用于航空器的推进系统及其操作方法与流程

本技术主题大体上涉及一种用于飞行器的混合动力电动航空器推进系统，且更具体来说，涉及一种用于为所述混合动力电动航空器推进系统的电能存储单元充电的方法。

背景技术：

1、典型的航空器推进系统包括一个或多个燃气涡轮发动机。对于某些推进系统，燃气涡轮发动机一般包括布置成彼此流动连通的风扇和核心。另外，燃气涡轮发动机的核心一般包括呈串流次序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气从风扇提供到压缩机区段的入口，在所述压缩机区段，一个或多个轴向压缩机渐进地压缩空气，直到空气到达燃烧区段为止。燃料与压缩空气混合且在燃烧区段内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段传送到涡轮区段。通过涡轮区段的燃烧气体流驱动涡轮区段，且接着被传送通过排气区段例如到大气。

2、已提出混合动力电动型推进系统，在一些情况下除至少一个燃气涡轮发动机之外还包括电风扇。为了增大此类混合动力电动推进系统的效率，本技术的发明人已认识到，可包括电池组来存储电力且在整个飞行包线中最必要时提供此类电力到例如电风扇。然而，本技术的发明人进一步认识到，在未能以合适的方式将电力提供到电池组的情况下，电池组可能易受损坏和失效，且另外，对电池组充电可能取决于例如燃气涡轮发动机的一个或多个操作情况而对燃气涡轮发动机的性能有不利影响。因此，这样一种混合动力电动推进系统将是适用的：其具有用于对能量存储单元充电的同时使能量存储单元的损坏、能量存储失败和/或不利地影响燃气涡轮发动机单元性能的风险最小化的系统。

技术实现思路

1、本技术的各方面和优势将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过实施本公开而习得。

2、在本技术的一个示范性方面中，提供一种用于操作航空器的混合动力电动推进系统的方法。所述混合动力电动推进系统包括涡轮机和连接到所述涡轮机的电机。所述方法包括：接收指示涡轮机的可操作性参数的信息；至少部分地基于接收到的指示涡轮机的可操作性参数的信息来确定涡轮机在预定可操作性范围内操作；以及响应于确定涡轮机在预定可操作性范围内操作而以发电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机产生电力。

3、在某些示范性方面，接收指示涡轮机的可操作性参数的信息包括接收指示涡轮机的排出气体温度的信息，且其中确定涡轮机在预定可操作性范围内操作包括确定涡轮机的排出气体温度低于排出气体温度阈值。

4、在某些示范性方面，接收指示涡轮机的可操作性参数的信息包括接收指示涡轮机的失速裕度的信息，且其中确定涡轮机在预定可操作性范围内操作包括确定涡轮机的失速裕度高于失速裕度阈值。

5、在某些示范性方面，接收指示涡轮机的可操作性参数的信息包括接收指示涡轮机的加速需求的信息，且其中确定涡轮机在预定可操作性范围内操作包括确定涡轮机的加速需求低于预定阈值。

6、在某些示范性方面，所述混合动力电动推进系统还包括电能存储单元，其中以发电模式操作混合动力电动推进系统以产生电力包括响应于确定涡轮机在预定可操作性范围内操作而以充电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机对电能存储单元充电。

7、举例来说，在某些示范性方面，所述方法还包括确定电能存储单元处于充电接受模式，其中以充电模式操作混合动力电动推进系统包括响应于确定电能存储单元处于充电接受模式且响应于确定涡轮机在预定可操作性范围内操作而以充电模式操作混合动力电动推进系统。

8、举例来说，在某些示范性方面，确定电能存储单元处于充电接受模式包括确定电能存储单元的荷电状态低于预定最大水平。

9、举例来说，在某些示范性方面，确定电能存储单元处于充电接受模式包括接收指示电能存储单元的温度的信息并确定电能存储单元的温度在规定范围内。

10、举例来说，在某些示范性方面，所述方法还包括确定涡轮机在稳态状态下操作，且其中以充电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机对电能存储单元充电还包括同样响应于确定涡轮机在稳态状态下操作而以充电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机为电能存储单元充电。

11、举例来说，在某些示范性方面，以充电模式操作混合动力电动推进系统以对电能存储单元充电包括利用涡轮机使电机旋转且将电力从电机提供到电能存储单元以对电能存储单元充电。

12、举例来说，在某些示范性方面，以充电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机对电能存储单元充电还包括调节提供到电能存储单元的电力的量。

13、举例来说，在某些示范性方面，调节提供到电能存储单元的电力的量包括至少部分地基于电能存储单元的荷电状态来调节提供到电能存储单元的电力的量。

14、举例来说，在某些示范性方面，调节提供到电能存储单元的电力的量包括至少部分地基于接收到的指示涡轮机的可操作性参数的信息来调节提供到电能存储单元的电力的量。

15、举例来说，在某些示范性方面，以充电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机对电能存储单元充电包括向电能存储单元提供至少约五千瓦的电力。

16、根据权利要求1的方法，其中所述电机是第一电机，其中所述混合动力电动推进系统还包括第二电机和连接到第二电机的第二推进器，其中以发电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机产生电力包括将电力从混合动力电动推进系统的第一电机提供到第二电机以驱动第二推进器且为航空器提供推进益处。

17、在某些示范性方面，以充电模式操作混合动力电动推进系统包括修改涡轮机的操作以维持基本上恒定的输出功率。

18、在某些示范性方面，以发电模式操作混合动力电动推进系统以产生电力包括使用电机来从涡轮机获取电力且将此类电力传输到航空器上的负载或混合动力电动推进系统的电动风扇中的至少一个。

19、在本技术的示范性实施例中，提供一种混合动力电动推进系统。所述混合动力电动推进系统包括：涡轮机；电气系统，其包括连接到所述涡轮机的电机和可电连接到所述电机的电能存储单元；以及控制器。所述控制器配置成至少部分地基于接收到的指示涡轮机的可操作性参数的信息来确定涡轮机在预定可操作性范围内操作，且进一步配置成响应于确定涡轮机在预定可操作性范围内操作而以充电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机对电能存储单元充电。

20、在某些示范性实施例中，电能存储单元配置成存储至少约五十千瓦小时的电力。

21、在某些示范性实施例中，可操作性参数是涡轮机的排出气体温度、涡轮机的失速裕度和涡轮机的加速需求中的一个或多个。

22、本技术技术方案1公开了一种用于操作航空器的混合动力电动推进系统的方法，所述混合动力电动推进系统包括涡轮机和连接到所述涡轮机的电机，所述方法包括接收指示所述涡轮机的可操作性参数的信息；至少部分地基于接收到的指示所述涡轮机的所述可操作性参数的所述信息来确定所述涡轮机在预定可操作性范围内操作；以及响应于确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作而以发电模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机产生电力。

23、本技术技术方案2根据技术方案1所述的方法，其中，接收指示所述涡轮机的所述可操作性参数的信息包括接收指示所述涡轮机的排出气体温度的信息，且其中确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作包括确定所述涡轮机的所述排出气体温度低于排出气体温度阈值。

24、本技术技术方案3根据技术方案1所述的方法，其中，接收指示所述涡轮机的所述可操作性参数的信息包括接收指示所述涡轮机的失速裕度的信息，且其中确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作包括确定所述涡轮机的所述失速裕度高于失速裕度阈值。

25、本技术技术方案4根据技术方案1所述的方法，其中，接收指示所述涡轮机的所述可操作性参数的信息包括接收指示所述涡轮机的加速需求的信息，且其中确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作包括确定所述涡轮机的所述加速需求低于预定阈值。

26、本技术技术方案5根据技术方案1所述的方法，其中，所述混合动力电动推进系统还包括电能存储单元，其中以所述发电模式操作所述混合动力电动推进系统以产生电力包括响应于确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作而以充电模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机对所述电能存储单元充电。

27、本技术技术方案6根据技术方案5所述的方法，其中，还包括确定所述电能存储单元处于充电接受模式，其中确定所述电能存储单元处于所述充电接受模式包括确定所述电能存储单元的荷电状态低于预定最大水平；其中以所述充电模式操作所述混合动力电动推进系统包括响应于确定所述电能存储单元处于所述充电接受模式且响应于确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作而以所述充电模式操作所述混合动力电动推进系统。

28、本技术技术方案7根据技术方案6所述的方法，其中，确定所述电能存储单元处于所述充电接受模式包括接收指示所述电能存储单元的温度的信息并确定所述电能存储单元的所述温度在规定范围内。

29、本技术技术方案8根据技术方案5所述的方法，其中，以所述充电模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机对所述电能存储单元充电还包括调节提供到所述电能存储单元的电力的量。

30、本技术技术方案9根据技术方案8所述的方法，其中，调节提供到所述电能存储单元的电力的所述量包括至少部分地基于所述电能存储单元的荷电状态来调节提供到所述电能存储单元的电力的所述量。

31、本技术技术方案10根据技术方案1所述的方法，其中，以所述发电模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机产生电力包括响应于确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作而以电传输模式操作所述混合动力电动推进系统以将电力传输到所述混合动力电动推进系统的负载或所述航空器的负载。

32、本技术技术方案11根据技术方案10所述的方法，其中，以所述电传输模式操作所述混合动力电动推进系统以将电力传输到所述负载包括调节提供到所述负载的电力的量。

33、本技术技术方案12根据技术方案11所述的方法，其中，调节提供到所述负载的电力的所述量包括至少部分地基于接收到的指示所述涡轮机的所述可操作性参数的所述信息来调节提供到所述负载的电力的所述量。

34、本技术技术方案13根据技术方案10所述的方法，其中，以所述电传输模式操作所述混合动力电动推进系统以将电力传输到所述负载包括为所述负载提供至少约五千瓦的电力。

35、本技术技术方案14根据技术方案10所述的方法，其中，还包括确定所述负载处于电接受模式；其中以所述电传输模式操作所述混合动力电动推进系统包括响应于确定所述负载处于所述电接受模式且响应于确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作而以所述电传输模式操作所述混合动力电动推进系统。

36、本技术技术方案15根据技术方案10所述的方法，其中，还包括确定所述涡轮机以稳态状态操作，且其中以所述电传输模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机对所述电能存储单元充电还包括还响应于确定所述涡轮机以所述稳态状态操作而以所述电传输模式操作所述混合动力电动推进系统。

37、本技术技术方案16根据技术方案10所述的方法，其中，以所述电传输模式操作所述混合动力电动推进系统包括使所述电机随着所述涡轮机旋转。

38、本技术技术方案17根据技术方案1的方法，其中，所述电机是第一电机，其中所述混合动力电动推进系统还包括第二电机和连接到所述第二电机的第二推进器，其中以所述发电模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机产生电力包括将电力从所述混合动力电动推进系统的所述第一电机提供到所述第二电机以驱动所述第二推进器且为所述航空器提供推进益处。

39、本技术技术方案18根据技术方案1所述的方法，其中，以所述充电模式操作所述混合动力电动推进系统包括修改所述涡轮机的操作以维持基本上恒定的输出功率。

40、本技术技术方案19公开了一种混合动力电动推进系统，包括涡轮机；电气系统，其包括连接到所述涡轮机的电机和可电连接到所述电机的电能存储单元；以及控制器，其配置成至少部分地基于接收到的指示所述涡轮机的可操作性参数的信息来确定所述涡轮机在预定可操作性范围内操作，且进一步配置成响应于确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作而以充电模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机对所述电能存储单元充电。

41、本技术技术方案20根据技术方案19所述的混合动力电动推进系统，其中，所述可操作性参数是所述涡轮机的排出气体温度、所述涡轮机的失速裕度和所述涡轮机的加速需求中的一个或多个。

42、参考以下描述和所附权利要求书，本技术的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入于本说明书中且构成本说明书的一部分的附图示出本技术的实施例，且连同所述描述一起用于解释本技术的原理。