[发明专利]飞行器

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括内燃发动机的飞行器，通过内燃发动机的驱动 功率能够驱动推进器。

背景技术

在由内燃发动机驱动的飞机中，主要采用汽油发动机、柴油发动机 或者二冲程发动机。在某些飞行阶段，这些内燃发动机需在增大功率的 情况下运行。例如在飞行器起飞期间或者在继起飞之后的安全关键爬升 阶段中，由此需要产生剩余功率。但是，内燃发动机在特别高的转速和 负载下运行，由此磨损也超比例地增加。

另外，已知专门由电动马达来驱动的飞机。DE 195 12 816 A1提出 了一种滑翔机，其带有包括电动马达的辅助马达，其中由设置在机翼中 的电池装置确保电动马达的能量供给。

当带有内燃发动机的传统飞机需要增大的驱动功率时，到目前为止 必需使用具有较大功率的内燃发动机。然而，所导致的重量上的增加已 经带来对飞行器结构的更高的要求并因此导致总重量增加。

发明内容

因此，本发明的基本问题就是提供一种飞行器，其能够提供增大的 驱动功率而且驱动装置的质量又不会因此而显著增大。

为了实现该目的，根据本发明，提出在如上所述的飞行器中使内燃 发动机与电机协同作用，在第一运行模式中，电机能够作为电动马达运 行，而在第二运行模式中，电机能够作为发电机运行。

本发明基于以下认知：电动马达能够与电机结合以形成混合动力马 达，从而能够在某些运行状态下支持内燃发动机并提供增大的驱动功 率。根本上，电机仅在短距离飞行阶段中使用，例如在起飞期间或爬升 飞行中使用，并且然后供给关乎安全的剩余功率。优选地，额外驱动功 率大约相当于内燃发动机功率的15％至35％，优选为20％。但是由电 机及可能需要的其它部件导致的质量增加明显低于使用更大功率的内 燃发动机时的质量增加。当不再需要额外功率时，电机切断或切换至第 二运行模式并且然后作为发电机使用。电机与作为能量储备装置的至少 一个蓄能器连接，这些蓄能器提供在电机作为电动马达运行期间所需的 能量并能够在电机作为发电机运行期间的第二运行模式中进行充电。当 充电操作结束时，能够重新获得额外的驱动功率。这样提供了在巡航中 对内燃发动机更有效地加载的优点，由于内燃发动机的设计更加有利， 因此燃料消耗减少。

优选地，本发明的飞行器包括布置在机翼中的两个或更多个蓄能 器。这样提供了更加有利的飞行器的质量分布，使得飞行器结构能够设 计得更轻，进而减少了需用功率和燃料消耗。

在本发明的飞行器中，当至少一个蓄能器为飞行器的机载电源提供 能量时又获得了另一个优点。在这种情况下，能够省掉单独的蓄能器， 由此飞行器的质量进一步减小。

根据本发明的改进，提出将电机设计成用于起动内燃发动机。于是 电机用作起动发电机，从而能够省掉作为起动机的单独的电动马达，因 此，实现驱动装置的质量的进一步减小。

在本发明的飞行器中，电机能够与内燃发动机的曲轴刚性连接或者 通过离合器连接。当存在离合器时，特别有利地，仅当需要时电机才与 内燃发动机连接，即仅当电机作为电动马达运行并提供增大的功率时， 或者可替代地仅当电机作为发电机运行并给蓄能器充电时电机才与内 燃发电机连接。在所有其它飞行状态中，电机能够断开耦联，使其不会 对内燃发动机施加负载。然而，能够想到电机与内燃发动机的曲轴刚性 连接的构造。电机作为额外的离心质量，具有适当设计的电机使得内燃 发动机能够更平稳地运行。因此，能够省掉如在传统内燃发动机中所使 用的额外的离心质量。

根据本发明的第一方面，电机布置在与推进器相反的曲轴的端部 处。然而，根据一可替代的方面，电机还可以布置在位于推进器与内燃 发动机之间的曲轴上。或者，电机可以经由推进器传动装置或单独的传 动装置或经由皮带传动装置耦联至或者能够耦联至曲轴。

特别优选地，本发明的飞行器包括控制单元，其控制内燃发动机的 化油器或喷射系统以及用于电机的充电电子装置及动力电子装置。在作 为电动马达的运行期间，利用动力电子装置实现电机的致动。充电电子 装置另外可包括用于监控蓄能器状态的装置。