[0101]除了并聯(lián)混合的功能性(以內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行、純粹電的運(yùn)行或者重復(fù)充電電池)電動(dòng)馬達(dá)36、M可以以兩種類型使用，從而提供附加的功率:
a)通過電的助力，在其中功率直接供應(yīng)到輸出軸62上或者
b)通過電驅(qū)動(dòng)的機(jī)械的增壓器76，在其中提供用于增壓需要的功率由電動(dòng)馬達(dá)36、M提供并且不必介入(eingreifen)到內(nèi)燃機(jī)的過程中。這具有如下優(yōu)點(diǎn)，相比于帶有廢氣渦輪機(jī)58的驅(qū)動(dòng)器沒有反壓力在廢氣中形成，此外內(nèi)燃機(jī)28相對(duì)于廢棄渦輪機(jī)必須工作。相對(duì)于用于機(jī)械的增壓器76的機(jī)械的驅(qū)動(dòng)器(尤其通過與馬達(dá)輸出軸64耦合)的應(yīng)用，無需剝奪輸出軸的機(jī)械的功率。
[0102]前面根據(jù)附圖示出了用于混合驅(qū)動(dòng)器32的不同的實(shí)施形式。當(dāng)然其它的但是在這里沒有詳細(xì)地示出的實(shí)施形式也是可行的。例如第二廢氣渦輪機(jī)66也可以在圖12到17中所示出的實(shí)施形式中存在，尤其能夠通過分離的切換裝置可切換，其可以接通或者斷開該第二廢氣渦輪機(jī)66。
[0103]此外除了通過混合驅(qū)動(dòng)器的電動(dòng)馬達(dá)36來驅(qū)動(dòng)機(jī)械的增壓器76之外或者作為其備選，用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的分離的電動(dòng)馬達(dá)也是可行的。另一方面，通過馬達(dá)輸出軸64來驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)56也是可行的。此外代替具有僅僅一個(gè)壓縮機(jī)56的描述，也可以設(shè)置經(jīng)由第一廢氣渦輪機(jī)58、第二廢氣渦輪機(jī)66、混合驅(qū)動(dòng)器32的電動(dòng)馬達(dá)36和/或通過馬達(dá)輸出軸64能驅(qū)動(dòng)的多個(gè)壓縮機(jī)。
[0104]接下來仍然根據(jù)在圖18中的描述詳細(xì)地解釋用于無人駕駛的飛機(jī)10的混合驅(qū)動(dòng)器32的可行的控制器。
[0105]如圖2和3所示出，無人駕駛的飛機(jī)10可以是UAV24、26 (其能夠垂直起動(dòng)和降落(VTOL))并且/或者可以是UAV14、26(其能夠如飛機(jī)一樣常規(guī)地起動(dòng)和降落(在飛機(jī)10的行駛中充分使用空氣流(CTOL))。
[0106]在圖18的圖表中通過飛行速度V示出所需要的功率P。箭頭R示出了巡航飛行的范圍-巡航范圍。“ISA”代表國際標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)。
[0107]曲線S示出了在海拔高度上在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件中對(duì)于不同的飛行條件需要的功率；曲線Hl示出了在高的高度和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件中需要的功率，以及曲線H2示出了在高的高度中和在提高大約15° C的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件中需要的功率。
[0108]通過不同的運(yùn)行模式全部覆蓋在該不同的運(yùn)行條件和飛行條件中需要的功率范圍。
[0109]控制器切換不同的運(yùn)行模式，尤其接通或者斷開增壓裝置或者接通或者斷開不同的增壓器或者增壓的不同的級(jí)，依賴于說明運(yùn)行條件的參數(shù)、如實(shí)際/額定速度、高度(尤其可通過壓力感應(yīng)器檢測)、期望的VTOL或者CTOL或者溫度。
[0110]在圖中所示出的、通過控制器可接通或者可斷開的功率級(jí)L表示用于下述的最大可達(dá)到的功率:
LI在沒有增壓的情況下的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行；
L2帶有在第一級(jí)中增壓的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行-尤其第一增壓器52的運(yùn)行，也就是廢氣渦輪增壓器54的運(yùn)行； L3帶有在第二級(jí)中增壓的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行-例如第二增壓器70的運(yùn)行、尤其電驅(qū)動(dòng)的機(jī)械的增壓器76的運(yùn)行；
L4帶有在第二級(jí)中增壓的并且附加地帶有電的助力功能的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行。
[0111]馬達(dá)增壓提高了內(nèi)燃機(jī)28的可獲得的馬達(dá)功率。這可在較大的高度中和/或在較高的環(huán)境溫度中(“熱和高的情況”)實(shí)現(xiàn)尤其垂直的起動(dòng)。此外由此提高最大巡航速度。
[0112]電的助力的可行性進(jìn)一步提高了用于這樣的條件的可獲得的功率，其中功率提高的極限通過馬達(dá)增壓實(shí)現(xiàn)。由此可以進(jìn)一步擴(kuò)展使用范圍。例如在更高的高度中和在更高的溫度中的垂直的起動(dòng)是可行的；在復(fù)雜的條件中也可以進(jìn)一步提高最大巡航速度。
[0113]附圖標(biāo)記列表
10無人駕駛的飛機(jī)
12驅(qū)動(dòng)器
14第一 UAV
16承載面
18推力產(chǎn)生器
20螺旋槳
22側(cè)向穩(wěn)定器
24第二 UAV
25轉(zhuǎn)子
26第三UAV
27傾轉(zhuǎn)旋翼
28內(nèi)燃機(jī) 30 增壓裝置 32 混合驅(qū)動(dòng)器 34 電機(jī)
36、M 電動(dòng)馬達(dá)
38、G 發(fā)電機(jī)
40、B 電的蓄能器
42、E 功率電子設(shè)備
44可切換的離合器裝置
46第一離合器
48第二離合器
50控制器
52第一增壓器
54廢氣渦輪增壓器
56壓縮機(jī)
58第一廢氣渦輪機(jī)
60旋轉(zhuǎn)活塞馬達(dá)
62輸出軸
64馬達(dá)輸出軸66第二廢氣渦輪機(jī)
70第二增壓器
72第三離合器
74增壓器離合器裝置
76機(jī)械的增壓器
78第一增壓器離合器
80第二增壓器離合器
82第三增壓器離合器
S海拔高度
R巡航范圍
V前進(jìn)速度
P功率
Hl高的高度，在ISA的情況下
H2高的高度，在ISA+15° C的情況下
ISA標(biāo)準(zhǔn)大氣壓
VTOL垂直起動(dòng)/降落
CTOL常規(guī)的起動(dòng)/降落
LI沒有增壓的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行
L2帶有第I級(jí)增壓的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行
L3帶有第2級(jí)增壓的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行
L4帶有第3級(jí)增壓的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行+電的助力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無人駕駛的飛機(jī)(10)，其驅(qū)動(dòng)器(12)包括構(gòu)造為柴油和/或煤油馬達(dá)的帶有用于馬達(dá)增壓的增壓裝置(30)的內(nèi)燃機(jī)(28)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)， 其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)器(12)是混合驅(qū)動(dòng)器(32)，其除所述內(nèi)燃機(jī)(28)之外還包括電動(dòng)馬達(dá)(36、M)和用以儲(chǔ)存用于驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)馬達(dá)(36、M)的電能的蓄能裝置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的飛機(jī)， 其特征在于， 所述混合驅(qū)動(dòng)器(32)具有可切換的離合器裝置(44)，利用所述離合器裝置能夠?qū)⑺鰞?nèi)燃機(jī)(28)和/或所述電動(dòng)馬達(dá)(36，M)選擇性地與推力生產(chǎn)器(18)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的飛機(jī)， 其特征在于， 所述內(nèi)燃機(jī)(28)和所述電動(dòng)馬達(dá)(36，M)能夠選擇性地以并聯(lián)或串聯(lián)的方式運(yùn)行。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的飛機(jī)， 其特征在于， 所述增壓裝置(30)被構(gòu)造用于多級(jí)增壓且/或至少包括尤其用于多級(jí)的增壓的第一增壓器(52)和第二增壓器(70)。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的飛機(jī)， 其特征在于， 所述增壓裝置(30)包括至少一個(gè)能夠通過廢氣能量驅(qū)動(dòng)的增壓器。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的飛機(jī)， 其特征在于， 所述增壓裝置(30)包括至少一個(gè)機(jī)械的增壓器(76)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的飛機(jī)， 其特征在于， 所述至少一個(gè)機(jī)械的增壓器(76)能夠通過所述內(nèi)燃機(jī)(28)的輸出軸(62)和/或通過電動(dòng)馬達(dá)(36、M)驅(qū)動(dòng)。9.根據(jù)權(quán)利要求8和根據(jù)權(quán)利要求2到4中任一項(xiàng)所述的飛機(jī)，其特征在于， 所述機(jī)械的增壓器(76)能夠通過所述混合驅(qū)動(dòng)器(32)的電動(dòng)馬達(dá)(36、M)驅(qū)動(dòng)。10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的飛機(jī)， 其特征在于， 設(shè)置控制器(50)，利用所述控制器所述增壓裝置(30)和/或所述混合驅(qū)動(dòng)器(32)能夠依賴于在飛行運(yùn)行中的不同的參數(shù)進(jìn)行控制。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的飛機(jī)， 其特征在于， 所述控制器(50)構(gòu)造成依賴于高度、起動(dòng)或者降落飛行相對(duì)于豎直線的角度、期望的速度、允許的散發(fā)熱量、允許的運(yùn)行噪聲級(jí)和/或溫度這些參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)來控制所述增壓裝置(30)和/或所述混合驅(qū)動(dòng)器(32)、尤其馬達(dá)增壓的第一級(jí)(L2)和/或第二級(jí)(L3)的接通和切斷或者所述電動(dòng)馬達(dá)(36、M)的接通和切斷。12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的飛機(jī)， 其特征在于， 所述內(nèi)燃機(jī)(28)是旋轉(zhuǎn)活塞馬達(dá)(60)。13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的飛機(jī)， 其特征在于， 所述飛機(jī)具有大于70kg并且尤其大于250kg的最大起飛重量。14.用于運(yùn)行根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的無人駕駛的飛機(jī)(10)的方法， 其特征在于依賴于高度、起動(dòng)或者降落飛行相對(duì)于豎直線的角度、期望的速度、允許的散發(fā)熱量、允許的運(yùn)行噪聲級(jí)和/或溫度這些參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)來控制驅(qū)動(dòng)器(12)的內(nèi)燃機(jī)(28)的增壓和/或混合驅(qū)動(dòng)器(32)的內(nèi)燃機(jī)(28)和電動(dòng)馬達(dá)(36、M)的共同作用。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法， 其特征在于， 在超過或者低于用于所述至少一個(gè)參數(shù)的預(yù)設(shè)的極限值的情況下: -第一增壓級(jí)(L2); -第二增壓級(jí)(L3)， -機(jī)械的增壓器(76)， -電的增壓器， -第一廢氣增壓器， -第二廢氣增壓器或 -除運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)(28)之外的電動(dòng)馬達(dá)(36、M)和/或 -除運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)馬達(dá)(36、M)之外的內(nèi)燃機(jī)(28) 被接通或者斷開。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無人駕駛的飛機(jī)(10)，其驅(qū)動(dòng)器(12)包括構(gòu)造為柴油和/或煤油馬達(dá)的帶有用于馬達(dá)增壓的增壓裝置(30)的內(nèi)燃機(jī)(28)。特別地混合驅(qū)動(dòng)器(32)設(shè)置為驅(qū)動(dòng)器(12)，更特別地將并聯(lián)混合驅(qū)動(dòng)器設(shè)置為驅(qū)動(dòng)器(12)。
【IPC分類】B64C39/02, B64D27/24, B64D27/02
【公開號(hào)】CN104903192
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380057222
【發(fā)明人】J.施泰因旺德爾, F.施塔格利亞諾, J.范圖爾
【申請(qǐng)人】空中客車防衛(wèi)和太空有限責(zé)任公司
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2013年10月22日
【公告號(hào)】DE102012021339A1, EP2914490A1, US20150285165, WO2014067506A1