[发明专利]用于飞行器的电推进系统

说明书

本公开提供一种航空推进系统，所述推进系统包括风扇，所述风扇具有多个风扇叶片，所述多个风扇叶片可围绕中心轴旋转并且限定风扇压力比FPR。所述推进系统还包括电动机，所述电动机机械连接到所述风扇以驱动所述风扇，所述电动机包括极数量n_poles，并且限定最大功率P。所述风扇的所述风扇压力比FPR、所述电动机的所述极数量n_poles以及所述电动机的所述最大功率P之间的关系由以下等式限定：其中C₁是值介于22,000与52,000之间的常数，其中C₂是值介于4.0与9.8之间的常数，并且其中e是欧拉指数。

技术领域

本发明主题大体上涉及一种飞行器推进系统，并且更确切地说，涉及包括电风扇组件的飞行器推进系统。

背景技术

混合电力推进系统可以为飞行器例如商业客机提供某些效率优势。某些混合电力推进系统包括向电推进器提供电力的电力源。所述电推进器通常可以包括电动机和推进器，其中所述电动机驱动所述推进器。但是，利用电推进器的一个问题是确保电动机的最大效率和/或功率密度。因此，将包括电动机的混合电力推进系统设计成具有预期功率密度并且进一步可与其中装有所述混合电力推进系统的飞行器一起高效地操作将是实用的。

发明内容

本发明的方面和优点将部分地在以下说明中阐明，或根据本说明书可显而易见，或可以通过实践本发明了解到。

在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种航空推进系统，所述航空推进系统限定中心轴。所述推进系统包括风扇，所述风扇具有多个风扇叶片，所述多个风扇叶片可围绕所述中心轴旋转并且限定风扇压力比FPR。所述推进系统还包括电动机，所述电动机机械连接到所述风扇以驱动所述风扇，所述电动机包括极数量n_poles，并且限定最大功率P。所述风扇的所述风扇压力比FPR、所述电动机的所述极数量n_poles以及所述电动机的所述最大功率P之间的关系由以下等式限定：其中C₁是值介于22,000与52,000之间的常数，其中C₂是值介于4.0与9.8之间的常数，并且其中e是欧拉指数。

在某些示例性实施例中，所述极数量n_poles介于4与180之间，其中所述最大功率P介于650马力与6,000马力之间，并且其中所述风扇压力比FPR介于1与2之间。

在某些示例性实施例中，所述电动机以介于约1,500赫兹(“Hz”)与约3,500Hz之间的最大极通过频率(pole passing frequency)操作。

在某些示例性实施例中，所述电动机直接连接到所述风扇而不使用齿轮箱。

在某些示例性实施例中，所述风扇和所述电动机一起配置成边界层摄入风扇(boundary layer ingestion fan)。

在某些示例性实施例中，所述风扇和所述电动机一起配置成安装在飞行器后端的后风扇。

在某些示例性实施例中，所述风扇限定轮毂半径，其中所述多个风扇叶片限定风扇半径，其中所述轮毂半径与所述风扇半径的比率介于约0.2与约0.4之间。例如，在某些示例性实施例中，所述轮毂半径与所述风扇半径的所述比率介于约0.25与约0.3之间。

在某些示例性实施例中，所述推进系统进一步包括内燃机；发电机，所述发电机机械连接到所述内燃机以产生电力；以及电力总线，所述电力总线将所述发电机电连接到所述电动机，其中所述电力总线包括电力电子器件。例如，在某些示例性实施例中，所述电力电子器件使用一个或多个碳化硅部件。附加地或替换地，在某些示例性实施例中，所述电力电子器件配置成以介于约5千赫(kHz)与约30kHz之间的开关频率操作。

在某些示例性实施例中，所述风扇限定最大风扇尖端速度(fan tip speed)，其中所述最大风扇尖端速度介于约200英尺每秒与约1350英尺每秒之间。