[发明专利]使用排气回收动力的电动分布式推进

说明书

一种飞行器动力系统包括：涡轮增压器，所述涡轮增压器包括：压缩机，所述压缩机用于向内燃发动机供应燃烧空气；涡轮，所述涡轮可操作地连接到内燃发动机以从所述内燃发动机接收排气流并将所述排气流的能量转换为旋转动力；以及涡轮轴，所述涡轮轴将所述涡轮可操作地连接到所述压缩机以将至少一些所述旋转动力传递到所述压缩机。发电机可操作地连接到所述涡轮轴以从所述涡轮轴接收至少一些所述旋转动力以产生电力。至少一个电动空气增流器电连接到所述发电机以接收至少一些所述电力以产生推力。

技术领域

本公开涉及飞行器动力架构，并且更具体地涉及混合动力电动飞行器动力架构。

背景技术

与自然吸气式内燃发动机相比，涡轮增压飞行器发动机可以提供额外的马力。然而，对于典型的飞行器涡轮增压器，在高于和超过压缩机需要的巡航速度下，来自涡轮的净动力过剩。这种净过剩动力的一个传统用途是将来自涡轮增压器的轴的动力添加到内燃发动机的主轴，就像在涡轮复合发动机中一样。这种配置对于更大排量的发动机可能是有利的。对于较小排量的发动机，例如，50马力(37.3 kW)或更低的发动机，涡轮复合所涉及的机械复杂性可能不太适合。

这些常规技术就其预期目的而言已经被视为令人满意的。然而，为了改进燃料效率和减少热足迹，一直需要改进系统和方法。

发明内容

一种飞行器动力系统包括：涡轮增压器，所述涡轮增压器包括：压缩机，所述压缩机用于向内燃发动机供应燃烧空气；涡轮，所述涡轮可操作地连接到内燃发动机以从所述内燃发动机接收排气流并将所述排气流的能量转换为旋转动力；以及涡轮轴，所述涡轮轴将所述涡轮可操作地连接到所述压缩机以将至少一些所述旋转动力传递到所述压缩机。发电机可操作地连接到所述涡轮轴以从所述涡轮轴接收至少一些所述旋转动力以产生电力。至少一个电动空气增流器电连接到所述发电机以接收至少一些所述电力以产生推力。

所述至少一个电动空气增流器经由不包括功率转换器(例如，没有AC/DC/AC功率转换器)的直接电连接而电连接到所述发电机。所述至少一个电动空气增流器可以包括产生推力的旋翼以及可操作以调整进入和/或离开所述产生推力的旋翼的气流的可变入口引导叶片、可变空气喷嘴和/或可变桨距叶片中的至少一者。

另外或替代地，所述至少一个电动空气增流器可以包括多个电动空气增流器，所述多个电动空气增流器通过开关网络电连接到所述发电机，所述开关网络被配置为选择性地为所述多个电动空气增流器中的各个空气增流器供电。所述开关网络可以被配置为选择性地为所述多个电动空气增流器中的各个空气增流器供电。

所述系统还可以包括内燃发动机，所述内燃发动机可操作地连接到所述压缩机以从所述压缩机接收燃烧空气。所述内燃发动机还可以可操作地连接到主空气增流器，所述主空气增流器被配置为与所述至少一个电动空气增流器协同以向飞行器提供推力。所述系统还可以包括所述飞行器，所述飞行器包括机身，使得所述主空气增流器和所述至少一个电动空气增流器可以安装到所述机身。

一种飞行器动力系统包括内燃发动机、可操作地连接到所述涡轮增压器的涡轮增压器。所述涡轮增压器包括：压缩机，所述压缩机用于向所述内燃发动机供应燃烧空气；涡轮，所述涡轮可操作地连接到内燃发动机以从所述内燃发动机接收排气流并将所述排气流的能量转换为旋转动力；以及涡轮轴，所述涡轮轴将所述涡轮可操作地连接到所述压缩机以将至少一些所述旋转动力传递到所述压缩机。发电机可操作地连接到所述涡轮轴以从所述涡轮轴接收至少一些所述旋转动力以产生电力。具有产生推力的旋翼的至少一个电动空气增流器电连接到所述发电机以接收至少一些所述电力以产生推力。

控制器可以可操作地连接到所述发电机和所述至少一个电动空气增流器。所述控制器可以被配置为控制所述发电机以直接且选择性地为所述至少一个电动空气增流器供电，并控制所述至少一个电动空气增流器的一个或多个推力控制特征件。