用于管理多旋翼飞行器的混合动力设备的能量的方法和装置
阅读说明：本技术 用于管理多旋翼飞行器的混合动力设备的能量的方法和装置 (Method and device for managing the energy of a hybrid power plant of a multi-rotor aircraft ) 是由 马克·加齐诺 贝尔纳·富尔 于 2019-07-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于在飞行期间管理多旋翼飞行器(1)的混合动力设备(10)的能量的方法和装置(20)。混合动力设备(10)包括热力发动机(15)、发电机(16)和多个电动马达(17)以及多个电能存储装置(18)。飞行器(1)具有由相应的电动马达(17)驱动得旋转的多个旋翼(2)。飞行器(1)的飞行包括起飞阶段、巡航阶段和着陆阶段,起飞阶段和着陆阶段仅在消耗电能时执行。所述方法使得能够根据在起飞、着陆和巡航阶段消耗的电能和热能的量来计算飞行的电气化率R<Sub>电</Sub>,从而将热力发动机(15)的使用在巡航阶段限制于最少可能的量,因此减少相关的滋扰。(The invention relates to a method and a device (20) for managing the energy of a hybrid power plant (10) of a multi-rotor aircraft (1) during flight. The hybrid power plant (10) comprises a heat engine (15), a generator (16) and a plurality of electric motors (17) and a plurality of electric energy storage means (18). The aircraft (1) has a plurality of rotors (2) driven in rotation by respective electric motors (17). The flight of the aircraft (1) comprises a takeoff phase, a cruise phase and a landing phaseThe phases, takeoff and landing, are only performed when electrical energy is consumed. Said method enables the calculation of the electrification rate R of the flight from the amount of electrical and thermal energy consumed during the takeoff, landing and cruise phases Electric power Thereby limiting the use of the heat engine (15) to the least possible amount during the cruising phase, and thus reducing the associated nuisance.)
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年7月25日提交的FR1800800的权益，该FR1800800的公开内容通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本发明在于用于飞行器、特别是用于具有多个旋翼的飞行器的混合动力设备的技术领域。本发明涉及一种管理用于混合动力设备的能量的方法。本发明还涉及一种多旋翼飞行器，其包括混合动力设备和用于管理其混合动力设备的能量的装置。
术语“多旋翼飞行器”用于表示具有至少两个旋翼的旋翼飞行器。
举例来说，第一类型的多旋翼飞行器可以具有至少一个主旋翼和可选的抗扭矩旋翼，每个主旋翼为飞行器提供升力并且还可能提供推进力，并且如果有的话，抗扭矩旋翼抵制主旋翼施加在飞行器机身上的偏航扭矩，并且还用于控制飞行器的偏航运动。这种多旋翼飞行器还可以具有一个或两个也适合于执行抗扭矩功能的推进旋翼。
第二类型的多旋翼飞行器可具有至少三个一起用于为飞行器提供推进力和升力的旋翼。例如，目前常规使用的这种多旋翼飞行器可具有三个、四个、六个或八个旋翼。当这种多旋翼飞行器上没有飞行员或任何其他人时，这种多旋翼飞行器也被称为“无人机”。每个旋翼优选由相应的电动马达驱动，但是它也可以由燃料燃烧的或“热力”发动机驱动。
当动力设备具有两个不同的能量源(即，电能源和热能源)时，飞行器动力设备被称为“混合动力”。电能源可包括至少一个用于存储电能的装置，例如可选的可充电电池或实际上是燃料电池。举例来说，热能源可包括一个或多个热力发动机。
在第一架构中，混合动力设备可具有电能源、热能源、至少一个电机以及机械动力传动装置，该机械动力传动装置特别地设置有用于驱动多旋翼飞行器的每个旋翼旋转的主动力齿轮箱(MGB)。MGB通常由热能源的每个热力发动机和至少一个电机共同驱动。每个旋翼可以仅由每个热机驱动，仅由至少一个电机驱动，或者实际上由每个热机和至少一个电机共同驱动。该第一架构特别地用于上述第一类型的多旋翼飞行器。
电机可以是可逆的，在这种情况下，它可以执行马达功能以及发电功能。因此，电机可以以“电动马达”模式运行以便向MGB提供机械动力，或者以“发电机”模式运行以便从由MGB输送的机械动力产生电能。
电机同样可以是仅执行马达功能的电动马达。电机同样可以是仅执行发电机功能的发电机。
在第二架构中，混合动力设备可包括电能源和多个电机，例如一个电机仅执行发电机功能并构成发电机，而其他电机仅执行马达功能并构成相应的电动马达，每个电动马达驱动多旋翼飞行器的一个旋翼旋转，该混合动力设备还包括驱动发电机的热能源，例如热力发动机。结果，热能源仅用于通过发电机产生电能，该电能直接分配给驱动旋翼旋转的电机，或者存储在电能源中。该第二架构更特别地用于上述第二类型的多旋翼飞行器，并且被称为“分配式推进结构”。
多旋翼飞行器可以用于商业、准公共或军事目的的空中运输任务以及敏感的环境区域中，例如在建成区域或实际上在国家公园中。特别是在建成区域内，这种空中运输通常持续时间短，大约几十分钟到一小时，并且用于运输一个或多个乘客和/或货物。此外，位于敏感区域，在噪声和污染排放方面都对这些飞行器提出了环境限制。
特别是在多旋翼飞行器的动力设备需要输送大量的动力时的起飞和着陆的阶段，这样的声音滋扰首先通过旋翼的旋转产生，其次通过使用一个或多个热力发动机产生。此外，每个热力发动机在起飞和着陆的这样的阶段是大气污染源。
对这种滋扰的一种解决方案可能是对于这样的多旋翼飞行器使用完全是电动的动力设备。此外，增加这样的多旋翼飞行器的旋翼数量可以用于减少每个旋翼产生的噪音，因为每个旋翼可以减小其旋转速度。
然而，电力设备的重量和电能源的低能量密度构成了目前难以克服的障碍。具体地，电能存储装置的大的重量限制了这样的多旋翼飞行器可以行进的距离并限制了可以运输的有效载荷。
因此，为了为上述任务提供足够的范围，与完全电动的动力设备相比，目前似乎优选使用仅混合动力或热动力的动力设备，特别是考虑到热能源的能量密度大于电能源的能量密度。术语“能量密度”用于表示每单位重量可获得的能量的量。
现在，无论要行进的距离如何，使用具有烃基热力设备的旋翼飞行器仍然是运输多个乘客和/或有效载荷的通常做法。然而，正在开始研究和制造具有电动或混合的动力设备的原型多旋翼飞行器。
然而，操作热力发动机的成本大于操作电动马达的成本，因此为了最佳利用飞行器，管理或优化飞行器的混合动力设备中的电动马达和热力发动机的能量消耗的分配是非常重要的。术语“最佳利用”是针对满足空中运输任务的三个基本标准而使用的：尊重环境，即减少污染和噪音的排放；限制多旋翼飞行器的重量；以及限制其操作成本。
背景技术
涉及管理这样的混合动力设备的现有技术同样适用于可以使用和批量生产混合动力设备的汽车领域以及研究变得更多的航空领域。
特别地，专利FR3005296是已知的，其描述了一种优化混合动力车辆的能量消耗的方法，具体地，根据用于管理车辆能量及其预期行程的关系来优化混合动力车辆的能量消耗的方法。
还已知文献US9932118，其涉及一种飞行器并且描述了以两种模式操作飞行器：“静音”模式，其中不使用热力发动机；以及“正常”模式，其中使用一个或多个热力发动机，但没有优化能量消耗。
此外，文献EP3034834、FR2997382、FR3033755、WO2012/061819、EP0782941和WO2015/123737以更一般的方式处理对车辆的混合动力设备的能量的管理。
具体地，文献WO2015/123737涉及一种用于通过鼓励在特定行程上将动能转换成电能来管理车辆能量的系统。
文献WO2012/061819描述了根据其前进速度来管理混合动力机动车辆的能量。
文献FR3033755描述了优化机动车辆的各种电能存储装置和产生装置之间的能量管理；
最后，文献FR2961767、US2018/0009542、DE102010021026、US2017/0225794和US2017/0197709构成了本发明的技术背景的一部分。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种在飞行器的飞行期间管理多旋翼飞行器的混合动力设备的能量的方法，该方法可以避免上述限制，同时优化混合动力设备的热能和电能的消耗。本发明的另一个目的是提供一种飞行器，其具有用于通过执行上述方法在飞行器的飞行期间管理多旋翼飞行器的混合动力设备的能量的装置。
因此，用于管理混合动力设备的能量的方法和装置能够优化多旋翼飞行器的能量消耗，同时满足上述三个用于空中运输一个或多个乘客和/或货物的任务的基本标准，即：尊重环境；以及限制多旋翼飞行器的重量以及操作它的成本。
根据本发明，提供了一种在飞行期间管理多旋翼飞行器的混合动力设备的能量的方法，该多旋翼飞行器包括：
-具有热能源、电能源和至少一个电机的混合动力设备，热能源能够输送连续的热功率W热，所述至少一个电机能够输送连续的电功率W电连续以及可能局限于起飞和着陆阶段的最大电功率W电最大；以及
-由混合动力设备驱动得旋转的至少两个旋翼。
多旋翼飞行器的飞行包括持续时间为T起飞的起飞阶段、持续时间为T巡航的巡航阶段以及持续时间为T着陆的着陆阶段。术语“巡航阶段”应理解为由巡航飞行构成的飞行阶段。
多旋翼飞行器的特征在于执行巡航阶段所需的巡航功率W巡航。该巡航功率W巡航尤其随多旋翼飞行器的空气动力学特性而变化。
该方法的显著之处在于，起飞阶段和着陆阶段仅在消耗由电能源输送的电能时进行，并且该方法包括以下步骤：
-起飞阶段消耗的起飞电能E起飞的第一计算，该起飞电能E起飞等于：
E起飞＝W电最大.T起飞
-着陆阶段消耗的着陆电能E着陆的第二计算，着陆电能E着陆等于：
E着陆＝W电最大.T着陆
-巡航阶段可用的巡航电能E电巡航的第三计算，巡航电能E电巡航等于：
E电巡航＝E电总-W电最大.(T起飞+T着陆)
其中E电总是在开始飞行器的飞行之前电能源(14)中可用的总电能；
-巡航阶段可用的巡航电功率W电巡航的第四计算，巡航电功率W电巡航等于：
-巡航电功率W电巡航和巡航功率W巡航的比较；以及
-巡航阶段所需的巡航热功率W热巡航的确定，使得：
如果W电巡航＝W巡航，则W热巡航＝0
以及
如果W电巡航<W巡航，则W热巡航＝W巡航-W电巡航。
举例来说，热能源包括至少一个热力发动机。举例来说，电能源包括至少一个电能存储装置，例如可选地是可充电电池或实际上是燃料电池。
多旋翼飞行器优选包括至少三个一起用于为其提供升力和推进力的旋翼。举例来说，这样的多旋翼飞行器具有三个、四个、六个或八个旋翼。混合动力设备优选具有至少四个电机，多旋翼飞行器的每个旋翼由仅执行马达功能的相应的一个电机驱动得旋转，并因此形成电动马达。结果，动力设备具有与旋翼一样多的电动马达。
该设备还具有仅执行发电机功能的电机，从而形成发电机，该电机由热能源驱动得旋转以产生电能。
在变型中，混合动力设备可包括电能源、热能源、至少一个电机和主动力传动齿轮箱(MGB)。MGB由具有至少一个热力发动机的热能源和至少一个电机驱动，并且它驱动多旋翼飞行器的每个旋翼旋转。电机可以是可逆的，或者它可以是发电机，用于在其被MGB或热能源驱动得旋转的同时产生电能。
此外，多旋翼飞行器还可包括主旋翼和抗扭矩旋翼，主旋翼为飞行器提供升力并且还可能提供推进力。多旋翼飞行器也可以具有主旋翼和两个也执行抗扭矩功能的推进旋翼。
多旋翼飞行器适用于空中运输任务，特别是在环境敏感的区域中，例如在建成区域或国家公园中，该运输任务优选持续几十分钟到一小时的短时间。
多旋翼飞行器还具有用于执行本发明的方法的计算器或实际上的处理器以及用于存储使得能够执行该方法的指令并且用于存储多旋翼飞行器的特性和混合动力设备的特性的至少一个存储器。
另外，电能源(即，每个电能存储装置)和电机能够输送最大电功率W电最大达有限的时长，大约几分钟，通常是三分钟。超过该有限时间，电能源和电机需要输送连续电功率W电连续，以避免过热和/或降低电机和/或电能源性能的问题。电机通常被设计为输送与飞行器起飞和着陆所需的、大于电能源能够输送的功率的功率一致的最大功率。
当电能源具有多个电能存储装置时，由混合动力设备输送的连续电功率是这些电能存储装置的连续电功率W电连续的总和，并且由动力设备输送的最大电功率是那些电能存储装置的最大电功率W电最大的总和。
在起飞和着陆阶段仅使用由电能源输送的电能有利地降低声音滋扰水平并消除由多旋翼飞行器产生的大气污染。此外，与热力发动机不同，电能源和电动马达可以在不需要达到工作温度的情况下提供其最大功率。具体地，可以有利地快速执行起飞阶段而无需等待预热时间。因此，与起飞阶段使用热力发动机的飞行器相比，起飞程序更短，并且考虑到飞行的短的持续时间，节省时间是不可忽略的。
此外，巡航阶段的可用巡航电能E电巡航的第三计算以及巡航电功率W电巡航和巡航功率W巡航的比较有利地将热能源的使用限制到所需的最小值，从而将多旋翼飞行器产生的大气污染限制到严格的最低限度。另外，本发明的方法还可以从混合动力设备的电能源消耗最大电能量。
因此，已知在飞行期间对热能源的利用可以针对对热能源的需要而在机上加装刚刚够的燃料，从而对应地增加多旋翼飞行器的有效载荷。
最后，如果巡航阶段所需的巡航热功率W热巡航为零，则该飞行不需要热能源，因此可以将热能源移除以获得更大的有效载荷。
此外，起飞和着陆阶段是在多旋翼飞行器的飞行期间需要最大功率的飞行阶段。具体地，在这些起飞和着陆阶段驱动旋翼的每个电机应该优选以在起飞和着陆的那些阶段由电能源输送的最大电功率W电最大运行。因此，控制每个电机，使得电能源在起飞和着陆阶段输送其最大电功率W电最大，并且在巡航阶段输送其连续电功率W电连续。
在这样的情况下，定义起飞阶段的持续时间T起飞和着陆阶段的持续时间T着陆，并且根据最大电功率W电最大计算在起飞阶段和着陆阶段分别消耗的起飞电能E起飞和着陆电能E着陆。
在飞行器开始其飞行之前，电能源具有一些可用的总电能E电总。因此，巡航阶段可用的巡航电能E电巡航等于总电能E电总减去在起飞阶段消耗的起飞电能E起飞并且还减去着陆阶段要消耗的着陆电能E着陆。
E电巡航＝E电总-E起飞-E着陆
即：E电巡航＝E电总-W电最大.(T起飞+T着陆)
那么，当仅使用电能源运行时，混合动力设备可以输送的最大功率是可用的巡航电能E电巡航除以巡航阶段的持续时间T巡航的比值。然而，在这样的情况下，混合动力设备不应输送大于连续电功率W电连续的功率。因此，在巡航阶段可由混合动力设备提供的巡航电功率W电巡航等于从以下中选择的最小值：可用巡航电能E电巡航除以持续时间T巡航的比值；连续电功率W电连续；以及执行巡航阶段所需的巡航功率W巡航，这样：
即：
最后，通过将该巡航电功率W电巡航与多旋翼飞行器的巡航功率W巡航进行比较，可以确定是否有必要将热能源与电能源一起使用以便输送巡航阶段所需的功率，或相反确定电能源是否足够。
此外，本发明的方法可以包括飞行器的飞行的电气化率R电的第五计算。该电气化率R电对应于在飞行期间消耗的电能除以消耗的总能量(即，飞行期间消耗的电能的量加上热能的量的和)的比率。具体地，如果仅使用由电能源输送的电能执行飞行，则电气化率R电等于1。
由于多旋翼飞行器的特征在于巡航功率W巡航，因此可以通过下列方式定义该巡航功率W巡航与使多旋翼飞行器起飞所需的起飞功率(即，最大电功率W电最大)之间的比例：
该比例λ是多旋翼飞行器的特征，其随多旋翼飞行器的空气动力学特性和其混合动力设备的特性而变化。
那么，电气化率R电写成：
另外，本发明的方法可以提供电能的运行储备。该电能的运行储备由来自电能源的总的可用电能E电总的一部分构成，该部分电能未被考虑用于飞行，但是被保留着在需要时备用。例如，如果飞行器被重新设定航线、如果有意外的头风或者实际上如果飞行器需要在着陆前等待，则可能出现这种需求。
为此目的，电能的运行储备E电储备例如可以从总的可用电能E电总推导出，以便确定巡航阶段可用的巡航电能E电巡航。因此，在这样的情况下，巡航电能E电巡航等于总电能E电总减去起飞电能E起飞、着陆电能E着陆以及电能的运行储备E电储备，使得：
E电巡航＝E电总-E起飞-E着陆-E电储备
即：E电巡航＝E电总-W电最大.(T起飞+T着陆)-E电储备。
以这种方式保留的该电能的运行储备也可以通过运行储备阶段的持续时间T储备来表征。当计算巡航电功率W电巡航和飞行器的飞行的电气化率R电时，该持续时间T储备被加到巡航阶段的持续时间T巡航中，使得：
以及
此外，电能源通常包括一个或多个电能存储装置，电能存储装置通常由相应的可充电或不可充电的电池形成。电池的特征在于能量容量E电池等于总的可用电能E电总。该能量容量E电池等于以电池的千瓦时/千克(kWh/kg)表示的能量密度DE电池与其重量M的乘积，使得：
E电池＝DE电池.M。
此外，电池可以输送的最大电功率W电最大等于以电池的千瓦每千克(kW/kg)表示的功率密度DW电池与其重量M的乘积，使得：
W电最大＝DW电池.M。
电池的连续电功率W电连续可以被定义为在应用连续使用系数时与其最大电功率W电最大成比例，该连续使用系数严格小于1，K连续等于连续放电率，即：
连续放电率K连续以倒数时间单位表示，并且其定义为：
其中T连续是以小时表示的连续放电时间，例如约为1/3小时。因此，连续利用系数
此外，为了避免电池性能降低并且为了限制电池的老化，优选的是不消耗电池中可用的所有电能。作为一般规则，使用大于或等于10％的放电深度。然后，电池中可用的总电能E电总写成：
E电总＝k1.E电池
其中，k1是严格小于1的正常利用系数，例如大于0.5且小于0.75。
通过考虑电池的这些特性，飞行器飞行的巡航电功率W电巡航和电气化率R电可以如下写成：
以及
在紧急和/或危险的情况下，特别是在巡航阶段或实际上在着陆阶段发生热能源故障的情况下，正常利用系数k1被严格大于k1的紧急系数k2替换。具体地，减小在多旋翼飞行器的正常运行中使用的余量以限制电池老化，从而确保多旋翼飞行器的安全性。自然地，优选的是使飞行器能够着陆，同时降低其电池性能，这与以保留其电池为借口而允许飞行器崩溃形成对比。电能源中可用的总电能E电总为
E电总＝k2.E电池。
紧急系数k2严格小于1，并且举例来说，它可以严格地大于0.75。
结果，可以使用例外的电能储备E电例外来减轻热能源的这种故障，从而使飞行器能够完全电动运行，以便继续巡航额外几分钟和/或以便尽管出现故障仍然着陆。这种例外的电能储备E电例外为：
E电例外＝(k2-k1).E电池。
最后，当电能源具有n个电能存储装置，n是大于或等于1的整数时，电能源中可用的总电能E电总为：
其中，i是位于1到n范围内的正整数，并且(E电池)i是秩为i的存储装置的能量容量。
通过考虑对于每个存储设备都相同的正常利用系数k1，电能源中可用的总电能E电总为：
其中k1是电池的正常利用系数，并且严格小于1。
通过考虑电池的这些特性，则巡航电功率W电巡航和飞行器的飞行的电气化率R电可以写成：
以及
在紧急和/或危险的情况下，正常利用系数k1如上所述被严格大于k1的紧急系数k2替换。则电能源中可用的总电能E电总为：
本发明还提供了一种多旋翼飞行器，其如上所述并且包括用于管理多旋翼飞行器的混合动力设备的能量的装置，以便执行上述方法并且特别是确定飞行的电气化率R电以及是否需要使用热能源。
用于管理多旋翼飞行器的混合动力设备的能量的装置特别地包括用于执行上述方法的计算器或实际上用于执行上述方法的处理器以及用于存储多旋翼飞行器的特性及其混合动力设备的特性的至少一个存储器。计算器可以包括任何类型的处理器，例如中央处理单元(CPU)或图形处理单元(GPU)，包括通用处理器、数字信号处理器(DSP)、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)......。
附图说明
本发明及其优点从以下通过举例说明并参照附图给出的实施方式的描述的上下文中更详细地显现，其中：
-图1是管理多旋翼飞行器的混合动力设备的能量的方法的框图；以及
-图2和图3示出了两个多旋翼飞行器，它们各自配备有用于管理多旋翼飞行器1的混合动力设备的能量的装置。
具体实施方式
在多于一个图中存在的元件在这些图中的每一个中给予相同的附图标记。
图1是管理多旋翼飞行器1的混合动力设备的能量的方法的框图。图2和图3示出了装配有混合动力设备10和用于管理多旋翼飞行器的混合动力设备10的能量的装置20的多旋翼飞行器1的两个例子。
该方法和装置20用于确定并因此优化在多旋翼飞行器1的混合动力设备10中不同种类的能量在整个飞行中如何被消耗的分配。
以这两个例子共同的方式，多旋翼飞行器1具有混合动力设备10、用于管理混合动力设备10的能量的装置20以及被混合动力设备10驱动得旋转的多个旋翼2。混合动力设备10具有构成热能源13的至少一个热力发动机15、构成电能源14的至少一个电能存储装置18以及至少一个电机12。用于管理混合动力设备10的能量的装置20包括计算器21和存储器22。
图2所示的多旋翼飞行器1的第一例子还具有机身3、机身3两侧的两个机翼4以及承载尾翼6的尾梁5。该第一多旋翼飞行器1具有三个旋翼2，它们由位于机身3上方的主旋翼25以及位于每个机翼4的端部的两个推进螺旋桨26构成。
多旋翼飞行器1的该第一例子的混合动力设备10更确切地包括形成热能源13的两个热力发动机15、构成电能源14的电能存储装置18、具有马达功能和发电机功能的可逆电机12以及机械动力传动装置30。机械动力传动装置30用于将由热力发动机15和电机12提供的能量传递到主旋翼2、25以及推进螺旋桨2、26。机械动力传动装置30包括主变速箱(MGB)31和两个辅助变速箱(AGB)32。当电机12以马达模式运行时，热力发动机15和电机12驱动MGB 31旋转，并且该MGB 31驱动主旋翼2、25旋转并且还驱动两个AGB 32旋转。然后，每个AGB 32驱动相应的一个推进螺旋桨2、26旋转。当电机12在发电机模式下运行时，MGB 31还可以驱动电机12旋转，以便提供电能，该电能可以存储在存储装置18中。
如图3所示，多旋翼飞行器1的第二例子具有六个旋翼2、中心部分8和六个臂7，这六个旋翼2中的每一个都构成升力和推进旋翼28，六个臂7固定到中心部分8上并且各自在其端部承载相应的一个旋翼2、28。
多旋翼飞行器1的该第二例子中的混合动力设备10更确切地包括形成热能源13的热力发动机15、构成电能源14的两个电存储装置18以及七个电机12，这七个电机首先包括由热力发动机15驱动的发电机16，其次包括六个电动马达17，这些电动马达17中的每一个驱动相应的一个旋翼2、28。六个电动马达17和发电机16与电能源14电连接。
图1中示意性示出的管理多旋翼飞行器1的混合动力设备10的能量的方法可以由多旋翼飞行器1的这两个例子中都包括的装置20执行。该方法包括七个步骤并且用于确定并因此优化多旋翼飞行器1的混合动力设备10中电能和热能在整个飞行中如何被消耗的分配，以便尤其限制飞行的声音和污染对环境的滋扰。多旋翼飞行器1的这样的完整飞行包括持续时间为T起飞的起飞阶段、持续时间T巡航的巡航阶段和持续时间T着陆的着陆阶段。
有利地，在仅消耗由电能源14供应的电能时执行起飞阶段和着陆阶段，其中旋翼2仅由电机12驱动。结果，多旋翼飞行器1的声音滋扰限于由旋翼2的旋转产生的噪声，并且在起飞和着陆这些阶段中消除了通常由热力发动机15引起的大气污染。
混合动力设备10具有限定其能够输送的动力的特性。混合动力设备10可以仅通过使用热能源13来输送连续的热功率W热。混合动力设备10可以在有限的持续时间内输送最大电功率W电最大，并且在仅使用为每个电机12供电的电能源14时以连续的方式输送连续电功率W电连续。
此外，多旋翼飞行器1具有执行巡航阶段所需的巡航功率W巡航。
多旋翼飞行器1的特性和混合动力设备10的特性与用于执行管理混合动力设备10的能量的方法的指令一起存储在存储器22中。
在第一计算100期间，确定在起飞阶段要消耗的起飞电能E起飞的量。该起飞电能E起飞为：
E起飞＝W电最大.T起飞。
在第二计算200期间，确定在着陆阶段要消耗的着陆电能E着陆的量。该着陆电能E着陆为：
E着陆＝W电最大.T着陆。
第一计算100和第二计算200可以同时执行，或者按顺序执行。
此后，在第三计算300期间，通过从飞行器1飞行的起飞之前的电能源14中可用的总电能E电总中减去起飞电能E起飞和着陆电能E着陆来确定巡航阶段可用的巡航电能E电巡航的量。巡航电能E电巡航为：
E电巡航＝E电总-W电最大.(T起飞+T着陆)。
此外，还可以从总电能E电总中减去电能的运行储备E电储备，以便确定巡航阶段可用的巡航电能E电巡航。该电能的运行储备E电储备用于预测在巡航阶段或实际上着陆阶段可能发生的潜在事故。事故可能是在巡航阶段热能源13的热力发动机15出故障，或实际上是着陆阶段的中断，或实际上是着陆点的改变。
因此，将该电能的运行储备E电储备加到来自电能源14的尚未被消耗的电能部分，使得多旋翼飞行器1可以安全着陆。因此，巡航电能E电巡航为：
E电巡航＝E电总-E起飞-E着陆-E电储备
即：E电巡航＝E电总-W电最大.(T起飞+T着陆)-E电储备。
在第四计算400期间，确定可由混合动力设备10输送用于巡航阶段的巡航电功率W电巡航的量。该巡航电功率W电巡航受到每个电机12连续输送电力的能力的限制。结果，该巡航电功率W电巡航等于从以下中选择的最小值：在持续时间T巡航内可用的巡航电能E电巡航的比值；连续电功率W电连续；以及执行巡航阶段所需的巡航功率W巡航，这样：
即：
在计算该巡航电功率W电巡航时也可以考虑上面提到的电能的运行储备E电储备，该电能的运行储备E电储备不从总电能E电总推导出。该电能的运行储备E电储备可以通过用于运行储备阶段的持续时间T储备来表征。在计算巡航电功率W电巡航时，将该持续时间T储备被加到巡航阶段的持续时间T巡航，这样：
在比较500期间，将巡航电功率W电巡航与巡航功率W巡航进行比较，该巡航功率W巡航随多旋翼飞行器1的空气动力学特性而变化。
在确定600期间，在比较500之后确定巡航阶段所需的巡航热功率W热巡航。
如果巡航电功率W电巡航等于巡航功率W巡航，则巡航阶段所需的巡航热功率W热巡航为零，并且通过仅利用包含在电能源14中的电能来执行多旋翼飞行器1的整个飞行，包括其巡航阶段。
相反，如果巡航电功率W电巡航小于巡航功率W巡航，则巡航阶段所需的巡航热功率W热巡航不为零。因此，包含在电能源14中的电能本身不足以执行多旋翼飞行器1的整个飞行。因此，必须使用热能源13，但仅在巡航阶段必须使用热能源13，从而将热能源13产生的滋扰限制在发生在海拔高度处的该巡航阶段，因此尽可能远离居住区。巡航热功率W热巡航为：
W热巡航＝W巡航-W电巡航
即：
在第五计算700期间，确定用于多旋翼飞行器1的飞行的电气化率R电。根据在飞行期间消耗的电能和热能计算飞行的该电气化率R电，并且飞行的该电气化率R电等于在飞行期间消耗的电能除以混合动力设备10在飞行期间消耗的总能量的比例。飞行的该电气化率R电为：
其中λ是巡航功率W巡航与用于起飞阶段的最大电功率W电最大之间的比例，这样：
因此，电气化率R电用于确定是否需要使用热能源来执行飞行，并且还用于了解所需的热能的比例。然后可以由此推断出执行飞行所需的燃料量。特别地，如果电气化率R电等于1，则通过仅使用由电能源输送的电能来执行多旋翼飞行器1的飞行。
如果在计算巡航电功率W电巡航时考虑持续时间为T储备的运行储备阶段，则用于飞行的电气化率R电为：
当然，本发明可以在其实现方式上进行多种变化。尽管描述了若干实现方式，但是将容易理解的是，不可能想到穷举所有可能的实现方式。当然可以设想在不超出本发明范围的情况下用等效手段替换所描述的任何手段。
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