CN207433818U - 一种飞行器用混合动力集成单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种飞行器用混合动力集成单元，该飞行器用混合动力集成单元包括发动机、电动机、螺旋桨、电源、电子控制系统及行星齿轮机构。行星齿轮机构包括：输入端I，输入端II；输出端；外齿圈轴；制动器；行星架；行星轮；双联齿轮；输出轴；增速齿轮；增速轴。本实用新型中，发动机和电机既能单独工作，又能进行动力耦合输出，在发动机或电机发生故障时仍能输出功率，增加动力系统安全裕度，结构紧凑，发动机可以始终工作在高效区间，提高了燃油效率，增加发动机部件寿命，降低发动机维护成本，同时电机可以作为发动机的起动机，也可以作为发电机使用，可以确保电源不亏电，提升了续航能力，从而全面提升飞行器性能。

Description

一种飞行器用混合动力集成单元

技术领域

本实用新型涉及航空油电混合动力技术领域，特别是一种飞行器用混合动力集成单元。

背景技术

燃油效率和续航能力是飞行器非常重要的技术指标，飞行器在起飞时所需功率大，巡航所需功率仅占起飞时的一半左右，发动机的选型必须首先满足飞行器起飞需求，而传统的发动机在大功率状态下耗油率高，部件寿命降低，这就导致整个在飞行剖面动力系统效率不高，巡航动力大量冗余，造成燃油浪费，降低飞行器续航时间；而电动飞行器受限于电机的功率与电池重量，对于大型飞行器无能为力，因此油电混合动力系统成为解决这一问题的方案。经过长期的探索与实践，混合动力技术已经广泛应用在汽车上，但在航空领域还处于试验起步阶段。如何将混动技术运用到航空领域，提高燃油利用率，减少油耗，增加续航能力，提升动力系统安全性，降低发动机维护成本等是目前存在的难题。

混合动力系统根据耦合方式可分为：串联式、并联式以及混联式。串联可以实现发动机的最优控制，但能量损失较大；并联能实现较好的传动效率，但是发动机与输出轴机械连接，不能保证发动机始终处于较优的工作区域内；混联则能结合串联与并联的优点，但技术难度大，结构和控制系统复杂。在航空领域，现有技术方案无法很好解决上述问题。

实用新型内容

针对现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种既能实现油动或者电动单功率输出，又能实现油电动力耦合输出的飞行器用混合动力集成单元，用于解决现有飞行器燃油效率低，续航能力差，发动机维护成本高等无法满足现有要求的问题。

本实用新型提供了一种飞行器用混合动力集成单元，所述的飞行器用混合动力集成单元包括发动机、电动机、螺旋桨、电源、电子控制系统及行星齿轮机构；

所述的行星齿轮机构包括：输入端I，所述的输入端I连接发动机；输入端II，所述的输入端II连接电动机；输出端，所述的输出端连接螺旋桨；外齿圈轴，所述的外齿圈轴连接输入端II；制动器，所述的制动器能控制外齿圈轴的启停；行星架；行星轮，所述行星轮安装在行星架上，和外齿圈轴上的齿圈啮合；双联齿轮；输出轴，所述的输出轴一端和行星架固定配合，另一端和输出端连接；增速齿轮；增速轴，所述的增速轴和增速齿轮配合，和输入端II连接；

本实用新型飞行器用混合动力集成单元耦合输出功率时，发动机功率从输入端I传入，经过外齿圈轴传输；电动机功率从输入端II传入，经过增速齿轮、双联齿轮传输；通过行星齿轮机构实现动力耦合，耦合功率经行星架、输出轴输出。

优选地，所述的外齿圈轴是外齿圈和轴一体成型件，外齿圈轴通过滑动件套装于输出轴。

优选地，所述的双联齿轮能够在输出轴上滑移，双联齿轮的小端齿轮和行星轮啮合，是行星轮系的太阳轮；双联齿轮的大端齿轮和增速齿轮啮合，是增速组件的传动齿轮；两组件平行并排布置。

优选地，所述的电源和电动机连接，为电动机提供电能，同时可以存储电机所产生的电能。

优选地，所述的发动机和电动机同时工作时，利用电子控制系统，对发动机和电动机的输入转速进行调节，可以实现无级变速输出。

优选地，所述的发动机出现故障或停止工作时，制动器对外齿圈轴制动时，可以实现电动机单独输出功率，增加动力系统安全裕度，提高动力系统安全可靠性。

优选地，所述的飞行器用混合动力集成单元启动时，电动机可以作为发动机的启动电机，同时在不同飞行条件下，电动机也可以作为发电机，为电源充电，确保电源不会亏电，提升系统续航能力。

本实用新型飞行器用混合动力集成单元的有益效果：在飞行器用动力集成单元中，发动机和电机既能单独工作，又能进行动力耦合输出带动负载工作，同时发动机还可以带动电机将多余的动力进行发电，提高能源利用效率，避免电源亏电。整套系统以动力单元的形式存在，结构紧凑，具备很强的抗外界干扰能力，同时提高了燃油效率，降低了油耗，增加了续航能力，发动机可以始终维持在高效区间工作，提高发动机燃油效率，延长发动机部件寿命，降低维护成本，提升了飞行器动力系统安全性，全面提升飞行器动力性能。

附图说明

图1 是根据本实用新型第一实施例的一种飞行器用混合动力集成单元的示意图。

图中标记分别为：1、发动机；2、电动机；3、螺旋桨；4、电源；5、电子控制系统I；6、行星齿轮机构；7、输入端I；8、输入端II；9、输出端；10、外齿圈轴；11、制动器；12、行星架；13、行星轮；14、双联齿轮；15、输出轴； 16、增速齿轮；17、增速轴。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如附图1所示，本实用新型是一种飞行器用混合动力集成单元的第一实施例，所述的飞行器用混合动力集成单元包括发动机1、电动机2、螺旋桨3、电源4、电子控制系统5及行星齿轮机构6；

所述的行星齿轮机构6包括：输入端I7，所述的输入端I7连接发动机1；输入端II8，所述的输入端II8连接电动机2；输出端9，所述的输出端9连接螺旋桨3；外齿圈轴10，所述的外齿圈轴10连接输入端I7；制动器I11，所述的制动器I11能控制外齿圈轴10的启停；行星架12；行星轮13，所述行星轮13安装在行星架12上，和外齿圈轴10上的齿圈啮合；双联齿轮14；输出轴15，所述的输出轴15一端和行星架12固定配合，另一端和输出端9连接；增速齿轮16；增速轴17，所述的增速轴17和增速齿轮16配合，和输入端II8连接；

本实用新型飞行器用混合动力集成单元混动输出功率时，发动机1功率从输入端I7传入，经过外齿圈轴10传输；电动机2功率从输入端II8传入，经过增速齿轮16、双联齿轮14传输；通过行星齿轮机构6实现动力耦合，耦合功率经行星架12、输出轴15输出。

在本实施例中，所述的双联齿轮14能够在输出轴15上滑移，双联齿轮14的小端齿轮和行星轮13啮合，是行星轮系的太阳轮；双联齿轮14的大端齿轮和增速齿轮17啮合，是增速组件的传动齿轮；两组件平行并排布置。

在本实施例中，所述的电源4和电动机2连接，为电动机2提供电能，同时可以存储电动机2产生的电能。。

在本实施例中，所述的发动机1和电动机2同时工作时，利用电子控制系统5，对发动机1和电动机2的输入转速进行调节，可以实现无级变速。

在本实施例中，所述的发动机出现故障或停止工作时，制动器对外齿圈轴制动时，可以实现电动机单独输出功率，增加动力系统安全裕度，提高动力系统安全可靠性。

在本实施例中，所述的发动机1单独输出功率，电动机2以发电模式工作，将所产生电能存储到电源4中，同时可以实现在飞机降落时能量的回收以实现短距降落。

在本实施例中，所述的飞行器用混合动力集成单元启动时，电动机2可以作为发动机1的启动电机，同时在不同飞行条件下，电动机2也可以作为发电机，为电源4充电，确保电源4不会亏电，提升系统续航能力。

采用以上方案的有益效果：在飞行器用动力集成单元中，发动机和电机既能单独工作，又能进行动力耦合输出带动负载工作，增加动力系统安全裕度；整套系统以动力单元的形式存在，结构紧凑，具备很强的抗外界干扰能力，发动机可以始终工作在高效区间，提高了燃油效率，增加发动机部件寿命，降低发动机维护成本，提升了动力系统安全性，同时电机可以作为发动机的起动机，也可以作为发电机使用，，可以确保电源不亏电，提升了续航能力，全面提升飞行器动力性能。

以上实施例仅用以进一步详细说明本实用新型的技术方案，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种飞行器用混合动力集成单元，所述的飞行器用混合动力集成单元包括发动机（1）、电动机（2）、螺旋桨（3）、电源（4）、电子控制系统（5）及行星齿轮机构（6）；

所述的行星齿轮机构（6）包括：输入端I（7），所述的输入端I（7）连接发动机（1）；输入端II（8），所述的输入端II（8）连接电动机（2）；输出端（9），所述的输出端（9）连接螺旋桨（3）；外齿圈轴（10），所述的外齿圈轴（10）连接输入端I（7）；制动器（11），所述的制动器（11）能控制外齿圈轴（10）的启停；行星架（12）；行星轮（13），所述行星轮（13）安装在行星架（12）上，和外齿圈轴（10）上的齿圈啮合；双联齿轮（14）；输出轴（15），所述的输出轴（15）一端和行星架（12）固定配合，另一端和输出端（9）连接；增速齿轮（16）；增速轴（17），所述的增速轴（17）和增速齿轮（16）配合，和输入端II（8）连接；

所述飞行器用混合动力集成单元耦合输出功率时，发动机（1）功率从输入端I（7）传入，经过外齿圈轴（10）传输；电动机（2）功率从输入端II（8）传入，经过增速齿轮（16）、双联齿轮（14）传输；通过行星齿轮机构实现动力耦合，耦合功率经行星架（12）、输出轴（15）输出。

2.根据权利要求1所述一种飞行器用混合动力集成单元，其特征在于，所述的外齿圈轴（10）是外齿圈和轴一体成型件，外齿圈轴（10）通过滑动件套装于输出轴（15）。

3.根据权利要求2所述一种飞行器用混合动力集成单元，其特征在于，所述的双联齿轮（14）能够在输出轴（15）上滑移，双联齿轮（14）的小端齿轮和行星轮（13）啮合，是行星轮系的太阳轮；双联齿轮（14）的大端齿轮和增速齿轮（16）啮合，是增速组件的传动齿轮；两组件平行并排布置。

4.根据权利要求3所述的一种飞行器用混合动力集成单元，其特征在于，所述的电源（4）和电动机（2）连接，为电动机（2）提供电能，同时可以存储电动机（2）产生的电能。

5.根据权利要求4所述的一种飞行器用混合动力集成单元，其特征在于，所述的发动机（1）和电动机（2）同时工作时，利用电子控制系统（5），对发动机（1）和电动机（2）的输入转速进行调节，可以实现无级变速。

6.根据权利要求5所述的一种飞行器用混合动力集成单元，其特征在于，发动机（1）出现故障或停止工作时，所述的制动器（11）对外齿圈轴（10）制动，可以实现电动机（2）单独输出功率，增加动力系统安全裕度。

7.根据权利要求6所述的一种飞行器用混合动力集成单元，其特征在于，发动机（1）单独输出功率，电动机（2）以发电模式工作，将所产生电能存储到电源（4）中，同时可以实现在飞机降落时能量的回收以实现短距降落。

8.根据权利要求7所述的一种飞行器用混合动力集成单元，其特征在于，所述的飞行器用混合动力集成单元启动时，电动机（2）作为发动机（1）的启动电机，同时在不同飞行条件下，电动机（2）也作为发电机，为电源（4）充电，确保电源（4）不会亏电，提升系统续航能力。