[发明专利]分布式推进系统、飞行器以及推进方法

说明书

本发明涉及一种飞行器及其分布式推进系统、推进方法。其中，所述推进系统包括多个电动推进单元；多个燃料电池模块；所述多个电动推进单元分别由所述多个燃料电池模块产生的电能驱动，以推进飞行器。所述推进方法包括直接或间接利用燃料进行电化学反应产生的电能，驱动分布式推进系统，以推动飞行器。以上分布式推进系统以及飞行器至少具有符合飞机重量随运行时间减少、降低运行中功率需求，同时优化了排放性能等优点。

技术领域

本发明涉及航空领域，尤其涉及一种飞行器及其分布式推进系统以及推进方法。

背景技术

民用航空对于经济性的要求越来越高.为了获得更好的燃油效率以及降低发动机的排放，目前民用发动机涡扇发动机涵道比不断增大,已经接近10。不断增大的涵道比和风扇直径，导致了发动机结构设计和部件匹配难度不断增大。

分布式推进系统，突破了传统的发动机结构限制，可以与飞机实现更好的匹配。与传统的动力推进相比，分布式混合电推进系统改善了原有飞机气动结构、大幅提高等效涵道比、降低油耗及减少噪声和排放。

分布式混合电推进系统，例如通过传统燃气涡轮发动机为分布在机翼或机身的多个电机/风扇提供电力，并由电机驱动风扇提供绝大多数或全部推力(燃气涡轮发动机可部分提供或不提供推力)的一种新型推进系统概念，其最大的优势是能够极大地降低推进系统的燃油消耗量和各种排放。美、欧政府均将分布式混合电推进系统视为有潜力在2030年后投入使用的、极有前景的民机动力解决方案，并正在组织飞机系统集成商和动力厂商积极开展探索和预研。

公开号CN104670503A的中国专利申请文件公开了一种分布式推进系统，推进系统包括多个电动推进器和发电机装置，发电机装置包括驱动一台或多台电力发电机的内燃机，每台电力发电机电联接至一个或多个电动推进器，使得每台内燃机为多个电动推进器提供动力。电动推进器位于所述机翼的前缘和所述高升力装置的前面，使得在使用中所述推进器所产生的气流流过所述机翼和高升力装置。

公开号为CN 104229144A的中国专利申请文件公开了一种带有电力推进装置的飞行器，电力推进装置、电能发生器以及储电和供电装置，其中所述电力推进装置被安置在所述机身的每一侧上，所述电能发生器与所述储电和供电装置被大致沿机身的纵向对称轴线安置。由电能发生器产生电能，然后通过供电装置将电能分配到位于机身两侧的推进装置中以驱动其产生推力。为了解决电能发生器输出功率与推进器需求功率不匹配的问题，该系统中还配备了储能装置和混合动力系统。

公开号为CN 104973234A的中国专利申请文件公开了一种采用分布式电动涵道风扇襟翼增升系统的飞行器。其内涵为采用动力源驱动位于机翼上的多个涵道风扇以及位于机身后部的升力风扇系统。

另外，电推进技术成为民用航空的另一个重要研究方向。据公开报道,空客公司E-Fan项目在一架小型飞机上安装了2部风扇作为动力源，由安装在机翼上的电池驱动2台30Kw的电动机。另据报道，西门子、空客和罗罗联合开展EFan X项目，计划研发全新的油电混合动力系统，在机身内集成发电机，然后通过电分配系统传输给电动机，机翼上搭载兆瓦级的电动机提供推力。

公开号为CN107035530A的中国专利申请文件公开了一种混合动力系统，其包括核心涡轮发动机；风扇，其机械地联接于所述核心涡轮发动机；电动马达，其机械地连接于所述核心涡轮发动机和所述风扇中的至少一者；和燃料电池，其用于对所述电动马达提供电能，所述燃料电池作为副产品生成水，所述燃气涡轮发动机在所述燃气涡轮发动机的操作期间将由所述燃料电池生成的水引导至所述核心涡轮发动机，以提高所述燃气涡轮发动机的效率。

目前而言，综合以上的分布式推进系统、电推进和燃料电池应用三方面的现有技术，发明人发现：