[发明专利]一种用于无人直升机的油电混合动力传动系统及其使用方法

说明书

本发明公开了一种用于无人直升机的油电混合动力传动系统及其使用方法，包括发动机系统、主传动系统、发电‑应急电动系统，其中发动机系统包括发动机本体、离心式离合器；所述主传动系统包括主减速器、辅助减速系统；发电‑应急电动系统包括发电‑电动一体机、联轴器、发电‑电动控制模块、机载电源模块。本发明的优点为：实现了无人直升机传动系统的油电混合动力传输，提供了应急状态下无人直升机动力传动方案和控制策略，提高了无人直升机动力系统的可靠性，降低了无人直升机在发动机停车情况下的坠毁概率，并可在其他应急条件下保证飞行安全，增强无人直升机的特殊飞行性能。

技术领域

本发明涉及航空器设计技术领域，尤其涉及一种用于无人直升机的油电混合动力传动系统及其使用方法。

背景技术

动力传动系统的性能和可靠性直接影响了无人直升机的安全性和可靠性，尤其是在特殊领域和区域执行任务的无人直升机，其整机整系统的可靠性是设计者、使用者和监管方最为关心和考量的。

目前，工业级的中小型无人直升机由于起飞重量、载荷和成本等限制大多采用单台活塞式发动机驱动主传动系统的动力传动形式，活塞发动机的可靠性直接影响了整机及系统的安全性和可靠性。单发无人直升机在执行飞行任务时，一旦发生发动机停车且无法再次启动的情况，无人直升机只能进入安全应急程序控制直升机进入自转下滑并降落；同时由于活塞式发动机高原和高空性能的先天不足，无人直升机的高原性能和其他特殊飞行性能均受到限制。

为提高中小型无人直升机动力传动系统的可靠性，通常采购选用一台以上较高可靠性的航空活塞式发动机，或者通过增加发动机在高原和高空的输出功率的办法，如涡轮增压（电子式或机械式），以降低发动机在相应环境下的功率输出衰减。但造成的问题如下：一、选用一台以上航空高可靠性发动机大幅增加了无人直升机的生产成本、使用和维护成本，并增加了空机重量，降低了无人直升机的载荷能力，耗油率增加续航性能下降；二、采用涡轮增压方式提高发动机特殊环境的功率输出，同样会造成相应装置的功率损耗和空机重量增加，且技术难度和匹配工作复杂，相应的成本也会增加。

因此如何在现有单发无人直升机动力传动系统基础上进行改进，提高动力传动系统的整体可靠性，降低因发动机停车或特殊环境下发动机功率不足引起的飞行安全事故，减小无人直升机的直接损失和间接损失，保证地面人员的安全是当前技术人员面临的重要问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种用于无人直升机的油电混合动力传动系统及其使用方法，该系统提高无人直升机在应急状态下（停车或其他应急状态）的安全裕度和生存概率，保证无人直升机在特殊条件下的飞行安全和性能实现，可以有效解决背景技术中的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

第一方面，本发明提供一种用于无人直升机的应急油电混合动力传动系统，包括发动机系统、主传动系统、发电-应急电动系统，其中：

所述发动机系统包括活塞式发动机、发动机电子控制单元（ECU）、离心式离合器；所述活塞式发动机通过橡胶减震器安装于无人直升机机身；所述离心式离合器同轴固定在发动机的输出轴上，包括离心式蹄块和离合器外环；

所述主传动系统包括主减速器、辅助减速系统；所述主减速器包括主减速箱体、发动机输入齿轮轴、大锥齿轮、电动机双向齿轮轴；所述发动机输入齿轮轴一端与大锥齿轮啮合，通过轴承固定在主减速箱体上，另一端连接联轴器，并与发动机离合器外环固连；所述电动机双向齿轮轴与大锥齿轮啮合，通过轴承固定在主减速箱体上；所述辅助减速系统包括小同步带轮、大同步带轮和同步带；所述小同步带轮与电动机双向齿轮轴同轴固定，大同步带轮通过轴承固定于主减速器上，大小同步带轮通过同步带连接同向旋转；