包括热力发动机和电动马达的螺旋桨推进单元以及包括这样的螺旋桨推进单元的飞行器制造技术

本发明专利技术涉及螺旋桨推进单元（100），其包括至少一个运动学系统（110），该运动学系统至少包括：热力发动机（111）；电能发电机（113）；电动马达（114），其被构造成从由电能发电机（113）产生的电能产生旋转运动作为输出；驱动和选择装置（115），其被构造成呈现：第一构型（115a），其中它联接到电动马达（114）的输出；以及第二构型（115b），其中它联接到热力发动机（111）的主轴（112）；以及螺旋桨（116），其通过驱动和选择装置（115）而旋转。具有混合动力发动机的这样的螺旋桨推进单元允许提供更大的动力且有利于维护和人体工程学并且更安全。

Propeller propulsion units including thermal engines and electric motors and aircraft including such propeller propulsion units

【技术实现步骤摘要】
包括热力发动机和电动马达的螺旋桨推进单元以及包括这样的螺旋桨推进单元的飞行器
本专利技术涉及螺旋桨推进单元，并且特别地涉及用于飞行器的螺旋桨推进单元。本专利技术还涉及包括这样的螺旋桨推进单元的飞行器，例如，旨在运载有效载荷的飞行器，诸如例如，旨在运载乘客和/或运载货物的民用飞行器。
技术介绍
常规地，飞行器包括机身、机翼单元和尾部单元。驾驶舱位于机身的前部。在驾驶舱的后面，机身包括旨在运载有效载荷的中心区段。通常，用于容纳乘客的舱室位于机身的中心区段中，中心区段可选地具有用于运载货物的货舱。该中心区段还能够布置成仅容纳货物。尾部单元附接到机身的后区段。该尾部单元常规地与翅片相关联。机身的后区段通常专用于收容技术舱。机翼单元（其位置和形状取决于飞行器的设计）附接到机身。飞行器通常包括发动机，并且例如两个发动机，其被固定在飞行器的机翼单元下方。这些发动机形成用于飞行器的推进机构，并且通常是被供应有燃料的内燃机（也称为热力发动机），燃料被存储在飞行器的燃料箱中。为了减少燃料消耗以及源自这样的飞行器的燃烧的二氧化碳和其他污染物的排放，2013年6月14日提交的法国专利申请No.1355610公开了一种飞行器，其包括：消耗燃料的热力发动机（诸如，燃气涡轮机或燃烧涡轮机），其联接到安置在机身的每侧上（特别地，安置在机翼单元上）的电动推进机构（其包括例如螺旋桨电动马达）；和电能发电机；以及电力存储和电源机构，其基本上安置在机身的纵向对称轴线中。然而，能够改进这样的发动机单元，例如，在能够供应的功率、有利于维护或人体工程学、或甚至安全性方面改进。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是改进前述方面中的至少一些。为此，根据第一方面，提出了螺旋桨推进单元，其包括至少一个运动学系统，所述运动学系统至少包括：·消耗燃料的热力发动机、和在热力发动机的输出处旋转的主轴；·电能发电机，其被构造成从主轴的旋转中产生电能；·电动马达，其被构造成从由电能发电机产生的电能产生旋转运动作为输出；·驱动和选择装置，其被构造成呈现：o第一构型，其中它联接到电动马达的输出；以及o第二构型，其中它联接到主轴；·螺旋桨，其通过驱动和选择装置而旋转。因此，一方面热力发动机和电能发电机以及另一方面电动马达（也表示为“EPU”（电功率单元））联接和布置在螺旋桨的后面。在紧急情况或故障的情况下，由于通过驱动和选择装置在主轴和螺旋桨之间建立直接联结的可能性，因此有可能由热能源（即，热力发动机）代替电能源（即，EPU），该驱动和选择装置被构造成呈现两种构型中的每者，但是在给定时间呈现两者中的一者。应注意的是，“直接”在本文中被理解为意味着“不涉及使用电动马达”。这样的螺旋桨推进单元于是更安全，因为它允许借助于两种不同的源向螺旋桨供应能量：热力发动机和电动马达。此外，虽然它涉及混合动力发动机，但是在热力发动机的旋转轴（即，主轴）和螺旋桨之间建立直接联结的可能性允许向螺旋桨提供更多能量。在混合动力发动机的背景下将热力发动机定位在螺旋桨的后面还允许减小阻力。因此，具有混合动力发动机的这样的螺旋桨推进单元允许提供更大的动力且有利于维护和人体工程学并且更安全。电能发电机例如潜在地安装在主轴上，且甚至被主轴横穿。被构造成产生旋转运动作为输出的电动马达例如在输出处包括副轴和/或旋转的齿轮。例如，消耗燃料的热力发动机是内燃式热力发动机，诸如，燃气涡轮机或燃烧涡轮机。在有利的实施例中，驱动和选择装置包括联接元件和引导元件，所述引导元件被构造成至少旋转地引导联接元件。联接元件是例如具有至少一个这样的部分的元件：所述部分能够在其中联接元件联接到热力发动机的主轴的位置和其中联接元件联接到电动马达的输出的位置之间移动。引导元件是这样的元件：其被构造成至少在其中联接元件联接到热力发动机的主轴的构型与其中联接元件联接到电动马达的输出的构型之间引导联接元件，而不阻挡其旋转。例如，驱动和选择装置包括减速齿轮。例如，减速齿轮是行星齿轮系。在一个实施例中，运动学系统还包括排气管，其例如被定位在热力发动机的后面。例如，螺旋桨推进单元还包括电力存储和电源机构，该电力存储和电源机构被构造成存储由电能发电机产生的电能并向电动马达供应电能。例如，螺旋桨推进单元还包括整流器，该整流器被构造成将从电能发电机输出的交流电转换成直流电。例如，整流器允许例如电力存储和电源机构被供应并且甚至被充电。例如，螺旋桨推进单元还包括交流发电机，该交流发电机被构造成将直流电转换成交流电以便供应给电动马达。例如，被供应给交流发电机的直流电源自电力存储和电源机构。换句话说，螺旋桨推进单元还包括电力系统。电力系统主要包括电力和/或电子元件。电力系统被构造成将电能从电能发电机传递到电动马达。它包括例如前述元件（即：电力存储和电源机构、整流器、交流发电机等）中的至少一者。电力系统还能够包括用于期望的电连接的各种电缆。换句话说，电力系统包括对螺旋桨推进单元的操作有用的各种电元件和/或电子元件。螺旋桨推进单元还能够包括冷却系统，该冷却系统被构造成降低运动学系统和/或电力系统的至少一部分的温度。根据另一方面，还提出了飞行器，该飞行器包括至少一个螺旋桨推进单元。螺旋桨推进单元包括先前所描述的特征中的至少一些。因此，在飞行器中，包括先前所描述的特征中至少一些的螺旋桨推进单元具有与上文所描述的优点类似的优点。在安装于飞行器中的情况下，由于热力发动机和电力发电机安装在机身外部的事实，也有可能减少机身的结构加强件。减少结构加强件于是减小了机身的重量。螺旋桨推进单元的运动学系统例如被安装在飞行器机身外部，例如，被安装在机翼单元下方或飞行器后部处。例如，飞行器包括至少一个机翼，并且运动学系统安置在机翼下方。运动学系统例如通过机舱或通过任何其他类型的附接件固定在机翼下方。与发动机的后部安装相比，发动机的加速度被降低（例如，2.5G而不是8G）。由于运动学系统类似于普通的机翼下方发动机安装，因此有利于运动学系统的安装。此外，有利于维护，因为至少在热力发动机定位在机身外部的情况下，运动学系统更容易通达，尤其是例如当它被定位在机翼下方时。因此，有可能直接通达运动学系统，而当热力发动机和发电机被定位在机身中时，需要通过通达舱口来进行。在一个实施例中，电力存储和电源机构安置在机身中。在一个实施例中，电力存储和电源机构与机身的内部形状匹配。在一个实施例中，电力存储和电源机构安置在至少配备有运动学系统的飞行器的重心附近。例如，换句话说，一旦运动学系统或所有运动学系统（如果提供更多的话）安置在飞行器中（例如，在机翼下方），就有可能确定设有至少运动学系统的飞行器的重心、并且然后将电力存储和电源机构要被定位的位置限定为尽可能靠近重心。然后，设有这样的螺旋桨推进单元的飞行器的重量朝向飞行器的重心集中。在一个实施例中，飞行器还包括螺旋桨电动马达。本文中的螺旋桨电动马达表示设有螺旋桨的电动马达（EPU）。在一个实施例中，螺旋桨电动马达也安置在飞行器的机翼下方。例如，螺旋桨推进单元的热力发动机和电能发电机被构造成也向螺旋桨电动马达提供电能。在一个实施例中，飞行器还包括机身，并且螺旋桨电动马达安置在机翼下方，并且运动学系统定位在螺旋桨电动马达和机身之间。换句话说，螺旋桨推进单元的至少运动学系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺旋桨推进单元（100），所述螺旋桨推进单元包括至少一个运动学系统（110），所述运动学系统至少包括：· 消耗燃料的热力发动机（111）、和在所述热力发动机的输出处旋转的主轴（112）；· 电能发电机（113），所述电能发电机被构造成从所述主轴（112）的旋转中产生电能；· 电动马达（114），所述电动马达被构造成从由所述电能发电机（113）产生的所述电能产生旋转运动作为输出；· 驱动和选择装置（115），所述驱动和选择装置被构造成呈现：· 第一构型（115a），其中所述驱动和选择装置联接到所述电动马达（114）的输出；以及· 第二构型（115b），其中所述驱动和选择装置联接到所述主轴（112）；· 螺旋桨（116），所述螺旋桨通过所述驱动和选择装置（115）而旋转。

【技术特征摘要】
2018.03.30 FR 18528041.一种螺旋桨推进单元（100），所述螺旋桨推进单元包括至少一个运动学系统（110），所述运动学系统至少包括：·消耗燃料的热力发动机（111）、和在所述热力发动机的输出处旋转的主轴（112）；·电能发电机（113），所述电能发电机被构造成从所述主轴（112）的旋转中产生电能；·电动马达（114），所述电动马达被构造成从由所述电能发电机（113）产生的所述电能产生旋转运动作为输出；·驱动和选择装置（115），所述驱动和选择装置被构造成呈现：·第一构型（115a），其中所述驱动和选择装置联接到所述电动马达（114）的输出；以及·第二构型（115b），其中所述驱动和选择装置联接到所述主轴（112）；·螺旋桨（116），所述螺旋桨通过所述驱动和选择装置（115）而旋转。2.根据权利要求1所述的螺旋桨推进单元，其特征在于，所述驱动和选择装置（115）包括联接元件（119）和引导元件（117），所述引导元件被构造成至少旋转地引导所述联接元件（119）。3.根据权利要求2所述的螺旋桨推进单元，其特征在于，所述联接元件（119）是具有至少一个这样的部分的元件：所述部分能够在其中所述联接元件（119）联接到所述热力发动机（111）的主轴（112）的位置与其中所述联接元件（119）联接到所述电动马达（114）的输出的位置之间移动。4.根据权利要求2和3中任一项所述的螺旋桨推进单元，其特征在于，所述引导元件是这样的元件：其被构造成至少在其中所述联接元件联接到所述热力发动机（111）的主轴（112）的构型与其中所述联接元件联接到所述电动马达（114）的输出的构型之间引导所述联接元件（119），而不阻挡所述联接元件的旋转。5.根据权利要求1至4中任一项所述的螺旋桨推进单元，其特征在于，消耗燃料的所述热力发动机（111）是内燃式热...

【专利技术属性】
技术研发人员：P利文，J科尔马格罗，
申请(专利权)人：空中客车运营公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR