一种固定翼式混合动力飞机的制作方法

本发明属于飞机产品技术领域，更具体地说，是涉及一种固定翼式混合动力飞机。

背景技术：

随着能源危机与环境污染的日益严重，发展新能源飞机是一个必然趋势，其中电作为清洁能源则是首选方案。由于受电池技术的制约，需要有个过渡方案，这就产生了油电混合动力系统方案。目前，油电混合动力飞机在国内基本还处空白阶段，国外实际推广应用也没有，基本处于研发阶段。本方案的技术难点主要为把传统由发动机组成的动力总成，更换为油电混合的动力驱动系统，并要求满足飞机的各项性能指标。而现有技术中还无法满足上述技术要求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种结构简单，能够实现电能和燃油的交替使用，有效满足飞机各项性能指标，同时节约能源消耗，降低飞机飞行成本，缓解能源危机压力，降低环境污染的固定翼式混合动力飞机。

要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明为一种固定翼式混合动力飞机，固定翼式混合动力飞机包括机身、机翼，机身上安装螺旋桨，螺旋桨与驱动电机连接，驱动电机与动力电池连接，驱动电机与能够控制驱动电机启停和转速及扭矩大小的驱动电机控制部件连接，机身内还设置发动机，发动机与发电机连接，发电机与动力电池连接，发电机同时与驱动电机控制部件连接，发动机与能够控制发动机启停和转速的发动机控制部件连接。

所述的动力电池包括多个电池组件，机身内和机翼内各设置多个电池组件。

所述的驱动电机控制部件和发动机控制部件与高压配电部件连接，所述的高压配电部件设置为能够将动力电池的电能传递给驱动电机控制部件的结构，高压配电部件同时设置为能够将与发动机连接的发电机发出的电能分别传递给驱动电机控制部件和动力电池的结构。

所述的驱动电机为永磁同步交流电机，驱动电机控制部件设置为能够将直流电转换为交流电的结构，所述的螺旋桨与驱动电机的电机轴固定连接，所述的固定翼式混合动力飞机还包括发电机组控制部件，电机组控制部件设置为能够通过网络接收动力电池与驱动电机的负载信息，并根据前述的负载信息需求调节转子发动机的输出功率的结构。

所述固定翼式混合动力飞机起飞或降落时，发动机控制部件设置为能够控制发动机停止工作的结构，驱动电机控制部件设置为能够控制驱动电机带动螺旋桨转动的结构。

所述的固定翼式混合动力飞机起飞后升起到超过设定高度或处于巡航状态时，所述的驱动电机控制部件设置为能够控制驱动电机停止工作的结构，所述的发动机控制部件设置为能够控制发动机处于工作状态带动发电机发电的结构。

所述的固定翼式混合动力飞机还包括油箱，油箱设置在机身内，油箱与发动机连接，所述的机翼包括左侧机翼和右侧机翼，左侧机翼上设置多个电池组件，右侧机翼上也设置多个电池组件。

所述的发动机控制部件控制发动机处于工作状态带动发电机发电时，发动机控制部件设置为能够控制发电机输送电能到高压配电部件的结构。

所述的发动机控制部件控制发动机处于工作状态带动发电机发电时，高压配电部件设置为能够同时向动力电池和驱动电机控制部件输送电能的结构。

所述的固定翼式混合动力飞机还包括电池管理系统、混合动力系统控制部件和飞机中央控制部件。

采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：

本发明所述的固定翼式混合动力飞机，驱动电机能够带动螺旋桨转动，从而带动发动机工作，而驱动电机的电能来自与动力电池的供给。而发动机的设置，的主要作用是为发电机提供动力源，发动机带动发电机发电，发电机发出的电能既可以供给控制驱动电机工作的驱动电机控制部件，以确保驱动电机工作，发电机发出的电也可以输送给动力电池，作为电能储存。本发明的结构，如负载需求较大电能时，则发电机发出的电能全部供驱动电机使用，不够的电能还可以由动力电池进行补充，如负载需求较小电能时，则发电机的电能大部分用于驱动电机负载，另一部分给动力电池充电，作为电能储存。上述结构，根据不同工况确定驱动电机的供电由动力电池或是发电机供电，能够有效节约能源消耗，降低飞机飞行成本，同时缓解能源危机的压力，而且能够降低对环境的污染。本发明所述的固定翼式混合动力飞机，结构简单，能够实现电能和燃油的交替使用，有效满足飞机各项性能指标，节约能源消耗，降低飞机飞行成本，降低环境污染。

附图说明

下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：

图1为本发明所述的固定翼式混合动力飞机的结构示意图；

图2为本发明所述的固定翼式混合动力飞机的部件连接关系示意图；

附图中标记分别为：1、机身；2、机翼；3、螺旋桨；4、驱动电机；5、动力电池；6、驱动电机控制部件；7、发动机；8、发电机；9、发动机控制部件；10、电池组件；11、高压配电部件；12、电机轴；13、油箱；14、左侧机翼；15、右侧机翼；16、尾翼；17、驾驶舱；18、发电机组控制部件。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：

如附图1、附图2所示，本发明为一种固定翼式混合动力飞机，固定翼式混合动力飞机包括机身1、机翼2，所述的机身1上安装螺旋桨3，螺旋桨3与驱动电机4连接，驱动电机4与动力电池5连接，驱动电机4与能够控制驱动电机4启停和转速及扭矩大小的驱动电机控制部件6连接，机身1内还设置发动机7，发动机7与发电机8连接，发电机8与动力电池5连接，发电机8同时与驱动电机控制部件6连接，发动机7与能够控制发动机7启停和转速的发动机控制部件9连接。上述结构设置，驱动电机能够带动螺旋桨转动，从而带动发动机工作，而驱动电机的电能来自与动力电池的供给。而发动机的设置，的主要作用是为发电机提供动力源，发动机带动发电机发电，发电机发出的电能既可以供给控制驱动电机工作的驱动电机控制部件，以确保驱动电机工作，发电机发出的电也可以输送给动力电池，作为电能储存。本发明所述的固定翼式混合动力飞机，如负载需求较大电能时，则发电机发出的电能全部供驱动电机使用，不够的电能还可以由动力电池进行补充，如负载需求较小电能时，则发电机的电能大部分用于驱动电机负载，另一部分给动力电池充电，作为电能储存。上述结构，根据不同工况确定驱动电机的供电由动力电池或是发电机供电，能够有效节约能源消耗，降低飞机飞行成本，同时缓解能源危机的压力，而且能够降低对环境的污染。本发明所述的固定翼式混合动力飞机，结构简单，能够实现电能和燃油的交替使用，有效满足飞机各项性能指标，节约能源消耗，降低飞机飞行成本，降低环境污染。

所述的动力电池5包括多个电池组件10，机身1内和机翼2内各设置多个电池组件10。动力电池体积过大，采用分布式布局，放置在机翼2内与机身1内，在实现动力电池可靠安装的同时，满足动力电池均衡布置的要求，避免飞机局部重量过大，不会对飞机的正常飞行产生影响，提高了飞机的整体性能。

所述的驱动电机控制部件6和发动机控制部件9与高压配电部件11连接，所述的高压配电部件11设置为能够将动力电池5的电能传递给驱动电机控制部件6的结构，高压配电部件11同时设置为能够将与发动机7连接的发电机8发出的电能分别传递给驱动电机控制部件6和动力电池5的结构。这样的结构设置，对于发动机带动的发电机产生的电能，能够通过高压配电部件进行分配，如负载需求较大电能时，高压配电部件11则分配发电机发出的电能全部供驱动电机使用，不够的电能高压配电部件11还可以从动力电池进行补充，如负载需求较小电能时，高压配电部件11则将发电机的产生电能大部分用于驱动电机负载，另一部分给动力电池充电，作为电能储存，从而既保障飞机的正常使用，又能够对电能进行合理的分配利用，避免电能的浪费，节约飞行能源和成本。

所述的驱动电机4为永磁同步交流电机，驱动电机控制部件6设置为能够将直流电转换为交流电的结构，螺旋桨3与驱动电机4的电机轴12固定连接。这样的结构，螺旋桨的工作完全由驱动电机直接控制，因此只需要对发电机和动力电池的电能进行合理分配，就能够控制飞机可靠安全地飞行，所述的固定翼式混合动力飞机还包括发电机组控制部件18(即APU控制器)，电机组控制部件18设置为能够通过网络接收动力电池5与驱动电机4的负载信息，并根据前述负载信息需求调节转子发动机1的输出功率的结构。发电机组控制部件18的设置，通过网络得到动力电池5及驱动电机4等部件的负载信息，然后给发动机控制部件9一个输入量(信号)，发动机控制部件根据该信号，控制发动机的转速高低及负荷大小变化，并输出满足负载需求的输出功率，从而确保飞机可靠工作。

所述的固定翼式混合动力飞机起飞时，发动机控制部件9设置为能够控制发动机7停止工作的结构，驱动电机控制部件6设置为能够控制驱动电机4带动螺旋桨3转动的结构。固定翼式混合动力飞机起飞或降落时，因为起飞与降落是飞机噪音最大、对环境造成的污染最严重的阶段，这时发动机不工作，由动力电池为驱动电机提供电能，从而避免发动机工作造成对环境造成的污染。

所述的固定翼式混合动力飞机起飞后升起到超过设定高度或处于巡航状态时，所述的发动机控制部件9设置为能够控制发动机7处于工作状态带动发电机8发电的结构。固定翼式混合动力飞机起飞后升起到超过设定高度或处于巡航状态时，发动机工作对能源消耗较小，对环境污染也较小。因此发动机控制部件控制发动机工作，发电机为主能量源，动力电池则辅助为驱动电机供电。

所述的固定翼式混合动力飞机还包括油箱13，油箱13设置在机身1内，油箱13与发动机7连接，所述的机翼2包括左侧机翼14和右侧机翼15，左侧机翼14上设置多个电池组件10，右侧机翼15上也设置多个电池组件10。左侧机翼14上和右侧机翼15上各设置多个电池组件10，满足动力电池均衡布置的要求，避免飞机局部重量过大，不会对飞机飞行产生影响，提高飞机性能。

所述的发动机控制部件9控制发动机7处于工作状态带动发电机8发电时，发动机控制部件9设置为能够控制发电机8输送电能到高压配电部件11的结构。这样，发电机产生的电能能够由高压配电部件11进行合理分配。

所述的发动机控制部件9控制发动机7处于工作状态带动发电机8发电时，高压配电部件11设置为能够同时向动力电池5和驱动电机控制部件6输送电能的结构。所述的固定翼式混合动力飞机还包括电池管理系统、混合动力系统控制部件(HCU)和飞机中央控制部件。上述部件设置，实现了对飞机整体的可靠控制。

本发明的固定翼式混合动力飞机，驱动电机能够带动螺旋桨转动，带动发动机工作，而驱动电机的电能来自与动力电池的供给。而发动机的主要作用是为发电机提供动力源，发动机带动发电机发电，发电机发出的电能既可以供给控制驱动电机工作的驱动电机控制部件，以确保驱动电机工作，发电机发出的电也可以输送给动力电池，作为电能储存。本发明结构，如负载需求较大电能时，则发电机发出的电能全部供驱动电机使用，不够的电能还可以由动力电池进行补充，如负载需求较小电能时，则发电机的电能大部分用于驱动电机负载，另一部分给动力电池充电，作为电能储存。上述结构，根据不同工况确定驱动电机的供电由动力电池或是发电机供电，能够有效节约能源消耗，降低飞机飞行成本，同时缓解能源危机的压力，而且能够降低对环境的污染。本发明所述的固定翼式混合动力飞机，结构简单，能够实现电能和燃油的交替使用，有效满足飞机各项性能指标，节约能源消耗，降低飞机飞行成本，降低环境污染。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。