用于混合动力式热/电推进飞行器的电气构架和包括这种构架的双发动机飞行器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于双发动机混合动力式热/电推进飞行器的电气构架，该构架针对每个涡轴发动机包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于混合动力式热/电推进飞行器的电气构架和包括这种构架的双发动机飞行器


[0001]本专利技术涉及一种用于混合动力式热/电推进飞行器的电气构架，所述飞行器针对每个涡轴发动机包括这样的构架。

技术介绍

[0002]现有技术尤其包括文件FR
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A1
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3012796，EP
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A1
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1852953，US
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A1
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2018/291807，FR
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A1
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3065840，EP
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A1
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2974964和US
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A1
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2012/098329。
[0003]从现有技术中已知飞行器的混合动力式推进装置，通常称为并联混合动力，具有热电发电功能。
[0004]混合动力式推进装置通常包括用于每个涡轴发动机的多个电力分配网络：用于供给推进系统的相关设备的推进电力分配网络、用于供给飞行器负载的非推进电力分配网络和用于涡轴发动机的电控系统的负载的电力分配网络。然而，这些电力分配网络一般是由单独的能源供给的。
[0005]有必要共享这些不同的电力分配网络的能源。事实上，不共享这些能源的解决方案，例如具有用于推进电力分配网络的专用发电机的解决方案，具有如下缺点：
[0006]‑
在每个涡轴发动机中集成了大量的电机，
[0007]‑
涡轴发动机内的发电机之间的功率分配的灵活性降低，
[0008]‑
发电机的重要尺寸设定，以及
[0009]‑
混合动力有关的特定设备的低使用率(特定设备的使用率低于10％)，该设备因此在不使用时体现了不必要的质量。
[0010]本专利技术的目的是提出一种解决方案，使得能够弥补这些缺点中的至少一些。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的是提供一种混合动力式热
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电推进构架，其遵从电气安全的主要原则，例如推进电力分配网络、非推进电力分配网络和用于涡轴发动机的电控系统的负载的电力分配网络之间的电隔绝，以及涡轴发动机的电力分配网络之间的电隔离，并在部件或设备的数量方面进行了优化。
[0012]特别地，本专利技术提供了一种混合动力式推进构架，使得能够以最佳和安全的方式从涡轴发动机的高压轴和低压轴注入和收集动力以满足飞行器的推进需要，并向飞行器的负载提供电力，并向涡轴发动机飞行器的电控系统的负载提供电力。
[0013]本专利技术的原理是基于使三个待被供给的电力分配网络共享特定的源。
[0014]为此，本专利技术涉及一种用于混合动力式热/电推进飞行器的电气构架，所述飞行器包括两个涡轴发动机，每个涡轴发动机设置有电控系统，所述构架针对每个涡轴发动机包括：
[0015]‑
高压直流推进电力分配网络，
[0016]‑
非推进电力分配网络，所述非推进电力分配网络与飞行器的负载或涡轴发动机耦接，
[0017]‑
多个第一电机，所述第一电机机械地耦接到所述涡轴发动机的高压轴，每个所述第一电机被配置成：以马达模式运行以提供机械推进动力，以及以发电机模式运行以接收机械动力并提供电力，
[0018]‑
多个第二电机，所述第二电机机械地耦接到所述涡轴发动机的低压轴，所述第二电机被配置成：以马达模式运行以提供机械推进动力，以及以发电机模式运行以接收机械动力并提供电力，
[0019]‑
至少一个辅助能量源，所述辅助能量源耦接到所述推进电力分配网络，并且所述辅助能量源配置成在所述第一电机和/或第二电机以马达模式运行时向所述第一电机和第二电机提供能量，并配置成供给所述推进电力分配网络，
[0020]‑
电能转换构件，所述电能转换构件耦接到所述第一电机和第二电机、辅助能量源和所述推进电力分配网络，
[0021]‑
与所述电控系统的负载耦接的电力分配网络，以及
[0022]‑
至少一个第三电机，所述第三电机机械地耦接到所述高压轴，并且所述第三电机配置成以发电机模式运行以接收机械动力并提供电力，所述第三电机专用于耦接到所述电控系统的负载的所述电力分配网络。
[0023]推进电力分配网络用于对大功率设备(特别是与推进系统有关的设备，如电机)供给。该网络具有构架中最高的电压水平。仅用于大功率设备的推进电力分配网络的使用使得要提供的电流被最小化，并因此能够减少具有大横截面的电缆的数量，从而减小了电缆所需的总体尺寸和质量。
[0024]非推进电力分配网络用于向中等功率设备(即，与非推进系统有关的设备，称为飞行器的“负载”)或涡轴发动机或飞行器的低功率负载供给动力。该网络具有低于推进电力分配网络的电压水平的电压水平。非推进电力分配网络可以是直流或交流电力分配网络。
[0025]第一电机在发电机模式下运行时是电源，在马达模式下运行时(特别是在涡轴发动机起动时)是负载。
[0026]以相同的方式，一个或多个第二电机在发电机模式下工作时是电源，在马达模式下工作时(特别是在涡轴发动机起动时)是负载。
[0027]有利地，根据本专利技术的构架在其各组件之间，特别是在主源(第一电机和第二电机)和附加源(辅助能量源)之间提供协同作用，以便在运行的各个阶段向电力分配网络的所有耗能器件提供电能，这能够实现电力分配网络的质量和体积的优化，特别是由于共享设备以在飞行器内执行各种功能。
[0028]根据本专利技术的构架保证了飞行器内不同功能的可用性，并且保证了飞行器的安全运行。
[0029]有利地，根据本专利技术的构架可被重新配置，这获得了适应飞行器需要的可用性和运行安全性。
[0030]特别是由于在推进电力分配网络上存在附加的源，根据本专利技术的构架的能量管理和尺寸设置得以优化。这有利地实现了构架的质量和体积的优化。事实上，在每一时刻都可选择最适合飞行器需要的电能来源，以及各种源之间的最佳分配(涡轴发动机的源(第一电
机和第二电机)或飞行器的源(辅助能量源))。
[0031]有利的是，特别是由于所提供的电力供应的灵活性，涡轴发动机的电控系统的设备，例如马达
‑
泵型的设备的尺寸被优化。
[0032]推进式电力分配网络可被设计为网络质量约束比非推进式电力分配网络的网络质量约束低。有利地，这能够限制保证网络质量所需的滤波元件的质量(原因在于，该网络将专用于大量的负载或高功率能量源，大量的负载或高功率能量源的敏感性自然低于由非推进电力分配网络供给的飞行器负载)。由于各种电子功率转换器的控制，这也能够限制对推进电力分配网络的保护元件的切断负载的限制(通过限制故障电流)。
[0033]与所述电控系统的负载耦接的电力分配网络可包括：
[0034]‑
第一直流电力分配子网络，所述第一直流电力分配子网络被配置为由所述推进电力分配网络或由所述非推进电力分配网络对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于混合动力式热/电推进飞行器的电气构架，所述飞行器包括两个涡轴发动机，每个涡轴发动机设置有电控系统，所述构架针对每个涡轴发动机包括：
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高压直流推进电力分配网络(32)，
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非推进电力分配网络(56)，所述非推进电力分配网络与飞行器的负载或涡轴发动机耦接，
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多个第一电机(MG1 HP，MG2 HP)，所述第一电机机械地耦接到所述涡轴发动机的高压轴，每个所述第一电机被配置成：以马达模式运行以提供机械推进动力，以及以发电机模式运行以接收机械动力并提供电力，
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多个第二电机(MG BP)，所述第二电机机械地耦接到所述涡轴发动机的低压轴，所述第二电机被配置成：以马达模式运行以提供机械推进动力，以及以发电机模式运行以接收机械动力并提供电力，
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至少一个辅助能量源(30)，所述辅助能量源耦接到所述推进电力分配网络(32)，并且所述辅助能量源配置成在所述第一电机和/或第二电机以马达模式运行时向所述第一电机和第二电机(MG1 HP，MG2 HP，MG BP)提供能量，并配置成供给所述推进电力分配网络，
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电能转换构件(38a，38b，40，42，74)，所述电能转换构件耦接到所述第一电机和第二电机(MG1 HP，MG2 HP，MG BP)、所述辅助能量源(30)和所述推进电力分配网络(32)，
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与所述电控系统的负载耦接的电力分配网络(76)，以及
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至少一个第三电机(PMG3 HP)，所述第三电机机械地耦接到所述高压轴，并且所述第三电机配置成以发电机模式运行以接收机械动力并提供电力，所述第三电机(PMG3 HP)专用于耦接到所述电控系统的负载的所述电力分配网络(76)。2.根据权利要求1所述的构架，其中，与所述电控系统的负载耦接的电力分配网络(76)包括：
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第一直流电力分配子网络(78)，所述第一直流电力分配子网络被配置为由所述推进电力分配网络(32)或由所述非推进电力分配网络(56)供给，以及
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第二交流电力分配子网络(84)，并且所述构架还包括隔绝和切断构件(94)，所述隔绝和切断构件被配置为从第一配置切换到第二配置，反之亦然，在所述第一配置，所述第二交流电力分配子网络(84)耦接到所述第三电机(PMG3 HP)，以由所述第三电机供给，在第二配置，所述第二交流电力子网络(84)经由至少一个电子功率转换器(92)耦接到所述第一直流电力分配子网络(76)，以便由所述第一直流电力分配子网络其供给。3.根据前述权利要求中任一项所述的构架，包括至少一个电子功率转换器(60)，所述电子功率转换器将所述推进电力分配网络(32)和所述非推进电力分配网络(56)连接。4.根据前述权利要求中任一项所述的构架，包括至少一个电子功率转换器(82)，所述电子功率转换器将所述推进电力分配网络(32)和耦接到所述电控系统的负载的所述电力分配网络(76)连接。5.根据前述权利要求中任一项所述的构架，其中，所述第一电机(MG1 HP，MG2 HP)以直接连接的方式或通过第一附件齿轮箱(14)机械地耦接到所述高压轴上，所述第二电机(MG BP)以直接连接的方式或通过第二附件齿轮箱机械地耦接到所述低压轴上。6.根据前述权利要求中任一项所述的构架，其中，所述第一电机(MG1 HP，MG2 HP)被相
互隔离。7.根据前述权利要求中任一项所述的构架，其中，所述推进电力分配网络(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普，
申请(专利权)人：赛峰飞机发动机公司赛峰电气与电源公司，
类型：发明
国别省市：