[发明专利]飞行器原动机系统、操作方法以及用途

说明书

本发明涉及一种多源飞行器推进装置，该多源飞行器推进装置包括低温推进源和燃烧推进源，其中，该低温推进源和该燃烧推进源能够被选择性地且独立地操作以生成用于飞行器的推进力。

技术领域

本发明涉及飞行器推进系统，特别地涉及飞行器推进装置，该飞行器推进装置是大量有害气态排放物的起因。

背景技术

根据大多数估计，航空运输量被设定为每十五年翻一番，这将大大增加陆基推进系统和随后的机载推进系统的操作，由此增加了相关排放物的产生。众所周知，无论是在地面还是在高空产生，排放物都是有害的。

为了达到国际航空运输协会设定的减排目标，已经将替代燃料的使用确定为一种可能的探索途径。替代燃料包括生物燃料、合成煤油、压缩天然气。此外，2050年ACARE路线图确定了需求并设定了大幅减少一系列排放物的目标。众所周知，接近或实现这些目标的机会是有限的。

为了解决这些问题，已经在不同的飞行器中采用了多种推进系统。大多数系统出于经济原因以及还由于化石燃料源的非常高的能量密度和比能而使用化石燃料源。燃气涡轮的普及也导致化石燃料成为飞行器的期望推进机制。这已经导致了改善燃烧化石燃料的燃气涡轮性能的发展。

当前的飞行器推进系统已经发展为使用两个或更多个发动机，其中燃料从可能位于机翼内的燃料罐被供应到发动机。绝大多数飞行器系统都采用这种布置来进行操作，这表明这种布置已经成为业界生成推进的优选解决方案。结合航空发动机性能和燃料经济性的进步，排放水平已经得以减少。

然而，这种推进系统的缺点是飞行器的几何形状受到限制，这种限制可能包括起落架位置和尺寸、发动机吊架空气动力学以及鸥翼的使用中的任一种。

已经对替代的、可持续且更环境友好的燃料(包括天然气和氢气)的使用进行了调查。1957年，氢动力飞行器作为马丁·堪培拉B57进行了飞行。1988年，俄罗斯制造商图波列夫(Tupolev)将Tu154转换为155，作为能够使用液态氢(LH₂)和液态天然气(LNG)的示范。之后氢气的发展受到氢气(H₂)的空间需求的阻碍，通常，容纳H₂的罐需要在飞行器中占据过大体积，才能使其成为可行的解决方案。然而，LH₂相比H₂具有更有益的体积能量密度。

与化石燃料相比，由于需要大量的H₂或LH₂来产生相同的能量，因此需要更大的储罐。已经采用了针对该存储问题的解决方案，该解决方案涉及沿着飞行器机身的顶部定位大型液态氢罐。

然而，这种解决方案由于增加了润湿面积和横截面积而对机身的阻力产生了随之而来的有害影响。由于潜在地需要沿着机身长度延伸的复杂的纵向压力边界，因此这种布置会引起进一步的复杂化。

当前的罐构造包括管道和机翼构造，其中，燃料罐被保持在机翼和机身中。这样的管道和机翼构造在商用飞行器中广泛流行。然而，这种设计与当前对更高的纵横比和更低厚度的机翼的偏好不一致，该偏好是为了减少升力引起的阻力并实现更高水平的自然层流。显然，燃料罐的体积越小，则这些偏好就越容易实现。因此，使用H₂或LH₂获得这些偏好极具挑战性。

因此，尽管实现了这些优点，但仍然存在许多影响飞行器减排的问题。然而，本文所述发明的发明人已经创造了一种替代性的推进装置，该推进装置具有本文中所描述的各种先前无法获得的优点。

发明内容

在所附权利要求中阐述了本发明的各方面。

从第一方面看，提供一种飞行器推进装置，该飞行器推进装置包括低温源，其中，该低温源可以被选择性地且独立地操作，以通过燃烧来生成用于飞行器的推进力和/或通过发电来生成用于飞行器的推进力。