[发明专利]一种太阳能增程电动飞行汽车

说明书

本发明提出了一种太阳能增程电动飞行汽车，包括车体结构、车载能源系统、车载动力系统和车载航电系统。飞行汽车车体结构整体采用轻质高强碳纤维复合材料，车载能源系统包括蓄电池、太阳电池、组阵调节器和设备配电器，车载动力系统包括电机、螺旋桨和倾转机构，车载航电系统包括导航、飞控、测控等设备和线缆。飞行汽车可以通过倾转螺旋桨实现垂直起降，通过合理的布局形式减小飞行过程中的能量消耗，同时可以通过铺设在车上的太阳电池补充飞行过程中的能量来源，实现电动飞行汽车的增程。

技术领域

本发明涉及一种太阳能增程电动飞行汽车，属于航空航天总体设计技术领域。

背景技术

近年来，随着无人机和无人车技术的高速发展，作为面向城市空中交通和未来出行的电动垂直起降飞行器(eVTOL)也叫电动飞行汽车应运而生。目前，世界上有数十种eVTOL飞行器在研，例如，美国Uber公司的飞行出租车、波音的CAV、空客的CityAirbus、英国涅瓦航空航天公司的AirQuadOne、德国Volocopter公司的Volocopter 2X、深圳亿航公司的Ehang 184等。电动飞行汽车和电动汽车一样，采用可循环充放电的蓄电池作为能量来源，目前市场上成熟的可循环充放电蓄电池的比能量绝大多在300Wh/kg以下。受限于蓄电池的低能量密度，电动飞行汽车的航时和航程难以突破。如何实现电动飞行汽车的增程，是行业共同面临的难题。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种太阳能增程电动飞行汽车，通过合理的布局形式减小飞行过程中的能量消耗，通过铺设的太阳电池补充飞行过程中的能量来源，实现电动飞行汽车的增程。

本发明的技术解决方案是：

一种太阳能增程电动飞行汽车，该太阳能增程电动飞行汽车通过倾转螺旋桨实现垂直起降，同时通过铺设在车上的太阳电池增加航程；

该太阳能增程电动飞行汽车包括：车体结构、车载能源系统、车载动力系统和车载航电系统；

车体结构包括：车身、机翼、尾翼、副翼、起落架和动力短舱；车身作为飞行汽车的主承力结构，连接机翼和尾翼并承担装载任务；机翼作为飞行汽车的升力面，提供飞行过程中的升力；尾翼作为飞行汽车纵向与航向的安定面和操纵面，维持飞行过程中的稳定性，控制俯仰和偏航；副翼作为飞行汽车横向的操纵面，控制滚转；起落架作为飞行汽车的支撑装置，在起飞和着陆阶段支撑飞行汽车并减缓地面冲击；动力短舱分布在机翼的两端，作为动力系统设备的集成安装结构；

能源系统包括：蓄电池、太阳电池、组阵调节器、设备配电器；蓄电池安装于车身底部，为飞行汽车提供能量来源；太阳电池在白天为飞行汽车补充能量来源；组阵调节器对应于太阳电池阵分布式安装，实现太阳能的最大功率输出；设备配电器安装于车身内部，实现动力系统和航电系统的能量优化管理；

动力系统：包括电机、螺旋桨、倾转机构；电动机采用永磁同步直流电机，将飞行汽车上的电能转换为动能，驱动螺旋桨旋转，螺旋桨共两个，分别安装于机翼左右翼尖动力短舱的内部；螺旋桨为飞行汽车提供飞行过程中的拉力；倾转机构用于驱动螺旋桨倾转，并监测和控制螺旋桨的倾转角度；

机载航电系统用于导航、飞控和测控，所述机载航电系统包括导航设备、飞控设备、测控设备和车载线缆；导航设备、飞控设备以及测控设备安装于车身后部和机翼内部；车载线缆包括动力线、通信线和高频线，分布式安装于车身、机翼、尾翼内部。

进一步的，所述太阳电池采用高光电转换效率的柔性薄膜太阳电池，均匀铺装于车身、机翼和尾翼上表面，其光电转换效率不低于20％；太阳电池作为能量补充，太阳电池的能量用来增加白天的飞行航时和航程。

进一步的，机翼采用大展弦比直机翼；车身具有流线型光滑外形；尾翼为倒V尾全动尾翼。

进一步的，飞行汽车通过倾转螺旋桨实现直升机模式的垂直起降，通过高升力机翼实现固定翼模式的巡航。