一種基于航空活塞發(fā)動機的分布式混合動力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于航空活塞發(fā)動機的分布式混合動力系統(tǒng)，屬于航空航天技術(shù)領(lǐng)域。該裝置主要由航空活塞發(fā)動機、同軸式發(fā)電機、油箱、整流器、系統(tǒng)控制器、電機、螺旋槳等組成。其中航空活塞發(fā)動機產(chǎn)生動力，驅(qū)動同軸式發(fā)電機發(fā)電，經(jīng)整流器調(diào)理，由系統(tǒng)管理模塊將發(fā)電機或備用電池的電能分配至電機驅(qū)動螺旋槳產(chǎn)生推力或升力。
【專利說明】
一種基于航空活塞發(fā)動機的分布式混合動力系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種基于航空活塞發(fā)動機的分布式混合動力系統(tǒng)。屬于航空航天技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前小型固定翼或旋翼飛機的動力系統(tǒng)一般為航空活塞發(fā)動機或電動機直接驅(qū)動螺旋槳產(chǎn)生推力或升力。航空活塞發(fā)動機具有能量密度大、續(xù)航時間長等優(yōu)點，但存在轉(zhuǎn)速控制不穩(wěn)定的問題;而電動系統(tǒng)擁有很好的控制穩(wěn)定性，但受電池重量大、能量密度低等因素限制，航時較短。為了同時兼顧飛行器長航時和控制穩(wěn)定性的優(yōu)點，需開發(fā)新型的動力系統(tǒng)。本發(fā)明公布的基于航空活塞發(fā)動機的分布式混合動力系統(tǒng)兼顧了油動系統(tǒng)長航時和電動系統(tǒng)控制穩(wěn)定的優(yōu)點，可以滿足小型飛行器對動力系統(tǒng)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是設(shè)計一種基于航空活塞發(fā)動機的分布式混合動力系統(tǒng)，用于結(jié)合航空活塞動力系統(tǒng)和電動系統(tǒng)的優(yōu)點，既可以符合長航時的要求，又可以保證其控制穩(wěn)定性，擴展小型飛機的任務(wù)范圍。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于航空活塞發(fā)動機的分布式混合動力系統(tǒng)，包括若干個螺旋槳，每個螺旋槳一一對應(yīng)配置有一個電機;還包括備用電池，包含有整流器和系統(tǒng)控制器的系統(tǒng)管理模塊，航空活塞發(fā)動機，與航空活塞發(fā)動機之間通過發(fā)動機輸出軸同軸連接的同軸式發(fā)電機，油箱；
[0005]所述油箱管道連接至航空活塞發(fā)動機；
[0006]所述電機、航空活塞發(fā)動機、同軸式發(fā)電機和備用電池均信號連接至系統(tǒng)控制器；通過系統(tǒng)控制器控制航空活塞發(fā)動機的啟動、停車以及供油量，當航空活塞發(fā)動機處于正常工作狀態(tài)時，備用電池處于停用狀態(tài)，由航空活塞發(fā)動機產(chǎn)生動力，驅(qū)動同軸式發(fā)電機發(fā)電，經(jīng)整流器調(diào)理，由系統(tǒng)控制器將同軸式發(fā)電機的電能分配至電機驅(qū)動螺旋槳產(chǎn)生推力或升力；當航空活塞發(fā)動機出現(xiàn)故障或燃油耗盡、系統(tǒng)處于怠速狀態(tài)時，啟用備用電池，使飛行器安全返航。
[0007]進一步的，所述油箱有兩個，對稱設(shè)置于飛行器的兩側(cè)機翼內(nèi)。保證飛機的平衡。
[0008]進一步的，所述航空活塞發(fā)動機、同軸式發(fā)電機、系統(tǒng)管理模塊和備用電池均設(shè)置于飛行器的中心軸上。
[0009]進一步的，所述系統(tǒng)控制器通過調(diào)整在不同飛行狀態(tài)下電機的轉(zhuǎn)速，從而控制螺旋槳輸出的推力或升力。
[0010]進一步的，當航空活塞發(fā)動機出現(xiàn)故障或燃油耗盡、系統(tǒng)處于怠速狀態(tài)時，啟用備用電池為飛行器提供動力，同時檢測航空活塞發(fā)動機狀態(tài)，嘗試再次點火啟動，若能成功啟動，則系統(tǒng)管理模塊切換為發(fā)動機工作模式;若啟動失敗，則使用備用電池，使飛行器安全返航。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
[0012](I)、使飛行器既可以符合長航時的要求，又可以保證其控制穩(wěn)定性；
[0013](2)、起飛、降落以及處于怠速狀態(tài)時可以有效降低油耗；
[0014](3)、該系統(tǒng)利用分布式的電機驅(qū)動多個螺旋槳產(chǎn)生推力或升力，應(yīng)用于多旋翼飛行器時，可大幅提高其續(xù)航時間。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0016]圖1基于航空活塞發(fā)動機的分布式混合動力系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖1。
[0017]圖中:螺旋槳1I;電機12;備用電池1 3;系統(tǒng)管理模塊104 (包含整流器和系統(tǒng)控制器等)；發(fā)動機輸出軸105;航空活塞發(fā)動機106;同軸式發(fā)電機107;油箱108。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。
[0019]如圖1所示，一種基于航空活塞發(fā)動機的分布式混合動力系統(tǒng)，包括若干個螺旋槳101，每個螺旋槳101——對應(yīng)配置有一個電機102;還包括備用電池103，包含有整流器和系統(tǒng)控制器的系統(tǒng)管理模塊104，航空活塞發(fā)動機106，與航空活塞發(fā)動機之間通過發(fā)動機輸出軸105同軸連接的同軸式發(fā)電機107，油箱108;所述油箱108管道連接至航空活塞發(fā)動機106;飛行動力系統(tǒng)由安裝于飛行器機翼上的電機102和螺旋槳101組成。所述電機102、航空活塞發(fā)動機106、同軸式發(fā)電機107和備用電池103均信號連接至系統(tǒng)控制器;通過系統(tǒng)控制器控制航空活塞發(fā)動機的啟動、停車以及供油量，當航空活塞發(fā)動機處于正常工作狀態(tài)時，備用電池處于停用狀態(tài)，由航空活塞發(fā)動機產(chǎn)生動力，驅(qū)動同軸式發(fā)電機發(fā)電，經(jīng)整流器調(diào)理，由系統(tǒng)控制器將同軸式發(fā)電機的電能分配至電機驅(qū)動螺旋槳產(chǎn)生推力或升力；當航空活塞發(fā)動機出現(xiàn)故障或燃油耗盡、系統(tǒng)處于怠速狀態(tài)時，啟用備用電池為飛行器提供動力，同時檢測航空活塞發(fā)動機狀態(tài)，嘗試再次點火啟動，若能成功啟動，則系統(tǒng)管理模塊切換為發(fā)動機工作模式;若啟動失敗，則使用備用電池，使飛行器安全返航。
[0020]本系統(tǒng)可監(jiān)測發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)電機輸出電壓、整流器輸出電流、螺旋槳推力或升力、耗油量等參數(shù)，由控制系統(tǒng)根據(jù)飛行狀態(tài)控制發(fā)動機的運轉(zhuǎn)負荷，使整套動力系統(tǒng)以最佳經(jīng)濟狀態(tài)持續(xù)工作。
[0021]以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于航空活塞發(fā)動機的分布式混合動力系統(tǒng)，其特征在于，包括若干個螺旋槳(101)，每個螺旋槳(101)——對應(yīng)配置有一個電機(102);還包括備用電池(103)，包含有整流器和系統(tǒng)控制器的系統(tǒng)管理模塊(104)，航空活塞發(fā)動機(106)，與航空活塞發(fā)動機之間通過發(fā)動機輸出軸(105)同軸連接的同軸式發(fā)電機(107)，油箱(108); 所述油箱(108)管道連接至航空活塞發(fā)動機(106); 所述電機(102)、航空活塞發(fā)動機(106)、同軸式發(fā)電機(107)和備用電池(103)均信號連接至系統(tǒng)控制器;通過系統(tǒng)控制器控制航空活塞發(fā)動機的啟動、停車以及供油量，當航空活塞發(fā)動機處于正常工作狀態(tài)時，備用電池處于停用狀態(tài)，由航空活塞發(fā)動機產(chǎn)生動力，驅(qū)動同軸式發(fā)電機發(fā)電，經(jīng)整流器調(diào)理，由系統(tǒng)控制器將同軸式發(fā)電機的電能分配至電機驅(qū)動螺旋槳產(chǎn)生推力或升力；當航空活塞發(fā)動機出現(xiàn)故障或燃油耗盡、系統(tǒng)處于怠速狀態(tài)時，啟用備用電池為飛行器提供動力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于航空活塞發(fā)動機的分布式混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述油箱(108)有兩個，對稱設(shè)置于飛行器的兩側(cè)機翼內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于航空活塞發(fā)動機的分布式混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述航空活塞發(fā)動機(106)、同軸式發(fā)電機(107)、系統(tǒng)管理模塊(104)和備用電池(103)均設(shè)置于飛行器的中心軸上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于航空活塞發(fā)動機的分布式混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)控制器通過調(diào)整在不同飛行狀態(tài)下電機的轉(zhuǎn)速，從而控制螺旋槳輸出的推力或升力。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于航空活塞發(fā)動機的分布式混合動力系統(tǒng)，其特征在于，當航空活塞發(fā)動機出現(xiàn)故障或燃油耗盡、系統(tǒng)處于怠速狀態(tài)時，啟用備用電池為飛行器提供動力，同時檢測航空活塞發(fā)動機狀態(tài)，嘗試再次點火啟動，若能成功啟動，則系統(tǒng)管理模塊切換為發(fā)動機工作模式;若啟動失敗，則使用備用電池，使飛行器安全返航。
【文檔編號】B64D27/24GK105857624SQ201610218847
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月8日
【發(fā)明人】丁志剛, 陳偉, 張晨, 何小明
【申請人】南京航空航天大學