[发明专利]用于飞机的具有发电机的驱动系统

说明书

本发明涉及一种用于飞机(1)的驱动系统，其具有发电机(15)和带有气体膨胀涡轮(25)的内燃机(13)。发电机(15)具有借助转子轴(21)可旋转地支承的转子(17)，并且气体膨胀涡轮(25)借助涡轮轴(23)可旋转地支承。在此，转子轴(21)和涡轮轴(23)布置成能够传递扭矩地耦连，使得内燃机(13)能够为发电机(15)提供机械能。发电机(15)的至少一个组成部分(17、19)至少部分地布置在内燃机(13)的进气流(33)中或者进气流(33)处。此外提供具有这种驱动系统的飞机(1)。

技术领域

本发明涉及一种用于飞机的驱动系统，其包括发电机和带有气体膨胀涡轮的内燃机，其中，发电机具有借助转子轴可旋转地支承的转子，此外，气体膨胀涡轮借助涡轮轴可旋转地支承，并且其中，转子轴和涡轮轴布置成能够传递扭矩地耦连，使得内燃机能够为发电机提供机械能。本发明还涉及一种具有这种驱动系统的飞机。

背景技术

用于商用飞机的已知驱动系统通常具有喷气发动机或者涡轮风扇发动机，其中燃料在前置的燃烧室中与从环境中输入的空气共同燃烧。所产生的热气体在喷气发动机中作为驱动喷气束从喷嘴中喷出并且由此产生用于驱动飞机的推力。现在用于飞机的具有电动机的驱动系统是当前开发工作的主题。这些系统已经作为样机被测试，但迄今尚未实现用于商用飞机的驱动。对于将来的飞机特别感兴趣的是混合电驱动系统，其中为电动机馈送电能，所述电能在飞机上借助发电机由携带的燃料产生。

在当今使用的飞机中通常使用辅助机组，其可以现场产生用于飞机电网的电能并且也称为备用能量单元(Auxiliary Power Units)。这些辅助机组通常具有内燃机和与之耦连的发电机。通过内燃机和发电机例如也可以在飞机的喷气发动机恰恰不运行时产生用于飞机电网的电流。但它们设计用于产生比用于电力驱动整个飞机所需的电功率小很多的电功率。

在所计划的主驱动器设计为混合电驱动器的飞机中，驱动系统的功率密度是决定性的优化因素。这意味着，为了使这种混合电驱动器是经济的，电动机的功率密度和用于产生电流的发电机的功率密度都必须非常高。在此，也需要将设置用于冷却其余的发电机部件的冷却系统的质量包括在总质量平衡内。恰恰对于混合电驱动的商用飞机、例如客运飞机或者货运飞机的发电机的所需较高功率而言，用于冷却发电机的设备耗费较高。对于这种应用例如考虑在功率超过5MW时具有大于20kW/kg的功率密度的发电机。即使在热损失只有1％时也必须相应地排放约100kW的热功率。使用具有热交换器和/或通风机的传统冷却设备尽管在原则上是可行的，但它们通常相对较大的质量对于在电动飞行中使用发电机是不利的。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于飞机的驱动系统，其克服了前述缺点。尤其应该提供一种驱动系统，其实现对用于产生电能的发电机的有效冷却，其中同时，发电机、尤其是用于冷却的部件的质量应该尽可能保持较小。本发明所要解决的另一技术问题在于，提供一种具有这种驱动系统的飞机。

该技术问题按本发明通过用于飞机的驱动系统和具有驱动系统的飞机解决。

按照本发明的用于飞机的驱动系统具有发电机和带有气体膨胀涡轮的内燃机。在此，发电机具有借助转子轴可旋转地支承的转子，并且气体膨胀涡轮借助涡轮轴可旋转地支承。转子轴和涡轮轴能够传递扭矩地耦连布置，使得内燃机能够为发电机提供机械能。发电机的至少一个组成部分至少部分地布置在内燃机的进气流中或者进气流处。所述组成部分是发电机的转子和/或定子，其中，内燃机的进气流划分为多个部分路径并且转子和/或定子至少部分地布置在所述部分路径之一中或者所述部分路径之一处，并且其中进气流的部分路径设计为具有能单独调节的空气流的分隔开的空气通道。