一种推进系统及飞行器的制作方法

1.本发明涉及航空发动机技术领域，具体涉及一种推进系统及飞行器。


背景技术：

2.燃气涡轮发动机又称为燃烧涡轮发动机，其通过压气机从外接大气环境中吸入空气，并逐级进行压缩，压缩空气被送到燃烧室与喷入的燃料混合产生高温、高速的燃气，然后再进入涡轮膨胀做功。燃气涡轮发动机普遍应用于航空器中，燃气涡轮发动机带动涡轮转动，从而实现给航空器提供动力。
3.现有一种飞行器，其包括推进系统，该推进系统包括成对内燃机，每台内燃机均驱动发电机，每台发电机电连接到多个电动推进器，每个推进器包含电动机以及螺旋桨，推进器位于尾翼的前缘的前面，使得在使用中有推进器产生的气流流过机翼，从而给该飞行器提供升力。
4.但是，上述飞行器中的推进系统，由内燃机带动发电机转动从而产生电能，即通过一系列的机械转换将内能转换为电能，因此，能量转换效率较低。


技术实现要素：

5.因此，本发明所要解决的技术问题在于现有飞行器中的推进系统，由内燃机带动发电机转动从而产生电能，即通过一系列机械转换将内能转换为电能，因此，能量转换效率低。
6.为此，本发明提供一种推进系统，包括：
7.发电系统，所述发电系统包括预电离装置和磁流体发电装置，所述预电离装置能够将气体电离生成电离气体，所述磁流体发电装置适于所述电离气体通过；
8.分布式系统，所述分布式系统包括多个推进器，任意一个所述推进器均与所述磁流体发电装置电连接。
9.可选地，上述的推进系统，所述发电系统还包括电离通道，所述电离通道与所述磁流体发电装置连通，所述预电离装置能够将经过所述电离通道内的气体电离生成所述电离气体。
10.可选地，上述的推进系统，还包括燃气室，所述燃气室具有进气口和出气口，所述出气口与所述电离通道远离所述磁流体发电装置的一端连通，所述燃气室适于产生高温、高速的燃气。
11.可选地，上述的推进系统，还包括：
12.压气装置，包括至少一个压缩机，所述压气装置的出口与所述进气口连通；
13.电机，所述电机与所述压缩机连接，所述磁流体发电装置与所述电机电性连接。
14.可选地，上述的推进系统，所述发电系统还包括排气管，所述排气管与所述磁流体发电装置的排气口连通。
15.可选地，上述的推进系统，还包括电源控制器，所述电源控制器分别与所述磁流体
发电装置、所述预电离装置以及所述电机电连接。
16.可选地，上述的推进系统，所述分布式系统还包括：
17.输送总线，所述输送总线与所述电源控制器连接；
18.储能装置，所述储能装置与所述输送总线连接。
19.可选地，上述的推进系统，所述分布式系统还包括：
20.若干输送支线，任意一个所述输送支线均与所述输送总线连接；
21.多个变频器，任意一个所述变频器与其中一个所述输送支线连接；
22.多个功率转换器，任意一个所述功率转换器与其中一个所述变频器电连接。
23.可选地，上述的推进系统，所述推进器包括：
24.驱动件，所述驱动件与其中一个所述变频器电连接；
25.螺旋桨，所述螺旋桨与所述驱动件固定连接。
26.本发明提供一种飞行器，包括飞行器本体以及上述的推进系统，所述飞行器本体上布设所述推进系统。
27.本发明提供的技术方案，具有如下优点：
28.1.本发明提供的推进系统，包括发电系统和分布式系统，所述发电系统包括预电离装置和磁流体发电装置，所述预电离装置能够将气体电离生成电离气体，所述磁流体发电装置适于所述电离气体通过；所述分布式系统包括多个推进器，任意一个所述推进器均与所述磁流体发电装置电连接。
29.此结构的推进系统，由磁流体发电装置替代内燃机带动发电机发电，而当磁流体发电装置内有电离气体通过时，该磁流体发电装置可直接产生电能，因此无需通过机械转换即可产生电能，提高了能量转换效率，且电能易于输送，即也提高了能量传输效率。
30.2.本发明提供的推进系统，还包括燃气室，其具有进气口和出气口，所述出气口与所述电离通道远离所述磁流体发电装置的一端连通，所述燃气室适于产生高温、高速的燃气；磁流体发电装置可将将燃烧室产生的高温燃气的热能以及动能转换为电能驱动推进器工作，为分布式系统提供动力来源。
31.3.本发明提供的推进系统，磁流体发电装置发出的为直流电，在输电过程中可以减少电磁干扰对电力和控制系统的影响，且由于直流电不存在无功功率，因此输电时所需电缆的质量相比交流电输送所需电缆质量轻。从而实现了减少推进系统的质量。
32.4.本发明提供的推进系统，由于飞行器的姿态实时变化，因此需要实时改变推进系统的动力，推进器由电能驱动，使得推进器可在最佳工况点运行，提升推进系统的工作效率；且由于发电系统无需机械转换，油耗率降低，节省了能源，提升了飞行器的续航能力。
33.5.本发明提供的推进系统，输送总线与电源控制器连接，储能装置与输送总线连接，由输送总线上的电力流经变频器以及功率转换器，最后送至推进器；即构建了相应的直流输电型电力框架，实现了磁流体发电装置与推进器的解耦，使得推进器能够稳定高效运行。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的
附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本发明提供的推进系统的示意图；
36.图2为本发明提供的磁流体装置与分布式系统的示意图。
37.附图标记说明：
38.11、预电离装置；12、磁流体发电装置；13、电离通道；14、压气装置；15、电机；16、排气管；
39.2、分布式系统；21、推进器；211、驱动件；212、螺旋桨；22、输送总线；23、储能装置；24、输送支线；25、变频器；26、功率转换器；
40.3、燃气室；
41.4、电源控制器。
具体实施方式
42.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
46.实施例1
47.本实施例提供一种推进系统，如图1和图2所示，包括发电系统和分布式系统2，所述发电系统包括预电离装置11和磁流体发电装置12，预电离装置11能够将气体电离生成电离气体，磁流体发电装置12内可通过该电离气体，分布式系统2包括四个个推进器21，作为可替代的实施方式，本领域人员可根据需要设置不同数量的推进器21；推进器21与磁流体发电装置12电连接。
48.本实施例提供的推进系统，由磁流体发电装置12替代内燃机带动发电机15发电，而当磁流体发电装置12内有电离气体通过时，该磁流体发电装置12可直接产生电能，因此无需通过机械转换即可产生电能，提高了能量转换效率，且电能易于输送，即也提高了能量传输效率。
49.如图1所示，本实施例提供的推进系统，发电系统还包括电离通道13和排气管16，
电离通道13与磁流体发电装置12连通，预电离装置11能够将经过电离通道13内的气体电离生成电离气体，预电离装置11包括若干电阻丝，部分电阻丝绕设在预电离通道13外，部分电阻丝伸入电离通道13内，当电离通道13内通入高温的气体时，预电离装置11供电，使得电阻丝发热，从而提升电离通道13内的温度，使得电离通道13内的气体形成等离子体，进而成为磁流体发电装置12的工质。排气管16与磁流体发电装置12的排气口连通，用于将磁流体发电装置12内的废气排出。磁流体发电装置12发出的为直流电，在输电过程中可以减少电磁干扰对电力和控制系统的影响，且由于直流电不存在无功功率，因此输电时所需电缆的质量相比交流电输送所需电缆质量轻；从而实现了减少推进系统的质量。
50.如图1所示，本实施例提供的推进系统，还包括燃气室3、压气装置14以及电机15，燃气室3具有进气口和出气口，出气口与电离通道13远离磁流体发电装置12的一端连通，燃气室3可产生高温、高速的气体，压气装置14包括三个依次连通的压缩机，作为可替代的实施方式，本领域人员可根据需要对压缩机的数量进行调整，压气装置14的出口与进气口连通，压气装置14的进口与外界连通，每个压缩机均与一个电机15连接，电机15电动压缩机工作，压气装置14可抽取大量的空气，并进行依次压缩，压缩空气被送入燃烧内，与喷乳的燃料混合燃烧产生高温、高速的燃气。燃气室3适于产生高温、高速的燃气；将燃烧室产生的高温燃气的热能以及动能转换为电能驱动电机15工作，为分布式系统2提供动力来源。
51.如图1和图2所示，本实施例提供的推进系统，还包括电源控制器4，其分别与磁流体发电装置12、预电离装置11以及电机15电连接，即通过电缆与磁流体发电装置12、预电离装置11以及电机15连接，电源控制器4可实现对磁流体发电装置12、预电离装置11以及电机15的控制。
52.如图2所示，本实施例提供的推进系统，分布式系统2还包括输送总线22、储能装置23、四个输送支线24、四个变频器25、四个功率转换器26以及四个推进器21，输送总线22与电源控制器4连接，输送总线22为电缆，储能装置23与输送总线22连通，储能装置23为电池，作为可替代的实施方式，储能装置23可为储存电能的装置或方式；四个输送支线24中的任意一个均与输送总线22连接，且连接的位置不同，输送支线24也为电缆，四个变频器25中的任意一个均与其对应的输送支线24连接，变频器25为直-交变频器25，变频器25可将直流电转变为交流电，任意一个功率转换器26与一个变频器25电连接，即功率转换器26与变频器25之间通过电缆连接，功率转换器26根据飞行器的姿态来调节电流频率。推进器21包括驱动件211与螺旋桨212，作为可替代的实施方式，推进器21也可包括电动机与涡扇；驱动件211通过电缆与其中一个功率转换器26连接，螺旋桨212与驱动件211固定连接。驱动件211可驱动螺旋桨212转动。输送总线22与电源控制器4连接，储能装置23与输送总线22连接，由输送总线22上的电力流经变频器25以及功率转换器26，最后送至推进器21；磁流体发电装置12无法通过改变发动机转速以调节电流频率的方式来控制推进器21，通过功率转换器26来调节推进器21的方式可以实现发电系统与电动机的解耦，，单独调节电动机侧的电流频率，提高推进系统的工作效率；即构建了相应的直流输电型电力框架，实现了磁流体发电装置12与推进器21的解耦，使得推进器21能够稳定高效运行。
53.本实施例提供的推进系统，其工作原理如下所述：
54.当发电系统第一次启动时，由储能装置23提供电能，通过电源控制器4向电机15输入电流，电机15带动压气装置14工作，压气装置14从外接大气环境中吸入空气，并逐级进行
压缩，压缩空气被送到燃烧室与喷入燃烧室的燃料混合燃烧产生高温、高速的燃气，同时，储能装置通过电源控制器4向预电离装置11通电，预电离装置11工作，将通过电离通道13的高温、高速燃气电离形成等离子体，成为磁流体发电装置12的工质；当磁流体发电装置12进入一定工作状态后，电机15、预电离装置11以及分布式系统2均由磁流体发电装置12供电。
55.当磁流体发电装置12达到一定状态后，磁流体发电装置12产生的电能通过电源控制器4以及输送总线22输送给每个变频器25，变频器25将直流电转变为交流电之后通过电缆将其输送到功率变换器，功率变化其根据飞行器的状态调整推进器21的转速。当磁流体发电装置12的电能输出功率大于飞行功率时，多余的电能可以在储能器中储存；当磁流体发电装置12的电能输出功率小于飞行功率时，储能装置23可以和磁流体发电装置12同时为推进系统提供动力来源。这样可以保证推进系统在最佳工作点稳定运行，提高系统工作可靠性，降低耗油率。
56.实施例2
57.本实施例提供一种飞行器，包括实施例1中的推进器21系统以及飞行器本体，推进系统布设在飞行器本体上。
58.本实施例提供的飞行器，推进器21可进行单独控制，提升了控制精确性。
59.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种推进系统，其特征在于，包括：发电系统，所述发电系统包括预电离装置(11)和磁流体发电装置(12)，所述预电离装置(11)能够将气体电离生成电离气体，所述磁流体发电装置(12)适于所述电离气体通过；分布式系统(2)，所述分布式系统(2)包括多个推进器(21)，任意一个所述推进器(21)均与所述磁流体发电装置(12)电连接。2.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，所述发电系统还包括电离通道(13)，所述电离通道(13)与所述磁流体发电装置(12)连通，所述预电离装置(11)能够将经过所述电离通道(13)内的气体电离生成所述电离气体。3.根据权利要求2所述的推进系统，其特征在于，还包括燃气室(3)，所述燃气室(3)具有进气口和出气口，所述出气口与所述电离通道(13)远离所述磁流体发电装置(12)的一端连通，所述燃气室(3)适于产生高温、高速的燃气。4.根据权利要求3所述的推进系统，其特征在于，还包括：压气装置(14)，包括至少一个压缩机，所述压气装置(14)的出口与所述进气口连通；电机(15)，所述电机(15)与所述压缩机连接，所述磁流体发电装置(12)与所述电机(15)电性连接。5.根据权利要求4所述的推进系统，其特征在于，所述发电系统还包括排气管(16)，所述排气管(16)与所述磁流体发电装置(12)的排气口连通。6.根据权利要求4或5所述的推进系统，其特征在于，还包括电源控制器(4)，所述电源控制器(4)分别与所述磁流体发电装置(12)、所述预电离装置(11)以及所述电机(15)电连接。7.根据权利要求6中所述的推进系统，其特征在于，所述分布式系统(2)还包括：输送总线(22)，所述输送总线(22)与所述电源控制器(4)连接；储能装置(23)，所述储能装置(23)与所述输送总线(22)连接。8.根据权利要求7中所述的推进系统，其特征在于，所述分布式系统(2)还包括：若干输送支线(24)，任意一个所述输送支线(24)均与所述输送总线(22)连接；多个变频器(25)，任意一个所述变频器(25)与其中一个所述输送支线(24)连接；多个功率转换器(26)，任意一个所述功率转换器(26)与其中一个所述变频器(25)电连接。9.根据权利要求8中所述的推进系统，其特征在于，所述推进器(21)包括：驱动件(211)，所述驱动件(211)与其中一个所述变频器(25)电连接；螺旋桨(212)，所述螺旋桨(212)与所述驱动件(211)固定连接。10.一种飞行器，其特征在于，包括飞行器本体以及权利要求1-9中任一项所述的推进系统，所述飞行器本体上布设所述推进系统。

技术总结
本发明公开了一种推进系统及飞行器，其中推进系统包括发电系统和分布式系统，所述发电系统包括预电离装置和磁流体发电装置，所述预电离装置能够将气体电离生成电离气体，所述磁流体发电装置适于所述电离气体通过；所述分布式系统包括多个推进器，任意一个所述推进器均与所述磁流体发电装置电连接。由磁流体发电装置替代内燃机带动发电机发电，当磁流体发电装置内有电离气体通过时，该磁流体发电装置可直接产生电能，因此无需通过机械转换即可产生电能，提高了能量转换效率，且电能易于输送，即也提高了能量传输效率。提高了能量传输效率。提高了能量传输效率。


技术研发人员：郭政言 陈丕敏 丁国玉 陈翔
受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所
技术研发日：2022.09.08
技术公布日：2023/4/5