[发明专利]一种旋转机翼飞机的油电混合动力匹配方法及系统

说明书

一种旋转机翼飞机的油电混合动力匹配方法及动力系统,其特征是采用油动发动机和电动机组合作为动力系统，选择经济油耗功率满足飞机巡航阶段需用功率的油动发动机，电动机功率为垂直起降阶段飞机最大需用功率与油动发动机最大功率的差值。本发明既保证了动力系统的最大输出功率满足飞机垂直起降需求，同时在固定翼巡航阶段可以确保油动发动机可以在高效、低功耗状态下工作，提高飞行效率，也改善了发动机工作条件，可提高发动机工作寿命。

技术领域

本发明涉及一种无人机技术，尤其是一种中大型无人飞机的动力匹配技术，具体地说是一种旋转机翼飞机的油电混合动力匹配方法及系统。

背景技术

旋转机翼飞机是一种兼具直升机的垂直起降性能和固定翼飞机的高速巡航性能的新型无人飞机。专利号为ZL201110213680.1，名称为《一种飞行模式可变的旋转机翼飞机》的中国专利就是一种典型机型。该飞机具有三翼面的气动布局。其中，主机翼在直升机飞行模式下，可以作为旋翼旋转为飞机提供需要的拉力，同时，当飞机具有一定飞行速度后，又可以锁定为固定翼，实现固定翼的高效率飞行。因此，在起飞和降落阶段，飞机采用旋翼飞行模式，在巡航和任务阶段，采用固定翼飞行模式。

该飞机经过多年研究，目前在着手设计大中型旋转机翼无人机，在这一阶段，申请人在实际研究过程中遇到以下问题：

由于旋转机翼飞机在两种飞行模式下需用功率差距较大，如果使用一台燃油动力（油动）发动机同时满足垂直起降阶段的高功率需求与固定翼巡航阶段的相对较低功率需求，则可能导致难以保证在巡航阶段发动机处于最有利的工作状态，并且发动力效率和使用寿命下降。如果使用一台电动机同时作为两种模式下的驱动力，由于电池的能量密度较低，飞机固定翼模式的巡航时间会大大缩短。

目前的垂直起降固定翼无人机大多使用两套动力系统，这种无人机垂直起降阶段单独用电动机来驱动螺旋桨，电动机的自重与电池会给飞机巡航阶段带来死重，减少飞行时间。

发明内容

本发明的目的是针对现有的旋转机翼采用纯燃油驱动时动力浪费严重，采用纯电机驱动时又存在重量大，巡航距离短的问题，设计一种升降阶段以油动发动机动力为主、电机作为升降补充动力从而大幅度降低电机所需功率和电池重量的动力匹配方法，同时提供一种相应的动力驱动系统。

本发明的技术方案之一是：

一种旋转机翼飞机的油电混合动力匹配方法,其特征是采用油动发动机和电动机组合作为动力系统，选择经济油耗功率满足飞机巡航阶段需用功率的油动发动机，电动机功率为垂直起降阶段飞机最大需用功率与油动发动机最大功率的差值。

本发明的技术方案之二是：

一种旋转机翼飞机的油电混合动力系统，其特征是它包括由油动发动机、电动机至旋翼的主传动链和由发动机到螺旋桨的前传动链组成，主传动链用于为飞机的垂直起降提供动力，前传动链用于为飞机的巡航飞行提供动力，在垂直起降阶段前传动链传递的动力因螺旋桨叶片角度为0而不影响飞机的垂直起降；在油动发动机到旋翼之间的传动链上安装有离合器，巡航阶段，电动机停止工作，油动发动机到旋翼之间的传动链因离合器断开而无法传递到旋翼，油动发动机仅仅为前传动链提供动力，与此同时，螺旋桨叶片角度调整到合适的巡航驱动角度。