具有可换电电池包的电动垂直起降飞机的制作方法

本申请属于航空飞行器领域，特别涉及一种具有可换电电池包的电动垂直起降飞机。

背景技术：

1、电动垂直起降(evtol-electric vertical takeoff and landing)飞机吸引了包括航空航天、汽车、运输、政府、军方以及学术界的广泛关注。电动垂直起降飞机可以应用于城市客运、区域客运、货运、个人飞行器、紧急医疗服务等多种场景。

2、当前电动垂直起降飞机的主要挑战之一是电池技术。电动垂直起降飞机的航程、载重能力、控制裕度等关键性能指标是动力电池性能要求的来源。飞机需要完成垂直起降和长距离巡航，需要比能量和比功率都高的动力电池。目前电动垂直起降飞机使用的电池包括锂离子电池、锂硫电池和磷酸锂电池，这些电池不足以提供远程高功率飞行的电力。在电池技术短期内很难有本质提升的前提下，优化电池系统是提升飞机性能的重要工作之一。

3、现有电动垂直起降飞机将电池包安装到飞机的内部，可能的安装位置包括机身、机翼、电机臂等结构的内部。这样一来电池包与机身结构必须进行整体设计。同时，必须综合考虑重量、气动、结构布局等问题，在电池包和飞机结构之间进行平衡。

4、当前电池的能量密度水平导致电池是飞机上重量最大的设备，实现五百公里航程的电池包重量在几百公斤左右，满足机械环境和诱发环境的电池会大幅增加飞机的重量。电池无论安装在机体内的任何位置，都会显著影响该位置的其他部件的布置和结构，增加系统的复杂度。

5、在电池发生故障及热失控的情况下，在机身内安装电池还会对机身结构、机身内的其他设备和机上人员构成威胁，必须额外的进行防护及隔离设计。

6、电池的储电量较大，充电时间长，机身内的电池充电时间是限制飞机快速周转运行的最主要因素。虽然近年来新能源行业集中攻关快速充电技术，但是采用快充对电池进行补电会导致电池的快速温升，还需要额外配备冷却系统，使飞机额外增加了重量。综上所述，现有电池安装方式及补电方式，难以支撑飞机的快速周转运营。

技术实现思路

1、本申请旨在提出一种具有可换电电池包的电动垂直起降飞机，以解决或缓解现有电动垂直起降飞机的电池安装方式存在的问题。

2、本申请的实施方式提出一种具有可换电电池包的电动垂直起降飞机，包括：

3、机翼，所述机翼沿所述电动垂直起降飞机的左右方向延伸；

4、电机臂，所述电机臂连接于所述机翼，所述电机臂用于安装电机和螺旋桨；以及

5、电池包，所述电池包能够拆卸地连接于所述电机臂和/或所述机翼的下侧，所述电池包为圆柱状，所述电池包沿所述电动垂直起降飞机的前后方向延伸，所述电池包是外露的。

6、在至少一个可能的实施方式中，所述电动垂直起降飞机设置有多个所述电池包，多个所述电池包对称地设置于所述电动垂直起降飞机的左右两侧。

7、在至少一个可能的实施方式中，所述电池包包括蒙皮和加强框，所述蒙皮环绕所述加强框形成圆筒状，所述蒙皮的内部设置有电气附件盒，所述电气附件盒用于容纳电气附件，所述电气附件盒的横截面面积小于或等于所述蒙皮的横截面面积。

8、在至少一个可能的实施方式中，在所述电池包的轴向上，所述蒙皮的端部设置有整流罩。

9、在至少一个可能的实施方式中，所述整流罩包括前整流罩和后整流罩，所述前整流罩和所述后整流罩分别设置于所述蒙皮的前后两端。

10、在至少一个可能的实施方式中，所述蒙皮设置有维修口，所述维修口覆盖有维修口盖。

11、在至少一个可能的实施方式中，所述电池包包括电芯，所述电芯连接有手动维护开关，所述维修口对准所述手动维护开关。

12、在至少一个可能的实施方式中，所述电池包包括电气接口，所述电气接口通过快拆电气插接件连接于所述电机臂和/或所述机翼。

13、在至少一个可能的实施方式中，所述电池包能够拆卸地连接于所述电机臂的下侧，所述电机臂连接有多个吊耳，多个吊杆螺栓将所述电池包连接于所述多个吊耳。

14、在至少一个可能的实施方式中，所述电机臂和所述电池包通过定位销进行定位，所述定位销沿所述电动垂直起降飞机的高度方向延伸。

15、通过采用上述技术方案，本申请可以获得以下有益效果中的至少一个。

16、(1)降低了电池包和机身结构设计的难度。

17、电池包位于电机臂或机翼的外部，电池包不会占用电机臂或其他机身机构的内部空间，使电机臂的截面尺寸可以较小，也无需对机身结构进行额外的加强，电池包的设计与电机臂结构的设计解耦，降低了机身结构和电池包的设计复杂度和难度。

18、(2)提升飞机的安全性。

19、由于电池包远离飞机上重要的飞行功能结构，在电池包发生故障及热失控时，不会直接威胁飞行功能结构，提升了飞行的安全性。

20、(3)提升飞机的运行效率。

21、电池包更换方便、快速，可以在很短的时间内更换电池包，相比于充电补能的方式，大大的节省了时间，提升了飞机的运行效率。

22、(4)维修维护便利。

23、可以将电池包拆解离机后再进行详细地检查维护，使电池包周围的空间开敞，方便对电池包进行检查、维修、维护，维修维护更高效，程度更彻底。

技术特征：

1.一种具有可换电电池包的电动垂直起降飞机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电动垂直起降飞机，其特征在于，所述电动垂直起降飞机设置有多个所述电池包(400)，多个所述电池包(400)对称地设置于所述电动垂直起降飞机的左右两侧。

3.根据权利要求1所述的电动垂直起降飞机，其特征在于，所述电池包(400)包括蒙皮(1)和加强框(3)，所述蒙皮(1)环绕所述加强框(3)形成圆筒状，所述蒙皮(1)的内部设置有电气附件盒(23)，所述电气附件盒(23)用于容纳电气附件，所述电气附件盒(23)的横截面面积小于或等于所述蒙皮(1)的横截面面积。

4.根据权利要求3所述的电动垂直起降飞机，其特征在于，在所述电池包(400)的轴向上，所述蒙皮(1)的端部设置有整流罩(4)。

5.根据权利要求4所述的电动垂直起降飞机，其特征在于，所述整流罩(4)包括前整流罩(41)和后整流罩(42)，所述前整流罩(41)和所述后整流罩(42)分别设置于所述蒙皮(1)的前后两端。

6.根据权利要求3所述的电动垂直起降飞机，其特征在于，所述蒙皮(1)设置有维修口(13)，所述维修口(13)覆盖有维修口盖。

7.根据权利要求6所述的电动垂直起降飞机，其特征在于，所述电池包(400)包括电芯(2)，所述电芯(2)连接有手动维护开关，所述维修口(13)对准所述手动维护开关。

8.根据权利要求1所述的电动垂直起降飞机，其特征在于，所述电池包(400)包括电气接口(5)，所述电气接口(5)通过快拆电气插接件连接于所述电机臂(300)和/或所述机翼(200)。

9.根据权利要求1所述的电动垂直起降飞机，其特征在于，所述电池包(400)能够拆卸地连接于所述电机臂(300)的下侧，所述电机臂(300)连接有多个吊耳(301)，多个吊杆螺栓(302)将所述电池包(400)连接于所述多个吊耳(301)。

10.根据权利要求1所述的电动垂直起降飞机，其特征在于，所述电机臂(300)和所述电池包(400)通过定位销(303)进行定位，所述定位销(303)沿所述电动垂直起降飞机的高度方向延伸。

技术总结
本申请提出一种具有可换电电池包的电动垂直起降飞机，包括：机翼(200)，所述机翼(200)沿所述电动垂直起降飞机的左右方向延伸；电机臂(300)，所述电机臂(300)连接于所述机翼(200)，所述电机臂(300)用于安装电机和螺旋桨；以及电池包(400)，所述电池包(400)能够拆卸地连接于所述电机臂(300)和/或所述机翼(200)的下侧，所述电池包(400)为圆柱状，所述电池包(400)沿所述电动垂直起降飞机的前后方向延伸，所述电池包(400)是外露的。

技术研发人员：韩琦,黄小良,杨万里,党铁红,董明
受保护的技术使用者：上海沃兰特航空技术有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13