用于飞行器的推进系统及其操作方法技术方案

本发明专利技术公开一种用于飞行器的推进系统及其操作方法。所述推进系统包括由燃机机械地驱动的发电机，其中所述发电机被配置成生成交流电电功率。所述推进系统另外包括电源总线，所述电源总线电性连接到所述发电机且被配置成接收和传输由所述发电机生成的所述交流电电功率。另外，所述推进系统包括电动推进器组件，所述电动推进器组件包括电动机和驱动地连接到所述电动机的推进器，所述电动机电性连接到所述电源总线以用于从所述电源总线接收交流电电功率。

Propulsion System for Aircraft and Its Operating Method

The invention discloses a propulsion system for an aircraft and its operation method. The propulsion system comprises a generator mechanically driven by a gas engine, wherein the generator is configured to generate alternating current electric power. The propulsion system also includes a power bus electrically connected to the generator and configured to receive and transmit the AC electric power generated by the generator. In addition, the propulsion system includes an electric thruster assembly comprising a motor and a thruster connected to the motor by a drive, which is electrically connected to the power bus for receiving AC power from the power bus.

【技术实现步骤摘要】
用于飞行器的推进系统及其操作方法
本专利技术的主题大体上涉及飞行器推进系统，以及更具体地说，涉及以交流电电功率操作的飞行器推进系统。
技术介绍
常规商业飞行器大体上包括机身(fuselage)、一对机翼和提供推力的推进系统(propulsionsystem)。推进系统通常包括至少两个飞行器发动机(aircraftengines)，例如涡扇喷气发动机(turbofanjetengines)。每个涡扇喷气发动机安装到飞行器的相应一个机翼，例如在与机翼和机身分离的机翼下方的悬挂位置中。最近，已提出具有混合-电动设计的推进系统。使用这些推进系统，电源可向电扇(electricfan)提供电功率(electricpower)，以用于为电扇供电。更具体地说，电源总线(powerbus)可将电功率从电源传递到电扇。这些系统以直流电形式传输电功率，所述直流电形式正如是常规地已知为电功率传输的更加适当的形式，尤其在相对高的高度下。使用此类系统，可以交流电形式生成电功率和/或可以交流电形式利用电功率。因此，电源总线包括开关站(switchingstations)或终端站(terminalstations)，以用于使电功率在交流电形式与直流电形式之间转换。然而，这些开关站或终端站可能相对沉重，从而导致混合电动飞行器设计的效率低下。因此，能够克服这些缺陷的用于飞行器的推进系统将是有用的。
技术实现思路
本专利技术的各方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本专利技术的实践而得知。在本专利技术的一个示例性实施例中，提供一种用于飞行器的推进系统。推进系统包括燃机(combustionengine)和由燃机机械地驱动(mechanicallydriven)的发电机(electricgenerator)。发电机被配置成生成交流电电功率。推进系统另外包括电源总线，所述电源总线电性连接到发电机且被配置成接收和传输由发电机生成的交流电电功率。另外，推进系统包括电动推进器组件(electricpropulsorassembly)，所述电动推进器组件包括电动机和驱动地连接到电动机的推进器，所述电动机电性连接到电源总线以用于从电源总线接收交流电电功率。此外，电源总线或电动推进器组件中的至少一个包括电流限制装置(currentlimitingmeans)，所述电流限制装置能够选择性地与电动推进器组件的电动机串联连接以用于限制提供到电动机的电流。在某些示例性实施例中，发电机是被配置成以各种频率(atvariousfrequencies)生成交流电电功率的可变频率发电机(variablefrequencyelectricgenerator)，其中电源总线被配置成以所述各种频率将交流电电功率从发电机传输到电动机。举例来说，在某些示例性方面中，发电机被配置成以与燃机的转速成比例(proportionalto)的各种频率生成交流电电功率。在某些示例性实施例中，发电机包括多个极(poles)，其中电动机包括多个极，其中所述发电机的极数不同于所述电动机的极数。在某些示例性实施例中，电流限制装置包括能够选择性地与电动推进器组件的电动机串联连接的电阻器(resistor)或功率转换器(powerconverter)中的至少一个。在某些示例性实施例中，推进器是可变桨距推进器(variablepitchpropulsor)。在某些示例性实施例中，燃机是涡轮螺旋桨发动机(turbopropengine)、涡轮风扇发动机(turbofanengine)或涡轮轴发动机(turboshaftengine)中的至少一个。在某些示例性实施例中，电动推进器组件的电动机和推进器一起被配置为第一电扇，且其中电动推进器组件进一步包括第二电扇，所述第二电扇类似地包括电动机和驱动地连接到电动机的推进器，所述第二电扇的电动机也电性连接到电源总线以用于从电源总线接收交流电电功率。在本专利技术的示例性方面中，提供一种用于操作飞行器的推进系统的方法。推进系统包括燃机、由燃机机械地驱动的发电机、电源总线、以及具有电动机和推进器的电动推进器组件。所述方法包括：操作燃机以驱动发电机；使用发电机生成交流电电功率；通过电源总线将交流电电功率传递到电动推进器组件的电动机以向电动机供电；和使用电动机驱动电动推进器组件的推进器。所述方法还包括修改(modifying)电动推进器组件的可变几何形状部件以修改电动机上的负载。在某些示例性方面中，生成交流电电功率包括以第一频率生成交流电电功率，其中通过电源总线将交流电电功率传递到电动机包括通过电源总线以第一频率将交流电电功率传递到电动机，且其中所述方法进一步包括在以第一频率生成交流电电功率之后使用发电机以第二频率生成交流电电功率，和通过电源总线以第二频率将交流电电功率传递到电动推进器组件的电动机以向电动机供电。举例来说，在某些示例性方面中，使用电动机驱动电动推进器组件的推进器包括响应于通过电源总线以第一频率将交流电电功率传递到电动机而以第一转速(atafirstrotationalspeed)驱动电动推进器组件的推进器。另外，在这种示例性方面的情况下，所述方法可进一步包括响应于通过电源总线以第二频率将交流电电功率传递到电动机而以第二转速驱动电动推进器组件的推进器。在某些示例性方面中，所述方法进一步包括至少部分地基于发电机的转速而确定电动机的全转速(fullrotationalspeed)，和确定电动机在全转速的预定阈值(predeterminedthreshold)以下操作(operating)。在这种示例性方面的情况下，通过电源总线将交流电电功率传递到电动机可包括响应于确定电动机在全转速的预定阈值以下操作而限制提供到电动机的电流的量。举例来说，在某些示例性方面中，限制提供到电动机的电流的量包括将交流电电功率通过电阻器或功率转换器中的至少一个传递到电动机。在某些示例性方面中，所述方法进一步包括至少部分地基于发电机的转速而确定电动机的全转速，和确定电动机在全转速的预定阈值以下操作，其中修改电动推进器组件的可变几何形状部件(variablegeometrycomponent)以修改电动机上的负载包括响应于确定电动机在全转速的预定阈值以下操作而修改电动推进器组件的可变几何形状部件以减少电动机上的负载。举例来说，在某些示例性方面中，修改电动推进器组件的可变几何形状部件包括改变电动推进器组件的推进器的多个叶片的桨距。在某些示例性方面中，所述方法进一步包括确定电动推进器组件的电动机的滑移在预定操作滑动阈值以外(outsideapredeterminedoperatingslipthreshold)，其中修改电动推进器组件的可变几何形状部件以修改电动机上的负载包括响应于确定电动推进器组件的电动机的滑移在预定操作滑动阈值以外而修改电动推进器组件的可变几何形状部件以修改电动机上的负载。举例来说，在某些示例性方面中，修改电动推进器组件的可变几何形状部件包括改变电动推进器组件的推进器的多个叶片的桨距(pitch)。在某些示例性方面中，电动推进器组件的电动机是绕线磁场电动机(woundfieldelectricmotor)，且所述方法进一步包括确定系统参数(systempara本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于飞行器的推进系统，所述推进系统包括：燃机；由所述燃机机械地驱动的发电机，所述发电机被配置成生成交流电电功率；电源总线，所述电源总线电性连接到所述发电机且被配置成接收和传输由所述发电机生成的所述交流电电功率；和电动推进器组件，所述电动推进器组件包括电动机和驱动地连接到所述电动机的推进器，所述电动机电性连接到所述电源总线以用于从所述电源总线接收交流电电功率，所述电源总线或所述电动推进器组件中的至少一个包括电流限制装置，所述电流限制装置能够选择性地与所述电动推进器组件的所述电动机串联连接以用于限制提供到所述电动机的电流。

【技术特征摘要】
2017.05.25 US 15/6052471.一种用于飞行器的推进系统，所述推进系统包括：燃机；由所述燃机机械地驱动的发电机，所述发电机被配置成生成交流电电功率；电源总线，所述电源总线电性连接到所述发电机且被配置成接收和传输由所述发电机生成的所述交流电电功率；和电动推进器组件，所述电动推进器组件包括电动机和驱动地连接到所述电动机的推进器，所述电动机电性连接到所述电源总线以用于从所述电源总线接收交流电电功率，所述电源总线或所述电动推进器组件中的至少一个包括电流限制装置，所述电流限制装置能够选择性地与所述电动推进器组件的所述电动机串联连接以用于限制提供到所述电动机的电流。2.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述发电机是被配置成以各种频率生成交流电电功率的可变频率发电机，且其中所述电源总线被配置成以所述各种频率将所述交流电电功率从所述发电机传输到所述电动机。3.根据权利要求2所述的推进系统，其中，所述发电机被配置成以与所述燃机的转速成比例的各种频率生成所述交流电电功率。4.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述发电机包括多个极，其中所述电动机包括多个极，且其中所述发电机的极数不同于所述电动机的极数。5.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述电流限制装置包括能够选择性地与所述电动推进器组件的所述电动机串联连接的电阻器或功率转换器中的至少一个。6.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述推进器是可变桨距推进器。...

【专利技术属性】
技术研发人员：D巴隆，PR格明，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US