具有供电功能的飞行器牵引车的制作方法

1.本实用新型属于民用飞行器地面支援设备领域，并且涉及一种用于为飞行器提供外电源的具有供电功能的飞行器牵引车。


背景技术：

2.诸如民用飞行器之类的飞行器在推出廊桥后，需要保持飞行器通信、照明或空调等系统的正常工作，因此飞行器在牵引时必然需要保持供电，现阶段主要是靠apu(辅助动力装置)工作供电。
3.然而，随着环境污染与能源形势的日益严峻，污染和排放问题引起了全世界的关注。2020年9月22日，中国政府在第七十五届联合国大会上提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。交通运输是城市能源消耗和碳排放的重点行业，航空运输业是碳排放关注度最高的行业，国际民航组织在对未来的航空规划中都规划了碳排放减少的目标。
4.为了实现这些目标，新的绿色减排技术亟待研究。在民航局印发的《民航贯彻落实＜打赢蓝天保卫战三年行动计划＞工作方案》中，明确提出了机场设备的“油改电”和飞行器岸基供电计划(即，飞行器辅助动力装置替代，简称apu替代计划)。通过“油改电”的方式，可以减少机场空港车辆的排放。通过apu替代计划，实施飞行器过站停场期间对接廊桥电源和廊桥空调，可以减少飞行器在机场内的燃油消耗和排放。
5.针对apu替代计划，减少燃油排放，目前主要有两类技术发展方向来解决该问题：其中一类的发展方向是改造诸如民用客机之类的飞行器本体，增加新的供能方式，例如采用电滑行的方式来解决问题；另一类发展方向是扩大牵引范围，通过诸如飞行器牵引车之类的地面设备牵引飞行器从停机坪到跑道。通过牵引技术，在不改变飞行器本体且利用现有的设备水平和运行环境的情况下，实现绿色减排。因此，通过牵引技术实现燃油减排，确保2060年前实现碳中和，就国内民航运营现状而言效果最优并且代价或成本最低。
6.目前，在国内外飞行器牵引车相关的公开使用的技术或者公开的文献中，已有在牵引过程中为飞行器供电的技术方案。但是，这些技术方案主要是涉及一种牵引车功能需求并无具体的实施方案。缺少一种为飞行器提供电源的具有供电功能的飞行器牵引车。
7.因此，迫切需要一种具有供电功能的飞行器牵引车。该飞行器牵引车具备供电功能，在牵引飞行器过程中，能够通过发电机组或者电气转换装置将飞行器牵引车的部分动力源转换为满足飞行器需求的定频定压的交流电，并且经由供电线路为飞行器提供电能，从而保障飞行器牵引时通信、照明或空调等系统的正常工作。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的是提供一种具有供电功能的飞行器牵引车。该牵引车具有期望的供电功能，在牵引飞行器时，能够为飞行器供应电力。该牵引车可以在未来飞行器顶推牵引、签派和维修牵引过程中供电，因此能够取代此过程中apu的供电功能，降低燃油消耗、节
约运营成本，满足机场牵引绿色发展方向。
9.根据本实用新型的一个方面，提供了一种具有供电功能的飞行器牵引车，其中，飞行器牵引车可以包括：设置在飞行器牵引车的车身上并且适于向飞行器供电的电源，以及连接在电源与飞行器之间的供电线路，其中，电源由飞行器牵引车(自身)的驱动动力源提供能量。
10.该飞行器牵引车能够为飞行器供电，减少甚至取消apu的使用，提高apu的寿命、减少燃油消耗、降低环境污染。由于使用飞行器牵引车自身的驱动动力源来提供电能，减少整体技术方案设计的复杂度，并且降低了成本。
11.根据本实用新型的上述方面，较佳地，飞行器牵引车可以是由燃油发动机驱动的飞行器牵引车，并且飞行器牵引车还包括驱动地连接到燃油发动机的发电机。
12.根据本实用新型的上述方面，较佳地，飞行器牵引车还包括连接在发电机和飞行器之间的电气转换器。例如，电气转换器包括整流器、逆变器和/或交
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交变频器等，以将发动机产生的电能转换成飞行器能够使用的合适的频率、电压或电流等。
13.例如，在由燃油发动机驱动的飞行器牵引车上集成发电机，发电机由燃油发动机带动，再使用电气转换器(例如交
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直
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交变频器)将发电机输出的交流电转变成符合飞行器需求的定频定压的交流电，然后通过供电线路与飞行器外电源端口连接供电，使得能够通过对现有的燃油牵引车进行简单改装就能为飞行器提供期望的电力，降低了改装成本，并适于大范围推广应用。
14.根据本实用新型的上述方面，替代地，为了进一步减少飞行器在机场内的燃油消耗和排放，飞行器牵引车可以是由电动马达驱动的飞行器牵引车，其中，电动马达由电池供电，并且飞行器牵引车还包括连接在电池与飞行器之间的逆变器。
15.根据本实用新型的上述方面，较佳地，电池可以为氢燃料电池或蓄电池。此时，对于氢燃料电池还可以设有用于储存液态或气态氢气的储气罐。
16.例如，在氢能或电动飞行器牵引车上集成逆变器模块，将电池的部分电能通过逆变器转变成符合飞行器需求的定频定压的交流电，然后通过供电线路与飞行器外电源端口连接供电；同时部分电能继续直接为驱动飞行器牵引车的电动机提供动力。
17.根据本实用新型的上述方面，较佳地，为电动马达供电的电路与为飞行器供电的电路并联连接到电池。
18.这样，在飞行器牵引车暂停或等待时，其驱动电路和飞行器供电电路不互相干涉，因此可以单独关闭飞行器牵引车的驱动电路，以节约能量。另外，不会因为发动机故障导致飞行器牵引过程中的飞行器通讯、照明或空调系统等因断电而停用。
19.根据本实用新型的上述方面，较佳地，飞行器牵引车还包括机械臂，机械臂用于将供电线路连接到飞行器的外电源端口或将供电线路与外电源端口断开。通过该机械臂，可以实现供电插头自动插入和拔下，实现飞行器供电连接的机械化。
20.根据本实用新型的上述方面，较佳地，飞行器牵引车还包括集成到机械臂的传感器和设置在飞行器牵引车的主控台上的控制模块，控制模块能够基于从传感器接收到的信号，控制机械臂的操作。通过传感器的定位信号，控制模块能够实时控制机械臂的操作，从而实现飞行器供电连接的机械化/自动化。
21.根据本实用新型的上述方面，较佳地，传感器是智能摄像装置，例如摄像头等。
22.根据本实用新型的上述方面，较佳地，飞行器牵引车是常规电动无杆牵引车、taxibot形式无杆牵引车或有杆牵引车，从而使得根据本实用新型的飞行器牵引车具有更广泛的适用范围。
23.根据本实用新型的上述方面，较佳地，飞行器牵引车还可以包括容纳体，容纳体内设有卷轴，供电线路能够围绕卷轴收纳卷绕，以便于供电线路的卷绕和收纳。
24.本实用新型的飞行器牵引车至少具有如下优点：
25.1、通过飞行器牵引车给飞行器供电，减少apu的使用，提高apu的寿命、减少燃油消耗、降低环境污染，有助于实现中国承诺的2060年前实现碳中和的奋斗目标。
26.2、利用飞行器牵引车自身的动力源来提供电力，减少整体设计的复杂度，降低成本。
27.3、自动提升的机械臂，可以实现供电插头自动插入和拔下，实现飞行器供电连接的自动化。
28.4、支持通过氢能源和/或普通蓄电池供电，并且供电电路与驱动电路并联连接，在飞行器牵引车暂停或等待时，飞行器牵引车驱动电路和飞行器供电电路互不干涉，可关闭驱动电路，节约能量；另外，不会因为发动机故障导致飞行器牵引过程中的飞行器通讯、照明或空调系统等因断电而停用。
29.5、该集成方式对现有飞行器牵引车的改动较小，改装成本小，易于大范围的推广和应用。
附图说明
30.为了进一步说明根据本实用新型的具有供电功能的飞行器牵引车，下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明，在附图中：
31.图1是根据本实用新型的非限制性实施例的具有供电功能的飞行器牵引车和该牵引车所牵引的飞行器的示意性立体图；
32.图2是根据本实用新型的非限制性实施例的具有供电功能的由燃油发动机驱动的飞行器牵引车的示意性立体图；
33.图3是根据本实用新型的非限制性实施例的具有供电功能的由燃油发动机驱动的飞行器牵引车的功能部件的布置的示意性立体图；
34.图4是根据本实用新型的非限制性实施例的具有供电功能的电动飞行器牵引车的另一示意性立体图；
35.图5是根据本实用新型的非限制性实施例的具有供电功能的电动飞行器牵引车的又一示意性立体图；以及
36.图6是根据本实用新型的非限制性实施例的具有供电功能的电动飞行器牵引车的功能部件的布置的另一示意性立体图。
具体实施方式
37.应当理解，除非明确地指出相反，否则本实用新型可以采用各种替代的取向和步骤顺序。还应当理解，附图中所示及说明书中的具体装置仅是本文公开和限定的发明构思的示例性实施例。因而，除非另有明确的声明，否则所公开的各种实施例涉及的具体运动路
径、方向或其它物理特征不应被视为限制。
38.本实用新型旨在设计一种具有供电功能的飞行器牵引车，现有技术中飞行器牵引车根据其动力源的不同主要可以分为两种：燃油发动机驱动的飞行器牵引车和新能源飞行器牵引车，新能源飞行器牵引车例如可以包括电动或氢能源飞行器牵引车。
39.本实用新型可以在现有技术的飞行器牵引车上直接进行改装，例如，对于燃油发动机驱动的飞行器牵引车，可以在该牵引车上集成发电机或发电机组以将飞行器牵引车的燃油发动机的部分动能转化成给飞行器供电的定频定压的电能。本实用新型的非限制性实施例是通过发电机和电气转换器(例如，交
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交变频器)，将飞行器牵引车的驱动动力的部分动能转化为满足飞行器的电力需求，再连接到飞行器外电源端口，以便为飞行器供电。对于例如电动或氢能源飞行器牵引车的新能源飞行器牵引车，可以在该牵引车上集成逆变器以将直流电转化成给飞行器供电的定频定压的电能。对于这两种类型的飞行器牵引车，都可以利用在飞行器牵引车上新增设置的供电线路连接到飞行器的外电源端口，以便为飞行器供电。
40.另外，本实用新型的实施例实际上还涉及一种新的集成方法。
41.根据本实用新型的一个非限制性实施例，具体地，针对燃油发动机驱动的飞行器牵引车：在不改变原有的牵引车设计结构(主要是底盘)的基础上，在牵引车上可以增加设置一款功率较大的发电机机组，发电机机组由燃油发动机通过机械传动方式供能。发电机的输出一部分实现牵引车内部电力供应，另一部分电能通过整流和逆变(或通过交
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直
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交变频器)转换成满足飞行器要求的定频定压的交流电。在集成方面，发电机组布置在例如柴油发动机的燃油发动机附近，方便机械传动驱动。另外，在发电机车身同侧可以设置例如方舱的容纳体，可以将交
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交变频器(或者相应的整流器和逆变器等)集成放入该容纳体内，且在其中设有用于收纳供电线路的收放结构，以便收纳供电线路。该燃油牵引车的动力源和底盘设计上不做更改，仅需增加电能转换装置(发电机机组和交
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交变频器等)，实现输出满足飞行器要求的定频定压交流电，且交流电可通过集成在机身侧边的供电线路与飞行器外电源端口相连，为飞行器供电。
42.根据本实用新型的另一个非限制性实施例，具体地，针对氢能源或电动飞行器牵引车：在不改变原有的电动牵引车设计结构的基础上，在牵引车上可以增加设置例如方舱的容纳体。可以将逆变器模块等电器转换装置集成放入该容纳体内，且在其中设有用于收纳供电线路的收放结构，以便收纳供电线路。该氢能源或电动牵引车的动力源和底盘设计上不做更改，主要是在电力分配装置上增加飞机供电回路，将电池供电与逆变器连接后，通过逆变器将直流电转换成满足飞机的定频定压交流电，并且交流电可通过集成在机身侧边的供电线路与飞行器外电源端口相连，为飞行器供电。
43.下面结合附图具体说明本实用新型的具有供电功能的飞行器牵引车100。
44.图1是根据本实用新型的非限制性实施例的具有供电功能的飞行器牵引车100和该牵引车所牵引的飞行器200的示意性立体图。
45.根据本实用新型的一个非限制性实施例并且如图1所示，飞行器牵引车100例如可以是如图所示的无杆飞行器牵引车，无杆飞行器牵引车在使用时，位于飞行器200头部下方(例如正下方)，且抱起飞行器200的前起落架。无杆飞行器牵引车与飞行器外电源端口201距离较小，可以减小供电线路长度。
46.图2是根据本实用新型的非限制性实施例的具有供电功能的由燃油发动机30驱动的飞行器牵引车100的示意性立体图；图3是根据本实用新型的非限制性实施例的具有供电功能的由燃油发动机30驱动的飞行器牵引车100的功能部件的布置的示意性立体图。
47.如图所示，具有供电功能的飞行器牵引车100可以包括驱动飞行器牵引车100的燃油发动机30，以及设置在飞行器牵引车100的车身上并且适于借助外电源端口201向飞行器200供电的电源10，并且飞行器牵引车100还包括驱动地连接到燃油发动机30的发电机11以及连接在电源10与飞行器200之间的供电线路20。可以看出，飞行器牵引车100的驱动动力源，即，燃油发动机30驱动发电机11发电，使得电源10由驱动动力源提供能量。另外，飞行器牵引车100还可以包括连接在发电机11和飞行器200之间的电气转换器12。电气转换器12例如可以包括整流器、逆变器和/或交
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交变频器，以便能够根据所牵引的飞行器200的具体情况输出期望的定频定压交流电。
48.应当理解，燃油发动机30可以是指现有技术的飞行器牵引车中使用的任何以液体燃料为动力的发动机，例如汽油发动机、柴油发动机、乙醇发动机等。
49.如图3更详细地示出的，燃油发动机30可以经由机械传动连接到发电机11，而发电机11又电气连接到电气转换器12，并且经由供电线路20将期望的电力供应到飞行器200。
50.应当理解，发电机11可以是能将机械能转化为电能的任何本领域已知的发电机，并且各功能部件以本领域已知的方式相互连接，并且为简洁起见，本实用新型不再对其进行详细描述。
51.图4和图5是根据本实用新型的非限制性实施例的具有供电功能的电动飞行器牵引车100的示意性立体图；图6是根据本实用新型的非限制性实施例的具有供电功能的电动飞行器牵引车100的功能部件的布置的另一示意性立体图。
52.如图所示，电动飞行器牵引车100是由电动马达40驱动的飞行器牵引车100，其中，电动马达40可以由电池13供电，并且飞行器牵引车100还包括连接在电池13与飞行器200之间的逆变器14，以便能够根据所牵引的飞行器200的具体情况输出期望的定频定压交流电。电池13可以为氢燃料电池或蓄电池，例如三元锂电池、铅酸电池、磷酸铁锂电池等动力电池。对于氢燃料电池还可以设有储气罐15。逆变器14和储气罐15均可以设置在例如方舱的容纳体60内部。该容纳体60可以采用本领域已知的任何合适的结构和材料构成，并且可以焊接或者螺栓连接到现有的飞行器牵引车100。并且在替代实施例中，可以不设置容纳体60，而直接将逆变器14和储气罐15等设置在飞行器牵引车100的车身上。
53.另外，供电线路20可以是本领域已知的任何电力线缆，并且容纳体60内可以较佳地设有卷轴，供电线路20能够围绕卷轴收纳卷绕。更佳地，这些卷筒或卷轴可以是电动的或由发动机驱动，以提供供电线路20的快速卷绕或布设。
54.应当理解，电动马达40例如可以是能够将电能转换为机械能的任何类型的电动马达或电动机，例如直流电机、交流电机等。并且如本文所用，由电动马达驱动的飞行器牵引车可以指代任何新能源飞行器牵引车，以区别于传统的由燃油发动机驱动的飞行器牵引车，以尽可能简化本实用新型的实施例的描述。
55.如图6中更详细示出的，为电动马达40供电的电路与为飞行器200供电的电路并联连接到电池13。
56.根据本实用新型的较佳实施例并且作为非限制性示例，飞行器牵引车100还可以
包括机械臂50，该机械臂50例如可以固定到飞行器牵引车100的车身，例如固定到容纳体60(例如方舱)。该机械臂50用于将供电线路20连接到飞行器的外电源端口201或将供电线路20与外电源端口201断开。驾驶员可手动地操作该机械臂50，例如借助相应的控制手柄或者按钮。替代地，飞行器牵引车100还包括集成到机械臂50的传感器51和设置在飞行器牵引车100的主控台上的控制模块，控制模块能够基于从传感器51接收到的信号，控制机械臂50的操作。
57.作为非限制性示例，传感器51可以是智能摄像装置，例如摄像头，其能够将捕获的视频信号发送到控制模块，例如发送到控制模块的显示器或显示屏，以辅助驾驶员操作机械臂50将供电线路20连接到飞行器200的外电源端口201或将供电线路20与外电源端口201断开。应当注意，较佳地，在将此机械臂50集成在飞行器牵引车100上时，不应当遮挡驾驶员的视线，例如不遮挡反光镜/后视镜等。
58.应当理解，虽然以上结合无杆飞行器牵引车描述了根据本实用新型的飞行器牵引车100，但是飞行器牵引车100可以是现有技术中存在的任何形式的常规燃油动力或电动无杆牵引车、taxibot形式无杆牵引车或有杆牵引车，以及将来可能出现的各种结构的飞行器牵引车，只要其具有适于安装附加的容纳体60的结构，并适于改装以设置电源10即可。
59.下面根据本实用新型的非限制性实施例描述燃油发动机驱动的飞行器牵引车100的使用方法/步骤。
60.首先，飞行器牵引车100抱起飞行器200的前起落架，即，实现飞行器200牵引前抱起操作。该步骤例如可以由飞行器牵引车100的驾驶员完成。
61.然后，使供电线路20连接到飞行器200的外电源端口201。该步骤例如可以以由飞行器牵引车100的驾驶员或机务人员操作。在设有机械臂50的实施例中，可以通过自动控制系统，例如借助传感器51和控制模块，由驾驶员操作实现。
62.继而，激活电源10。该步骤例如可以由飞行器牵引车100的驾驶员操作。控制燃油发动机30驱动发电机11发电，并且经由电气转换器12调节电压后，输出满足飞行器200应用的定频定压交流电，通过供电线路20供飞行器200牵引过程中用电。这样可以保证飞行器200在牵引滑行过程中，在不开apu的情况下，通信、照明和空调等系统能够获得正常供电。
63.该非限制性实施例主要用于在由燃油发动机驱动的飞行器牵引车100上设置能够实现飞行器牵引过程中供电的系统，如上所述，该系统能够实现发电、电能转换、自动化操作连接等。并且可以主要包括例如发电机组、满足尺寸和转换要求的电气转换器/电压调节器、足够长度的供电线路20、人工或自动化操作的机械臂50等。
64.下面根据本实用新型的非限制性实施例描述氢能/电动飞行器牵引车100的使用方法/步骤。
65.首先，飞行器牵引车100抱起飞行器200的前起落架，即，实现飞行器200牵引前抱起操作。该步骤例如可以由飞行器牵引车100的驾驶员完成。
66.然后，使供电线路20连接到飞行器200的外电源端口201。该步骤例如可以由飞行器牵引车100的驾驶员或机务人员操作。在设有机械臂50的实施例中，可以通过自动控制系统，例如借助传感器51和控制模块，由驾驶员操作实现。
67.继而，激活电源10。该步骤例如可以以由飞行器牵引车100的驾驶员操作。例如，驾驶员可以启动逆变器14，将电池(例如氢燃料电池或蓄电池)13输出的电能转换成满足飞行
器200应用的定频定压交流电，通过供电线路20供飞行器200牵引过程中用电。这样可以保证飞行器200在牵引滑行过程中，在不开apu的情况下，通信、照明和空调等系统能够获得正常供电。
68.该非限制性实施例主要用于在氢能/电动飞行器牵引车100上设置能够实现飞行器牵引过程中供电的系统，该系统能够实现氢燃料电池/或蓄电池(电池组)的集成、电能转换、自动化操作连接等。并且可以主要包括例如包括满足功率要求的氢燃料电池/或蓄电池(电池组)，满足尺寸和转换要求的逆变器14、足够长度的供电线路20、人工或自动化操作的机械臂50等。
69.与现有技术相比，通过本实用新型的各非限制性实施例能够实现的有益的技术效果例如可以包括以下：
70.1、在飞行器牵引车上设计能量转换装置，将动力源的部分供能转换成满足飞行器要求的定频定压的交流电，并且，输出的交流电通过供电线路连接到飞行器的外电源端口。利用机械臂由驾驶员在驾驶舱里实现供电线路的插入和拔出，从而便于操作。
71.2、在由燃油发动机驱动的飞行器牵引车上集成发电机(或发电机组)，发电机由燃油发动机带动，再使用交
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交变频器将发电机输出的交流电转变成符合飞行器需求的定频定压的交流电，然后通过供电线路与飞行器外电源端口连接以为飞行器供电，从而易于在现有技术的由燃油发动机驱动的飞行器牵引车上实施/改装，并便于维护和操作。
72.3、在氢能或电动飞行器牵引车上集成逆变器模块，将电池的部分电能通过逆变器转变成符合飞行器需求的定频定压的交流电，然后通过供电线路与飞行器外电源端口连接供电；同时部分电能直接供应到用于驱动飞行器牵引车的电动机，从而在如上所述的优点的基础上，进一步降低污染物排放。
73.4、对于这两种飞行器牵引车，动力源同时驱动飞行器牵引车和为飞行器供电，无需增加额外的动力源。
74.5、在飞行器牵引车上，设计自动提升的机械臂，实现供电线路的电源接头与飞行器外电源面板上插口相连接或断开，机械臂的控制装置集成在牵引车驾驶室中，由驾驶员在牵引过程中实施操作。供电线路的连接替代地可以通过手动方式完成与飞行器的联接，以提供更灵活的选择方案。
75.6、由于采用模块化设计，因此新增的电源模块可以集成到一般常规的无杆牵引车、taxibot等形式的无杆牵引车，使得能够在几乎所有现有技术的牵引车上应用。
76.7、发电机、机械臂和交直交变频器在车辆内的布置可以在同侧，以便于改装和维修。
77.综上，根据本实用新型的实施例的飞行器牵引车100克服了现有技术中的缺点，实现了预期的发明目的。
78.虽然以上结合了较佳实施例对本实用新型的飞行器牵引车进行了说明，但是本技术领域的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本实用新型的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本实用新型进行各种修改和变型，这些修改和变型都将落在本实用新型的权利要求书所要求的范围之内。