电力推进的航空器的机载供电网络制造技术

本发明专利技术涉及用于向航空器的至少一个电气负载供给电能的系统，该系统包括经由电气网络(14)连接到至少一个电气负载(12)的主电源(16)，该系统包括控制装置(18)，该控制装置(18)连接到主电源并且配置为根据预定的电压变化规律(20)向电气网络输送可变电压电平，预定的电压变化规律(20)取决于表征航空器的高度的至少一个参数并且根据具有预定义裕度的帕邢定律。帕邢定律。帕邢定律。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力推进的航空器的机载供电网络

技术介绍

[0001]本专利技术涉及高电压推进架构的领域，且尤其涉及航空器的机载供电网络。电力推进功率随着航空器引擎的内部混合而增长，从BLI(边界层吸入)类型应用到大型航空器的总电力推进。因此，用于这种航空器的电力推进的功率需求(风扇的轴上机械动力)在起飞时最大，并且对于SMR(中短距离)类型的单通道民用航空器表现为大约25MW，然而在高度爬升期间减少了1/3，然后在巡航阶段中减少了1/4。
[0002]为了确保推进需求而产生的电气网络的功率的这种增长，将导致使用比基本上基于115VAC/400HZ的交流电气网络和28VDC的直流电气网络的电流网络更高的电压，达数千伏特(例如有可能用于SMR类型航空器的大约1,500V的DC网络)，并且为航空学带来了新的挑战，比如空气的介电强度的随高度的变化而变化(压力随着高度的增加而降低)。
[0003]与功率需求的增长相关的电压电平的增长对于电气网络确实有很大影响，尤其是在网络的保护、重新配置上和在部分放电的问题上。
[0004]因此，允许网络重新配置的高压断路器和接触器的保护通常是庞大的设备，因此特别笨重，因为它们需要使用膨胀室来熄灭电路的开路期间产生的电弧。此外，标准断路器不设计为在高于大约1,500m的高度上运行，对于航空学的通常高度显然是不够的，包括加压区域。为了克服这个缺点，可以依照监管部门要求的认证规范，使用基于半导体的断路器在使用两种不同的保护手段的条件下来保护网络。
[0005]结果，不受控的电弧或部分放电发生的风险尤为增加。然而，这些电弧或局部的部分电可能涉及电缆的绝缘体、电机的内部绕组的部分或全部破坏，并且在电气转换器和保护构件上造成故障或严重的应力。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提出一种具有可变电压的航空器的机载供电网络的新架构，其允许限制电弧和部分放电的产生，同时确保在航空器的不同飞行阶段考虑电功率的需求。
[0007]这些目标通过一种用于向航空器的至少一个电气负载供给电能的系统而实现，该系统包括通过电气网络连接到所述至少一个电气负载的主电能源，该系统的特征在于其包括控制装置，该控制装置连接到所述主电能源并且配置为：基于预定的电压变化规律在所述电气网络上输送可变电压电平，该预定的电压变化规律取决于表征航空器的高度的至少一个参数并且根据具有预定裕度的帕邢定律。
[0008]因此，本专利技术提出了一种适应其环境的电气网络架构，并且当对于电力推进网络，功率需求根据高度而降低时尤其如此。
[0009]有利地，所述预定的电压变化规律还考虑表征下列各项的以下参数中的一个或多个：功率需求、温度、电气网络的状态、湿度、压力、尘埃水平、预期功率或网络状态数据。
[0010]根据设想的实施例，所述主电能源可以是与发电机控制单元(GCU)相关联的变频发电机(VFG)，并且所述控制装置被配置为作用于所述发电机控制单元以便基于所述预定的电压变化规律在所述电气网络上输送可变的AC电压电平，或者所述主电能源可以是与有
源整流器(AC/DC)相关联的永磁发电机(PMG)，并且所述控制装置被配置为作用于所述有源整流器以便基于所述预定的电压变化规律在所述电气网络上输送可变的DC电压电平。
[0011]本专利技术还涉及一种用于向航空器的至少一个电气负载供给电能的方法，该方法包括：监控表征航空器的高度的至少一个参数，由连接到主电能源的控制装置取决于至少一个监控到的参数的预定的电压变化规律来确定要在供给所述至少一个电气负载的电气网络上输送的可变电压电平，以及从所述主电能源并且经由所述电气网络向所述至少一个电气负载输送所确定的所述可变电压电平，所述电压变化规律根据具有预定义裕度的帕邢定律。
[0012]根据设想的实施例，所述可变电压电平是AC电压电平或者所述可变电压电平是DC电压电平。
[0013]本专利技术还涉及一种航空器，其包括如上所述的用于向至少一个电气负载供给电能的系统。
附图说明
[0014]本专利技术的其他特征和优点将从以下参考附图的描述中更好的显现，附图图示了本专利技术的示例性实施例，其中没有任何限制，并且在附图中：
[0015]‑
图1示出了根据本专利技术的用于向航空器的至少一个电气负载供给电能的系统，
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图2图示了允许获得图1的系统的控制信号的不同参数，
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图3是用于控制图1的供给系统而实现的电压变化规律的一个示例，
[0018]‑
图4示出了根据本专利技术的用于向航空器的至少一个电气负载供给电能的系统的AC电气网络的一个示例，
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图5示出了根据本专利技术的用于向航空器的至少一个电气负载供给电能的系统的DC电气网络的一个示例，并且
[0020]‑
图6图示了在图1的系统中实现电能供给方法的不同步骤。
具体实施方式
[0021]图1图示了用于通过电气网络14从主电能源16向航空器的至少一个电气负载12供给电能的系统10。电气负载通常是推进电气负载，诸如致动风扇的电动机。然而，其也可能是非推进电气负载，诸如APU。
[0022]根据本专利技术，主电能源16被配置为输送不再是已知的恒定电压，而是从待供给的不同电气负载的设计的角度来看是可变的且被优化的，以便使用总是满容量的电气网络14而不是针对预定的固定电压的设计。因此，在起飞时该主电能源将输送最大电压，此时的功率需求最大，并且该功率需求在航空器的爬升期间减少，并且在巡航阶段再次减少，主电能源然后将根据功率需求的减少输送较低的电压。电气网络中存在的电介质的耐电压随高度的增加而降低，但是，应当确保满足帕邢(Paschen)定律定义的这些电介质的击穿电压。应当记得，作为距离/压力乘积的函数而给出击穿电压的帕邢定律或曲线静态地确定了针对分开确定距离的两个导体之间的给定压力电弧是否出现的可能性之间的极限。
[0023]为此，假设由连接到主电能源16的控制装置18，根据对于确定航空器的电气网络14的最佳电压所必需的至少一个可变参数，来控制由该主电能源输送的可变电压电平。
[0024]图2示出了不同的强制的或可选的参数，其用于或可以用于控制装置18中，以便基于预先确定并记录在装置中的电压变化规律20产生控制信号，该控制信号允许在任何时候建立电气网络上期望的最佳电压电平。高度将被保留作为强制的参数，以及作为其他可选参数，待供给的电气负载的功率需求(消耗的电功率)、温度、电气网络的状态或者甚至允许预期该消耗的功率或该电气网络的状态的其他数据。也可以设想更多的环境数据，诸如压力、湿度、尘埃水平等，以便能够实时评估该最佳电压电平。
[0025]图3图示了记录在控制装置中的电压变化规律的示例性实施例。在该示例中，电气网络的电压电平20仅作为航空器的高度的函数根据具有预定裕度24的帕邢定律(极限曲线)22而变化，这允许遵守航空器的电气网络上存在的电介质的击穿电压的极限。将会证实，作为高度的函数的该极限的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于向航空器的至少一个推进和/或非推进电气负载供给电能的系统(10)，该系统包括通过电气网络(14)连接到所述至少一个电气负载(12)的主电能源(16)，所述系统包括控制装置(18)，该控制装置(18)连接到所述主电能源并且配置为：基于预定的电压变化规律(20)在所述电气网络上输送可变电压电平，所述预定的电压变化规律(20)取决于表征所述航空器的高度的至少一个参数并且根据具有预定义裕度(24)的帕邢定律(22)。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述主电能源是与发电机控制单元(GCU 162)相关联的变频发电机(VFG 160)，并且所述控制装置被配置为作用于所述发电机控制单元以便基于所述预定的电压变化规律在所述电气网络上输送可变的AC电压电平。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述主电能源是与有源整流器(AC/DC 166)相关联的永磁发电机(PMG 164)，并且所述控制装置被配置为作用于所述有源整流器以便基于所述预定的电压变化规律在所述电气网络上输送可...

【专利技术属性】
技术研发人员：让菲利普，
申请(专利权)人：赛峰集团，
类型：发明
国别省市：