[發明專利]一種長航時航空器的混合動力裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201711388480.3
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108100266B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 曾德堂;董學智;袁怡祥;高慶;譚春青;張超煒;雷開銀
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: B64D27/10
• 分類號: B64D27/10;B64D27/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種長航時航空器的混合動力裝置，包括液態燃料動力單元和核動力單元，其特征在于：

所述液態燃料動力單元為渦噴發動機，包括依次布置并相互連通的進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪和尾噴管，所述燃燒室布置在壓氣機和渦輪之間，并與燃料供應裝置連通，用于燃燒液態燃料；

所述核動力單元包括太陽能電池板、X光發射器、鉿178堆芯和熱交換器，所述太陽能電池板與X光發射器電連接，用于為所述X光發射器提供電能；所述X光發射器正對鉿178堆芯布置，用于照射所述鉿178堆芯，使其衰變產生伽馬射線；所述鉿178堆芯正對熱交換器布置，用于將伽馬射線的熱量傳遞給所述熱交換器中的進氣；

所述熱交換器包括進氣口和出氣口，所述進氣口與所述液態燃料動力單元中的壓氣機出口連通，所述出氣口與所述液態燃料動力單元中的燃燒室的進氣口連通，且所述進氣口與所述壓氣機出口之間的連通管路上設置空氣流向切換裝置，所述空氣流向切換裝置與發動機控制器通信連接；

當所述航空器處于起飛或降落階段時，所述發動機控制器關閉空氣流向切換裝置，所述核動力單元不工作，所述液態燃料動力單元工作；

當所述航空器處于巡航階段時，所述發動機控制器打開空氣流向切換裝置，并逐漸關閉所述燃料供應裝置，所述液態燃料動力單元逐漸停止工作，所述核動力單元工作。

2.根據權利要求1所述的混合動力裝置，其特征在于：所述核動力單元還包括逆變器和蓄電器，所述太陽能電池板依次與蓄電器、逆變器、X光發射器電連接，所述蓄電器用以存儲太陽能電池板的直流電，所述逆變器用以將所述蓄電器存儲的直流電轉換成交流電，并為所述X光發射器提供電能。

3.根據權利要求2所述的混合動力裝置，其特征在于：所述X光發射器與所述發動機控制器通信連接。

4.根據權利要求2所述的混合動力裝置，其特征在于：所述壓氣機包括低壓壓氣機和高壓壓氣機，所述低壓壓氣機布置在所述進氣道與高壓壓氣機之間，用于提高進口空氣壓力，所述高壓壓氣機布置在所述低壓壓氣機和燃燒室之間，用于進一步提高空氣壓力。

5.根據權利要求4所述的混合動力裝置，其特征在于：所述空氣流向切換裝置布置在所述高壓壓氣機出口和所述熱交換器的進氣口之間的連通管路上，用于控制氣體是否向熱交換器流動。

6.根據權利要求5所述的混合動力裝置，其特征在于：所述渦輪包括高壓渦輪和低壓渦輪，所述高壓渦輪與高壓壓氣機同軸連接，所述低壓渦輪與低壓壓氣機同軸連接，所述高壓渦輪布置在所述燃燒室和低壓渦輪之間，用于燃氣膨脹做功，帶動所述高壓壓氣機旋轉；所述低壓渦輪布置在所述高壓渦輪和尾噴管之間，用于燃氣進一步膨脹做功，并帶動所述低壓壓氣機旋轉；所述尾噴管布置在所述低壓渦輪之后，使燃氣進一步膨脹加速，提高出口氣流速度，提供推力。

7.根據權利要求6所述的混合動力裝置，其特征在于：所述燃料供應裝置包括通過燃油管路依次連通的油箱、增壓泵、燃料計量閥和燃料分配器，所述燃料分配器的出口和所述燃燒室的進油口連通，所述增壓泵、燃料計量閥均與所述發動機控制器通信連接；所述增壓泵布置在油箱和燃料計量閥之間，用于驅動液態燃料流動，所述燃料分配器布置在所述燃料計量閥和燃燒室之間，用于分配燃料量。

8.根據權利要求7所述的混合動力裝置，其特征在于：所述液態燃料動力單元還包括均與所述發動機控制器通信連接的壓力傳感器、轉速傳感器、溫度傳感器，所述壓力傳感器布置在所述高壓壓氣機之后，用于測量所述高壓壓氣機之后的壓力，并將壓力信號傳遞給所述發動機控制器；所述轉速傳感器布置在高壓渦輪的轉子上，用于測量高壓渦輪的轉速，并將轉速信號傳遞給所述發動機控制器；所述溫度傳感器布置在所述低壓渦輪之后，用于測量所述低壓渦輪后的溫度，并將溫度信號傳遞給所述發動機控制器。