专利名称：由混合能量供能的飞机的制作方法
技术领域：
本发明涉及由混合能量供能的飞机。
背景技术：
几乎所有飞机均利用内燃机推进。他们具有用于小动力飞机的两冲程或四冲程活 塞发动机，或者更常见地为用于较大动力飞机的涡轮机。这种类型的推进结构利用烃，基本上为汽油或煤油。由于烃的成本和对污染问题 日益增多的关注，将有利的是，能够减少烃，特别是煤油的消耗。为此目的，已经基于试验提出以电方式驱动飞机。在这种情况下，能源取自储存电 池或可取自燃料电池，或者另外取自设置在飞机外部结构上的太阳能板，飞机由电动马达 推进。然而，由于目前的太阳能收集器的成本及其相对较低的效率，利用电动马达推进 飞机的应用的局限性很大。然而，目前已完成大量工作以改进太阳能收集器效率并降低其成本。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有混合能源的飞机，其与传统解决方案相比在飞 机速度不过大(例如小于300千米/小时(km/h)时)能够减少烃消耗。为实现这一目的，本发明提供一种具有混合动力供应的飞机，所述飞机包括外部结构；电设备；内燃推进机构；和用于将能量进给到所述推进机构的装置；所述飞机的特征在于，其进一步包括多个转换器，用于将光能直接转换为电能，所述转换器设置在所述外部结构的外 表面的至少一部分上；用于将由所述转换器产生的电能与所述电设备的即时消耗相比较的装置；用于将任何过剩电能回收的机构；和用于将从所述过剩电能获取的另外的能量传输到所述推进机构的装置。可以理解，由于提供本发明，因而飞机具有另外的能量源，另外的能量源由通过将 光能直接转换为电能的转换器所产生的电能构成。此另外的能量供应装置优先用于满足飞 机电设备的即使消耗，其中任何过剩电能被传输到内燃类型的推进机构。这优化了可用能量，特别是可用电能的总体管理。本发明的另一优点在于，其提供一种在其他装置失效情况下的应急电能源。在本发明的第一实施例中，飞机的特征在于，所述用于传输另外能量的装置包括 由所述任何过剩电能驱动的至少一个电动马达，所述电动马达与所述推进机构相配合。
可以理解，在此第一实施例中，由用于将光能转换为电能的转换器产生的另外的 过剩能量用于驱动与推进机构配合的电动马达。在第二实施例中，飞机的特征在于，所述用于传输另外能量的装置包括制氢组件，用于由水制氢，所述制氢组件供应以所述任何过剩电能；和用于将氢传输到热能产生装置的装置。可以理解，在此第二实施例中，电能用于从可以利用的水制氢，还提供用于将氢传 输到内燃推进产生装置的装置。在此第二实施例中，优选地，飞机的特征在于，其包括用于凝结来自所述推进机构的至少一些排放气体的装置；用于从所形成凝结物中回收液态水的装置；和用于将以这种方式获得的水提供给所述制氢组件的装置。
通过阅读以下对以非限制性示例方式给出的各种实施例的描述，本发明的其他特 征和优点将显现更佳。参照附图进行描述，其中图1是装配有光能至电能转换器的飞机的示意图；图2是第一实施例的能量产生装置的示意图；和图3是显示出用于供应电能的第二实施例的示意图。
具体实施例方式在图1中，以高度示意性方式可见，飞机10的外部结构具有机身12，机翼14、16， 和横尾翼18、20。飞机10的外部结构的这些组成部件的每个均装配有用于将光能转换为电 能的转换器，并给出相应附图标记22、24、沈、28、30。自然地，图1仅作为示例给出，被覆盖 以光能至电能转换器的区域应适应于飞机的具体外侧结构。首先参见图2，以下描述本发明的第一实施例，用于将另外的电能供应到飞机的推 进机构。此图显示出太阳能板，例如图1中的板对，该板连接到电管理装置32。电管理装置 接收控制信号C，控制信号C总是表示飞机的电设备34任何时候的电能需求。管理装置32 的电路包括用于将由成组的太阳能板即时传输的电能的量与表示飞机的电设备需要的信 号C相比较的设备。如果这些需要存在，则由太阳能板M等产生的电能的至少一部分被传 送到飞机的电设备。剩余电能被传送到电子单元36，用于管理电动马达机构(其以附图标 记38给出)，电动马达机构连接到低压轴，或当飞机由涡轮机推进时连接到飞机推进机构 的高压轴。电子单元36控制向电机38供电的电源，电机38优选包括电起动器马达或能够 作为马达操作的发电机，且在所有飞机推进机构中均可用。这样可理解，本发明使得管理装置32能够使由太阳能板(例如24)所产生的电能 主要用于飞机的电设备34。此电能的一部分可传送到电设备34，一部分可传送到电子单元 36，这取决于飞机的电设备的即时电能需求。如果装置32检测到任何过剩电能，则其通过 电子单元给电动马达38供电，由此用于将能量传输到飞机的内燃机40，或节省由这些引擎 40得到的机械能，以转变为电能。
应强调的是，由于电动马达机构已经存在，因而即使它们不总是可逆的，它们能够 在不安装另外设备的情况下实施本发明。现在参见图3，以下描述本发明的第二实施例。在此第二实施例中，由太阳能传感 器产生的任何过剩电能用于进行水解制氢以与燃料混合。在图3中可见，光能至电能转换 器M连接到电管理回路32，电管理回路32具有与参照图2所述完全相同的功能。超过飞机电设备需求的电能用于供给以水的水解器44。由水解器44所制的氢储 存在箱46中。标准燃料，例如煤油，储存在箱48中。储存在箱46中的氢和储存在箱48中 的燃料供应到燃料调节器回路50，该燃料调节器回路50作为可用氢的功能以限定用于供 应到飞机引擎40的最佳的氢/燃料混合物。优选地，供应到水解器44的水从来自引擎40的排放气体。为此，冷却回路52冷 却所述排放气体，并将经过冷却的排放气体部分通过管路M传输，而同时未循环部分由管 路56排出。供应管路M的经冷却的排放气体被送至回路60，用于分离水和二氧化碳。二 氧化碳和氮气的混合物通过管路62从分离器60中排出，而从排放气体其余部分中分离的 水通过管路64至水解器44。可以理解，本发明的此第二实施例呈现出第一实施例的所有优点，由于由太阳能 收集器产生的电能由电路32管理以优先地为飞机的电设备供电，因而仅过剩的部分用于 为水解器供电并由此用于制氢，氢于是构成了引擎40所用燃料的一部分。此外，还应注意， 在参照图3所述的本发明的优选实施例中，用于水解器的水从来自内燃机40的排放气体中 回收。然而，将不会超出本发明范围的是使用独立水源，尽管这不构成最佳方案。
权利要求
1.一种具有混合动力供应的飞机，所述飞机包括 外部结构(12-20)；电设备(34)；内燃推进机构GO)；和用于将能量提供给所述推进机构的机构；其特征在于，该飞机进一步包括多个转换器(22至30)，用于将光能直接转换为电能，所述转换器设置在所述外部结构 的外表面的至少一部分上；用于将由所述转换器产生的电能与所述电设备(34)的即时消耗相比较的装置(32)； 用于将任何过剩电能回收的设备(36)；和用于将从任何过剩电能获取的另外的能量传输到所述推进机构GO)的装置(38，46，50)。
2.根据权利要求1所述的飞机，其特征在于，所述用于传输另外能量的装置包括由所 述任何过剩电能供电的至少一个电动马达(38)，所述电动马达与所述推进机构00)相配I=I O
3.根据权利要求2所述的飞机，其特征在于，所述电动马达(38)是所述推进机构的起动器。
4.根据权利要求1所述的飞机，其特征在于，所述用于传输另外能量的装置包括 制氢组件(44)，用于由水制氢，所述制氢组件提供以所述任何过剩电能；和用于将氢传输到热能产生装置的装置06，50)。
5.根据权利要求4所述的飞机，其特征在于，其包括用于凝结来自所述推进机构GO)的至少一些排放气体的装置(52)；用于从所形成凝结物中回收液态水的装置(60)；和用于将以这种方式获得的水供应到所述制氢组件的装置(64)。
6.根据权利要求5所述的飞机，其特征在于，所述热能产生装置包括一些调节器电路 (50)，由所述制氢装置(44，46)所产生的氢被注入所述燃烧室中。
全文摘要
本发明涉及一种具有混合动力供应的飞机，所述飞机包括外部结构(12-20)；电设备(34)；内燃推进机构(40)；和用于将能量供应到所述推进结构的装置；该飞机还包括多个转换器(24)，用于将光能直接转换为电能，所述转换器被设置在所述外部结构的外表面的至少一部分上；用于将由所述转换器产生的电能与所述电设备(34)的即时消耗相比较的装置(32)；用于将任何过剩电能回收的装置(36)；和用于将从任何过剩电能获取的另外的能量传输到所述推进机构(40)的装置(38)。
文档编号B64D27/24GK102046469SQ200980119288
公开日2011年5月4日 申请日期2009年5月14日 优先权日2008年5月26日
发明者斯蒂芬·罗斯林, 艾伦·福柯, 艾蒂安·朱查乌尔德, 阿诺德·佩罗特 申请人:斯奈克玛