飞行器混合推进系统技术方案

一种用于飞行器混合推进系统(5)的控制系统(34)。该混合推进系统(5)包括联接到发电机(28,32)的气体涡轮引擎(10)、联接到电动马达(28)的推进器(12)、以及联接到马达(28)和发电机(32)的电储存装置(30)。该控制系统(34)被配置为以第一下降模式和第二下降模式中的一者操作推进系统(5)。在第一下降模式中，对于给定推力而言，气体涡轮引擎(10)以第一引擎功率水平操作，并且发电机(28,32)以第一发电机功率水平操作。在第二下降模式中，对于给定推力而言，气体涡轮引擎(10)以高于第一引擎功率水平的第二引擎功率水平操作，并且发电机(28,32)以高于第一发电机功率水平的第二发电机功率水平操作。由发电机(28,32)在以第二下降模式操作期间产生的电力储存在电储存装置(30)中。操作期间产生的电力储存在电储存装置(30)中。操作期间产生的电力储存在电储存装置(30)中。

【技术实现步骤摘要】
飞行器混合推进系统


[0001]本公开涉及一种用于飞行器的混合推进系统以及包括该推进系统的飞行器。

技术介绍

[0002]已经提出并行和串联混合飞行器，其中内燃机与储能装置和一个或多个电动马达组合以驱动一个或多个推进器。并行混合系统与所谓的“串联混合系统”的区别可在于，在并行混合系统中，在内燃机和至少一个推进器之间设置机械连接，其中至少一个电动马达驱动与由内燃机驱动的推进器相同的推进器或另一个推进器。在串联混合系统中，内燃机与推进器分离。

技术实现思路

[0003]根据第一方面，提供了一种用于飞行器混合推进系统的控制系统，该混合推进系统包括：
[0004]气体涡轮引擎，该气体涡轮引擎联接到发电机；
[0005]推进器，该推进器联接到电动马达；和
[0006]电能储存装置，该电能储存装置联接到马达和发电机；其中
[0007]该控制系统包括控制器，该控制器被配置为以第一下降模式和第二下降模式中的一者操作推进系统，其中在第一下降模式中，对于给定推力而言，气体涡轮引擎以第一引擎功率水平操作并且发电机以第一发电机功率水平操作，并且在第二下降模式中，对于给定推力而言，气体涡轮引擎以高于第一引擎功率水平的第二引擎功率水平操作，并且发电机以高于第一发电机功率水平的第二发电机功率水平操作，其中由发电机在以第二下降模式操作期间产生的电力被储存在电能储存装置中。
[0008]有利的是，发电机可在下降期间操作，从而在气体涡轮引擎上提供“阻力”，而引擎可以较高的功率水平操作，以将推力保持在给定(例如，恒定或不同的期望)水平下。这可具有多种优点，包括下降期间噪声水平降低、有害引擎排放物减少、引擎响应时间更快，以及如下文进一步详细阐述的其他潜在优点。
[0009]第一发电机功率水平可基本上为零，即，发电机可不在第一下降模式期间操作。
[0010]第二引擎功率水平可包括这样的功率水平，在该功率水平下，与在第一引擎功率水平下的操作相比，更少的处理放泄件是打开的，或者其中该处理放泄件打开的程度小于在第一功率水平下的打开程度。通过在下降期间以较高的功率水平操作引擎，可以实现若干优点。通过关闭一个或多个处理放泄件或在较小程度上操作它们，增加了引擎压缩比，从而提高了引擎热效率，并且减少了特定于引擎推力的燃料消耗和有害排放物诸如CO和UHC。此外，处理放泄件表示材料对下降时飞行器噪声的贡献。通过在处理放泄件关闭的功率设置下操作引擎，可极大地减小进场噪声。
[0011]控制系统可被配置为根据自动驾驶信号、自动节流阀信号、高度信号以及襟翼或起落架设置信号中的一者或多者来确定是以第一下降模式还是以第二下降模式操作推进
系统。有利的是，控制系统可以在进场的至少一段时间期间自动适当地控制引擎和发电机，而无需来自飞行员的额外输入。
[0012]控制系统可被配置为根据是否满足一个或多个需求来以第一下降模式或第二下降模式操作推进系统。用于以第二下降模式操作推进系统的需求可包括发电机或储能系统的健康状态、储能系统的充电状态、储能系统的最大c速率、飞行器的负载需求以及飞行器的推力需求。
[0013]控制器可包括被配置为控制由发电机产生的电力的发电机控制器，并且/或者可包括被配置为控制储能装置的充电速率的电池控制器。因此，控制器可通过直接控制发电机输出或通过控制发电机上的负载间接地控制发电机输出中的任一者或两者来控制由发电机产生的电力。
[0014]储能装置和/或发电机可联接到一个或多个额外电负载，诸如被配置为驱动起落架轮的一个或多个起落架轮马达。有利的是，在下降时由发电机捕获的能量可用于在滑行和/或后续起飞期间为飞行器供电。
[0015]在第二下降模式中，控制器可被配置为确定引擎功率设置和发电机功率模式，该发电机功率模式产生所需要的推力并导致以下中的一者或多者：噪声水平最低、排放水平最低和燃料消耗最少。例如，控制器可包括查找表或模型，该查找表或模型将引擎功率与噪声、排放和引擎燃料消耗中的一者或多者相关。
[0016]在第二下降模式中，控制器可被配置为根据噪声限制或与一名或多名观察者的接近度来确定引擎功率水平和发电机功率水平。例如，在进场的一个或多个阶段期间，相对于进场的一个或多个稍后阶段，引擎可面对更高的噪声水平，因为鉴于飞行器与地面之间的较大距离，地面上的观察者所感知的噪声水平可能更低。有利的是，这可允许在进场的后期阶段(其中噪声为更大的考虑因素)中更大程度降低噪声。
[0017]根据本专利技术的第二方面，提供了一种控制飞行器混合推进系统的方法，该混合推进系统包括：
[0018]气体涡轮引擎，该气体涡轮引擎包括联接到发电机的引擎；
[0019]推进器，该推进器联接到电动马达；和
[0020]电能储存装置，该电能储存装置联接到马达和发电机；其中
[0021]该方法包括以第一下降模式和第二下降模式中的一者操作推进系统，其中在第一下降模式中，对于给定推力而言，气体涡轮引擎以第一引擎功率水平操作并且发电机以第一发电机功率水平操作，并且在第二下降模式中，对于给定推力而言，气体涡轮引擎以高于第一引擎功率水平的第二引擎功率水平操作，并且发电机以高于第一发电机功率水平的第二发电机功率水平操作，其中由发电机在以第二下降模式操作期间产生的电力被储存在电能储存装置中。
[0022]根据第三方面，提供了一种非暂态存储介质，该非暂态存储介质被配置为当安装在飞行器混合推进系统控制器上时执行第二方面的方法。
[0023]根据第四方面，提供了一种推进系统，该推进系统包括：第一方面的控制系统。
[0024]气体涡轮引擎可包括芯卷轴，该芯卷轴包括联接在一起的高压压缩机、高压轴和高压涡轮。该气体涡轮引擎可包括中压卷轴，该中压卷轴包括联接在一起的中压压缩机、中压涡轮和中压轴。
[0025]推进系统可包括并行混合推进系统，其中气体涡轮引擎直接地或经由减速齿轮箱机械地联接到推进器。气体涡轮引擎可包括低压卷轴，该低压卷轴包括联接在一起的推进器、推进器轴和低压涡轮。低压卷轴可包括增压压缩机。电机可联接到低压卷轴。有利的是，可独立于推进器旋转速度来控制引擎高压卷轴旋转速度和/或引擎中压卷轴旋转速度，从而允许在一定程度上独立于推力来控制引擎功率。
[0026]单个电机可包括机械地联接到气体涡轮引擎的发电机和机械地联接到推进器的马达两者。有利的是，单个装置可以在飞行周期中的不同点处提供两种功能。另选地，可提供单独的马达和发电机，它们可联接到气体涡轮引擎的同一或不同卷轴。
[0027]另选地，推进系统可包括串联混合推进系统，其中推进器与气体涡轮引擎机械分离，并且其中发电机和马达包括单独的电机。串联混合推进系统可包括联接到推进器并且能够作为电动马达操作的第一电机，以及联接到气体涡轮引擎并且能够作为发电机操作的第二电机。第一电机可电联接到第二电机。
[0028]本领域的技术人员将理解，除非相互排斥，否则关于任何一个上述方面描述的特征如作适当变动，可以应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于飞行器混合推进系统的控制系统，所述混合推进系统包括：气体涡轮引擎，所述气体涡轮引擎联接到发电机；推进器，所述推进器联接到电动马达；和电能储存装置，所述电能储存装置联接到所述马达和所述发电机；其中所述控制系统包括控制器，所述控制器被配置为以第一下降模式和第二下降模式中的一者操作所述推进系统，其中在所述第一下降模式中，对于给定推力而言，所述气体涡轮引擎以第一引擎功率水平操作并且所述发电机以第一发电机功率水平操作，并且在所述第二下降模式中，对于给定推力而言，所述气体涡轮引擎以高于所述第一引擎功率水平的第二引擎功率水平操作，并且所述发电机以高于所述第一发电机功率水平的第二发电机功率水平操作，其中由所述发电机在以所述第二下降模式操作期间产生的电力被储存在所述电能储存装置中。2.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述第一发电机功率水平基本上为零。3.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述第二引擎功率水平包括这样的功率水平，在所述功率水平下，与在所述第一引擎功率水平下的操作相比，更少的处理放泄件是打开的，或者其中所述处理放泄件打开的程度小于在所述第一引擎功率水平下的打开程度。4.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述控制系统被配置为根据自动驾驶信号、自动节流阀信号、高度信号以及襟翼或起落架设置信号中的一者或多者来确定是以所述第一下降模式还是以所述第二下降模式操作所述推进系统。5.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述控制系统被配置为根据是否满足一个或多个需求来以所述第一下降模式或所述第二下降模式操作所述推进系统，其中用于以所述第二下降模式操作所述推进系统的所述需求能够包括所述发电机或储能系统的健康状态、所述储能系统的充电状态、所述飞行器的所述储能系统的最大c速率需求以及所述飞行器的推力需求。6.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器包括发电机控制器和电池控制器中的一者或多者，...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得，
申请(专利权)人：劳斯莱斯有限公司，
类型：发明
国别省市：