本發(fā)明涉及輔助動力，具體涉及輔助動力裝置及具有其的航空器。

背景技術(shù)：

1、輔助動力裝置(apu，auxiliary?power?unit)應(yīng)用于航空器上，不依賴航空器外任何能源、自成體系的動力裝置，又被稱為航空器的“第二動力裝置”，是航空器重要的功能子系統(tǒng)。它能夠為帶轉(zhuǎn)航空器的主發(fā)動機啟動的起動機提供壓縮空氣，以及為航空器的環(huán)控系統(tǒng)提供壓縮空氣，同時為航空器提供電源。

2、相關(guān)技術(shù)中，當航空器的主發(fā)動機完成起動后，輔助動力裝置無需繼續(xù)為主發(fā)動機的起動機提供壓縮空氣，這一部分壓縮空氣會經(jīng)過輔助動力裝置的尾噴管排向大氣環(huán)境之中，造成能量浪費。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種輔助動力裝置及具有其的航空器，以解決能量浪費的問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種輔助動力裝置，包括：壓氣系統(tǒng)；管道系統(tǒng)，設(shè)有進氣口、第一出氣口、第二出氣口和第三出氣口，所述第一出氣口、所述第二出氣口和所述第三出氣口均與所述進氣口連通，所述進氣口與所述壓氣系統(tǒng)連通，所述第一出氣口適于與航空器的主發(fā)動機連通，所述第二出氣口適于與所述航空器的環(huán)控系統(tǒng)連通；燃料電池，所述燃料電池的進口與所述第三出氣口連通；控制系統(tǒng)，用于控制所述第一出氣口的氣流量、所述第二出氣口的氣流量和所述第三出氣口的氣流量。

3、有益效果：通過設(shè)置燃料電池，在主發(fā)動機啟動之后，壓氣系統(tǒng)產(chǎn)生的壓縮空氣能夠通過管道系統(tǒng)流向環(huán)控系統(tǒng)以及燃料電池，減少壓氣系統(tǒng)產(chǎn)生的壓縮空氣排出到大氣中的量，提高能量利用率，避免能量浪費。

4、在一種可選的實施方式中，所述輔助動力裝置還包括：儲能系統(tǒng)，與所述燃料電池電性連接。

5、有益效果：儲能系統(tǒng)用于儲存燃料電池產(chǎn)生的電能，一方面保證輸出電壓的穩(wěn)定性，另一方面將多余電能儲存起來，避免能量浪費。

6、在一種可選的實施方式中，所述輔助動力裝置還包括：燃燒室，與所述壓氣系統(tǒng)連接且設(shè)有冷卻流道；廢氣管道，具有相對設(shè)置的進氣端和出氣端，所述進氣端與所述燃料電池的出口連通，所述出氣端與所述冷卻流道連通。

7、有益效果：燃料電池產(chǎn)生的廢氣能夠通過廢氣管道流入冷卻流道，為燃燒室降溫，提高了燃料電池的廢氣的利用率。

8、在一種可選的實施方式中，所述燃料電池構(gòu)造為環(huán)形，所述廢氣管道為多個，多個所述進氣端沿所述燃料電池的周向間隔設(shè)置，多個所述出氣端沿所述燃燒室的周向間隔設(shè)置。

9、有益效果：一方面能夠增大燃料電池和燃燒室之間的氣流量，對燃燒室的冷卻效率高，另一方面保證燃燒室的周向上冷卻的均勻性，避免燃燒室局部熱量集中。

10、在一種可選的實施方式中，所述燃燒室和所述燃料電池連接于所述壓氣機的相對兩側(cè)，所述燃料電池背向所述壓氣系統(tǒng)的一端與所述進氣端連接，所述燃燒室的外周面與所述出氣端連接。

11、有益效果：一方面能夠避免廢氣管道與壓氣系統(tǒng)彼此干涉，壓氣系統(tǒng)、燃燒室、燃料電池和廢氣管道四者之間的布局更為合理，另一方面燃燒室的外周面與出氣端連接，相比于將燃燒室背向壓氣系統(tǒng)的一端與出氣端連接，能夠縮短廢氣管道的尺寸，降低成本，節(jié)約空間。

12、在一種可選的實施方式中，所述燃燒室的中心軸線和所述燃料電池的中心軸線重合設(shè)置。

13、有益效果：燃燒室和燃料電池在燃料電池的徑向(也即燃燒室的徑向)上無需錯位布置，能夠保證多個廢氣管道的尺寸相同，有利于廢氣管道的生產(chǎn)制造，并且燃燒室和燃料電池整體在燃料電池的徑向上占用空間小，提高了空間利用率。

14、在一種可選的實施方式中，所述輔助動力裝置還包括：排氣裝置，與所述燃燒室的出氣口連通；燃料換熱器，與所述燃燒室以及所述燃料電池連接，且與所述排氣裝置換熱，所述燃料換熱器用于向所述燃燒室和所述燃料電池輸送燃料。

15、有益效果：燃料換熱器吸收燃燒室產(chǎn)生廢氣的熱量加熱燃料，實現(xiàn)能量的回收利用，提高能量利用率，降低了能耗，并且將燃料進行氣化，燃料在燃燒室內(nèi)以及燃料電池內(nèi)反應(yīng)更為充分，產(chǎn)生的廢氣少，清潔程度高。

16、在一種可選的實施方式中，所述輔助動力裝置還包括：第一控制閥，連通于所述燃料電池和所述燃料換熱器之間，且與所述控制系統(tǒng)電性連接，所述控制系統(tǒng)控制所述第一控制閥的開度；第二控制閥，連通于所述燃燒室和所述燃料換熱器之間，且與所述控制系統(tǒng)電性連接，所述控制系統(tǒng)控制所述第二控制閥的開度。

17、有益效果：控制系統(tǒng)能夠根據(jù)航空器的工作狀態(tài)，控制第一控制閥和第二控制閥的開度，既能夠保證燃料電池和燃燒室具有充足的燃料使用，保證輔助動力裝置的正常工作，又能夠防止燃料提供過多，導致燃料浪費，以及燃料燃燒不充分等問題的出現(xiàn)，提高燃料利用率，降低大氣污染。

18、第二方面，本發(fā)明還提供了一種航空器，包括：主發(fā)動機、環(huán)控系統(tǒng)和燃料儲存系統(tǒng)；本發(fā)明第一方面實施例所述的輔助動力裝置，所述管道系統(tǒng)的第一出氣口與所述主發(fā)動機連通，所述管道系統(tǒng)的第二出氣口與所述環(huán)控系統(tǒng)連通，所述燃料電池與所述燃料儲存系統(tǒng)連通。

19、有益效果：通過設(shè)置燃料電池，在主發(fā)動機啟動之后，壓氣系統(tǒng)產(chǎn)生的壓縮空氣能夠通過管道系統(tǒng)流向環(huán)控系統(tǒng)以及燃料電池，減少壓氣系統(tǒng)產(chǎn)生的壓縮空氣排出到大氣中的量，提高能量利用率，避免能量浪費。

20、在一種可選的實施方式中，所述航空器還包括：第三控制閥，連通于所述燃料電池與所述燃料儲存系統(tǒng)之間，且與所述控制系統(tǒng)連接，所述控制系統(tǒng)控制所述第三控制閥的開度。

21、有益效果：控制系統(tǒng)能夠根據(jù)輔助動力裝置所需的燃料量控制第三控制閥的開度，既能夠保證燃料電池和燃燒室具有充足的燃料使用，保證輔助動力裝置的正常工作，又能夠防止燃料提供過多，導致燃料浪費，以及燃料燃燒不充分等問題的出現(xiàn)，提高燃料利用率，降低大氣污染。

技術(shù)特征：

1.一種輔助動力裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助動力裝置，其特征在于，還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輔助動力裝置，其特征在于，還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輔助動力裝置，其特征在于，所述燃料電池(300)構(gòu)造為環(huán)形，所述廢氣管道(800)為多個，多個所述進氣端(810)沿所述燃料電池(300)的周向間隔設(shè)置，多個所述出氣端(820)沿所述燃燒室(700)的周向間隔設(shè)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輔助動力裝置，其特征在于，所述燃燒室(700)和所述燃料電池(300)連接于所述壓氣系統(tǒng)(100)的相對兩側(cè)，所述燃料電池(300)背向所述壓氣系統(tǒng)(100)的一端與所述進氣端(810)連接，所述燃燒室(700)的外周面與所述出氣端(820)連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輔助動力裝置，其特征在于，所述燃燒室(700)的中心軸線和所述燃料電池(300)的中心軸線重合設(shè)置。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輔助動力裝置，其特征在于，還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輔助動力裝置，其特征在于，還包括：

9.一種航空器，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的航空器，其特征在于，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及輔助動力技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種輔助動力裝置及具有其的航空器，包括：壓氣系統(tǒng)；管道系統(tǒng)，設(shè)有進氣口、第一出氣口、第二出氣口和第三出氣口，第一出氣口、第二出氣口和第三出氣口均與進氣口連通，進氣口與壓氣系統(tǒng)連通，第一出氣口適于與航空器的主發(fā)動機連通，第二出氣口適于與航空器的環(huán)控系統(tǒng)連通；燃料電池，燃料電池的進口與第三出氣口連通；控制系統(tǒng)，用于控制第一出氣口的氣流量、第二出氣口的氣流量和第三出氣口的氣流量。本發(fā)明實施例的輔助動力裝置通過設(shè)置燃料電池，減少了壓縮空氣排出到大氣中的量，提高了能量利用率，避免能量浪費。

技術(shù)研發(fā)人員：張坤,隨靜萍,錢磊,黃功,楊安杰
受保護的技術(shù)使用者：中國航發(fā)湖南動力機械研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10