CN111605714A - 一种用于无人直升机的油电混合动力传动系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于无人直升机的油电混合动力传动系统及其使用方法,包括发动机系统、主传动系统、发电‑应急电动系统,其中发动机系统包括发动机本体、离心式离合器;所述主传动系统包括主减速器、辅助减速系统;发电‑应急电动系统包括发电‑电动一体机、联轴器、发电‑电动控制模块、机载电源模块。本发明的优点为:实现了无人直升机传动系统的油电混合动力传输,提供了应急状态下无人直升机动力传动方案和控制策略,提高了无人直升机动力系统的可靠性,降低了无人直升机在发动机停车情况下的坠毁概率,并可在其他应急条件下保证飞行安全,增强无人直升机的特殊飞行性能。
Description
技术领域
本发明涉及航空器设计技术领域,尤其涉及一种用于无人直升机的油电混合动力传动系统及其使用方法。
背景技术
动力传动系统的性能和可靠性直接影响了无人直升机的安全性和可靠性,尤其是在特殊领域和区域执行任务的无人直升机,其整机整系统的可靠性是设计者、使用者和监管方最为关心和考量的。
目前,工业级的中小型无人直升机由于起飞重量、载荷和成本等限制大多采用单台活塞式发动机驱动主传动系统的动力传动形式,活塞发动机的可靠性直接影响了整机及系统的安全性和可靠性。单发无人直升机在执行飞行任务时,一旦发生发动机停车且无法再次启动的情况,无人直升机只能进入安全应急程序控制直升机进入自转下滑并降落;同时由于活塞式发动机高原和高空性能的先天不足,无人直升机的高原性能和其他特殊飞行性能均受到限制。
为提高中小型无人直升机动力传动系统的可靠性,通常采购选用一台以上较高可靠性的航空活塞式发动机,或者通过增加发动机在高原和高空的输出功率的办法,如涡轮增压(电子式或机械式),以降低发动机在相应环境下的功率输出衰减。但造成的问题如下:一、选用一台以上航空高可靠性发动机大幅增加了无人直升机的生产成本、使用和维护成本,并增加了空机重量,降低了无人直升机的载荷能力,耗油率增加续航性能下降;二、采用涡轮增压方式提高发动机特殊环境的功率输出,同样会造成相应装置的功率损耗和空机重量增加,且技术难度和匹配工作复杂,相应的成本也会增加。
因此如何在现有单发无人直升机动力传动系统基础上进行改进,提高动力传动系统的整体可靠性,降低因发动机停车或特殊环境下发动机功率不足引起的飞行安全事故,减小无人直升机的直接损失和间接损失,保证地面人员的安全是当前技术人员面临的重要问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷,提供一种用于无人直升机的油电混合动力传动系统及其使用方法,该系统提高无人直升机在应急状态下(停车或其他应急状态)的安全裕度和生存概率,保证无人直升机在特殊条件下的飞行安全和性能实现,可以有效解决背景技术中的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供了如下的技术方案:
第一方面,本发明提供一种用于无人直升机的应急油电混合动力传动系统,包括发动机系统、主传动系统、发电-应急电动系统,其中:
所述发动机系统包括活塞式发动机、发动机电子控制单元(ECU)、离心式离合器;所述活塞式发动机通过橡胶减震器安装于无人直升机机身;所述离心式离合器同轴固定在发动机的输出轴上,包括离心式蹄块和离合器外环;
所述主传动系统包括主减速器、辅助减速系统;所述主减速器包括主减速箱体、发动机输入齿轮轴、大锥齿轮、电动机双向齿轮轴;所述发动机输入齿轮轴一端与大锥齿轮啮合,通过轴承固定在主减速箱体上,另一端连接联轴器,并与发动机离合器外环固连;所述电动机双向齿轮轴与大锥齿轮啮合,通过轴承固定在主减速箱体上;所述辅助减速系统包括小同步带轮、大同步带轮和同步带;所述小同步带轮与电动机双向齿轮轴同轴固定,大同步带轮通过轴承固定于主减速器上,大小同步带轮通过同步带连接同向旋转;
所述发电-应急电动系统包括发电-电动一体机、电动系统控制模块、电源模块、联轴器;所述发电-电动机一体机通过联轴器与大同步带轮同轴固连;所述电动系统控制模块包括发电机整流稳压模块和电动机电子调速器模块;所述电源模块包括机载供电电源模块和动力电池模块;
所述发动机系统通过离合器与主传动系统连接,在发动机低速运转或停车时,离心式离合器蹄块与离合器外环脱离,便于直升机怠速状态下旋翼停转和停车时直升机自转下滑功能实现;
所述的主传动系统将发动机的机械能输出给直升机的旋翼系统(包括尾旋翼系统),并通过辅助减速系统与应急发电-电动系统连接,在正常和应急工作状态下同时或单独由相应动力系统为无人直升机的旋翼系统提供动力输入;所述的主传动系统中的发动机输入齿轮轴和电动机双向齿轮轴与大锥齿轮同时啮合,齿轮端模数和齿数相同,转速相同,并180°分布于直升机前后两端;
所述的发电-应急电动系统中的电动机的极限最大功率与发动机最大功率相当或更高,能够在发动机停车或发动机功率不足的应急状态下提供紧急动力供给或补偿,保证无人直升机安全返航或飞行状态的稳定;
所述的发电机整流稳压模块,其接通开关由飞控系统控制;直升机正常工作状态下,电动机作为发电机输出电流由发电机整流稳压模块输出给无人直升机机载供电电源系统,为其充电并为直升机机载电源设备供电;应急状态下,飞控系统关闭发电机整流稳压模块,停止供电;
所述的电动机电子调速器模块,其接通开关和控制信号由飞控系统控制,直升机正常工作状态下,电子调速器模块关闭;应急状态下(发动机停车或高原起降、机动规避、遭遇突风等),飞控系统接通并控制电子调速器模块,将电源模块的电能通过电子调速器模块输入给主传动系统,驱动直升机旋翼系统,短时间满足或补偿直升机的功率需求。
所述的电源模块中的动力电池为高能量密度电池,正常状态不对外输出电能,作为机载供电电池的备份;在发动机停车或其他应急状态下电动机电子调速器模块将动力电池的电能输出给电动机工作,转换为机械能通过辅助减速系统驱动直升机旋翼系统工作;由于应急工作时间短,所需能量较小,因此体积和重量较小;
据本发明实施的无人直升机应急混合动力传动系统具有以下优点:
一、应急混合动力传动系统在正常工作时发电-电动一体机处于发电模式,不增加过多废重,是一种提高无人直升机动力传动系统可靠性相对成本较低和结构简单的方式。
二、在发动机停车时提供了应急的动力输出,增加了直升机安全返航和降落的可能性,为直升机在发动机停车后的应急处置策略提供了一种较为可靠的技术组成和实施方案,可大幅降低无人直升机因发动机停车带来的直接和间接损失,尤其是保证了地面人员安全。
三、在特殊环境和条件下发动机功率不足情况下,发动机和发电-应急电动系统共同为直升机旋翼系统提供功率输出,能够短时提高无人直升机的高原起降性能和载荷能力,应对突风、规避机动等特殊需求,相对成本较低。
在上述技术方案的基础上,本发明还可做出如下改进:
优选的,所述的主传动系统的辅助减速系统可采用齿轮减速结构形式与电动机连接,以适应更大功率电动机的动力传递;
优选的,所述主传动系统可增加下锥齿轮和旋翼轴(内轴),发电-电动一体机直接通过联轴器与电动机双向齿轮轴连接,形成共轴双旋翼直升机应急混合动力传动技术方案;
优选的,所述电动机可根据直升机空间条件,与发动机安装在同一侧,通过辅助减速系统与发动机离合器外环连接,驱动发动机输入齿轮轴与发动机输出轴同向旋转,减少一根电动机双向齿轮轴,减轻主减速器的重量。
第二方面,一种用于无人直升机的油电混合动力传动系统的使用方法,当无人直升机工作在正常状态下,发动机的功率满足直升机飞行需求和发电需要,飞控系统打开发电机整流和稳压模块,关闭电动系统中的电动机电子调速器模块,发动机通过主传动系统将富余功率输出给发电-电动一体机,发电-电动一体机工作为发电状态,并通过整流和稳压模块为机载供电模块充电同时为机载设备供电;此时动力电池模块为静默状态,作为机载供电模块的备份,在机载供电模块故障时紧急为机载设备供电;
当无人直升机发生发动机停车且空中再次启动不成功情况下,发动机通过离合器与主传动系统断开,飞控系统关闭发电机整流和稳压模块,打开电动系统中的电动机电子调速器模块,动力电池模块进入工作状态,通过电子调速器模块将电能输出给发电-电动一体机,此时发电-电动一体机工作极限功率状态,带动主传动系统驱动直升机旋翼系统工作,根据飞行高度和直升机飞行状态选择相应的控制策略操控直升机进入安全飞行模式,尽快安全返航和安全降落,此时返航和降落过程由发电-应急电动系统全电动驱动。
当无人直升机在遇到发动机功率不足情况下,飞控系统短暂关闭发电机整流和稳压模块,并打开电动系统中的电动机电子调速器模块,动力电池模块进入工作状态,通过电子调速器模块将电能输出给电动机,飞控系统根据发动机功率不足需求并计算功率缺口,调整发电-电动一体机功率输出,带动主传动系统与发动机同时驱动直升机旋翼系统工作,满足相应应急状态的直升机动力需求,保证直升机飞行安全和性能实现,此时直升机工作在应急混合动力模式。
第二方面的优点与第一方面的优点相同,故在此不再赘述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。
在附图中:
图1为本发明一种用于无人直升机的应急混合动力传动系统组成示意图;
图2为本发明一种用于无人直升机的应急混合动力传动系统实例的轴测图;
图3为本发明一种用于无人直升机的应急混合动力传动系统实例的侧视剖视图;
图4为本发明一种用于无人直升机的应急混合动力传动系统正常工作示意图;
图5为本发明一种用于无人直升机的应急混合动力传动系统应急状态工作示意图;
图6为本发明一种用于无人直升机的应急混合动力传动系统紧急状态工作示意图。
其中,图中:
100-发动机系统,
110-发动机本体,120-离合器,130-发动机电子控制系统;
200-主传动系统;
210-主减速器,211-主减速器箱体,213-发动机输入齿轮轴,214-大锥齿轮,215-电动机双向齿轮轴,220-辅助减速系统,221-小同步带轮,222-大同步带轮,223-同步带;
300-发电-应急电动系统;
310-发电-电动一体机,320-联轴器,330-电动系统控制模块、331-发电机整流和稳压模块、332-电动机电子调速器模块,340-电源模块,341-机载供电模块,342-动力电池模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、 “第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中, “多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
为了更好地理解上述技术方案,下面将结合说明书附图以及具体实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
无人直升机在应急状态下(遭遇突风、规避机动等)动力需求较大,而在飞行中发动机停车的紧急状态下直升机面临着零动力情况,需要无人直升机自主判断转入自转下滑的应急程序。本发明通过为原发动机-主传动系统的传统动力传动系统配置增加一套发电-应急电动系统,在直升机正常飞行状态下,发动机能够满足飞行需求时,发电-应急电动系统工作在发电状态,为机载供电模块充电并给机载设备供电,此时的直升机控制方式和本发明应急混合动力传动系统工作在正常模式,为纯油动发动机驱动模式;在直升机应急状态下,发动机功率不能满足飞行需求,发电-应急电动系统根据飞控系统的判断和解算,调整工作为电动状态,由动力电池输出电能驱动电动机与发动机系统一同带动主传动系统运转,为直升机旋翼系统提供动力,此时直升机控制方式和本发明应急混合动力传动系统工作在应急模式,为混合动力驱动模式;在直升机紧急状态下,发动机发生停车或重大故障必须关车情况下,发电-应急电动系统根据飞控系统的判断和解算,调整工作为极限电动状态,由动力电池以最大功率输出电能驱动电动机带动主传动系统运转,为直升机旋翼系统提供动力,此时直升机控制方式和本发明应急混合动力传动系统工作在紧急模式,为纯电动驱动模式;
如图1所示,本发明实施例公开了一种用于无人直升机的应急混合动力传动系统的组成示意图,包括发动机系统100、主传动系统200、发电-应急电动系统300,其中:
发动机系统100中的发动机电子控制系统130一方面负责采集发动机本体110状态参数输入给飞控系统,并按飞控系统解算的控制信号控制发动机的节气门开度和其他控制设备,以控制发动机本体110通过离合器120带动主传动系统200以额定转速驱动直升机主旋翼旋转。
正常状态下,主传动系统200通过联轴器320带动发电-电动一体机310旋转发电,将电能通过发电机整流和稳压模块331存储到机载供电模块341里,并为机载设备供电,动力电池模块342保持静默,作为机载供电模块341备份;
应急状态下,发动机系统100功率不能满足飞行状态需求或遭遇突风、规避机动以及在高海拔地区起降时,飞控系统根据发动机电子控制系统130给出的发动机本体状态参数,解算出功率需求,由飞控系统控制发电-应急电动系统300转换工作模式为电动状态,动力电池模块342激活工作,由电动机电子调速器模块332按飞控系统给出的控制信号调节发电-电动一体机310功率输出大小,补偿发动机功率缺口和不足,共同带动主传动系统200以额定转速驱动主旋翼旋转,短时满足应急状态下的直升机功率需求;
紧急状态下,发动机系统100出现停车且无法再次启动,发动机停车后通过离合器与主传动系统脱离,不再为直升机提供动力;此时发动机电子控制系统130向飞控系统发出停车信号,飞控系统根据直升机飞行高度和飞行状态,按紧急程序控制发电-应急电动系统工作在紧急模式下,动力电池模块342由电动机电子调速器根据飞控系统控制信号以极限工作状态工作,驱动发电-电动一体机以最大功率带动主传动系统继续以额定转速运转,保证直升机旋翼系统按飞控控制要求进入安全返航和紧急降落航线飞行,直至安全降落。
如图2-3,本发明的第一个实施例,发动机系统100通过离合器120驱动主传动系统200,主传动系统200的主减速器210包括主减速器箱体211,发动机输入齿轮轴213,大锥齿轮214,电动机双向齿轮轴215,辅助减速系统220包括小同步带轮221,大同步带轮222;所述发动机输入齿轮轴213一端与大锥齿轮啮合214,通过轴承固定在主减速箱体211上,另一端连接发动机离合器外环固连;所述电动机双向齿轮轴215与大锥齿轮214啮合,通过轴承固定在主减速箱体上;所述小同步带轮221与电动机双向齿轮轴215同轴固定,大同步带轮222通过轴承固定于主减速器上,大小同步带轮通过同步带223连接同向旋转;其中大锥齿轮214与主旋翼轴固定,驱动主旋翼旋转,电动机双向齿轮轴215可驱动尾旋翼传动系统,带动尾旋翼旋转;
如图4,根据本发明的实施例,正常工作模式的动力传输方式按以下方式进行:发动机电子控制模块130通过发动机各传感器和信号发生器采集发动机本体110的状态参数,提供飞控系统解算发动机控制信号反馈,由发动机电子控制模块130根据控制信号控制发动机节气门开度和各开关等,保证发动机功率输出通过离合器120带动主传动系统驱动旋翼系统以恒定速度运转,保证发动机机械能转变为旋翼的旋转动能;此时飞控系统给出控制信号到发电-应急电动系统300的电动系统控制模块330,发电机整流和稳压模块331工作,主传动系统200通过联轴器320带动发电-电动一体机310将机械能转变为电能传输给机载供电模块341,并同时为机载设备供电;此时动力电池模块342作为机载供电模块341的备份,在其发生故障时紧急为机载设备供电。
如图5,根据本发明的实施例,应急工作模式的动力传输方式按以下方式进行:发动机电子控制模块130通过发动机各传感器和信号发生器采集发动机本体110的状态参数,提供飞控系统解算判断发动机功率不足时,一端给出发动机控制信号反馈,由发动机电子控制模块130根据控制信号控制发动机节气门开度和各开关等,保证发动机最大功率输出,另一端给出控制信号到发电-应急电动系统300的电动系统控制模块330,发电机整流和稳压模块331停止工作,电动机电子调速器模块332激活工作,根据飞控系统控制信号大小调整发电-电动一体机310功率大小,通过联轴器320带动主传动系统200旋转,将动力电池模块342的电能转变为机械能,与发动机系统100一同驱动主传动系统200工作,满足应急状态直升机的功率需求;
如图6,根据本发明的实施例,紧急工作模式的动力传输方式按以下方式进行:发动机电子控制模块130通过发动机各传感器和信号发生器采集发动机本体110的状态参数,提供飞控系统解算判断发动机停车时,发动机停车后通过离合器120与主传动系统脱离了,不参与动力传输;飞控系统即刻给出控制信号到发电-应急电动系统300的电动系统控制模块330,发电机整流和稳压模块331停止工作,电动机电子调速器模块332激活工作,根据飞控系统预定紧急程序发出控制信号控制发电-电动一体机310以最大功率运行,通过联轴器320带动主传动系统200旋转,将动力电池模块342的电能转变为机械能,单独驱动主传动系统200工作,保证直升机能够收飞控系统控制进入安全返航和紧急降落程序;
本发明的实施例在紧急状态下的控制策略可按以下方式进行:在直升机发生停车时,如果直升机的飞行高度足够高,可按照由应急电动系统驱动直升机进入最大下滑率的自转下滑状态飞行,此时电动系统仅输出较小功率,在接近地面时电动系统调整功率输出,以巡航功率迅速接近降落场地,在到达降落点上空后,电动系统以最大功率控制直升机垂直降落;如果发生停车时,直升机飞行具有一定高度,应急电动系统以巡航功率驱动直升机进入下滑航线,在到达降落点上空后再以最大功率垂直降落;如果发生停车时直升机处于起降阶段,应急电动系统直接切换到最大功率状态,以最快速度控制直升机安全降落。
第二方面,一种用于无人直升机的油电混合动力传动系统的使用方法,包括以下步骤:
当无人直升机工作在正常状态下,发动机的功率满足直升机飞行需求和发电需要,飞控系统打开发电机整流和稳压模块,关闭电动系统中的电动机电子调速器模块332,发动机通过主传动系统200将富余功率输出给电动机,电动机工作为发电状态,并通过整流和稳压模块为机载供电模块341充电同时为机载设备供电;此时动力电池模块342为静默状态,作为机载供电模块的备份,在机载供电模块341故障时紧急为机载设备供电;
当无人直升机发生发动机停车且空中再次启动不成功情况下,发动机通过离合器与主传动系统断开,飞控系统关闭发电机整流和稳压模块,打开电动系统中的电动机电子调速器模块332,动力电池模块342进入工作状态,通过电子调速器模块将电能输出给电动机,此时电动机工作极限功率状态,带动主传动系统驱动直升机旋翼系统工作,根据飞行高度和直升机飞行状态选择相应的控制策略操控直升机进入安全飞行模式,尽快安全返航和安全降落,此时返航和降落过程由发电-应急电动系统全电动驱动;
当无人直升机在遇到发动机功率不足情况下,飞控系统短暂关闭发电机整流和稳压模块,并打开电动系统中的电动机电子调速器模块,动力电池模块进入工作状态,通过电子调速器模块将电能输出给电动机,飞控系统根据发动机功率不足需求并计算功率缺口,调整电动机功率输出,带动主传动系统与发动机同时驱动直升机旋翼系统工作,满足相应应急状态的直升机动力需求,保证直升机飞行安全和性能实现,此时直升机工作在应急混合动力模式。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于无人直升机的油电混合动力传动系统,包括发动机系统、主传动系统、发电-应急电动系统,其特征在于:所述发动机系统包括活塞式发动机、发动机电子控制单元、离心式离合器;所述活塞式发动机通过橡胶减震器安装于无人直升机机身;所述离心式离合器同轴固定在发动机的输出轴上,包括离心式蹄块和离合器外环;
所述主传动系统包括主减速器、辅助减速系统;所述主减速器包括主减速箱体、发动机输入齿轮轴、大锥齿轮、电动机双向齿轮轴;所述发动机输入齿轮轴一端与大锥齿轮啮合,通过轴承固定在主减速箱体上,另一端与发动机离合器外环固连;所述电动机双向齿轮轴与大锥齿轮啮合,通过轴承固定在主减速箱体上;所述辅助减速系统包括小同步带轮、大同步带轮和同步带;所述小同步带轮与电动机双向齿轮轴同轴固定,大同步带轮通过轴承固定于主减速器上,大同步带轮和小同步带轮通过同步带连接同向旋转;
所述发电-应急电动系统包括发电-电动一体机、联轴器、电动系统控制模块和电源模块;所述电动机通过联轴器与大同步带轮同轴固连;所述电动系统控制模块包括发电机整流稳压模块和电动机电子调速器模块;所述电源模块包括机载供电电源模块和动力电池模块。
2.根据权利要求1所述的用于无人直升机的油电混合动力传动系统,其特征在于:所述发动机系统通过离合器与主传动系统连接,在发动机低速运转或停车时,离心式离合器蹄块与离合器外环脱离,以实现直升机怠速状态下旋翼停转和停车时直升机自转下滑。
3.根据权利要求1所述的用于无人直升机的油电混合动力传动系统,其特征在于:所述的主传动系统将发动机的机械能输出给直升机的旋翼系统,并通过辅助减速系统与发电-应急电动系统连接,在正常和应急工作状态下同时或单独由相应动力系统为无人直升机的旋翼系统提供动力输入。
4.根据权利要求3所述的用于无人直升机的油电混合动力传动系统,其特征在于:所述的发电-应急电动系统中的发电-电动一体机的极限最大功率相同或大于发动机最大功率,以实现在发动机停车或发动机功率不足的应急状态下提供紧急动力供给或补偿,无人直升机安全返航或飞行状态的稳定。
5.根据权利要求3所述的用于无人直升机的油电混合动力传动系统,其特征在于:所述的主传动系统中的发动机输入齿轮轴和电动机双向齿轮轴与大锥齿轮同时啮合,齿轮端模数和齿数相同,转速相同,并180°分布于直升机前后两端。
6.根据权利要求1所述的用于无人直升机的油电混合动力传动系统,其特征在于:所述的发电机整流稳压模块,其接通开关由飞控系统控制;直升机正常工作状态下,电动机作为发电机输出电流由发电机整流稳压模块输出给无人直升机机载供电电源系统,为其充电并为直升机机载电源设备供电;应急状态下,飞控系统关闭发电机整流稳压模块,停止供电。
7.根据权利要求1所述的用于无人直升机的油电混合动力传动系统,其特征在于:所述的电动机电子调速器模块,其接通开关和控制信号由飞控系统控制,直升机正常工作状态下,电子调速器模块关闭;应急状态下,飞控系统接通并控制电子调速器模块,将电源模块的电能通过电子调速器模块输入给主传动系统,驱动直升机旋翼系统,以实现满足或补偿直升机的功率。
8.根据权利要求4所述的用于无人直升机的油电混合动力传动系统,其特征在于:所述的电源模块中的动力电池为高能量密度电池,正常状态不对外输出电能,作为机载供电电池的备份;在发动机停车或其他应急状态下电动机电子调速器模块将动力电池的电能输出给电动机,转换为机械能通过辅助减速系统驱动直升机旋翼系统工作。
9.一种用于无人直升机的油电混合动力传动系统的使用方法,其特征在于:包括以下步骤:
当无人直升机工作在正常状态下,发动机的功率满足直升机飞行需求和发电需要,飞控系统打开发电机整流和稳压模块,关闭电动系统中的电动机电子调速器模块,发动机通过主传动系统将富余功率输出给电动机,电动机工作为发电状态,并通过整流和稳压模块为机载供电模块充电同时为机载设备供电;此时动力电池模块为静默状态,作为机载供电模块的备份,在机载供电模块故障时紧急为机载设备供电;
当无人直升机发生发动机停车且空中再次启动不成功情况下,发动机通过离合器与主传动系统断开,飞控系统关闭发电机整流和稳压模块,打开电动系统中的电动机电子调速器模块,动力电池模块进入工作状态,通过电子调速器模块将电能输出给电动机,此时电动机工作极限功率状态,带动主传动系统驱动直升机旋翼系统工作,根据飞行高度和直升机飞行状态选择相应的控制策略操控直升机进入安全飞行模式,尽快安全返航和安全降落,此时返航和降落过程由发电-应急电动系统全电动驱动;
当无人直升机在遇到发动机功率不足情况下,飞控系统短暂关闭发电机整流和稳压模块,并打开电动系统中的电动机电子调速器模块,动力电池模块进入工作状态,通过电子调速器模块将电能输出给电动机,飞控系统根据发动机功率不足需求并计算功率缺口,调整电动机功率输出,带动主传动系统与发动机同时驱动直升机旋翼系统工作,满足相应应急状态的直升机动力需求,保证直升机飞行安全和性能实现,此时直升机工作在应急混合动力模式。
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