[发明专利]一种多动力源混联混合动力固定翼飞行器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种多动力源混联混合动力固定翼飞行器及其控制方法，包括：机身、左机翼、右机翼、螺旋桨、动力耦合器控制单元、驱动电机、电机轴、发动机、动力耦合系统、ISG电机、整流器、逆变器、电机控制器、超级电容、控制模块、光伏发电系统、油箱和尾翼；本发明采用发动机、ISG电机与超级电容的多动力源混合模式，相较于活塞式发动机混合模式能够减轻重量，进一步提高固定翼飞行器的续航能力；与其他混合动力飞行器相比，本发明采用的光伏电池组具有清洁性、寿命长等特点，不会造成环境的污染。

技术领域

本发明属于混合动力飞机技术领域，具体指代一种多动力源混联混合动力固定翼飞行器及其控制方法。

背景技术

随着世界交通运输工具的快速发展，人们对于更加方便快捷、节能高效的运载工具的需求不断提高。近年来中国颁布了《关于深化我国低空空域管理改革的意见》文件，伴随相关政策的提出，飞行器产业作为一个新型产业伴随科学技术的进步逐渐走进我们的视线。

而传统的活塞式航空发动机单一驱动系统随着飞行器飞行的高度增加，空气当中的含氧量下降、温度降低、大气的压力也相应减小等，使得航空发动机的运行效率不断下降，导致燃油消耗量增加以及输出动力不稳定。这将使得日益枯竭的化石能源变的不堪重负，而且使得日益恶化的环境问题变得更加尖锐。

目前，在混合动力方向的研究已经取得了一定的研究成果，能够在一定程度应用在飞机上，例如中国发明专利申请号为CN201810336908.8，专利名称为“串联式混合动力飞机及其控制方法”中提供了一种以纯电动、油控闭环控制系统为串联式混合动力飞机整机控制策略设计的基础，以整机分系统的功率为控制策略的控制参量，依据串联式混合动力飞机不同工况下分系统功率需求的不同的，切换整机控制系统的工作模式，实现以节能环保为控制策略的设计理念、以整机系统功率为控制参量实时切换整机控制策略，改善混合动力系统在不同工作模式和工况下的能量需求分配状况，节约能源消耗，降低环境污染，缓解能源危机；中国发明专利申请号为CN201621062676.4，专利名称为“固定翼式混合动力飞机”中提出了一种能够实现电能和燃油交替使用的，固定翼式混合动力飞机，结构简单，有效满足飞机各项性能指标，节约能源消耗，降低飞机飞行成本，降低环境污染。

综上所述，串联式混合动力飞机能量的利用率低，在节约一种能源消耗的同时也在加开另一种能源的消耗，并不能做到真正意义上的节能。PHEV能量管理方法的制定存在两方面问题：一方面，过分的电量消耗可能会导致飞机系统的高电气损耗，影响整机的能量使用效率，即需要消耗更多的能量。另一方面，飞机电量消耗不充分可能无法获得预先设计的燃油取代功能，飞机储能系统的能力远没有达到可利用的极限。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多动力源混联混合动力固定翼飞行器及其控制方法，以解决现有技术中存在的能量利用率低，没有充分利用储存系统能力的问题；本发明将发动机、电动机、光伏电池组与超级电容进行混合，增设了一套光伏发电系统，不仅提高了飞行器的续航能力，且与普通锂离子蓄电池相比，还提高了寿命，有效提高飞机发动机的燃油经济性及排放性，从而全面提升飞机性能。另外本发明通过动力耦合器将发动机输出的转矩和电动机输出的转矩进行合成，改善了系统的动力性、经济型和排放行性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种多动力源混联混合动力固定翼飞行器，包括：机身、左机翼、右机翼、螺旋桨、动力耦合器控制单元、驱动电机、电机轴、发动机、动力耦合系统、ISG电机、整流器、逆变器、电机控制器、超级电容、控制模块、光伏发电系统、油箱和尾翼；

所述左机翼、右机翼分别固定安装在机身中部的相对于机头的左右两侧；

所述ISG电机位于机身的头部，其输出端与所述动力耦合系统的输入端电气相连；

所述驱动电机位于机身头部并与所述ISG电机电气相连；