电驱动的飞行器制造技术

本发明专利技术涉及一种电驱动的飞行器（11），包括：用以提供NH3的NH3箱（13），通过使用和转化NH3而产生电能的能量源（15，17，19，19’，35，37），负责驱动飞行器（11）的电驱动的驱动系统（25，27），和将所产生的电能提供到驱动系统（25，27）的能量分配系统（23）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种装配有电驱动系统的飞行器。
技术介绍
在航空中广泛使用的飞行器的推进器是通过内燃发动机或燃气涡轮机驱动的。此外，存在如下考虑，即使得飞机或直升飞机的推进器借助于电动马达驱动，参考US 2，462，201 和 US 4，955，560。也存在另外的考虑，即为飞行器装配氢燃料电池，参考US 6，568，633或US6，854，688。US 4，709，882公开了带有锂/过氧化物燃料电池的直升飞机。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供以替代的能量源驱动的飞行器。该任务通过独立的权利要求的特征解决。有利的扩展在从属权利要求的特征中给出。根据本专利技术的飞行器是电驱动的飞行器，并且包括-用以提供NH3的NH3箱，-通过使用和转化NH3而产生电能的能量源，-负责驱动飞机的电驱动的驱动系统，和-将所产生的电能提供到驱动系统的能量分配系统。使用氨作为提供用于驱动的电能的能量源的基础被证明是有利的，因为氨是容易液化的气体并且因此可容易存储和运输。箱可例如处于压力下和/或被冷却，以储存液态氨。在有利的构造中，飞行器可附加地具有至少一个另外的电系统，所述电系统通过能量分配系统从由能量源所产生的电能中获取该电系统运行所需的电能。能量分配系统因此不仅向负责驱动或推进飞机的例如推进器的飞机驱动系统提供电能，而且向在飞行期间使用的但不直接用于驱动和推进飞机的至少一个另外的电系统提供电能。在有利的构造中，飞行器可附加地包括连接在能量分配系统上的存储器设备以存储所产生的多余的电能。这意味着，由能量源提供的并且未被电驱动的驱动系统或另外的系统消耗的电能被存储在存储器设备内，并且在飞行器运行期间需要时可又提供到能量分配系统中，并且从能量分配系统提供到驱动系统或另外的电系统。在其中所产生的电能多于飞机运行所需的电能的阶段中，例如在飞行阶段，控制器设备可控制所产生的多余的能量向存储器设备的输送，并且在其中所产生的电能少于飞机运行所需的电能的阶段中，例如在起飞和着陆时，控制器设备可控制所存储的能量从存储器设备的接通。存储器设备例如可以是用于电能的短时存储器。存储器设备例如可包括可充电的电池，电容器，飞轮盘或另外的能量存储器设备。以此方式，可例如克服电能量源的短时故、障。在一个构造中，通过使用和转化NH3产生电能的能量源包括NH3驱动的燃料电池系统。燃料电池是将连续提供的燃料和通常为氧的氧化剂的化学反应能转化为电能的原电池。在此，NH3驱动的燃料电池系统包括NH3燃料电池，所述NH3燃料电池通过作为燃料的NH3的直接转化而产生电能。在此典型的化学反应如下4NH3+302 — N2+6H20。替代地和/或补充地，册13驱动的燃料电池系统可包括用以产生H2的氨裂解器和后接的氢燃料电池，所述氢燃料电池通过使用由氨裂解器产提供的H2作为燃料来产生电能。对此，典型的化学反应如下2H2+02 — 2H20。氢例如可通过氨热裂解为其元素而在重整器中产生。对此，典型的化学反应如下2NH3 —N2+3H2。这种重整器的组成部分通常是覆盖以催化剂(例如，钼、钯等)的耐温的陶瓷。 在有利的方式中，在氨裂解器和氢燃料电池之间可布置分子筛，以从向氢燃料电池提供的H2中去除由于剩余的NH3导致的污染物。但不强制要求中间连接分子筛，因为根据由氨裂解器提供的氢的纯度或氢燃料电池对于所产生的氢的污染物的敏感性，可将所产生的氢直接提供到氢燃料电池。在另外的构造中，能量源可包括由册13箱供给的内燃机和由内燃机驱动的发电机。内燃机可以是使用NH3作为燃料工作的内燃机。但也可考虑的是，将从NH3箱供给的NH3事先裂解为N2和H2，并且然后将H2作为燃料供内燃机使用。作为内燃机，例如可使用内燃发动机或燃气涡轮机。在该情况中，可提供废气净化设备，所述废气净化设备将由内燃机所产生的氧化氮废气净化，然后将其排放到大气中。以此，可避免潜在地对于环境有害的氧化氮的释放。电驱动飞行器的驱动的另外的变体包括-例如汽油、柴油或煤油的碳氢化合物基燃料的箱，-以此燃料工作的内燃机，-由内燃机驱动的可产生电能的发电机，-负责驱动飞机的电驱动的驱动系统，和-将所产生的电能提供到驱动系统的能量分配系统。可至少暂时地(即例如在飞机处于空中并且飞机环境中的外部温度低于确定值期间)使用大气来冷却箱或氨。在此，利用到温度随距地面高度升高而降低，使得从飞机的一定的高度起，所存在的外部温度足够低以使箱内的氨被冷却降低到使氨处于液体的温度。这具有的优点是特别地在相应的高度的飞行期间，使用相对低的能量或理想情况中甚至不必使用能量来冷却氨。因为用于冷却的能量份额很大，所以以此措施可实现明显的效率提闻。为此提供了控制器，所述控制器被设计为如果飞行器的环境中的大气温度处于确定的阈值Si以下，则将箱与大气热连接。此外，控制器被设计为如果飞行器的环境中的大气温度高于确定阈值则中断热连接。飞行器例如可设计为飞机或直升飞机。附图说明本专利技术的带有根据从属权利要求的特征的有利扩展的实施方式根据如下附图进一步解释，但不限制于所述附图。各图为图I示出了用于飞行器的NH3驱动的驱动系统的示意性图示，图2示出了用于飞行器的另一个NH3驱动的驱动系统的示意性图示，图3示出了用于飞行器的另一个NH3驱动的驱动系统的示意性图示，图4示出了用于飞行器的基于碳氢化合物基燃料的驱动系统的示意性图示，图5在示意性视图中示出了用于冷却氨箱的冷却装置， 图6示出了外部温度和氨箱与大气之间的热连接状态随时间的关系。具体实施例方式图I示出了带有NH3驱动的驱动系统的飞行器。例如飞机或直升飞机的飞行器11包括其中具有液氨的燃料箱13。燃料箱13例如可处于压力下和/或被冷却，以将氨保持为液态。在图5中图示了将箱13冷却的可能性。氨然后被提供到换热器并且从此处提供到氨裂解器15。该重整器由氨产生氢和氮，其中气体混合物仍可能含有低痕迹的由氨导致的污染物。然后，气体混合物被引导通过分子筛，以去除氨的剩余痕迹。当使用其中氨可能导致功能损害的燃料电池时，这是特别重要的。在气体混合物中含有的氢被供给到氢燃料电池19。此类燃料电池的示例是所谓的聚合物电解质膜燃料电池(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC),憐酸燃料电池(Phosphoric Acid Fuel Cells, PAFC),固体氧化物燃料电池(Solid Oxide FuelCells, S0FC)或质子陶瓷燃料电池(Protonic Ceramic Fuel Cell, PCFC),但不限制于此。通过空气供给器21可为燃料电池19供给以空气，例如通过鼓风机供给。选择地，空气可在供给到燃料电池19之前被净化。例如，如果燃料电池19的类型由于二氧化硅而使其功能性受到损害，则这可在将空气供给到燃料电池19前去除空气中含有的二氧化碳。在空气中含有的氧用作燃料电池19的氧化剂。燃料电池19产生电力和废气，其中在废气中可能含有剩余的氢。在废气中含有的氢可在循环中被获取并且重新提供到燃料电池19。电力被提供到智能的能量分配系统23，电力从该能量分配系统23被用于向飞机中的系统提供电能。飞机的负责推进的驱动系统可包括一个或多个电动马达25，所述电动马达25与推进器27连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：O海德，T休斯，P比斯利，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：