CN108216649A - 一种用于自转旋翼机的预转加速和能量收集装置 - Google Patents

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朱清华
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    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
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Abstract

本发明公开了一种用于自转旋翼机的预转加速和能量收集装置，包含预转电机、功率转换器、蓄电池和超级电容，用于自转旋翼机在起飞时对旋翼进行预转加速，使自转旋翼机能够实现超短距离起飞甚至跳飞，在自转下滑和旋翼制动时对能量进行回收利用，以及在自转旋翼机闲置且有风的情况下，如同发电机一样进行发电并储存能量，以供下次使用。

Description

一种用于自转旋翼机的预转加速和能量收集装置
技术领域
本发明涉及航空技术领域，尤其涉及一种用于自转旋翼机的预转加速和能量收集装置。
背景技术
在自转旋翼机起飞时，往往需要比较大的功率和能量使旋翼进行预转并加速至一定的转速。超级电容配合预转电机的使用，能够很好地满足这一要求，使自转旋翼机实现超短距离起飞甚至跳飞，并能够在自转下滑和旋翼制动时对能量进行回收，以供下次起飞预转时使用。
超级电容是一种介于电池和普通电容之间的储能元件，其能量密度大于普通电容，功率密度大于蓄电池，适合进行短时间的大功率输出。当自转旋翼机进行预转时，需要超级电容进行放电，超级电容中应储存较多的能量；而当自转旋翼机进行自转下滑或旋翼制动时，超级电容中应当储存比较少的能量，以便在下滑或制动过程中接收较多的能量。此外，超级电容还具有内阻小，充放电效率高（百分之九十以上）、循环寿命长(几万至十万次)、无污染等独特的优点，和其他能量元件(发动机、蓄电池、燃料电池等)组成联合体共同工作，是实现能量回收利用、降低污染的有效途径，可以大大提高续驶里程。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种用于自转旋翼机的预转加速和能量收集装置。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种用于自转旋翼机的预转加速和能量收集装置，包含预转电机、功率转换器、蓄电池和超级电容；
所述功率转换器分别和所述蓄电池、超级电容电气连接；
所述功率转换器通过开关和所述预转电机电气相连；
所述预转电机的输出轴与自转旋翼机旋翼的中心轴固定相连，用于在自转旋翼机起飞前对旋翼进行预转并加速至预设的转速，并在自转旋翼机处于自转下滑、旋翼制动和风力发电状态时作为发电机；
所述蓄电池用于为所述预转电机提供电力供应、进而驱动自转旋翼机的旋翼转动；
所述超级电容用于在所述预转电机驱动自转旋翼机的旋翼预转加速时提供额外的功率和能量；
在自转旋翼机正常行驶时，所述功率转换器和预转电机之间的开关处于断开状态，此时，所述蓄电池能够通过所述功率转换器给所述超级电容充电；
在自转旋翼机处于自转下滑、旋翼制动和风力发电状态时，所述功率转换器和预转电机之间的开关处于联通状态，此时，旋翼带动预转电机转动进行发电、通过所述功率转换器给蓄电池和超级电容充电。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1. 超级电容的功率密度较大，可进行大电流放电，可以使自转旋翼机实现超短距离起飞，甚至跳飞；
2. 在自转下滑、旋翼制动和风力发电的过程中，可对蓄电池和超级电容进行充电，实现能量回收利用，延长自转旋翼机的续驶里程；
3. 可避免在预转加速过程中蓄电池进行大电流充放电，从而提高蓄电池的使用寿命；
4. 可提高制动装置的力矩，增强制动装置的可靠性。
附图说明
图1是本发明在旋翼预转加速时的工作状态示意图；
图2是本发明在自转旋翼机正常行驶时的工作状态示意图；
图3和图4是本发明在自转下滑、旋翼制动以及用作风力发电时的工作状态示意图。
图中，1-超级电容，2-蓄电池，3-功率变化器，4-预转电机，5-旋翼。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明公开了一种用于自转旋翼机的预转加速和能量收集装置，包含预转电机、功率转换器、蓄电池和超级电容；
所述预转电机与所述功率转化器电气连接，所述预转电机的输出轴与自转旋翼机的旋翼中心轴固定相连，用于在自转旋翼机起飞前对旋翼进行预转并加速至一定的转速；
所述功率转换器分别与所述预转电机、所述蓄电池和所述超级电容电气连接；
所述蓄电池与所述功率转换器电气连接，所述蓄电池是自转旋翼机的主要电力来源，为自转旋翼机提供所有的电力供应；
所述超级电容与所述功率转换器电气连接，所述超级电容适合进行短时间大功率放电，主要为旋翼预转加速时提供额外的功率和能量。
如图1所示，当自转旋翼机的旋翼处于预转加速状态时，蓄电池和超级电容同时通过功率转换器向预转电机供电，驱动旋翼进行预转并到达一定的转速；如图2所示，当自转旋翼机处于正常行驶状态时，断开功率转换器与预转电机之间的连接，蓄电池通过功率转换器给超级电容充电；如图3和4所示，当自转旋翼机处于自转下滑、旋翼制动和风力发电状态时，此时的预转电机用作发电机，旋翼带动预转电机转动，通过功率转换器给蓄电池或超级电容充电。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用于自转旋翼机的预转加速和能量收集装置，其特征在于，包含预转电机、功率转换器、蓄电池和超级电容；
所述功率转换器分别和所述蓄电池、超级电容电气连接；
所述功率转换器通过开关和所述预转电机电气相连；
所述预转电机的输出轴与自转旋翼机旋翼的中心轴固定相连，用于在自转旋翼机起飞前对旋翼进行预转并加速至预设的转速，并在自转旋翼机处于自转下滑、旋翼制动和风力发电状态时作为发电机进行发电；
所述蓄电池用于为所述预转电机提供电力供应、进而驱动自转旋翼机的旋翼转动；
所述超级电容用于在所述预转电机驱动自转旋翼机的旋翼预转加速时提供额外的功率和能量；
在自转旋翼机正常行驶时，所述功率转换器和预转电机之间的开关处于断开状态，此时，所述蓄电池能够通过所述功率转换器给所述超级电容充电；
在自转旋翼机处于自转下滑、旋翼制动和风力发电状态时，所述功率转换器和预转电机之间的开关处于联通状态，此时，旋翼带动预转电机转动进行发电、通过所述功率转换器给蓄电池和超级电容充电。
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