[发明专利]用于旋翼飞行器的混合动力电动系统

说明书

一种用于旋翼飞行器的混合动力电动系统可以包括第一热力发动机、第二热力发动机和电机。所述第一热力发动机的尺寸可以被设置为产生低于一个或多个发动机不工作(OEI)要求功率的最大第一热力发动机功率，并且所述第二热力发动机的尺寸可以被设置为产生低于所述OEI要求功率的最大第二热力发动机功率。所述电机的尺寸可以被设置为至少提供在OEI状态中达到所述OEI要求功率所需的剩余功率。

技术领域

本公开涉及混合动力电动飞行器系统。

背景技术

使用两个燃气涡轮发动机的传统直升机架构被设计为满足操作和安全要求。例如，每个燃气涡轮发动机的尺寸通常被设置为在燃气涡轮发动机中的一个发生故障的情况下提供高于额定的最大起飞功率(MTOP)的额外(但临时的)功率。

这些传统方法和系统已大致被视为满足其期望目的。然而，本领域中仍然需要改进的用于旋翼飞行器的动力系统，例如相关于性能而言。

发明内容

一种用于旋翼飞行器的混合动力电动系统可以包括第一热力发动机、第二热力发动机和电机。所述第一热力发动机的尺寸可以被设置为产生低于一个或多个发动机不工作(OEI)要求功率的最大第一热力发动机功率，并且所述第二热力发动机的尺寸可以被设置为产生低于所述OEI要求功率的最大第二热力发动机功率。所述电机的尺寸可以被设置为至少提供在OEI状态中达到所述OEI要求功率所需的剩余功率。

在某些实施方案中，所述系统可以包括主齿轮箱，所述主齿轮箱可操作地连接到所述第一热力发动机、所述第二热力发动机和所述电机中的每一个。所述主齿轮箱可以配置为从其接收动力并且将输出组合至一个或多个旋翼。本文设想了连接到动力源中的任何单独的动力源或其组合的任何合适数量的齿轮箱(例如，用于多旋翼系统的多个齿轮箱)。

所述系统可以包括电池，所述电池的尺寸被设置为允许达到所述OEI功率要求持续至少所需的OEI功率时间。例如，所述OEI功率时间可以在约30秒和约2.5分钟之间。本文设想了任何其他合适的时间(例如，足以满足安全规定的时间)。在某些实施方案中，所述电机可以被配置为由所述第一热力发动机和/或第二热力发动机以过剩热功率设置驱动以生成电能以对所述电池充电(例如，在瞬时使用之后在 巡航期间对所述电池充电)。

所述系统可以包括可操作地联接到所述第一热力发动机、所述第二热力发动机以及所述电机以控制从其输出的功率的一个或多个控制模块。在正常起飞模式中，所述控制器可以被配置为致使仅从所述第一热力发动机和所述第二热力发动机输出功率。

在性能起飞模式中，所述控制器可以被配置为额外地致使从所述电机向所述主齿轮箱输出功率。在正常巡航模式中，所述控制器可以被配置为将所述第一热力发动机或第二热力发动机中的一个的功率降低至怠速的或关闭的，并且按适合于水平飞行的设置的热巡航功率操作所述第一热力发动机或第二热力发动机中的另一个。

所述控制器可以被配置为使得在巡航期间，如果需求功率变化为高于所述设置的热巡航功率，则所述控制器使所述电机输出电机功率，所述电机功率是当前热功率和所述需求功率之间的功率差，直到由所述第一热力发动机和/或所述第二热力发动机中的任一个或两个产生的总热功率达到所述需求功率。在某些实施方案中，所述电机功率随着所述总热功率上升而下降以维持所述需求功率。

在某些实施方案中，所述控制器可以被配置为使得，在巡航中，如果产生所述设置的热巡航功率的所述热力发动机发生故障，则所述控制器被配置为使来自所述怠速或关闭的热力发动机的功率上升至所述需求功率，并且使用所述电机产生所需的剩余功率。所述控制器可以被配置为具有任何合适的控制逻辑(例如，在本文中以其他方式公开或由本领域普通技术人员鉴于本公开而理解的)。

一种旋翼飞行器可以包括旋翼和连接到所述旋翼以向所述旋翼提供动力的如本文所公开的系统(例如，如上所述)的任何合适的实施方案。本文设想了任何其他合适的部件。