垂直起飞与降落飞行器的操作制造技术

提供了一种方法用于操作垂直起飞和降落飞行器的推进系统，该推进系统包括涡轮机、电机、向前推力推进器、和多个垂直推力电风扇。该方法包括以涡轮机驱动向前推力推进器；以涡轮机旋转电机来产生电功率；确定涡轮机的故障状态；并且响应于确定涡轮机的故障状态而提供电功率给电机来以电机驱动向前推力推进器。

Operation of Vertical Takeoff and Landing Vehicles

A method is provided for the operation of a propulsion system for a vertical takeoff and landing vehicle. The propulsion system includes a turbine, a motor, a forward thrust thruster, and multiple vertical thrust electric fans. The method includes driving forward thruster by turbine, generating electric power by rotating motor of turbine, determining fault state of turbine, and supplying power to motor to drive forward thruster in response to determining fault state of turbine.

【技术实现步骤摘要】
垂直起飞与降落飞行器的操作相关申请本申请基于并要求提交于2017年7月21日的美国临时专利申请系列号62/535,444的优先权。
本主题大体涉及一种操作用于飞行器的推进系统的方法，该飞行器在故障状态的情形下具有垂直起飞与降落能力。
技术介绍
飞行器已经开发成带有用于执行垂直起飞和降落的能力。这样的能力可允许飞行器到达相对崎岖的地形和偏远地点，在该处建造足够大到允许传统飞行器(缺乏垂直起飞能力)起飞或降落的跑道可能不切实际或不可实现。典型地，这些能够执行垂直起飞和降落的飞行器具有发动机和推进器，其被矢量化以产生垂直推力和向前推力两者。然而，该使得推进器高效用于垂直起飞和降落的设计特征可能不能引起高效向前飞行。因此，现有的能够执行垂直起飞和降落的飞行器包括这样的推进器，其可良好适合于产生垂直推力，但是可能并非良好适合于高效向前飞行。在垂直起飞和降落和巡航效率之间的该差异被放大为巡航速度增加。能够更高效地执行垂直起飞和降落且结合高速度巡航的飞行器因而将是有用的。还将认识到的是，某些垂直起飞和降落飞行器可能不包括如用于某些操作、诸如向前飞行操作的固定翼飞行器的相同冗余量。因此，能够在故障状态的情形下继续操作的垂直起飞和降落飞行器将是特别有利的。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在下面的描述中部分地阐明，或者可从描述中是明显的，或可通过本专利技术的实践而习得。在本公开的一方面，提供了一种方法用于操作垂直起飞和降落飞行器的推进系统，该推进系统包括涡轮机、电机、向前推力推进器、和多个垂直推力电风扇。该方法包括以涡轮机驱动向前推力推进器；以涡轮机旋转电机来产生电功率；确定涡轮机的故障状态；并且响应于确定涡轮机的故障状态而提供电功率给电机以利用电机驱动向前推力推进器。在某些示例性方面，该方法还包括至少部分地以由以涡轮机旋转电机而产生的电功率驱动多个垂直推力电风扇。在某些示例性方面，以涡轮机驱动向前推力推进器包括经由机械连接以涡轮机驱动向前推力推进器。例如，在某些示例性方面，涡轮机跨过电机机械耦联于向前推力推进器。例如，在某些示例性方面，该方法还包括响应于确定涡轮机的故障状态将涡轮机与电机解耦。例如，在某些示例性方面，该方法还包括响应于确定涡轮机的故障状态减少在涡轮机与电机之间的高效传动比(gearratio，有时也称为齿轮比)。例如，在某些示例性方面，提供电功率给电机以驱动向前推力推进器包括以电机驱动涡轮机的一个或多个部件。在某些示例性方面，以涡轮机旋转电机来产生电功率包括产生交流电电功率并且将产生的交流电电功率转换成直流电电功率。例如，在某些示例性方面，以涡轮机旋转电机来产生电功率还包括以直流电电功率提供给电能存储单元或多个垂直推力电风扇中的至少一个。例如，在某些示例性方面，提供电功率给电机来驱动向前推力推进器包括接收直流电电功率，转换直流电电功率成交流电电功率，并且提供转换成交流电电功率的直流电电功率给电机以驱动向前推力推进器。在某些示例性方面，推进系统还包括电能存储单元，且其中，提供电功率给电机来以电机驱动向前推力推进器包括从电能存储单元提供电功率给电机。在某些示例性方面，推进系统还包括电能存储单元，且其中，以涡轮机旋转电机来产生电功率包括以产生的电功率来给电能存储单元充电。在某些示例性方面，多个垂直推力电风扇被固定就位以提供基本沿着垂直方向的推力。在某些示例性方面，向前推力推进器在飞行器的尾端处被安装至飞行器的机身。在某些示例性方面中，涡轮机的故障状态是涡轮机的轴故障或转子故障中的至少一个。在本公开的另一示例性实施例中，提供了一种混合电(hybrid-electric，有时也称为混合动力)推进系统用于飞行器。该系统包括：包括燃烧发动机、电机、和电能存储单元的功率源，该电能存储单元电耦联至电机；多个垂直推力电风扇，其由功率源所驱动并且构造成沿一指向集成到飞行器的翼中以沿着飞行器的垂直方向产生推力；向前推力推进器，其选择性地或永久地机械耦联至燃烧发动机；和控制器，其具有存储器和一个或多个处理器，该存储器储存指令，其在由一个或多个处理器实行时引起混合电推进系统执行功能。该功能包括以燃烧发动机驱动向前推力推进器；以燃烧发动机旋转电机来产生电功率；确定燃烧发动机的故障状态；并且响应于确定燃烧发动机的故障状态而提供电功率给电机以利用电机驱动向前推力推进器。在某些示例性实施例中，该燃烧发动机是涡轮轴发动机，其包括输出轴，其中，向前推力推进器包括风扇轴，并且其中，输出轴选择性地或永久性地机械耦联至风扇轴。在某些示例性实施例中，以涡轮机驱动向前推力推进器包括经由机械连接以涡轮机驱动向前推力推进器。例如，在某些示例性实施例中，推进系统还包括耦联单元，其中燃烧发动机选择性地通过耦联单元耦联至电机，并且其中，功能还包括：响应于确定涡轮机的故障状态而使用耦联单元将涡轮机从电机解耦。例如，在某些示例性实施例中，推进系统还包括变速机构，其中燃烧发动机通过变速机构耦联至电机，并且其中，这些功能还包括：响应于确定涡轮机的故障状态而使用变速机构减少涡轮机与电机之间的高效传动比。参考如下描述和所附权利要求，本方面的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入且构成该说明书的一部分的附图图示了本专利技术的实施例，并且结合描述用于解释本专利技术的原则。实施方案1.一种用于操作垂直起飞和降落飞行器的推进系统的方法，所述推进系统包含涡轮机、电机、向前推力推进器、和多个垂直推力电风扇，所述方法包含：以所述涡轮机驱动所述向前推力推进器；以所述涡轮机旋转所述电机来产生电功率；确定所述涡轮机的故障状态；并且响应于确定所述涡轮机的故障状态提供电功率给所述电机来以所述电机驱动所述向前推力推进器。实施方案2.根据实施方案1所述的方法，还包括：至少部分地利用由以所述涡轮机旋转所述电机而产生的电功率驱动多个所述垂直推力电风扇。实施方案3.根据实施方案1所述的方法，其特征在于，以所述涡轮机驱动所述向前推力推进器包含经由机械连接以所述涡轮机驱动所述向前推力推进器。实施方案4.根据实施方案3所述的方法，其特征在于，所述涡轮机跨过所述电机机械耦联于所述向前推力推进器。实施方案5.根据实施方案3所述的方法，还包括：响应于确定所述涡轮机的故障状态将所述涡轮机从所述电机解耦。实施方案6.根据实施方案3所述的方法，还包括：响应于确定所述涡轮机的故障状态减少在所述涡轮机与所述电机之间的高效传动比。实施方案7.根据实施方案3所述的方法，其特征在于，提供电功率给所述电机以驱动所述向前推力推进器包含以所述电机驱动所述涡轮机的一个或多个部件。实施方案8.根据实施方案1所述的方法，其特征在于，以所述涡轮机旋转所述电机来产生电功率包含产生交流电电功率并且将产生的所述交流电电功率转换成直流电电功率。实施方案9.根据实施方案8所述的方法，其特征在于，以所述涡轮机旋转所述电机来产生电功率还包含以直流电电功率提供给电能存储单元或多个垂直推力电风扇中的至少一个。实施方案10.根据实施方案8所述的方法，其特征在于，提供电功率给所述电机来驱动所述向前推力推进器包含接收直流电电功率，将所述直流电电功率转换成交流电电功率，并且提供转换成交流电电功率的直流电电功率给所述电机以驱动所述向前推力推进器。实施方案11.根据实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于操作垂直起飞和降落飞行器的推进系统的方法，所述推进系统包含涡轮机、电机、向前推力推进器、和多个垂直推力电风扇，所述方法包含：以所述涡轮机驱动所述向前推力推进器；以所述涡轮机旋转所述电机来产生电功率；确定所述涡轮机的故障状态；并且响应于确定所述涡轮机的故障状态提供电功率给所述电机来以所述电机驱动所述向前推力推进器。

【技术特征摘要】
2017.07.21 US 62/5354441.一种用于操作垂直起飞和降落飞行器的推进系统的方法，所述推进系统包含涡轮机、电机、向前推力推进器、和多个垂直推力电风扇，所述方法包含：以所述涡轮机驱动所述向前推力推进器；以所述涡轮机旋转所述电机来产生电功率；确定所述涡轮机的故障状态；并且响应于确定所述涡轮机的故障状态提供电功率给所述电机来以所述电机驱动所述向前推力推进器。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：至少部分地利用由以所述涡轮机旋转所述电机而产生的电功率驱动多个所述垂直推力电风扇。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述涡轮机驱动所述向前推力推进器包含经由机械连接以所述涡轮机驱动所述向前推力推进器。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述涡轮机跨过所述电机机械耦联于所述向前推力推进器。5.根据权利要求3所述的方法，还包括：响应于确定所...

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