[发明专利]一种垂直起降固定翼飞行器的组合动力系统

权利要求书

1.一种垂直起降固定翼飞行器的组合动力系统，其特征在于，该系统包括两套结构相同并且分别安装在机翼上的驱动单元，以及电源(9)和数字控制单元(10)，其中：

每套所述驱动单元分别包括涡桨发动机(1)、高速发电机(2)、涵道风扇(4)和高速电动机(5)，所述涡桨发动机(1)安装在所述机翼的翼尖位置，并且不包括减速器和螺旋桨；所述高速发电机(2)设置在所述涡桨发动机(1)中压气机(11)的前方，并与所述压气机(11)的输出轴连接；所述涵道风扇(4)分别安装在所述涡桨发动机(1)的内外两侧，同时每侧均包括前后设置的两个所述涵道风扇(4)，每个所述涵道风扇(4)的后部均与所述高速电动机(5)连接，并且每个所述涵道风扇(4)的转速和桨叶角位置均可通过所述数字控制单元(10)进行独立控制；所述高速电动机(5)通过电路和电路开关(13)与所述高速发电机(2)连接；工作时，所述涡桨发动机(1)带动所述高速发电机(2)发电，从而驱动所述高速电动机(5)工作，使得所述涵道风扇(4)在所述高速电动机(5)的带动下旋转产生推力，以此为所述垂直起降固定翼飞行器提供动力；

所述电源(9)安装在所述垂直起降固定翼飞行器的机身内部，用于为所述组合动力系统供电；

所述数字控制单元(10)安装在所述垂直起降固定翼飞行器的机身内部，用于对所述驱动单元和电源(9)进行监测与控制。

2.如权利要求1所述的垂直起降固定翼飞行器的组合动力系统，其特征在于，各个所述涵道风扇(4)通过第一中空轴(7)和第二中空轴(8)与所述涡桨发动机(1)连接，所述第一中空轴(7)的一端与所述涡桨发动机(1)连接，其另一端的内部安装有步进电机(6)，该步进电机(6)的输出轴与所述第二中空轴(8)通过齿轮连接，同时该第二中空轴(8)的另一端与所述涵道风扇(4)连接，工作时，所述第二中空轴(8)在所述步进电机(6)的驱动下旋转，进而改变所述涵道风扇(4)的姿态位置，以此产生矢量推力。

3.如权利要求1所述的垂直起降固定翼飞行器的组合动力系统，其特征在于，位于所述涡桨发动机(1)前方的两个所述涵道风扇(4)远离所述涡桨发动机(1)安装，位于所述涡桨发动机(1)后方的两个所述涵道风扇靠近所述涡桨发动机(1)安装，从而使得所述涵道风扇(4)形成梯形结构，以避免位于前方的所述涵道风扇(4)的出口流场影响位于后方的所述涵道风扇(4)的进口流场。

4.如权利要求1所述的垂直起降固定翼飞行器的组合动力系统，其特征在于，所述电源(9)为燃料电池，并且所述电源(9)通过电路和电路开关与所述高速发电机(2)和高速电动机(5)连接，利用所述数字控制单元(10)对所述燃料电池的充放电进行控制；在所述涡桨发动机(1)和高速发电机(2)输出功率不变的情况下，当所述垂直起降固定翼飞行器需要的推力减小时，由所述数字控制单元(10)接通所述高速发电机(2)与电源(9)之间的电路开关，使得所述高速发电机(2)在驱动所述高速电动机(5)工作的同时，向所述电源(9)充电，进而避免电功率浪费；当所述垂直起降固定翼飞行器需要的推力增加时，由所述数字控制单元(10)切断所述高速发电机(2)与电源之间的电路开关。

5.如权利要求1所述的垂直起降固定翼飞行器的组合动力系统，其特征在于，所述垂直起降固定翼飞行器垂直起飞时，所述涵道风扇(4)处于垂直状态，并产生垂直向上的推力；当所述垂直起降固定翼飞行器达到预定高度时，所述涵道风扇(4)处于水平状态，从而产生水平方向的推力；当所述垂直起降固定飞行器垂直降落时，所述涵道风扇(4)处于垂直状态，并产生垂直向上的推力。