CN205615726U - 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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Abstract

本实用新型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
本实用新型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。本实用新型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。
实用新型内容
本实用新型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。
本实用新型的技术方案是：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。
本实用新型的有益效果是：
(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
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
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
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
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实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (3)

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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2018163171A1 (en) * 2017-03-09 2018-09-13 Shafir Yehuda Vertical takeoff and landing light aircraft
JP2019031269A (ja) * 2017-05-17 2019-02-28 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 航空機用推進システム

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