飞行器推进布置的制作方法

文档序号:43765157发布日期:2025-11-15 00:30阅读:14来源:国知局

本发明涉及飞行器推进系统,并且具体地涉及作为显著有害气态排放物的来源的飞行器推进布置。


背景技术:

1、根据大多数估算,航空运输每十五年翻一番,使得陆基并且随后的空中推进系统的操作以及因此相关排放物的产生显著增加。排放物无论是在地面产生的还是在高空产生的均已知是有害的。

2、为满足国际航空运输协会(the international air transport association)设定的减排目标,使用替代燃料已被指明是一种可能的探索途径。替代燃料包括生物燃料、合成煤油、压缩天然气。此外,acare 2050路线图指明了一系列排放物的显著减排的需求并为之设定了目标。众所周知的是,接近或实现这些目标的机会是有限的。

3、为解决这些问题,已在不同飞行器中采用了几种推进系统。大多数系统出于经济原因使用化石燃料供给源,这也是因为化石燃料具有极高的能量密度和比能量。燃气涡轮机的普遍应用亦使化石燃料成为飞行器的理想推进机制。这导致了对改进燃烧化石燃料的燃气涡轮机的性能的研发。

4、已开展对使用替代、可持续且更环境友好燃料(包括天然气和氢)的研究。1957年,以氢作为动力的飞行器martin canberra b57完成飞行。1988年,俄罗斯制造商tupolev将tu154改装为155,作为液态氢(lh2)和液态天然气(lng)的可能应用的验证机。后续的氢开发受到氢(h2)的空间需求的阻碍,通常,容纳h2的储箱在飞行器中需要占用过多容积,使得这难以成为一种可行方案。然而,lh2具有优于h2的更有益的体积能量密度。

5、在现有技术与常规、可持续、商业、环境友好型空中旅行之间仍存在障碍。

6、本文所述发明的发明人已经创造了一种替代推进布置,其具有在本文中描述的广泛的并且此前不可行的优点。


技术实现思路

1、本发明的方面列于随附权利要求中。

2、从第一方面看,提供一种飞行器推进布置,所述飞行器推进布置包括低温供给源,提供一种飞行器推进布置,所述飞行器推进布置包括:低温供给源,所述低温供给源包括低温资源,其中所述低温资源被布置用于初始地提供热交换器功能并且随后用作燃料电池的燃料;至少一个热交换器,所述至少一个热交换器在使用中被布置用于在热能量的发生器与所述低温资源之间交换热能量;至少一个燃料电池,所述至少一个燃料电池被布置用于从所述低温资源产生电气动力,以用于机动动力,其中所述低温资源被布置用于从所述低温供给源流到所述至少一个热交换器,并从所述至少一个热交换器流到所述至少一个燃料电池。

3、因此,根据本发明,公开了一种飞行器推进布置,其有利地提供对飞行器推进布置内的电气元件的冷却,从而提高电气效率,同时改善来自使用环境友好型燃料的推进布置的推力的受控输出。现代系统因在高需求时刻(如起飞)提供有利动力而偏好使用燃烧燃料。本布置能够在需要时使用显著更环境友好型的燃料而提供高功率。

4、本布置在布置的安全性方面也提供了优于其它现代系统的改进。本文所公开的布置在所有飞行阶段中均有效,顾及到了推力需求的差异,并从与使用现代系统目前可行的燃料源相比更绿色的燃料供给源来提供推力。

5、从第二方面看,提供一种产生用于飞行器推进布置的机动动力的方法,所述方法包括:首先,使用来自低温供给源的低温资源,通过至少一个热交换器执行热交换器功能;随后,将所述低温资源提供给至少一个燃料电池;由所述至少一个燃料电池从所述低温资源产生电气动力,以用于机动动力。

6、从进一步的方面看,提供了一种飞行器,所述飞行器包括根据第一方面所述的飞行器推进布置。

7、从再进一步方面看,提供了一种操作飞行器的方法,所述飞行器包括根据第一方面所述的布置。



技术特征:

1.一种飞行器推进布置,包括:

2.根据权利要求1所述的飞行器推进布置,其中,所述至少一个热交换器包括被动式热交换器和主动式热交换器,所述被动式热交换器和所述主动式热交换器在使用中被布置用于在热能量的发生器与所述低温资源之间交换热能量。

3.根据权利要求2所述的飞行器推进布置,其中,所述主动式热交换器被布置用于响应于所述飞行器推进布置的推进要求的增加而提高所述主动式热交换器的热交换的速率。

4.根据权利要求2或3所述的飞行器推进布置,其中,所述被动式热交换器包括第二低温资源,并且被布置用于接收来自所述推进布置的机动和/或电气部件的过多的热能量。

5.根据权利要求4所述的飞行器推进布置,其中,所述第二低温资源为惰性流体。

6.根据权利要求5所述的飞行器推进布置,其中,所述低温资源被维持在第一低温资源流路中,并且所述第二低温资源被容纳在第二低温资源流路中,所述第二低温资源流路比所述第一低温资源流路长。

7.根据权利要求6所述的飞行器推进布置,其中,所述第一低温资源流路是开放流路,并且其中,所述第二低温资源流路是封闭流路。

8.根据权利要求4至7中的任一项所述的飞行器推进布置,其中,所述第二低温资源的沸点低于所述低温资源的沸点。

9.根据权利要求4至8中的任一项所述的飞行器推进布置,其中,在所述被动式热交换器的工作温度范围内,所述第二低温资源高于所述第二低温资源的沸点。

10.根据权利要求2至9中的任一项所述的飞行器推进布置,进一步包括控制器,所述控制器被布置用于响应于所述飞行器推进布置的推进要求,而平衡由所述被动式热交换器提供的热交换的速率与由所述主动式热交换器提供的热交换的速率。

11.根据权利要求2至10中的任一项所述的飞行器推进布置,其中,所述低温资源被布置用于从所述低温供给源流到所述被动式热交换器,从所述被动式热交换器流到所述主动式热交换器,并且从所述主动式热交换器流到所述燃料电池。

12.根据权利要求11所述的飞行器推进布置,其中,在使用中,所述低温资源在流到所述被动式热交换器之前处于流体状态。

13.根据权利要求11或12所述的飞行器推进布置,其中,在使用中,所述低温资源在从所述主动式热交换器流出之后处于气态状态。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的飞行器推进布置,其中,所述至少一个燃料电池包括至少一个燃料电池堆叠。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的飞行器推进布置,其中,所述低温资源被布置用于在约5至120摄氏度的温度下用作燃料电池的燃料。

16.根据前述权利要求中的任一项所述的飞行器推进布置,其中,所述低温供给源进一步包括泵,所述泵用于提供处于压力下的所述低温资源。

17.根据前述权利要求中的任一项所述的飞行器推进布置,所述飞行器推进布置被布置用于将所述低温资源作为气体提供给所述至少一个燃料电池。

18.一种产生用于飞行器推进布置的机动动力的方法,所述方法包括:

19.根据权利要求18所述的方法,进一步包括:

20.根据权利要求18或19所述的方法,进一步包括:

21.一种飞行器,包括根据权利要求1至17中的任一项所述的飞行器推进布置。

22.一种操作飞行器的方法,所述飞行器包括根据权利要求1至17中的任一项所述的布置。


技术总结
本发明涉及一种飞行器推进布置,所述飞行器推进布置包括低温供给源,提供一种飞行器推进布置,所述飞行器推进布置包括:低温供给源,所述低温供给源包括低温资源,其中所述低温资源被布置用于初始地提供热交换器功能并且随后用作燃料电池的燃料;至少一个热交换器,所述至少一个热交换器在使用中被布置用于在热能量的发生器与所述低温资源之间交换热能量;至少一个燃料电池,所述至少一个燃料电池被布置用于从所述低温资源产生电气动力,以用于机动动力,其中所述低温资源被布置用于从所述低温供给源流到所述至少一个热交换器,并从所述至少一个热交换器流到所述至少一个燃料电池。

技术研发人员:西蒙·泰勒,斯蒂芬·哈里森,赵传力,迈克尔·海尔斯,奥斯卡·苏琳,斯蒂芬·马克·霍斯帮德,塞姆·沃伦,祖海尔·米尔,杰森·弗兰库姆,大卫·博萨克
受保护的技术使用者:GKN航空服务有限公司
技术研发日:
技术公布日:2025/11/14
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