[发明专利]一种飞机用碳氢燃料内重整燃料电池燃气轮机联合发电系统

说明书

技术领域

本发明属于飞机发电系统领域；具体涉及一种飞机用碳氢燃料内重整燃料电池燃气轮机联合发电系统。

背景技术

飞机用滞空时间的需求的提高以及保证飞机用出行任务时的灵活性，超长航时高空无人飞机用受到越来越多的重视，世界各航空大国都提出了相应的计划。飞机用电力需求成为制约飞机用发展的一个瓶颈。如何在保证机体紧凑的情况下提高飞机用发电系统的发电效率成为研究的热点。同时，2000年开始，碳氢燃料电池燃气轮机联合循环成为能源动力领域的研究热点。目前，燃料电池燃气轮机的循环特性已经得到广泛研究，利用可再生能源或其他燃料是燃料电池燃气轮机循环研究的重点。

长航时飞机用有巨大的电力需求。与常规飞机用相比，由于超长时间巡航使得燃料占飞机用整体比重大，超长航时高空飞机用对发动机效率要求较高而对动力系统的功率密度要求较低。同时，针对氢燃料能量密度低，低温贮存困难，储氢容器和大质量换热器带来的质量惩罚使得动力系统推重比处于较低水平。

飞机电源系统的主要功能是产生或存储机载用电设备所需的电能，以保证飞机上各种用电设备工作时电能的供应。飞机电源系统由主电源、辅助电源、应急电源、二次电源及外部(地面)电源供电插座等电源与设备组成。主机主电源是飞机正常工作状态时,为各种机载用电设备提供电能的系统，一般都是由航空发动机直接或间接传动的发电系统，通常由一台发动机传动一台或两台发电机。多发动机飞机，各发动机传动的发电机台数相同。由多发电机构成的飞机主电源，其工作可靠性较高。

飞机在机场进行地面检查或航空发动机不工作时，飞机主电源不工作，需要工作的机载用电设备则由辅助电源或外部(机场地面)电源通过外部电源插座来提供电能。辅助电源有航空蓄电池和辅助动力装置两种类型。小型飞机大多采用航空蓄电池,大型飞机采用辅助动力装置的居多。辅助动力装置由小型机载发动机、发电机、液压泵或空气压缩机等设备组成。工作时，启动小型机载发动机，使发电机发电或使液压泵提供增压油，给用电设备、液压气压设备供电、供油。小型机载发动机通常由电动机启动。辅助动力装置一般在地面工作，但也有在空中工作的情况。

飞机航空发动机起动阶段，机载用电设备所需的电能由外部(机场地面)电源提供。外部电源和机上主电源不允许同时投入飞机电网。应急电源是当飞机飞行中主电源发生故障时，为机载用电设备提供电能的供电电源。常用的应急电源有航空蓄电池和冲压空气涡轮发电机。冲压空气涡轮发电机不工作时,收放于飞机机体或机翼内；工作时，则打开放出，靠迎面气流吹动涡轮，带动发电机或应急液压泵。应急电源容量较小，仅能保证提供飞机紧急返回基地或紧急着陆时重要机载用电设备工作所需的电能。二次电源是将飞机主电源的电能转变为另一种或多种形式电能的装置，以满足机载用电设备对电能形式的不同需求。二次电源有集中供电和分散供电两种供电方式。集中供电的二次电源，其一台或两台二次电源给机上全部或一部分需要相同形式电能的用电设备供电，其中一台为主二次电源，另一台为备份二次电源。分散供电的二次电源，则是每个用电设备自己配备所需二次电源，有时，此二次电源设置于设备内部,称为设备内部电源或机内电源。有的飞机还配备备份电源,以增加电源余度。

对于现有飞机电源系统，供电系统庞杂，飞机空间有限，过于复杂的系统占用飞机空间较大，工作效率较低，并且携带蓄电池作为辅助能源，能量利用率低，且不得不考虑蓄电池使用寿命，费用及污染问题。

发明内容