本发明专利技术涉及一种混合式飞机(F)。在此，为能量产生单元(14)确定用于安装在飞机中的适当的位置，所述能量产生单元包括内燃机(34)和通过轴与所述内燃机耦合的发电机(30)。为推进力产生单元(12)与能量产生单元(14)的位置无关地同样确定一个位置，所述推进力产生单元包括电动机(24)和通过轴(22)与所述电动机耦合的螺旋桨(22)。推进力产生单元(12)和能量产生单元(14)在制造飞机(F)时则布置在分别为它们确定的位置上。发电机(30)接着借助于电传输装置(16)与电动机(24)耦合。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合式飞机
本专利技术涉及一种混合式飞机以及一种用于制造飞机的方法。所述飞机具有内燃机，借助所述内燃机能够产生驱动功率用于驱动飞机的螺旋桨。飞机特别是理解为发动机驱动的刚性机翼飞机。然而，飞机也理解为例如旋翼飞行器机(旋翼飞机、直升机)和动力滑翔机。
技术介绍
在具有螺旋桨驱动的当今的飞机、例如轻型飞机中，内燃机、例如活塞式发动机或涡轮发动机刚性地通过轴或通过传动机构与螺旋桨耦合，以便驱动所述螺旋桨。由于在内燃机和螺旋桨之间有机械耦合，如此构造的飞机驱动装置集中地安装在飞机上、主要在机翼上或在机身顶端上。这些位置证明是有利的妥协，以便一方面关于螺旋桨位置而且另一方面关于内燃机的这样位置的结构标准相互协调。在此，内燃机相应地以大功率补偿随着这种协调带来的电流损耗。然而，这导致飞机的相应大的燃油消耗。 在印刷出版物DE 10 2011 103 572 Al中描述了一种能自起动的滑翔机，所述滑翔机具有可再次充电的直流电源和带至少两个电动机的电驱动装置以分别驱动一个螺旋桨。滑翔机也可以具有内燃机，所述内燃机具有与其耦合的发电机用于在飞行期间给直流电源充电。内燃机和发电机共同构成备用发电机。在飞行期间，电动机由可再次充电的直流电源供给能量。当未超出直流电源的工作电压的预定极限值时，必须减少相关的功率或者借助备用发电机再次给直流电源充电。 在印刷出版物US 2 462 201 A中描述了一种具有电驱动的螺旋桨和由涡轮机驱动的发电机的飞机。发电机和用于螺旋桨的电动机直接通过3相发电机总线耦合。接近飞机的重心地布置发电机和涡轮机。 在印刷出版物US 4 605 185 A中描述了一种具有电驱动的螺旋桨的飞机，所述螺旋桨从发电机得到所述螺旋桨的电能，所述飞机通过内燃机驱动。内燃机如此强大，以至于飞机能够以比通常更大的速度飞行。对于内燃机发生故障的情况，设置用于供电的蓄电池，所述蓄电池使得电动机能在紧急情况下工作。 在印刷出版物DE 10 2008 014 404 Al中描述了一种具有混合式驱动装置的飞行器，其中，燃料发动机驱动用于产生电流的发电机，并且所述电流给用作初级驱动装置的电动机和/或缓冲蓄电池供电，其中，也能够以来自缓冲蓄电池的电流给电动机供电。当燃料发动机发生故障时，由缓冲蓄电池给电动机供电，为此如此设计缓冲蓄电池供电，即始终确保飞行器可靠地着陆，其方式是，如此设计所述蓄电池，即实现15分钟的剩余飞行时间。 在印刷出版物WO 2011/144690 Al中描述了一种直升机，在直升机中利用电机驱动旋翼，其中，为此所需的电能通过马达发电机单元产生，此外，由发电机产生的电能输出到电存储器上，因此，如果马达发电机单元一个或多个内燃机发生故障时，由所述存储器中间储存的能量可以用于对电机的应急供电。中间储存的能量也可以用于服务电机所需的功率中的峰值。 在印刷出版物DE 195 25 267 C2中描述了一种驱动装置，所述驱动装置使用氢气作为能量源，所述氢气根据需求直接地或者通过锂、钠和其他基本元素以及水的反应产生，并且接着借助驱动单元、例如燃气涡轮机或柴油机或者借助具有发电机的热力发动机转换成驱动能量。 在印刷出版物W0 2011/144696 A1中描述了一种偏转翼飞机，在所述偏转翼飞机中，用于驱动所有螺旋桨所需的功率由共同的马达单元或涡轮机单元提供，接着功率通过电耦合器根据传播任务最佳地分布在螺旋桨上，所述螺旋桨由电动机驱动。 在印刷出版物US 1，511，448 A中描述了一种具有电驱动的螺旋桨的飞机，其中，电驱动马达从发电机得到所述电驱动马达的能量，所述发电机由发动机驱动。发动机可以布置在飞机的机头中，而具有电动机的螺旋桨可以安装在机翼上。 在印刷出版物US 4，554，989中描述了一种直升机，其旋翼被电驱动，其中，发电机产生用于驱动旋翼所需的电能。发电机由涡轮机驱动，所述涡轮机的竖排气道向上敞开。 在印刷出版物DE 10 2010 021 026 A1描述了一种用于飞行器的混合式驱动和能量系统。能量产生系统通过变换器将电能提供给直升机的主旋翼的第一电动机。能量产生系统可以包括例如汪克尔发动机(Wankelmotor)和发电机。在直升机的巡航中，当用于主旋翼的电动机的功率需要量不是如同在起动时那样大时，则能量产生系统的如此可支配的附加功率可以用于给蓄电池充电。 在印刷出版物US 2011/0089290 A1描述了一种具有喷气式发动机的飞机，所述喷气式发动机布置在机翼表面上，以便因此减少驱动机构的噪音发射到底板。 在印刷出版物DE 27 20 957 A1中描述一种动力滑翔机，所述动力滑翔机具有螺旋桨驱动装置，所述螺旋桨驱动装置被安装到不同的位置，以便因此实现了相应飞机的无缺点的空气动力学设计并且实现了飞机的重心位置。 在印刷出版物DE 32 45 Oil A1中描述了一种具有可拆卸的辅助驱动装置的滑翔机。辅助驱动装置也可以是具有螺旋桨的利用蓄电池驱动的电动机。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，在制造飞机中在不仅用于螺旋桨而且用于内燃机的特定适当位置中提出更多的结构上的自由度。 该目的通过根据权利要求1的飞机来实现。本专利技术的有利的改进方案通过从属权利要求的给出。 通过本专利技术实现了使飞行器驱动装置的各个部件合理地分布在飞机之中或之上。为此，内燃机不被提供作为用于螺旋桨的机械驱动装置，而是被提供作为能量产生单元的组成部分，所述能量产生单元除了包括内燃机以外还包括具有通过轴耦合的发电机。也就是说，利用内燃机首先产生电能。螺旋桨此时被提供作为推进力产生单元的组成部分，所述推进力产生单元除了螺旋桨之外还包括电动机，所述电动机通过轴与螺旋桨耦合。 为了实现驱动电动机，推进力产生单元和能量产生单元彼此电耦合。为此，发电机借助电传输单元与电动机连接。不同于用于机械耦合的轴，这个电传输单元包括柔性电缆，通过所述电缆可以将电功率从发电机传输到电动机上。因此，可以自由选择能量产生单元和推进力产生单元彼此的相对位置。这得出附加的结构上的自由度，所述自由度使得对于飞机的结构而言，与能量产生单元的位置无关地确定推进力产生单元的位置。本专利技术相应地提出，为了制造飞机为能量产生单元确定位置，可以将飞机中的能量产生单元布置在所述位置上。在此，与能量产生单元的位置无关地确定用于推进力产生单元的位置。在飞机中布置在分别为它们确定的位置上之后，发电机单元和推进力产生单元接着通过传输装置电率禹合。 总之因此以有利的方式能够自由地选择驱动装置部件在飞机上的空间分布。 根据本专利技术的飞机相应地包括上述类型的推进力产生单元以及上述类型的能量产生单元。此外，根据本专利技术的飞机包括所述的电传动装置，所述传动装置构造用于将电能从能量产生单元传输至推进力产生单元。在根据本专利技术的飞机中，推进力产生单元和能量产生单元之间的间距至少是0.5m、特别是多于1.0m，优选地多于1.5m。因此可能的是，推进力产生单元安置在机身上的空气动力学有效的位置上或者在其机翼上，并且同时在机身中保护气流地并且根据其他的结构标准有利地布置能量产生单元。 此外，在一方面的推进力产生单元和在另一方面的能量产生单元的机械去耦本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种飞机(F)，具有：‑推进力产生单元(12)，所述推进力产生单元包括电动机(24)和通过轴(22)与所述电动机耦合的螺旋桨(20)，‑能量产生单元(14)，所述能量产生单元包括内燃机(34)和通过轴与所述内燃机耦合的发电机(30)，和‑电的传输装置(16)，所述传输装置构造用于将电能从所述能量产生单元(14)传输给所述推进力产生单元(12)，其中，在所述推进力产生单元(12)和所述能量产生单元(14)之间的间距(A)至少是0.5m，其特征在于，‑所述内燃机(34)的最大可能的功率输出小于在所述飞机(F)起动时所需的推进功率，并且‑所述内燃机(34)的消耗最佳化运行在所述内燃机(34)输出功率时处于所述飞机(F)的特定巡航功率的100％至130％的范围内，并且‑提供至少一个另外的能量供应单元(18)用于将附加的电能供应给所述推进力产生单元(12)，其中，所述至少一个另外的能量供应单元(18)包括蓄电池或燃料电池，并且所述飞机设计用于在所述飞机(F)起动时支持所述能量产生单元(14)，以便提供在起动时所需的所述推进功率。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.12 DE 102012209807.01.一种飞机(F),具有: -推进力产生单元(12)，所述推进力产生单元包括电动机(24)和通过轴(22)与所述电动机耦合的螺旋桨(20)， -能量产生单元(14)，所述能量产生单元包括内燃机(34)和通过轴与所述内燃机耦合的发电机(30)，和 -电的传输装置(16)，所述传输装置构造用于将电能从所述能量产生单元(14)传输给所述推进力产生单元(12)，其中，在所述推进力产生单元(12)和所述能量产生单元(14)之间的间距(A)至少是0.5m, 其特征在于， -所述内燃机(34)的最大可能的功率输出小于在所述飞机(F)起动时所需的推进功率，并且 -所述内燃机(34)的消耗最佳化运行在所述内燃机(34)输出功率时处于所述飞机(F)的特定巡航功率的100%至130%的范围内，并且 -提供至少一个另外的能量供应单元(18)用于将附加的电能供应给所述推进力产生单元(12)，其中，所述至少一个另外的能量供应单元(18)包括蓄电池或燃料电池，并且所述飞机设计用于在所述飞机(F)起动时支持所述能量产生单元(14)，以便提供在起动时所需的所述推进功率。2.根据权利要求1所述的飞机(F)，其特征在于，所述飞机(F)的总重心(S)布置在所述能量产生单元(14)的重心和所述推进力产生单元(12)...
【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克·安东，斯文·格迪加，约翰内斯·沃伦贝格，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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