專利名稱：電動航空壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一類電動航空壓縮機，特別涉及一種非燃燒型大流量高壓低溫噴流的航空動力設備。該類產(chǎn)品的特點是體積小、重量輕、強度高，噴流壓力高、流量大、溫度低。它不同于目前飛機普遍采用的高溫燃燒爆破產(chǎn)生噴流為動力的‘渦噴發(fā)動機’或者‘渦槳發(fā)動機’；高溫燃燒爆破類的飛機動力設備的能源是航空汽油，會造成空氣污染和噪音污染；石油總有枯竭的一天。電動航空壓縮機其特征在于形成的壓縮空氣噴流為吸入空氣又排出空氣，沒有污染又噪音小，低溫噴流不會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)溫度上升而強度下降。所述電動航空壓縮機產(chǎn)品用于地面軌道飛行器為動力的高速軌道交通領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
20世紀60年代，世界發(fā)達國家提出鐵路高速問題后，幾乎同時發(fā)展了三條技術(shù)途徑一條是，德國和日本的磁懸浮列車；另一條是，輪軌高速，即法國的TGV列車；再一條是，歐美研制的氣墊車。氣墊車的原理屬于直升飛機原理，它的動力采用航空燃氣噴流發(fā)動機；由于它的高溫燃氣噴流的流向是氣墊車的車下地面，因此不會對氣墊車結(jié)構(gòu)造成影響和破壞；但是，卻存在能耗大、噪聲污染大以及運行穩(wěn)定性差的問題；這類問題在工程實踐中很難解決，因而未能得到相應發(fā)展，不得不紛紛下馬。我國發(fā)明的高速軌道飛行器(“氣浮車”發(fā)明專利，ZL99100145.1)從原理上提出了克服氣墊車缺點的方法，以降低能耗、減小噪聲、保持運行穩(wěn)定。
目前世界上的中低空飛行器，即飛機使用的動力設備，全部為高溫燃氣渦輪噴氣發(fā)動機。渦噴發(fā)動機的高溫燃氣噴流注入大氣，不會給飛行器結(jié)構(gòu)造成影響，同時它的出口壓力低，稍稍高出海平面大氣壓力。單就噴流溫度而言，如果這種高溫燃氣噴流注入飛行器某種結(jié)構(gòu)，比如高速軌道飛行器的底盤，將會對底盤結(jié)構(gòu)造成嚴重問題和破壞。采用電動航空壓縮機為動力避免高溫燃氣對飛行器結(jié)構(gòu)造成破壞。同時高速軌道飛行器所需動力的壓力遠遠高出飛機渦噴發(fā)動機出口壓力，因此，設計研制新型的電動航空壓縮機的系列產(chǎn)品十分必要。這就是說，從以下幾個方面動力的溫度要求方面、出口壓力方面、有限石油資源方面、空氣污染方面、環(huán)境噪聲方面等總體考慮，設計研制適用飛行器新型動力的系列產(chǎn)品具有很大的社會意義和經(jīng)濟價值。
本發(fā)明的目的是提供一類非燃燒大流量高壓低溫冷噴流型電動航空壓縮機用于高速軌道飛行器提供壓縮空氣的動力，同時民用也有很大潛力。

發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)上述目的，電動航空壓縮機的航空壓氣機通過對現(xiàn)有類似產(chǎn)品的廣泛篩選或者重新設計制造，確定符合技術(shù)要求的航空壓氣機。它的技術(shù)要求是重量輕、體積小、強度高、流量大、空氣動力性能好、耗能低、噪音小、不易發(fā)生喘振等。它的結(jié)構(gòu)包括涵道外殼、壓氣機葉片、轉(zhuǎn)軸、三點支撐架、軸承等。涵道外殼尾端按一定角度橫截裁去一部分，通過焊接與壓縮空氣導流管的一定角度固聯(lián)形成拐彎組合，使壓氣機轉(zhuǎn)軸伸出壓縮空氣導流管之外。壓縮空氣導流管的出口處有法蘭盤以便同高速軌道飛行器底盤的壓縮空氣進氣口法蘭盤聯(lián)結(jié)。將壓氣機轉(zhuǎn)軸與變速器的一端聯(lián)結(jié)，變速器的另一端與電動機聯(lián)結(jié)。電動機的輸出功率通過控制系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)控制，控制模型和控制軟件由先期的發(fā)明專利“氣浮車氣膜的控制方法”(申請?zhí)?00610057524.x)得到保證。
電動航空壓縮機是一類系列型號產(chǎn)品。每種型號是按流量分段劃分的；每種流量的電動航空壓縮機提供不同承載能力的動力；電動航空壓縮機的發(fā)明重點在于壓縮機不喘振、系統(tǒng)的高功率及小型化、強度高、流量大、壓縮空氣出口溫度低、壓力大，以及靜態(tài)控制和動態(tài)控制的可控性、控制穩(wěn)定性等；能源采用蓄電池和電網(wǎng)供電并舉；蓄電池有大容量和小型化特點；同時電動航空壓縮機具備穩(wěn)定的多次啟動功能。電動航空壓縮機吸入空氣再排出空氣，不會對環(huán)境造成污染，也不會對高速軌道飛行器底盤結(jié)構(gòu)造成高溫破壞；它的排氣口為氣膜形成的多個縫隙，聽不到渦噴發(fā)動機的爆破聲，只有嘶嘶聲。
該項系列產(chǎn)品的實現(xiàn)，為電動航空發(fā)動機的研制，解決一旦地球石油資源枯竭，燃油動力飛機不得不停飛之時，為飛機提供電力航空發(fā)動機的研制打下良好基礎(chǔ)。
附圖簡要說明

圖1電動航空壓縮機示意2電動航空壓縮機系統(tǒng)框圖
具體實施例方式
首先研制完成符合航空壓氣機技術(shù)條件的航空壓氣機部件。將航空壓氣機1的尾端涵道外殼按一定角度裁去一部分，與壓縮空氣導流管2的一定角度通過焊接固聯(lián)形成拐彎組合，使得壓氣機轉(zhuǎn)軸4露出壓縮空氣導流管2之外。在壓縮空氣導流管的出口處焊接法蘭盤3，以便同高速軌道飛行器底盤的壓縮空氣進氣口法蘭盤聯(lián)結(jié)。對航空壓氣機轉(zhuǎn)軸4再做適當加工，將壓氣機轉(zhuǎn)軸4與變速器5的一端聯(lián)結(jié)。變速器5的另一端再同電動機6聯(lián)結(jié)。對于不同的高速軌道飛行器運行速度電動航空壓縮機的流量是不同的。選定壓縮機后，電動機6的輸出壓力通過控制系統(tǒng)7進行調(diào)節(jié)控制?？刂颇Ｐ秃涂刂栖浖呀?jīng)有發(fā)明專利保證。將上面所述的各個部件固聯(lián)成整體，完成了電動航空壓縮機硬件制造。進行運行試驗并測試設計參數(shù)；定型；設計圖紙交付工廠加工生產(chǎn)。
主要參數(shù)電動航空壓縮機的壓縮空氣貯箱就是軌道飛行器的底盤，帶腿底盤在運行不同速度狀態(tài)下，根據(jù)變化中的漏氣功能，氣膜生成所需壓力是不同的，因此對壓力進行控制。對于不同漏氣功能進行壓力控制的最小壓力2.7大氣壓，最大壓力8大氣壓；按照流量分段劃分的一類電動航空壓縮機的壓縮空氣流量范圍是最小流量1.0公斤/秒，直至最大流量160公斤/秒；壓縮空氣出口溫度不大于攝氏100度。電動航空壓縮機具備在運行中的多次停車和啟動功能。
控制過程通電啟動后，控制目標參數(shù)即氣膜厚度反饋到控制程序，氣膜厚度同壓縮空氣流量存在函數(shù)關(guān)系，同時出口壓力檢測參數(shù)也反饋給控制程序，此時控制程序開始求解兩個二階偏微分方程構(gòu)成的分布參數(shù)控制系統(tǒng)。當判斷求解結(jié)果與目標參數(shù)不相符合時，則按照厚度與流量的對應函數(shù)關(guān)系得到改變流量命令，又按照流量與壓力關(guān)系，指令改變內(nèi)邊界處控制參數(shù)即壓力。對于新的邊界條件再次求解兩個二階偏微分方程構(gòu)成的分布參數(shù)控制系統(tǒng)。如此反復，直至由流量確定的氣膜厚度滿足要求為止。當運行速度處于勻速時，分布參數(shù)控制系統(tǒng)的兩個二階偏微分方程中的溫度方程消失，僅剩一個壓力方程，此時控制程序大大簡化。
對于硬件而言，前述控制軟件的控制參數(shù)，即壓力的調(diào)整，是通過調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的。
權(quán)利要求
(1)一類電動航空壓縮機；所述電動航空壓縮機為系列產(chǎn)品，所述系列產(chǎn)品中的每一種電動航空壓縮機包括航空壓氣機1，所述航空壓氣機1外殼尾端固聯(lián)有壓縮空氣導流管2，所述壓縮空氣導流管2的出口法蘭盤3；包括暴露在所述壓縮空氣導流管2之外的所述航空壓氣機1的轉(zhuǎn)軸4；其特征在于所述轉(zhuǎn)軸4與變速器5的一端聯(lián)結(jié)；所述變速器5的另一端同電動機6聯(lián)結(jié)；所述電動機6輸出功率是通過控制系統(tǒng)7實現(xiàn)的。
(2)如權(quán)利要求(1)所述的電動航空壓縮機，其特征在于所述壓縮空氣導流管2的出口法蘭盤3與軌道飛行器底盤的壓縮空氣進氣口法蘭盤聯(lián)結(jié)；
(3)如權(quán)利要求(1)所述的電動航空壓縮機，其特征在于所述航空壓氣機轉(zhuǎn)軸4暴露在所述壓縮空氣導流管2之外；
(4)如權(quán)利要求(3)所述航空壓氣機轉(zhuǎn)軸4，其特征在于與所述變速器5一端聯(lián)結(jié)；
(5)如權(quán)利要求(4)所述變速器5，其特征在于所述變速器5的另一端與所述電動機6聯(lián)結(jié)；
(6)如權(quán)利要求(5)所述電動機6的輸出功率通過所述控制系統(tǒng)7實現(xiàn)的。
(7)如權(quán)利要求(1)所述的電動航空壓縮機系列產(chǎn)品，其特征在于壓縮空氣的出口氣體流量范圍在1.0公斤/秒～160公斤/秒之間；
(8)如權(quán)利要求(1)所述的電動航空壓縮機系列產(chǎn)品的每一種，其特征在于壓縮空氣出口氣體壓力范圍在2.7公斤/厘米2～8公斤/厘米2之間；
(9)如權(quán)利要求(1)所述的電動航空壓縮機系列產(chǎn)品的每一種，其特征在于所述壓縮空氣出口氣體溫度不超過攝氏100度。
全文摘要
本發(fā)明技術(shù)涉及一類電動航空壓縮機，所述電動航空壓縮機包括航空壓氣機；包括所述航空壓氣機外殼按一定角度固聯(lián)的壓縮空氣導流管，所述壓縮空氣導流管的出口法蘭盤，所述法蘭盤與軌道飛行器底盤的壓縮空氣進氣口法蘭盤聯(lián)結(jié)；包括暴露在所述壓縮空氣導流管之外的壓氣機轉(zhuǎn)軸，所述壓氣機轉(zhuǎn)軸與變速器的一端聯(lián)結(jié)，所述變速器的另一端同電動機聯(lián)結(jié)；所述電動機的輸出功率通過控制系統(tǒng)進行控制。所述電動航空壓縮機具有多次啟動功能。所述一類電動航空壓縮機的出口氣體流量范圍在1.0公斤/秒～160公斤/秒之間；所述一類電動航空壓縮機是按流量分段劃分每種產(chǎn)品，所述每種產(chǎn)品的出口氣體壓力范圍在2.7公斤/厘米
文檔編號F04D25/02GK1959120SQ200610137850
公開日2007年5月9日 申請日期2006年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月7日
發(fā)明者楊學實, 張軍, 寧煥生, 王寶發(fā), 劉鐵軍 申請人:楊學實