垂直起降机制造技术

本发明专利技术提供使燃料利用率性能提高的混合动力型的垂直起降机，其具备：主推进装置(燃气涡轮发动机)，其具备高压、低压涡轮轴，且通过高温排气喷流来产生机体的前后方向的推进力；高压、低压侧电动发电机，其安装于该高压、低压涡轮轴；副推进装置，其使绕与机体的上下方向的轴线平行的轴线旋转的多个风扇旋转，来产生上下方向的升力；控制器，其在得到前后方向的推进力时，将通过高压侧和低压侧发电机中的一方得到的电力向另一方供给来对主推进装置的高压、低压涡轮轴的旋转进行辅助，另一方面，在得到上下方向的推进力时，进行使主推进装置的高压、低压涡轮轴的旋转减少到规定量且使副推进装置动作来产生上下方向的升力的控制等。

Vertical takeoff and landing machine

The invention provides a hybrid power vertical takeoff and landing machine with the following features: a main propulsion device (gas turbine engine), which has a high-pressure and low-pressure turbine shaft, and generates the forward and backward thrust of the body through high-temperature exhaust jet; a high-pressure and low-pressure side electric generator, which is installed on the high-pressure and low-pressure turbine shaft; and a secondary propulsion device, which makes the high-pressure and low-pressure turbine shaft. When the controller obtains the forward and backward thrust, it will supply the power from one side of the high-voltage side and the low-voltage side generator to the other side to assist the rotation of the high-pressure and low-pressure turbine shaft of the main propulsion device. On the other hand, it obtains the high-pressure and low-pressure turbine shaft of the main propulsion device. When the propulsion force is in the upper and lower directions, the rotation of the high-pressure and low-pressure turbine shaft of the main propulsion device is reduced to a specified amount, and the lift force in the upper and lower directions is generated by the action of the auxiliary propulsion device.

【技术实现步骤摘要】
垂直起降机
本专利技术涉及一种垂直起降(VerticalTake-OffandLanding)机，更具体而言，涉及一种具备由燃气涡轮发动机和电动发电机构成的不同种的动力源的混合动力型的垂直起降机。
技术介绍
作为混合动力型的垂直起降机，举出有专利文献1所记载的技术。专利文献1所记载的技术具备发动机(引擎)和由发动机驱动的电动发电机，通过发动机驱动一个主旋翼，且通过电动发电机驱动四个副旋翼，并且预先将发电机的发电向电池充电而向电动机放电。专利文献1所记载的技术以通过上述那样构成来增加续航距离为课题。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015-137092号公报专利技术要解决的课题然而，垂直起降机的动作根据飞行状态而分为起降动作和前后(水平)推进动作等，例如在起降动作中从燃料利用率性能的观点出发，将前后(水平)推进方向的推进力抑制为最小限度、换言之限定为起降方向的推进力为上策，但专利文献1所记载的技术对该点丝毫没有提及。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于解决上述的课题，提供一种使燃料利用率性能提高的混合动力型的垂直起降机。用于解决课题的方案为了达到上述的目的，在本专利技术的垂直起降机中具备：主推进装置，其具备沿着机体的前后方向的轴线配置且利用通过空气与燃料的混合气的燃烧而喷射的高压气体来进行旋转的高压涡轮轴和低压涡轮轴，并且通过得到的高温排气喷流来产生所述机体的前后方向的推进力；高压侧电动发电机和低压侧电动发电机，它们与所述主推进装置的高压涡轮轴和低压涡轮轴同轴地安装于该高压涡轮轴和低压涡轮轴；多个风扇，它们配置成能够绕与所述机体的上下方向的轴线平行的轴线旋转；副推进装置，其与多个所述风扇分别连接，且使多个所述风扇旋转来产生所述机体的上下方向的升力；以及控制器，其控制所述主推进装置、高压侧电动发电机、低压侧电动发电机及副推进装置的动作，并且，所述控制器以如下方式进行控制：在得到所述机体的前后方向的推进力时，将通过所述高压涡轮轴的旋转对所述高压侧电动发电机进行驱动而得到的电力向所述低压侧电动发电机供给，使该低压侧电动发电机作为电动机进行动作，来对所述主推进装置的低压涡轮轴的旋转进行辅助，另一方面，在得到所述机体的上下方向的推进力时，使所述主推进装置的高压涡轮轴和低压涡轮轴的旋转减少到规定量，并使所述副推进装置进行动作来产生所述机体的上下方向的升力，并且，所述控制器以如下方式进行控制：将对所述高压侧电动发电机和低压侧电动发电机中的任意一个进行驱动而得到的电力向所述副推进装置供给，来增加所述机体的上下方向的升力。附图说明图1是整体地表示本专利技术的实施方式的包括燃气涡轮发动机和电动发电机的垂直起降机的示意图。图2是图1的燃气涡轮发动机的示意性侧视图。图3是表示图1的垂直起降机的燃气涡轮发动机与电动发电机之间的能量传递的说明图。图4是表示图1的垂直起降机的动作的流程图。图5是表示图1的垂直起降机的运行的说明图。符号说明：10垂直起降机、12燃气涡轮发动机(主推进装置)、14机体、16风扇动翼、20低压压缩机、22燃料泵、24油泵、26点火装置、30高压涡轮、32低压涡轮、34喷射喷嘴、40高压侧电动发电机、42低压侧电动发电机、44PDU、46蓄电池、50ECU(控制器)、52N1传感器、54N2传感器、56进气口、60T1传感器、62EGT传感器、64P0传感器、66P1传感器、70P3传感器、71高度计、72机速计、73陀螺仪传感器、74GPS接收机、75视觉传感器、76风扇、80风扇侧电动发电机(副推进装置)。具体实施方式以下，结合附图来说明用于实施本专利技术的垂直起降机的方式。图1是整体地表示本专利技术的实施方式的包括燃气涡轮发动机和电动发电机的垂直起降机的示意图，图2是图1的燃气涡轮发动机的示意性侧视图，图3是表示图1的垂直起降机的燃气涡轮发动机与电动发电机之间的能量传递的说明图。在图1至图3中，符号10表示垂直起降机。垂直起降机10作为能够垂直(上下方向)地起降的无人的航空器而构成。垂直起降机10具备燃气涡轮发动机(以下称作“发动机”)12作为主推进装置。需要说明的是，作为燃气涡轮发动机，已知有涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机及涡轮旋转式发动机这四种，但以下以双轴的涡轮风扇发动机为例进行说明。如图1所示，垂直起降机10具备机体14，该机体14包括俯视下大致梯形形状的固定翼，发动机12以沿着机体14的前后(水平)方向的轴线14a而在机体14的中央沿前后方向横切的方式配置有一台。发动机12具备风扇动翼16，风扇动翼16以高速旋转且同时从外部气体中吸引空气。在风扇动翼16上一体地形成有转子(未图示)，转子与对置配置的定子(未图示)一起构成低压压缩机(压缩机)20，在此处将吸引的空气压缩且同时向后方压力输送。需要说明的是，在风扇动翼16的附近通过分隔件(未图示)形成有通道(未图示)，被吸引的空气的大部分不在后段(芯部侧)燃烧，而通过通道向发动机后方喷出。作为风扇排气的反作用而使搭载有发动机12的机体14产生推力(推进力)。推力的大部分通过该风扇排气来产生。由低压压缩机20压缩后的空气向后段的高压压缩机(未图示)输送，在此处由转子及定子进一步压缩之后，向后段的燃烧器(未图示)输送。经由燃料喷嘴将由FCU(FuelControlUnit：燃料控制单元，未图示)调量后的燃料向燃烧器压力输送。即，FCU具备燃料调整阀(未图示)，由燃料泵22从配置于机体的适当位置的燃料箱汲取的燃料在由燃料调整阀调量后向燃料喷嘴供给，并在此处被雾状喷射。另外，与燃料泵22一并地设置有油泵24来将油向润滑系统供给。被从燃料喷嘴雾状喷射的燃料与从高压压缩机压力输送的压缩空气在燃烧器中混合，在发动机起动时由包括励磁机及火花塞的点火装置26点火(着火)而燃烧。通过燃烧产生的高温高压气体向高压涡轮30喷出，使高压涡轮30高速旋转。高压涡轮30经由高压涡轮轴30a与前述的高压压缩机的转子连接，使转子旋转。高温高压气体在驱动高压涡轮30旋转之后，向低压涡轮32输送，使低压涡轮32以比较低的低速旋转。低压涡轮32经由低压涡轮轴32a(与高压涡轮轴30a同心的同心双轴结构)与前述的低压压缩机20的转子连接而使转子及风扇旋转。通过高压涡轮30后的气体与从燃烧器喷出的气体相比成为低压。通过低压涡轮32后的排出气体(涡轮排气)与通过通道直接排出的风扇排气混合，并从喷射喷嘴34向发动机后方喷出。在发动机12的高压涡轮轴30a和低压涡轮轴32a上与它们同轴地安装有高压侧电动发电机40和低压侧电动发电机42。高压侧电动发电机40作为起动发电机发挥功能，若在发动机12起动时通过高压侧电动发电机40使高压涡轮轴30a旋转，则生成压缩空气。生成的压缩空气如前述那样向燃烧器压力输送。高压侧电动发电机40和低压侧电动发电机42由无刷DC电动机构成，所述无刷DC电动机包括卷绕有线圈的固定侧的外转子和在外转子的内侧将永久磁铁配置于外周而成的定子。高压侧电动发电机40及低压侧电动发电机42在被供给电力时作为电动机发挥功能，另一方面，在由外力驱动时作为发电机发挥功能。在高压侧电动发电机40和低压侧电动发电机42上连接有PDU(PowerDriveUnit)44(图3所示)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直起降机，其特征在于，具备：主推进装置，其具备沿着机体的前后方向的轴线配置且利用通过空气与燃料的混合气的燃烧而喷射的高压气体来进行旋转的高压涡轮轴和低压涡轮轴，并且通过得到的高温排气喷流来产生所述机体的前后方向的推进力；高压侧电动发电机和低压侧电动发电机，它们与所述主推进装置的高压涡轮轴和低压涡轮轴同轴地安装于该高压涡轮轴和低压涡轮轴；多个风扇，它们配置成能够绕与所述机体的上下方向的轴线平行的轴线旋转；副推进装置，其与多个所述风扇分别连接，且使多个所述风扇旋转来产生所述机体的上下方向的升力；以及控制器，其控制所述主推进装置、高压侧电动发电机、低压侧电动发电机及副推进装置的动作，并且，所述控制器以如下方式进行控制：在得到所述机体的前后方向的推进力时，将通过所述高压涡轮轴的旋转对所述高压侧电动发电机进行驱动而得到的电力向所述低压侧电动发电机供给，使该低压侧电动发电机作为电动机进行动作，来对所述主推进装置的低压涡轮轴的旋转进行辅助，另一方面，在得到所述机体的上下方向的推进力时，使所述主推进装置的高压涡轮轴和低压涡轮轴的旋转减少到规定量，并使所述副推进装置进行动作来产生所述机体的上下方向的升力，并且，所述控制器以如下方式进行控制：将对所述高压侧电动发电机和低压侧电动发电机中的任意一个进行驱动而得到的电力向所述副推进装置供给，来增加所述机体的上下方向的升力。...

【技术特征摘要】
2017.08.28 JP 2017-1634371.一种垂直起降机，其特征在于，具备：主推进装置，其具备沿着机体的前后方向的轴线配置且利用通过空气与燃料的混合气的燃烧而喷射的高压气体来进行旋转的高压涡轮轴和低压涡轮轴，并且通过得到的高温排气喷流来产生所述机体的前后方向的推进力；高压侧电动发电机和低压侧电动发电机，它们与所述主推进装置的高压涡轮轴和低压涡轮轴同轴地安装于该高压涡轮轴和低压涡轮轴；多个风扇，它们配置成能够绕与所述机体的上下方向的轴线平行的轴线旋转；副推进装置，其与多个所述风扇分别连接，且使多个所述风扇旋转来产生所述机体的上下方向的升力；以及控制器，其控制所述主推进装置、高压侧电动发电机、低压侧电动发电机及副推进装置的动作，并且，所述控制器以如下方式进行控制：在得到所述机体的前后方向的推进力时，将通过所述高压涡轮轴的旋转对所述高压侧电动发电机进行驱动而得到的电力向所述低压侧电动发电机供给，使该低压侧电动发电机作为电动机进行动作，来对所述主推进装置的低压涡轮轴的旋转进行辅助，另一方面，在得到所述机体的上下方向的推进力时，使所述主推进装置的高压涡轮轴和低压涡轮轴的旋转减少到规定量，并使所述副推进装置进行动作来产生所述机体的上下方向的升力，并且，所述控制器以如下方式进行控制：将对所述高压侧电动发电机和低压侧电动发电机中的任意一个进行驱动而得到的电力向所述副推进装置供给，...

【专利技术属性】
技术研发人员：北章德，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP