[发明专利]一种固定翼式混合动力飞行器驱动装置及驱动方法

说明书

本发明公开了一种固定翼式混合动力飞行器驱动装置及驱动方法，涉及航空飞行器技术领域，包括发动机、行星排耦合装置、离合装置、电机系统、两挡自动变速器、螺旋桨；其中离合装置包括一号离合器、二号离合器和制动器；电机系统包括一号电机、二号电机、逆变器和电池。本发明具有更好的与现有固定翼式飞行器的技术继承性以及燃油经济性、低排放、低噪声等特点，具有发动机单独驱动、双电机驱动、无级变速和联合驱动等多种工作模式，解决了传统固定翼式飞行器模式单一的问题，可以实现特殊飞行任务降噪、减噪功能，易于实现规模产业化。

技术领域

本发明涉及航空飞行器技术领域，特别涉及一种固定翼式混合动力飞行器驱动装置，以及用于该系统的驱动控制方法。

背景技术

固定翼式飞机飞行时每消耗1千克燃油就会排放3千克二氧化碳，而且气体直接在大气层排放，对全球暖化的影响比地面排放更大。因而飞机的电动化和混动化势在必行。飞机机载系统的一个重要发展方向是电动力化，即采用多电系统和全电系统。与此同时，推进系统和动力装置的电动力化也取得重大进展，已经成功用于小型螺旋桨通用飞机、固定翼式飞行器和无人机。电动飞机具有节能环保、高效率、结构简单等诸多优点，将推动通用飞机、无人机实现革命性的发展。然而在固定翼式飞行器领域，单纯依靠电能很难满足其动力性需求；因此混合动力的应用在飞行器领域应运而生。

未来的飞行器不但要满足动力性的需求，还应该有更低的排放和能耗。在固定翼式飞行器领域，混合动力技术的应用有效地解决了传统内燃机较高的燃油消耗率和排放性差等缺点，逐渐被行业所认可。混合动力飞行器其驱动系统有串联、并联和混联三种形式。串联式混合动力系统具有动力总成控制简单等优点，但驱动系统中因存在能量二次转换导致总体效率较低的缺点。并联式混合动力系统具有能量利用率较高的优点，但在低速工况中，发动机的工作效率受到限制。混联式混合动力系统汇集了串联和并联两种构型的双重优势，有最佳的综合性能。尤其混联式混合动力系统实现了电子无级变速功能，发动机实现转速转矩双解耦，最大限度的提高系统的整体性能。

目前，已有的固定翼式混合动力飞机的专利大多结构简单，功能和模式单一。如中国专利公布号CN106314809A，公布日2017-01-11，公开了一种固定翼式混合动力飞机，该系统采用串联构型，结构简单；但该系统采用模式单一，能量需要二次转换，系统综合效率低。并且其螺旋桨只能依靠电机驱动，可靠性差，电机需求功率高。如中国专利公布号CN106184779A，公布日2016-12-07，公开了一种混合动力飞机耦合系统，该系统采用发动机与电机联合驱动，能量利用率较高；但该系统在低速工况中发动机的工作效率受到限制，驱动电机功率需求大，尺寸过大，导致飞机重量增大。本发明提出的一种固定翼式混合动力飞行器驱动装置结合了双电机驱动、电子无级变速、发动机与电机联合驱动和发动机单独驱动等多种工作模式，一方面在保证飞行器可以实现传统发动机驱动的同时，增加多种工作模式，进一步改善系统的经济性、动力性和排放性；另一方面有效地降低固定翼式飞行器工作噪声，实现特殊飞行任务降噪、减噪功能；除此之外，还可以实现双电机驱动、双电机制动能量回收和发动机驱动并发电等模式，进一步改善系统的燃油经济性。

发明内容

本发明是为克服传统固定翼式飞行器模式单一、续航里程短、经济性能和排放性能较差等问题，并有效地降低固定翼式飞行器飞行噪声，提供了一种固定翼式混合动力飞行器驱动装置及驱动方法。