[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

本發明公開了一種長航時航空器的混合動力裝置及其控制方法，用于提高航空發動機的機動性和續航時間，包括液態燃料動力單元和核動力單元，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，X光發射器用于照射所述鉿178堆芯，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熱交換器中的進氣，熱交換器的進氣與壓氣機出口連通，二者之間的連通管路上設置空氣流向切換裝置，當航空器處于起飛或降落階段時，液態燃料動力單元工作；當航空器處于巡航階段時，液態燃料動力單元逐漸停止工作，核動力單元工作。從而發動機的續航能力大大延長，同時降低起飛重量，減少燃料量，具有廣泛應用價值。

技術領域

本發明屬于航空發動機領域，主要涉及一種長航時航空器的混合動力裝置及其控制方法，用于解決現有航空煤油式及蓄能式航空發動機續航能力差，以及太陽能式及核能式航空發動機機動性差等問題。

背景技術

軍事用途的航空動力裝置需要機動性好，民用航空動力如氣象研究、同溫層大氣研究及高空及大氣科學研究需要長時間高空作業的特點。而現有航空煤油式及蓄能式航空發動機存在續航能力差，以及太陽能式及核能式航空發動機存在機動性差等問題。本發明就在此背景下提出的。

發明內容

本發明為解決現有航空煤油式及蓄能式航空發動機續航能力差，以及太陽能式及核能式航空發動機機動性差等問題，提出了一種長航時航空器的混合動力裝置及其控制方法，可廣泛適用于軍事用途的航空動力裝置，以及民用航空動力如氣象研究、同溫層大氣研究及高空及大氣科學研究等長航時用途的航空器動力裝置中。

根據本發明的一方面，本發明為解決其技術問題，提供了一種長航時航空器的混合動力裝置，用于提高航空發動機的機動性和續航時間，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。

優選地，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。

進一步地，所述X光發射器與所述發動機控制器通信連接。

優選地，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。

進一步地，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。