[发明专利]混合动力无人直升机能量控制系统及具其的直升机

说明书

本发明公开了一种混合动力无人直升机能量控制系统及具有其的直升机，其中，该控制系统包括能量管理系统和与能量管理系统分别相连的发动机、起发一体电机和机载电池；当直升机飞行需用功率小时，能量管理系统控制起发一体电机处于发电状态，将发动机富余的机械能通过起发一体电机转换成电能，以用于机载用电设备的运行或/和存储于机载电池中；当直升机飞行需用功率大时，能量管理系统控制起发一体电机处于电动状态，以使起发一体电机将机载电池中存储的电能转化成机械能并与发动机输出的机械能共同满足直升机飞行。该控制系统可以降低对直升机的发动机的最大功率需求，同时在高原飞行时，也可以在一定程度上弥补发动机的功率损失。

技术领域

本发明涉及航空技术领域，尤其涉及一种混合动力无人直升机能量控制系统及具其的直升机。

背景技术

无人直升机的升限主要由发动机的高原性能决定，目前为保证无人直升机满足高原飞行的需求，通常采用增加发动机在高海拔地区的输出功率的方法，如电子涡轮增压、废气涡轮增压等，即通过增加发动机的进气压力，降低发动机在高海拔环境下的输出功率衰减。

但是，传统方法存在一些客观问题：第一、通常小型无人直升机使用的发动机多为活塞式发动机，在海拔较高的区域由于空气稀薄，发动机的功率下降明显，从而导致无人直升机在高原地区的有效载荷明显降低；第二、使用电子涡轮增压改善发动机的高原性能可以在一定程度上提高发动机的输出功率进而提高无人直升机在高原的起飞重量，由于电子增压器自身功耗较高，同样需要消耗一部分发动机功率；第三、使用废气涡轮增压的方案也可以改善发动机的高原性能，然而废气涡轮增压包含了废气涡轮、中冷器等装置，体积和重量均较大，为保证这些装置的安装，会增加直升机的空机重量，在一定程度上在高原上所增加的升力一部分用于增加废气涡轮装置增加的重量；第三、所有的改装方案均需要对无人直升机使用的发动机进行改装以及ECU进行重新标定，工作量较大。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种混合动力无人直升机能量控制系统，该控制系统可以降低对直升机的发动机的最大功率需求，同时在高原飞行时，也可以在一定程度上弥补发动机的功率损失。

根据本发明实施例的混合动力无人直升机能量控制系统，包括：

能量管理系统和与所述能量管理系统分别相连的发动机、起发一体电机和机载电池；

当所述直升机飞行需用功率小时，所述能量管理系统控制所述起发一体电机处于发电状态，将所述发动机富余的机械能通过所述起发一体电机转换成电能，以用于机载用电设备的运行或/和存储于所述机载电池中；

当所述直升机飞行需用功率大时，所述能量管理系统控制所述起发一体电机处于电动状态，以使所述起发一体电机将所述机载电池中存储的电能转化成机械能并与所述发动机输出的机械能共同满足所述直升机飞行。

根据本发明实施例的混合动力无人直升机能量控制系统直升机处于需用功率小的飞行状态时，例如直升机在巡航前飞时，通过能量管理系统控制起发一体电机处于发电状态，使得发动机的输出功率一部分用于满足直升机飞行需求，发动机的输出功率富余部分可以通过起发一体电机转换成电能，用于机载用电设备的运行或/和存储于机载电池中。直升机处于需用功率大的飞行状态时，例如，直升机小速度前飞或悬停时，通过能量管理系统控制起发一体电机处于电动状态，以使起发一体电机将机载电池中存储的电能转化成机械能并与发动机输出的机械能共同满足直升机飞行。由此，可以降低对直升机的发动机的最大功率需求，同时在高原飞行时，也可以在一定程度上弥补发动机的功率损失。