用于飞行器的混合推进单元制造技术

本发明专利技术涉及用于具有多转子旋翼的飞行器的混合推进单元(100)：发电机(114)，该发电机由内燃发动机(112)驱动；整流器(116)，该整流器被配置成将发电机输送的AC电流转换为DC电流；用于将DC电流转换为AC电流的装置(118a，118b，118c，118d)；电气网络(120)，该电气网络将整流器连接到转换装置并且包括高压DC电流总线；电动机(122a，122b，122c，122d)，该电动机由联接到电动机的螺旋桨转换装置(124a，124b，124c，124d)供能，该单元的特征在于，该单元包括用于存储电能的装置(126)，该装置被连接到电气网络，该存储装置包括至少一个主存储元件(138)和至少一个次级存储元件(140)。(138)和至少一个次级存储元件(140)。(138)和至少一个次级存储元件(140)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于飞行器的混合推进单元


[0001]本专利技术涉及用于具有多转子旋翼的飞行器的混合推进单元，以及包括这种混合推进单元的飞行器。

技术介绍

[0002]特别地，现有技术包括文献EP
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A1
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3 085 625、EP
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A1
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3 296 212、FR
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A1
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3 056555、EP
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A1
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3 123 343以及US
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A1
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2017/225573。
[0003]从现有技术中已知一种飞行器的混合推进单元，通常被称为混合系列，其具有热电发电功能。
[0004]如图1所示，混合推进单元10通常包括：
[0005]‑
内燃发动机12，
[0006]‑
发电机14，该发电机联接到内燃发动机，使得在运行中内燃发动机12驱动发电机14，
[0007]‑
整流器16，该整流器连接到发电机14，并且被配置成将由发电机14输送的交流电流转换为直流电流，
[0008]‑
用于将直流电流转换为交流电流的装置18a、18b、18c、18d，
[0009]‑
电气网络20，该电气网络将整流器16连接到转换装置18a、18b、18c、18d，
[0010]‑
电动机22a、22b、22c、22d，该电动机连接到转换装置18a、18b、18c、18d，使得在运行中，转换装置18a、18b、18c、18d向电动机22a、22b、22c、22d供给交流电流，以及
[0011]‑
螺旋桨24a、24b、24c、24d，该螺旋桨联接到电动机22a、22b、22c、22d，使得在运行中电动机22a、22b、22c、22d驱动螺旋桨24a、24b、24c、24d。
[0012]此外，电气网络20通常包括高压直流电流(HVDC)总线。
[0013]在这种构架中，从矿石燃料、内燃发动机12开始，并且通过发电机14经由机械
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电气转换，由转换装置18a、18b、18c、18d，电动机22a、22b、22c、22d以及螺旋桨24a、24b、24c、24d组成的电气推进链25a、25b、25c、25d使得具有多旋翼的飞行器能够飞行。
[0014]包括这种混合推进单元的飞行器是多转子的，与常规飞行器相比，这种飞行器使得能够在飞行器的可控性方面，例如在制动、避让策略、方向改变或转子倾斜方面提供额外的自由度。
[0015]对于在垂直起降(VTOL)飞行器中的应用，或者对于在常规起降(CTOL)飞行器中的应用，即在跑道上的应用，单元10通常包括存储单元26，该存储单元具有储备用于紧急着陆模式或完成特定任务所需的电能的功能。存储单元26使得能够在涡轮发电机无法工作的情况下确保电能供给的冗余。此外，存储单元26可用于稳定HVDC总线的电压，从而保持螺旋桨的可控性。
[0016]存储单元26包括HVDC总线上的一个或多个次级存储元件。次级存储元件是可充电存储元件。次级存储元件可以是电化学电池，例如锂离子或镍金属氢化物(NiMH)电池，或者超级电容器或混合电容器。
[0017]次级存储元件需要电池管理系统(BMS)。
[0018]BMS是复杂的设备部件，BMS包括电源开关设备，并使用电子器件来监控次级存储元件的电荷状态、运行参数以及健康状况。
[0019]然而，这种单元具有很大的机载质量，并且需要确保在机载航空环境的特定情况下对电气风险的管理。
[0020]实际上，该单元必须集成笨重且庞大的电气装备，以使得电气网络20的HVDC总线能够具有良好的调节性而且能够具有良好的稳定性。
[0021]存储单元26，更具体地，次级存储元件代表了单元10的大部分质量。此外，无论次级存储元件的技术如何，BMS使得单元的质量增加了约30％，也增加了单元出现故障的概率。
[0022]已知的次级存储元件具有不可忽略的自放电率，这使得这些存储元件必须定期地进行充电，因此需要在飞行器上机载充电器或者在地面基础设施中配备充电器。
[0023]此外，即使很少使用，次级存储元件也会随着时间而劣化。因此，必须对存储单元进行定期的测试和更换。
[0024]对于VTOL和CTOL应用，这些存储元件必须始终处于活跃状态。因此，该单元可以在任何时候向这些存储元件供给电能，并且在不希望的情况下例如短路，对存储元件和HVDC电气网络都有危害。这些存储元件也可能由于泄漏电流现象而过早地放电。
[0025]这类存储元件通常对恶劣环境(例如冷热温度)以及机械应力(例如振动或冲击)没有抵抗力。为了满足这些环境限制，这些次级存储元件的尺寸的确定必须与此相对应，这导致飞行器机载的存储单元的质量的增大。
[0026]此外，对于一些次级存储元件技术，这些存储元件在热失控的情况下可能会变得危险。特别地，热失控可能是由存储元件的过载或由其他原因(特别是环境原因)引起的在这些存储元件中的外部短路或内部短路所造成的。
[0027]由于电压随时可能变化的电气网络与电压取决于电荷状态的次级电池之间的相互作用，次级存储元件与电气网络的联接可能会出现问题。因此，必须采取预防措施以避免存储元件的操作性的任何电气风险甚至任何风险。这些预防措施使系统变得更加复杂。
[0028]本专利技术的目的是提出使得能够对这些缺点中的至少一些进行补救的解决方案。

技术实现思路

[0029]为此，本专利技术涉及用于具有多转子旋翼的飞行器的混合推进单元，该混合推进单元包括：
[0030]‑
内燃发动机，
[0031]‑
发电机，该发电机联接到内燃发动机，使得在运行中内燃发动机驱动发电机，
[0032]‑
整流器，该整流器连接到发电机，并且被构造成将由发电机输送的交流电流转换为直流电流，
[0033]‑
用于将直流电流转换为交流电流的装置，
[0034]‑
电气网络，该电气网络将整流器连接到转换装置，电气网络包括高压直流电流总线，
[0035]‑
电动机，该电动机连接到转换装置，使得在运行中转换装置向电动机供给交流电
流，
[0036]‑
螺旋桨，该螺旋桨联接到电动机，使得在运行中电动机驱动螺旋桨，
[0037]该单元的特征在于，该单元包括连接到电气网络的电能存储装置，所述存储装置包括至少一个主存储元件和至少一个次级存储元件，并且所述至少一个主存储元件与电气网络串联连接，并且所述至少一个次级存储元件与电气网络并联连接。
[0038]存储装置被称为混合存储装置，因为该存储装置既包括主存储元件(因此非可再充电的)，又包括至少一个次级存储元件(因此可再充电的)。
[0039]在涡轮发电机无法工作的情况下，混合推进单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.混合推进单元(100)，用于具有多转子旋翼的飞行器，所述混合推进单元包括：
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内燃发动机(112)，
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发电机(114)，所述发电机联接到所述内燃发动机(112)，使得在运行中所述内燃发动机驱动所述发电机，
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整流器(116)，所述整流器连接到所述发电机(114)，并且被配置成将所述发电机输送的交流电流转换为直流电流，
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用于将直流电流转换为交流电流的装置(118a，118b，118c，118d)，
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电气网络(120)，所述电气网络将所述整流器(116)连接到所述转换装置(118a、118b、118c、118d)，所述电气网络(120)包括高压直流电流总线，
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电动机(122a，122b，122c，122d)，所述电动机连接到所述转换装置(118a，118b，118c，118d)，使得在运行中所述转换装置向所述电动机供给交流电流，
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螺旋桨(124a、124b、124c、124d)，所述螺旋桨联接到所述电动机(122a、122b、122c、122d)，使得在运行中所述电动机驱动所述螺旋桨，所述单元(100)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯，
申请(专利权)人：赛峰直升机发动机公司，
类型：发明
国别省市：