电气公司 垂直起飞与降落飞行器的操作
CN111099024A (zh) * 2018-10-29 2020-05-05 中科灵动航空科技成都有限公司 油电混合动力旋翼无人机点火重启动方法、系统及存储器
CN112965540A (zh) * 2021-03-31 2021-06-15 南京航空航天大学 基于模糊自抗扰的无人直升机活塞发动机转速控制方法
CN113665824A (zh) * 2021-08-20 2021-11-19 浙江点辰航空科技有限公司 一种小型航空飞行器混合动力装置
CN117227984A (zh) * 2023-11-10 2023-12-15 山西彗星智能科技有限责任公司 一种航空混动能源系统用控制系统及其控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014131914A1 (es) * 2013-02-28 2014-09-04 Axter Aerospace Sl Sistema de potencia híbrido para aeronaves de motor de pistón
US20140283519A1 (en) * 2013-03-25 2014-09-25 Airbus Helicopters Rotary wing aircraft with a hybrid power plant
CN105173092A (zh) * 2015-07-15 2015-12-23 北京虹湾威鹏信息技术有限公司 一种混合动力多轴旋翼无人机
US9248908B1 (en) * 2013-06-12 2016-02-02 The Boeing Company Hybrid electric power helicopter
CN105322636A (zh) * 2015-08-10 2016-02-10 南京多零无人机技术有限公司 一种多旋翼飞行器并联混合动力模块

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014131914A1 (es) * 2013-02-28 2014-09-04 Axter Aerospace Sl Sistema de potencia híbrido para aeronaves de motor de pistón
US20140283519A1 (en) * 2013-03-25 2014-09-25 Airbus Helicopters Rotary wing aircraft with a hybrid power plant
US9248908B1 (en) * 2013-06-12 2016-02-02 The Boeing Company Hybrid electric power helicopter
CN105173092A (zh) * 2015-07-15 2015-12-23 北京虹湾威鹏信息技术有限公司 一种混合动力多轴旋翼无人机
CN105322636A (zh) * 2015-08-10 2016-02-10 南京多零无人机技术有限公司 一种多旋翼飞行器并联混合动力模块

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109278997A (zh) * 2017-07-21 2019-01-29 通用电气公司 垂直起飞与降落飞行器的操作
CN107816384A (zh) * 2017-10-11 2018-03-20 中国航发南方工业有限公司 基于星形活塞发动机的航空混合动力系统及其无人机
CN111099024A (zh) * 2018-10-29 2020-05-05 中科灵动航空科技成都有限公司 油电混合动力旋翼无人机点火重启动方法、系统及存储器
CN112965540A (zh) * 2021-03-31 2021-06-15 南京航空航天大学 基于模糊自抗扰的无人直升机活塞发动机转速控制方法
CN113665824A (zh) * 2021-08-20 2021-11-19 浙江点辰航空科技有限公司 一种小型航空飞行器混合动力装置
CN117227984A (zh) * 2023-11-10 2023-12-15 山西彗星智能科技有限责任公司 一种航空混动能源系统用控制系统及其控制方法

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