[發(fā)明專利]管理分布式推進(jìn)系統(tǒng)中不平衡的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810343997.9
• 申請(qǐng)日: 2018-04-17
• 公開（公告）號(hào): CN108725803B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 埃馬努埃爾·朱伯特;勞倫特·朱夫;蒂博·巴爾迪維亞;克萊門特·韋伊勒羅特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 空中客車簡(jiǎn)化股份公司
• 主分類號(hào): B64D27/02
• 分類號(hào): B64D27/02
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;杜誠(chéng)

一種用于管理配備有分布式推進(jìn)系統(tǒng)的飛行器中的發(fā)動(dòng)機(jī)故障導(dǎo)致的不平衡推力的方法，所述分布式推進(jìn)系統(tǒng)包括2N個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)(PTi)，其中N為嚴(yán)格正整數(shù)、并且i為落在1和2N(含)之間的整數(shù)，這些動(dòng)力系統(tǒng)相對(duì)于所述飛行器的對(duì)稱平面對(duì)稱地分布，據(jù)此屬于所述對(duì)稱平面的第一側(cè)的至少一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)在屬于相反側(cè)的動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)功率被減小，使得所述動(dòng)力系統(tǒng)所產(chǎn)生的推力相對(duì)于所述飛行器的重心的力矩之和為零、落在管控容限之內(nèi)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于飛行動(dòng)力學(xué)和飛行器駕駛領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種管理分布式推進(jìn)系統(tǒng)不平衡的方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)路線的飛機(jī)和多發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)使用至少兩個(gè)推進(jìn)鏈(較大的飛機(jī)有6個(gè)，甚至在B52中是8個(gè)或在B36中是10個(gè))，每個(gè)推進(jìn)鏈都具有其自己的油門操作桿。為駕駛這種飛機(jī)，飛行員必須在多發(fā)動(dòng)機(jī)管理方面受訓(xùn)并且得到認(rèn)證。

多發(fā)動(dòng)機(jī)培訓(xùn)和資格認(rèn)證是昂貴的，并且可能證明禁止學(xué)員飛行員在多發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)上學(xué)習(xí)。

目前，有一些使用分布式推進(jìn)器的飛機(jī)和直升機(jī)。

例如，日本航空宇宙研究開發(fā)機(jī)構(gòu)JAXA已經(jīng)開發(fā)了一種飛機(jī)，其中分布式推進(jìn)是由若干電動(dòng)機(jī)串聯(lián)聯(lián)接至單個(gè)傳動(dòng)軸以致動(dòng)單個(gè)漿扇來保證的。

然而，由于存在單個(gè)推力構(gòu)件，從空氣動(dòng)力學(xué)角度來看，任何發(fā)動(dòng)機(jī)故障都不會(huì)在飛行器的飛行中產(chǎn)生任何不平衡。

由德國(guó)公司evolo開發(fā)的Volocopter電動(dòng)直升機(jī)的特點(diǎn)是其中若干發(fā)動(dòng)機(jī)平行安裝、各自聯(lián)接螺旋槳(旋翼)的推進(jìn)器架構(gòu)。

Volocopter中的發(fā)動(dòng)機(jī)故障將必定引起飛行器升力分布不平衡，并且因而將需要飛行員實(shí)施特定的發(fā)動(dòng)機(jī)管理程序，以保持對(duì)飛行器的控制。

發(fā)動(dòng)機(jī)故障可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)完全停機(jī)或者其速度降低，所述速度降低可以危害飛機(jī)的安全，并且因而危害乘客以及導(dǎo)航機(jī)組人員的安全，并且在關(guān)鍵的起飛和著陸階段期間更加尤其如此。

一種限制推進(jìn)力總體損失的影響的手段是在飛行器中備份動(dòng)力系統(tǒng)，一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)一般由發(fā)動(dòng)機(jī)、所述發(fā)動(dòng)機(jī)的控制器以及漿扇或螺旋槳式推力產(chǎn)生構(gòu)件構(gòu)成。

例如，在兩座位飛行器中分布式推進(jìn)器對(duì)于具有高功率密度、使其有更小體積的尺寸、以及合適的控制器的電動(dòng)馬達(dá)是有利的。

在具有分布式推進(jìn)器的飛行器中，損失或動(dòng)力系統(tǒng)故障幾乎從不意味著飛行器總體推進(jìn)力損失。

此外，機(jī)翼上若干推進(jìn)構(gòu)件(比如螺旋槳)的分布使其能夠通過所述螺旋槳產(chǎn)生的空氣動(dòng)力學(xué)沖擊來增加局部升力，因而減小飛行器的失速速度。

然而，這些分布式推進(jìn)器構(gòu)架由于每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)油門操作桿而需要復(fù)雜的駕駛和管理以控制推力不平衡。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)故障的情況下，飛行員被迫應(yīng)用困難的動(dòng)作來管理不平衡推力。

目前，分布式推進(jìn)器的發(fā)展構(gòu)成了未來電動(dòng)航空的關(guān)鍵問題。動(dòng)力系統(tǒng)管理航空電子系統(tǒng)持續(xù)不斷地被改善和優(yōu)化，以自動(dòng)化和簡(jiǎn)化多發(fā)動(dòng)機(jī)駕駛程序。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決了在多發(fā)動(dòng)機(jī)飛行器中在一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)損失全部或部分功率的情況下使駕駛程序便利的需求，并且涉及一種用于管理配備有分布式推進(jìn)系統(tǒng)的飛行器中的發(fā)動(dòng)機(jī)故障導(dǎo)致的不平衡推力的方法，所述分布式推進(jìn)系統(tǒng)包括2N個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)，其中N為嚴(yán)格正整數(shù)、并且i為落在1和2N(含)之間的整數(shù)，這些動(dòng)力系統(tǒng)相對(duì)于所述飛行器的對(duì)稱平面對(duì)稱地分布，屬于所述對(duì)稱平面的第一側(cè)的至少一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)在屬于相反側(cè)的動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)功率被減小，使得所述動(dòng)力系統(tǒng)所產(chǎn)生的推力相對(duì)于所述飛行器的重心的力矩之和為零、落在管控容限之內(nèi)。本方法值得注意的在于，每個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制器組件，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器組件由發(fā)動(dòng)機(jī)和所述發(fā)動(dòng)機(jī)的控制器構(gòu)成，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器組件聯(lián)接至推進(jìn)構(gòu)件，并且在于，第一側(cè)的每個(gè)控制器通過兩個(gè)傳遞矩陣以數(shù)字方式指派給相反側(cè)的所有控制器中的每一者。