无人飞行器专用混合动力发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种无人飞行器专用混合动力发电系统，其包括微型涡轮发电一体机、发电机控制器、发动机控制器、飞控模块和飞机燃油系统；发电机控制器与微型涡轮发电一体机电性连接，发电机控制器接收发电量的目标指令和微型涡轮发电一体机的反馈信息，并控制微型涡轮发电一体机的输出功率、输出电压和输出电流；发动机控制器控制微型涡轮发电一体机的燃料供给量；飞控模块向发电机控制器和发动机控制器发送操作指令；飞机燃油系统向微型涡轮发电一体机提供燃料。本实用新型专利技术可与飞行器核心控制单元高效协同工作，精准跟随直流电网动态变化，根据飞行器飞控模块需要，随时可以与直流电网进行并网、脱网操作。脱网操作。脱网操作。

【技术实现步骤摘要】
无人飞行器专用混合动力发电系统


[0001]本技术涉及无人机
，具体涉及一种无人飞行器专用混合动力发电系统。

技术介绍

[0002]电力驱动无人飞行器近年发展迅猛，已广泛应用在众多领域并发挥重要作用。但由于垂直起降过程中飞行器的螺旋桨需要很大的做功功率，消耗大部分飞行器上电池的电能，而现有技术制造的高功率电池的能量质量密度比较低，使得飞行器续航能力有限，留空时间短，更无法提供较大的有效载重量。部分特殊场合使用的电力驱无人飞行器为了增加航程和留空时间，增加简易的发电机组为飞行器提供部分能量，但因发动机、发电机以及储能单元不能充分协同，不能把效能发挥到最佳。此外，现有技术中使用交流发电机，通过整流方式转换成直流电与储能单元、驱动电机并联工作，工作过程中电流脉动冲击大，发电机组功率因数低，设备负何重，故障率高；发电机组处于开环工作状态，无法闭环控制，无法与飞行器总控精准协同，无法智能交互控制。

技术实现思路

[0003]本技术为解决现有技术的不足，提供了一种可与飞行器核心控制单元高效协同的无人飞行器专用混合动力发电系统。
[0004]为实现上述目的，本技术提供了以下技术方案：
[0005]一种无人飞行器专用混合动力发电系统，其包括微型涡轮发电一体机、发电机控制器、发动机控制器、飞控模块和飞机燃油系统。其中，发电机控制器与所述微型涡轮发电一体机电性连接，所述发电机控制器接收发电量的目标指令和微型涡轮发电一体机的反馈信息，并控制所述微型涡轮发电一体机的输出功率、输出电压和输出电流，所述发电机控制器将所述微型涡轮发电一体机产生的交流电转换成直流电；发动机控制器控制微型涡轮发电一体机的燃料供给量；飞控模块向所述发电机控制器和所述发动机控制器发送操作指令；飞机燃油系统向所述微型涡轮发电一体机提供燃料。
[0006]在一些实施例中，该无人飞行器专用混合动力发电系统还包括与所述发电机控制器电性连接的储能单元，所述发电机控制器转换的至少部分直流电储存在所述储能单元内。
[0007]在一些实施例中，所述微型涡轮发电一体机包括机匣、主轴、压气机叶轮、定子、转子、透平叶轮、压气机壳和燃料燃烧装置。所述主轴的两端均贯穿所述机匣，且所述主轴与所述机匣可转动连接；所述压气机叶轮与所述主轴的一端连接；所述定子与所述机匣连接，所述发电机控制器与所述定子电性连接；所述转子设置在所述压气机叶轮上，所述转子随所述压气机叶轮转动并使所述定子产生电流；所述透平叶轮与所述主轴的另一端连接；所述压气机壳的一端设置有进气口，所述压气机壳设在所述压气机叶轮和所述机匣的外侧，所述压气机壳与所述压气机叶轮之间设有与所述进气口连通的进气通道；所述进气通道与
所述燃料燃烧装置连接并用于向所述燃料燃烧装置提供助燃气体，所述燃料燃烧装置用于燃烧燃料并且产生的燃气推动所述透平叶轮绕着所述主轴的轴线转动；所述飞机燃油系统与所述燃料燃烧装置连接并向所述燃料燃烧装置提供燃料；所述压气机壳和/或所述燃料燃烧装置与所述机匣固定连接。
[0008]在一些实施例中，所述燃料燃烧装置包括涡轮机壳、供油喷嘴和火花塞。所述涡轮机壳的一端与所述压气机壳连接，所述涡轮机壳远离所述压气机壳的一端设置有排气口，所述涡轮机壳的内部设置有增压室和燃烧室，所述进气通道的一端与所述增压室连通，所述涡轮机壳上还设有多个使所述增压室与所述燃烧室连通的气孔，所述涡轮机壳与所述透平叶轮之间设有与所述排气口连通的排气通道，所述排气通道的一端与所述燃烧室连通；所述供油喷嘴和所述火花塞均与所述涡轮机壳和所述发动机控制器连接，所述供油喷嘴还与所述飞机燃油系统连接，所述供油喷嘴和所述火花塞的一端位于所述燃烧室内。
[0009]在一些实施例中，所述涡轮机壳包括相互连接的增压室壳和燃烧室壳，所述燃烧室壳被包围在所述增压室壳内，所述气孔设置在所述燃烧室壳上。
[0010]在一些实施例中，所述压气机叶轮可随所述主轴同步转动，所述主轴可带动所述透平叶轮同步转动。
[0011]在一些实施例中，所述转子为永磁体，所述定子为线圈结构。
[0012]在一些实施例中，所述机匣包括机座、法兰安装盘、盖板和轴套。所述定子嵌入所述机座内，所述机座的一端敞开；所述法兰安装盘与所述机座的敞开端可拆卸连接，所述法兰安装盘上设置有通孔；所述盖板与所述法兰安装盘连接以封堵所述通孔；所述轴套的一端与所述机座连接，所述轴套的另一端与所述盖板连接；所述主轴依次贯穿所述机座和所述盖板，所述轴套套设在所述主轴上，且所述轴套与所述主轴之间可转动连接。
[0013]在一些实施例中，所述机座通过紧固件与所述压气机壳连接，所述法兰安装盘通过紧固件与所述涡轮机壳连接。
[0014]在一些实施例中，所述轴套与所述主轴之间设置有轴承。
[0015]与现有技术相比，本技术可与飞行器核心控制单元高效协同工作，可以精确控制微型涡轮发电一体机输出电压、电流，精准跟随直流电网动态变化，根据飞行器飞控模块需要，随时可以与直流电网进行并网、脱网操作，安全快速；本技术中的微型涡轮发动一体机与发电机控制器协同飞控模块闭环工作，工作过程中电流脉动冲击小，把机械能转化为可控直流电源，能精准地与储能单元进行直流电并网；此外，本技术可根据飞控模块需求进行发电量调节，实现互联互通，可根据航线策略进行发电工况规划和执行。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本技术实施例的。
[0018]图2是本技术实施例中微型涡轮发电一体机的剖视图。
[0019]图3是本技术的实施例中机匣的剖视图，图中上下对称，仅示出了上半部分。
[0020]图4是图2中A处的局部放大视图。
[0021]附图标记说明如下：
[0022]图中：100、微型涡轮发电一体机；200、发电机控制器；300、发动机控制器；400、飞控模块；500、飞机燃油系统；600、储能单元；1、机匣；101、机座；102、法兰安装盘；103、盖板；104、轴套；2、主轴；3、压气机叶轮；4、定子；5、转子；6、透平叶轮；7、压气机壳；8、燃料燃烧装置；801、涡轮机壳；8011、增压室壳；8012、燃烧室壳；802、火花塞；803、供油喷嘴；9、紧固件；10、轴承；11、进气口；12、进气通道；13、增压室；14、排气通道；15、排气口；16、燃烧室；17、气孔；18、螺栓。
具体实施方式
[0023]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人飞行器专用混合动力发电系统，其特征在于，包括：微型涡轮发电一体机；发电机控制器，其与所述微型涡轮发电一体机电性连接，所述发电机控制器接收发电量的目标指令和微型涡轮发电一体机的反馈信息，并控制所述微型涡轮发电一体机的输出功率、输出电压和输出电流，所述发电机控制器将所述微型涡轮发电一体机产生的交流电转换成直流电；发动机控制器，其控制微型涡轮发电一体机的燃料供给量；飞控模块，其向所述发电机控制器和所述发动机控制器发送操作指令；飞机燃油系统，其向所述微型涡轮发电一体机提供燃料。2.根据权利要求1所述的无人飞行器专用混合动力发电系统，其特征在于：还包括与所述发电机控制器电性连接的储能单元，所述发电机控制器转换的至少部分直流电储存在所述储能单元内。3.根据权利要求1所述的无人飞行器专用混合动力发电系统，其特征在于，所述微型涡轮发电一体机包括：机匣；主轴，所述主轴的两端均贯穿所述机匣，且所述主轴与所述机匣可转动连接；压气机叶轮，所述压气机叶轮与所述主轴的一端连接；定子，所述定子与所述机匣连接，所述发电机控制器与所述定子电性连接；转子，所述转子设置在所述压气机叶轮上，所述转子随所述压气机叶轮转动并使所述定子产生电流；透平叶轮，所述透平叶轮与所述主轴的另一端连接；压气机壳，所述压气机壳的一端设置有进气口，所述压气机壳设在所述压气机叶轮和所述机匣的外侧，所述压气机壳与所述压气机叶轮之间设有与所述进气口连通的进气通道；燃料燃烧装置，所述进气通道与所述燃料燃烧装置连接并用于向所述燃料燃烧装置提供助燃气体，所述燃料燃烧装置用于燃烧燃料并且产生的燃气推动所述透平叶轮绕着所述主轴的轴线转动；所述飞机燃油系统与所述燃料燃烧装置连接并向所述燃料燃烧装置提供燃料；所述压气机壳和/或所述燃料燃烧装置与所述机匣固定连接。4.根据权利要求3所述的无人飞行器专用混合动力发电系统，其特征在于，所述燃料燃烧装置包括：涡轮机壳，所述涡轮机壳的一端与所述压气机壳连接，所述涡轮机壳远离所述压气机壳的一端设置有排气口，所述涡轮机壳的内部设置有增压室和燃烧室，所述进气通道的一端与所述增压室连通，所述涡轮机壳上还设有多个使所述增压室与所述燃烧室连通的气孔，所述涡轮机壳与所述透平叶轮之间设有与所述排气口连通的排气通道，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱锦其，王光秋，戈兆新，李革臣，
申请(专利权)人：上海翠日航空科技有限公司，
类型：新型
国别省市：