CN115506853B - 一种用于混合电推进发动机的flade叶轮盘构型 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于混合电推进发动机的flade叶轮盘构型，属于飞行器动力领域。本发明公开的flade叶轮盘，结构包括：从内环到外环的内叶轮、双侧轮毂发电机、双侧转差式电磁离合器、无线电能传输激励器和flade风扇，所述内叶轮和flade风扇靠双侧转差式电磁离合器和无轮毂双自由度传动装置连接，实现传动比的无级调节，所述轮毂发电机和转差式电磁离合器共用一块两磁极垂直的永磁铁，所述转差式电磁离合器采用无线电能传输激励器供电。本发明创造了一种无轮毂双自由度的内外环传动装置，并通过调节无线传输电能，可实现外涵风扇转速的无级控制，并利用内叶轮带转发电机作为电功率输出，实现了发动机在叶轮风扇和叶轮发电模式下的稳定工作和连续平稳过渡。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于混合电推进发动机的flade叶轮盘构型，属于飞行器动力领域。
背景技术
高性能的eVTOL(电动垂直起降，Electric Vertical Takeoff and Landing)飞行器的动力系统需要兼顾高速的经济巡航特性和垂直起降的大轴功率消耗，即发动机需要稳定工作在涡扇和涡轴两种模式下，并能连续平稳的过渡。具有混合电推进的涡扇发动机倒不失为一个好选择——涡扇模式下需要无轴电功率消耗，涡轴模式下需要关掉外涵道风扇。
这项技术的实现需要参考多个交叉学科的技术，如授权公告号CN101117926B公布了一种带有FLADE(FLADE为“fan on blade(叶片上风扇)”的缩写)特殊结构的可变循环发动机，其特征为外风扇由径向内侧风扇同速驱动，并且将其风扇气流分别排入内涵道和外涵道，其具有在推力变化时保持基本上恒定的进气流的能力，可以在起飞和爬升设置时提供大的推力，并可关闭可变FLADE入口导流叶片来关闭外涵道，以在降低功率的巡航运行期间提供良好的低燃料消耗。可见FLADE技术可以比较好的解决涡扇和涡轴模式的模式切换问题，但是却存在通过入口导流叶片关闭外涵道时FLADE依旧消耗轴功率的技术问题，即需要决绝共面叶轮盘上FLADE和内涵风扇的无级异速传动问题；如申请公布号CN106602793A公开的一种带离合装置的轮毂发电机，其通过常规离合器和行星齿轮来实现轮毂发电机的接通和断开问题，但该结构是轴线上并排组成的，不适合发动机上的紧凑安装，需要解决共面叶轮盘上的FLADE离合断开的技术问题；如申请公布号CN105480015A公开的一种无轮毂车轮，通过在圆周向上布局多个小轴承和外环表面形成摩擦滑动来实现车轮的无轮毂的旋转运动，解决了大轴承传动的加工难度大成本高的问题，但是该技术应用在FLADE和内涵风扇上时，会存在无级异速传动时轴承打滑磨损的问题。
这就迫切需要发展相应的外涵道风扇转速可变的结构来满足高速的经济巡航和悬停的性能需求，和尽可能的采用非常规接触离合方案以避免接合瞬间产生的极高扭矩和温度，以及彻底消除悬停时外涵道风扇的轴功率消耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于混合电推进发动机的flade叶轮盘构型，旨在发展一款可实现涡扇模式和涡轴模式稳定工作和连续平稳过渡的共面flade叶轮盘结构，采用flade叶轮盘结构，内涵和外涵道交界处安装有共用一块永磁铁的双侧轮毂发电机和双侧转差式电磁离合器，可以实现大功率电能输出以及内叶轮到flade风扇的无级传动，无级传动彻底消除了flade风扇的轴功率消耗，使得发动机能以最大能力进行悬停爬升和高速经济巡航，两个模式可以连续平稳过渡。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于混合电推进发动机的flade叶轮盘构型，包括：从内环到外环的轴承、内叶轮、双侧轮毂发电机、双侧转差式电磁离合器、无轮毂双自由度传动装置、无线电能传输激励器和flade风扇，所述双侧轮毂发电机和双侧转差式电磁离合器是指进气轴向的前后两个侧面，所述内叶轮和flade风扇靠双侧转差式电磁离合器和无轮毂双自由度传动装置连接，实现传动比的无级调节，所述轮毂发电机和转差式电磁离合器共用一块两磁极相互垂直的永磁铁，在内叶轮叶冠的两侧安装有第一永磁铁和第二永磁铁，永磁铁两个相互垂直的磁面都对应安装有发电电磁铁和离合电磁铁，所述转差式电磁离合器采用无线电能传输激励器供电，并且电能通过整流器转化成直流电直接作用在安装在flade风扇叶根处的第一离合电磁铁和第二离合电磁铁上，具有固定磁性的离合电磁铁吸附永磁铁并将flade风扇按一定转动比跟着内叶轮旋转，所述转动比的大小与离合电磁铁磁场强度和内叶轮转速有关；
所述内叶轮根据应用场景不同，可以为动力涡轮或内涵风扇，所述内叶轮为动力涡轮时，flade叶轮盘安装在燃气涡轮和尾喷管之间，涡轮高温对永磁体磁性影响较大，力和扭矩沿着第一承力导叶、外涵机匣、第二承力导叶、尾喷管最后到动力涡轮进行传力传扭，悬臂状态的尾喷管传递压力给轴承固定轴；所述内叶轮为内涵风扇时，flade叶轮盘安装在进气道和压气机之间，温度对永磁体磁性影响较小，力和扭矩沿着第二承力导叶、外涵机匣、第一承力导叶传到进气道，悬臂状态的进气道传递压力给轴承固定轴；
所述两磁极相互垂直的永磁铁的具体形状，可为90°的扇形柱体，S磁极和N磁极相互垂直，并且两个磁面磁力最强，构造用于磁体紧凑安装下的大扭矩转差式电磁离合器的控制和大功率发电机的发电；
所述无线电能传输可采用高效率和大功率的磁耦合谐振式无线电能传输技术，线圈大小可包络内叶轮，整个内叶轮内的磁通变化率不受内叶轮和flade风扇转速的影响，构造用于减少flade风扇转速对传输电能大小的影响，即防止高flade风扇转速下的无线电能产生反向传电损耗，第一原线圈共轴安装在内涵机匣轴线前侧，第二原线圈共轴安装在内涵机匣轴线后侧，第一副线圈和第二副线圈分别共轴安装在风扇底部轴线前侧和轴线后侧，并随着flade风扇旋转，由于需要原线圈和副线圈的频率一样，其对应的可调电能的调节方式是调幅，所述线圈根据具体电能大小需求可选择单侧安装和双侧安装；
所述的flade叶轮盘，包含叶轮发电和叶轮风扇模式，所述flade风扇具有转速传感器作为测量反馈量，并用于flade风扇转速的闭环控制，模态转换时，控制器控制内叶轮转速和无线传输电能大小，来实现flade叶轮盘在叶轮风扇和叶轮发电模式下稳定工作和连续平稳过渡，以内叶轮为动力涡轮为例子说明，具体工作过程为：
①叶轮发电模式：叶轮发电模式下，内叶轮转速，即动力涡轮转速NTurbine从零起动到自持转速A点，再逐渐加速到最大状态B点，此时安装在动力涡轮叶冠处的双侧轮毂发电机，旋转发电，产生大功率的电能传送出去；
②叶轮发电模式过渡到叶轮风扇模式：实际过程中，发动机起动的最大状态转速比巡航状态转速要高，故对应的起动最大状态B点的转速比叶轮风扇模式下的转速高，控制器接收到模态转变的指令，开始缓慢的减少动力涡轮转速和逐渐增加激励电源的大小，当flade风扇转速增加到C点位置时，过渡结束；
③叶轮风扇模式：flade叶轮盘工作在C点时，flade风扇工作在最佳气动稳态点，产生喷气推进力，在叶轮风扇模式下，flade风扇工作在最佳气动稳态点且不随动力涡轮转速NTurbine变化，即flade风扇工作在C-D曲线上；
④叶轮风扇模式过渡到叶轮发电模式：控制器接收到模态转变的指令，开始缓慢的增加动力涡轮转速和逐渐减少激励电源的大小，最终稳定工作在B点；
所述的叶轮风扇模式和发动机的巡航模式对应，所述的叶轮发电模式和涡轴模式相对应。
所述的一种用于混合电推进发动机的flade叶轮盘构型，其特征在于，所述无轮毂双自由度传动装置，所述flade叶轮盘的内叶轮相当于内环，flade风扇相当于外环，定轴的N个内轴承的外壁面与内内环外壁面相接触，并实现内叶轮的无轮毂旋转，定轴的N个外轴承的外壁面与外环内壁面相接触，并实现flade风扇的无轮毂旋转，所述N个内轴承和N个外轴承相互交叉周向排布且半径差为δ，内外轴承的内轴上穿有轴承固定轴，所述轴承固定轴两端定轴固定在内涵机匣轴向前侧和后侧，构造用于实现内环和外环无轮毂双自由度的无级异速传动，半径差δ的存在可以解决内外环无级异速传动过程的轴承打滑磨损的问题。
所述的一种用于混合电推进发动机的flade叶轮盘构型，其特征在于，所述flade叶轮盘构型具有密封和冷却，所述flade叶轮盘的内叶轮和flade风扇与内涵机匣之间无机械连接，并安装有防止内涵气体流到外涵道的密封装置，比如封严篦齿，所述封严篦齿是内径到外径的径向密封，不同于常规发动机的轴向流道的轴向密封；
所述的flade涡轮风扇由于采用了转差式电磁离合器和磁耦合谐振式无线电能传输，在大扭矩离合传动和大功率电能传输的过程中会产生不小的热量，需要使用热损耗小的线圈绕组并进行冷却散热，冷却通道为flade风扇叶根和内叶轮叶冠之间的间隙通道，具体在轴承固定轴位置处，冷却方式为油冷或气冷。
与现有技术相比，本发明的优势是：本发明依靠速差式电磁离合器、双侧轮毂发电机、无线电能传输激励器、无轮毂双自由度传动装置实现了叶轮风扇和叶轮发电模式下的稳定工作，以及模式转换下的flade风扇转速无级调节，涵盖了电磁离合技术、发电技术、无线电能传输技术、机械传动技术以及流体力学等多学科技术交叉，相比于可调导叶关闭外涵道的常规flade风扇，本发明彻底消除了叶轮发电模式下的涵道风扇负载耗能的问题，且不存在因为采用常规离合器进行模式切换时的接合瞬时产生的极大扭矩负载和极高温度问题；相比于常规无轮毂传动和在内叶轮外圈套上大轴承的方案，本发明所提出无轮毂双自由度的内外环传动装置，解决了内叶轮和flade风扇的无级异速传动打滑磨损和大轴承设计难度大成本高的问题；本发明所提出的两磁极面相互垂直的永磁铁，有效解决了双侧电磁差速离合器和双侧轮毂发电机的紧凑安装问题。
附图说明
图1为本发明的flade叶轮盘、内外涵机匣和尾喷管的1/2平面图。
图2为本发明的无轮毂双自由度传动示意图。
图3为本发明的flade叶轮盘三维立体图。
图4为本发明的两磁极相互垂直的90°扇形柱体永磁铁的示意图。
图5为本发明的动力涡轮转速NTurbine和风扇转速NFan随着无线传输电能的变化曲线。
图6为本发明的内叶轮为动力涡轮时发动机构型在经济巡航和悬停模式下的工作示意图。
图7为本发明的内叶轮为内涵风扇时发动机构型在经济巡航和悬停模式下的工作示意图。
图中：1-轴承、2-内叶轮、3-第一发电电磁铁、4-第一永磁铁、5-内轴承、6-外轴承、7-轴承固定轴、8-第二永磁铁、9-第二发电电磁铁、10-内涵承力导叶、11-第二离合电磁铁、12-第二封严篦齿、13-第二副线圈、14-第二原线圈、15-整流器、16-第一副线圈、17-第一原线圈、18-第一封严篦齿、19-第一离合电磁铁、20-第一承力导叶、21-第二承力导叶、A-内叶轮自持点、B-地面最大状态点(叶轮发电模式切换点)、C-叶轮风扇模式切换点、D-叶轮模式点，大型涡扇发动机的起动主要是通过引流和轴传的方式连接高压转子来启动，图6偏向于小型涡扇故给出起动电机的位置示意，而图7偏向于大型涡扇故没有标注起动电机的位置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1，本发明实施例中，一种用于混合电推进发动机的flade叶轮盘构型，包括：从内环到外环的轴承1、内叶轮2、双侧轮毂发电机、双侧转差式电磁离合器、无轮毂双自由度传动装置、无线电能传输激励器和flade风扇，所述双侧轮毂发电机和双侧转差式电磁离合器是指进气轴向的前后两个侧面，所述内叶轮和flade风扇靠双侧转差式电磁离合器和无轮毂双自由度传动装置连接，实现传动比的无级调节，所述轮毂发电机和转差式电磁离合器共用一块两磁极相互垂直的永磁铁，在内叶轮叶冠的两侧安装有第一永磁铁4和第二永磁铁8，永磁铁两个相互垂直的磁面都对应安装有发电电磁铁和离合电磁铁，所述转差式电磁离合器采用无线电能传输激励器供电，并且电能通过整流器15转化成直流电直接作用在安装在flade风扇叶根处的第一离合电磁铁19和第二离合电磁铁11上，具有固定磁性的离合电磁铁吸附永磁铁并将flade风扇按一定转动比跟着内叶轮旋转，所述转动比的大小与离合电磁铁磁场强度和内叶轮转速有关；
请参阅图6和图7，本发明实施例中，所述内叶轮2根据应用场景不同，可以为动力涡轮或内涵风扇，所述内叶轮2为动力涡轮时，flade叶轮盘安装在燃气涡轮和尾喷管之间，涡轮高温对永磁体磁性影响较大，力和扭矩沿着第一承力导叶20、外涵机匣、第二承力导叶21、尾喷管最后到动力涡轮进行传力传扭，悬臂状态的尾喷管传递压力给轴承固定轴7；所述内叶轮2为内涵风扇时，flade叶轮盘安装在进气道和压气机之间，温度对永磁体磁性影响较小，力和扭矩沿着第二承力导叶21、外涵机匣、第一承力导叶20传到进气道，悬臂状态的进气道传递压力给轴承固定轴7；
请参阅图4，本发明实施例中，所述两磁极相互垂直的永磁铁的具体形状，可为90°的扇形柱体，S磁极和N磁极相互垂直，并且两个磁面磁力最强，构造用于磁体紧凑安装下的大扭矩转差式电磁离合器的控制和大功率发电机的发电；
请参阅图1和图3，本发明实施例中，所述无线电能传输可采用高效率和大功率的磁耦合谐振式无线电能传输技术，线圈大小可包络内叶轮2，整个内叶轮2内的磁通变化率不受内叶轮2和flade风扇转速的影响，构造用于减少flade风扇转速对传输电能大小的影响，即防止高flade风扇转速下的无线电能产生反向传电损耗，第一原线圈17共轴安装在内涵机匣轴线前侧，第二原线圈16共轴安装在内涵机匣轴线后侧，第一副线圈16和第二副线圈14分别共轴安装在风扇底部轴线前侧和轴线后侧，并随着flade风扇旋转，由于需要原线圈和副线圈的频率一样，其对应的可调电能的调节方式是调幅，所述线圈根据具体电能大小需求可选择单侧安装和双侧安装；
请参阅图5，本发明实施例中，所述的flade叶轮盘，包含叶轮发电和叶轮风扇模式，所述flade风扇具有转速传感器作为测量反馈量，并用于flade风扇转速的闭环控制，模态转换时，控制器控制内叶轮转速和无线传输电能大小，来实现flade叶轮盘在叶轮风扇和叶轮发电模式下稳定工作和连续平稳过渡，以内叶轮2为动力涡轮为例子说明，具体工作过程为：
①叶轮发电模式：叶轮发电模式下，内叶轮转速，即动力涡轮转速NTurbine从零起动到自持转速A点，再逐渐加速到最大状态B点，此时安装在动力涡轮叶冠处的双侧轮毂发电机，旋转发电，产生大功率的电能传送出去；
②叶轮发电模式过渡到叶轮风扇模式：实际过程中，发动机起动的最大状态转速比巡航状态转速要高，故对应的起动最大状态B点的转速比叶轮风扇模式下的转速高，控制器接收到模态转变的指令，开始缓慢的减少动力涡轮转速和逐渐增加激励电源的大小，当flade风扇转速增加到C点位置时，过渡结束；
③叶轮风扇模式：flade叶轮盘工作在C点时，flade风扇工作在最佳气动稳态点，产生喷气推进力，在叶轮风扇模式下，flade风扇工作在最佳气动稳态点且不随动力涡轮转速NTurbine变化，即flade风扇工作在C-D曲线上；
④叶轮风扇模式过渡到叶轮发电模式：控制器接收到模态转变的指令，开始缓慢的增加动力涡轮转速和逐渐减少激励电源的大小，最终稳定工作在B点；
所述的叶轮风扇模式和发动机的巡航模式对应，所述的叶轮发电模式和涡轴模式相对应。
请参阅图2，本发明实施例中，所述的一种用于混合电推进发动机的flade叶轮盘构型，其特征在于，所述无轮毂双自由度传动装置，所述flade叶轮盘的内叶轮2相当于内环，flade风扇相当于外环，定轴的8个内轴承5的外壁面与内内环外壁面相接触，并实现内叶轮2的无轮毂旋转，外环也利用定轴的8个外轴承6的外壁面与外环内壁面相接触，并实现flade风扇的无轮毂旋转，所述8个内轴承5和8个外轴承6相互交叉周向排布且半径差为δ，内外轴承的内轴上穿有轴承固定轴7，所述轴承固定轴7两端定轴固定在内涵机匣轴向前侧和后侧，构造用于实现内环和外环无轮毂双自由度的无级异速传动，半径差δ的存在可以解决内外环无级异速传动过程的轴承打滑磨损的问题。
请参阅图1，本发明实施例中，所述的一种用于混合电推进发动机的flade叶轮盘构型，其特征在于，所述flade叶轮盘构型具有密封和冷却，所述flade叶轮盘的内叶轮2和flade风扇与内涵机匣之间无机械连接，并安装有防止内涵气体流到外涵道的密封装置，比如封严篦齿，所述封严篦齿是内径到外径的径向密封，不同于常规发动机的轴向流道的轴向密封；
所述的flade涡轮风扇由于采用了转差式电磁离合器和磁耦合谐振式无线电能传输，在大扭矩离合传动和大功率电能传输的过程中会产生不小的热量，需要使用热损耗小的线圈绕组并进行冷却散热，冷却通道为flade风扇叶根和内叶轮叶冠之间的间隙通道，具体在轴承固定轴7位置处，冷却方式为油冷或气冷。
请参阅图6，本发明实施例中，所述的一种用于混合电推进发动机的flade叶轮盘构型，其特征在于，所述的flade叶轮盘的内叶轮设计为动力涡轮时，即外涵道安装在发动机尾部，发动机包含巡航模式和升力模式，巡航模式下，双侧轮毂发电机产生的电能转送到机外整流器变成直流电，再在逆变器内变成交流电，该可调电能通过无线电能传输送到转差式电磁离合器，控制器控制该无线传输电能使得所述flade叶轮盘的flade风扇工作在最佳的气动稳态点，并不随着动力涡轮转速改变，升力风扇关闭，尾喷管收敛，起动电机不工作，以使得全部的能量都用于产生大水平的喷气推进力；升力模式下，无线传输电能为零，所述flade叶轮盘的flade风扇不转，双侧轮毂发电机产生的电能转送到机外整流器变成直流电，再在逆变器内变成交流电传送到升力电风扇，升力风扇满转，尾喷管扩张以降低喷气推进力，起动电机不工作，以使得全部的能量都用于产生悬停升力。
请参阅图7，本发明实施例中，所述的flade叶轮盘的内叶轮设计为内涵风扇时，flade叶轮盘安装在进气道和压气机之间，可以有效的减少涡轮处高温对轮毂发电机和转差式电磁离合器的发电和离合性能影响，发动机包含巡航模式和升力模式，巡航模式下，控制器控制无线传输电能使得所述flade叶轮盘的flade风扇工作在最佳的气动稳态点，并不随着内涵风扇转速改变，升力风扇关闭，尾喷管收敛，以使得全部的能量都用于产生大水平的喷气推进力；升力模式下，无线传输电能为零，所述flade叶轮盘的flade风扇不转，双侧轮毂发电机产生的电能先后通过整流器和逆变器传送到升力风扇，升力风扇满转，尾喷管扩张以降低喷气推进力，以使得全部的能量都用于产生悬停升力。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种用于混合电推进发动机的flade叶轮盘构型，包括：从内环到外环的轴承(1)、内叶轮(2)、双侧轮毂发电机、双侧转差式电磁离合器、无轮毂双自由度传动装置、无线电能传输激励器和flade风扇，所述双侧轮毂发电机和双侧转差式电磁离合器是指进气轴向的前后两个侧面，所述内叶轮和flade风扇靠双侧转差式电磁离合器和无轮毂双自由度传动装置连接，实现传动比的无级调节，所述轮毂发电机和转差式电磁离合器共用一块两磁极相互垂直的永磁铁，在内叶轮叶冠的两侧安装有第一永磁铁(4)和第二永磁铁(8)，永磁铁两个相互垂直的磁面都对应安装有发电电磁铁和离合电磁铁，所述转差式电磁离合器采用无线电能传输激励器供电，并且电能通过整流器(15)转化成直流电直接作用在安装在flade风扇叶根处的第一离合电磁铁(19)和第二离合电磁铁(11)上，具有固定磁性的离合电磁铁吸附永磁铁并将flade风扇按一定转动比跟着内叶轮旋转，所述转动比的大小与离合电磁铁磁场强度和内叶轮转速有关；
所述内叶轮(2)根据应用场景不同，为动力涡轮或内涵风扇，所述内叶轮(2)为动力涡轮时，flade叶轮盘安装在燃气涡轮和尾喷管之间，涡轮高温对永磁体磁性影响较大，力和扭矩沿着第一承力导叶(20)、外涵机匣、第二承力导叶(21)、尾喷管最后到动力涡轮进行传力传扭，悬臂状态的尾喷管传递压力给轴承固定轴(7)；所述内叶轮(2)为内涵风扇时，flade叶轮盘安装在进气道和压气机之间，温度对永磁体磁性影响较小，力和扭矩沿着第二承力导叶(21)、外涵机匣、第一承力导叶(20)传到进气道，悬臂状态的进气道传递压力给轴承固定轴(7)；
所述两磁极相互垂直的永磁铁的具体形状，可为90°的扇形柱体，S磁极和N磁极相互垂直，并且两个磁面磁力最强，构造用于磁体紧凑安装下的大扭矩转差式电磁离合器的控制和大功率发电机的发电；
所述无线电能传输可采用高效率和大功率的磁耦合谐振式无线电能传输技术，线圈大小可包络内叶轮(2)，整个内叶轮(2)内的磁通变化率不受内叶轮(2)和flade风扇转速的影响，构造用于减少flade风扇转速对传输电能大小的影响，即防止高flade风扇转速下的无线电能产生反向传电损耗，第一原线圈(17)共轴安装在内涵机匣轴线前侧，第二原线圈(16)共轴安装在内涵机匣轴线后侧，第一副线圈(16)和第二副线圈(14)分别共轴安装在风扇底部轴线前侧和轴线后侧，并随着flade风扇旋转，由于需要原线圈和副线圈的频率一样，其对应的可调电能的调节方式是调幅，所述线圈根据具体电能大小需求可选择单侧安装和双侧安装；
所述的flade叶轮盘，包含叶轮发电和叶轮风扇模式，所述flade风扇具有转速传感器作为测量反馈量，并用于flade风扇转速的闭环控制，模态转换时，控制器控制内叶轮转速和无线传输电能大小，来实现flade叶轮盘在叶轮风扇和叶轮发电模式下稳定工作和连续平稳过渡，以内叶轮(2)为动力涡轮为例子说明，具体工作过程为：
①叶轮发电模式：叶轮发电模式下，内叶轮转速，即动力涡轮转速NTurbine从零起动到自持转速A点，再逐渐加速到最大状态B点，此时安装在动力涡轮叶冠处的双侧轮毂发电机，旋转发电，产生大功率的电能传送出去；
②叶轮发电模式过渡到叶轮风扇模式：实际过程中，发动机起动的最大状态转速比巡航状态转速要高，故对应的起动最大状态B点的转速比叶轮风扇模式下的转速高，控制器接收到模态转变的指令，开始缓慢的减少动力涡轮转速和逐渐增加激励电源的大小，当flade风扇转速增加到C点位置时，过渡结束；
③叶轮风扇模式：flade叶轮盘工作在C点时，flade风扇工作在最佳气动稳态点，产生喷气推进力，在叶轮风扇模式下，flade风扇工作在最佳气动稳态点且不随动力涡轮转速NTurbine变化，即flade风扇工作在C-D曲线上；
④叶轮风扇模式过渡到叶轮发电模式：控制器接收到模态转变的指令，开始缓慢的增加动力涡轮转速和逐渐减少激励电源的大小，最终稳定工作在B点；
所述的叶轮风扇模式和发动机的巡航模式对应，所述的叶轮发电模式和涡轴模式相对应。
2.如权利要求1所述的一种用于混合电推进发动机的flade叶轮盘构型，其特征在于，所述无轮毂双自由度传动装置，所述flade叶轮盘的内叶轮(2)相当于内环，flade风扇相当于外环，定轴的N个内轴承(5)的外壁面与内内环外壁面相接触，并实现内叶轮(2)的无轮毂旋转，定轴的N个外轴承(6)的外壁面与外环内壁面相接触，并实现flade风扇的无轮毂旋转，所述N个内轴承(5)和N个外轴承(6)相互交叉周向排布且半径差为δ，内外轴承的内轴上穿有轴承固定轴(7)，所述轴承固定轴(7)两端定轴固定在内涵机匣轴向前侧和后侧，构造用于实现内环和外环无轮毂双自由度的无级异速传动，半径差δ的存在解决内外环无级异速传动过程的轴承打滑磨损的问题。
3.如权利要求1所述的一种用于混合电推进发动机的flade叶轮盘构型，其特征在于，所述flade叶轮盘构型具有密封和冷却，所述flade叶轮盘的内叶轮(2)和flade风扇与内涵机匣之间无机械连接，并安装有防止内涵气体流到外涵道的密封装置，比如封严篦齿，所述封严篦齿是内径到外径的径向密封，不同于常规发动机的轴向流道的轴向密封；
所述的flade涡轮风扇由于采用了转差式电磁离合器和磁耦合谐振式无线电能传输，在大扭矩离合传动和大功率电能传输的过程中会产生不小的热量，需要使用热损耗小的线圈绕组并进行冷却散热，冷却通道为flade风扇叶根和内叶轮叶冠之间的间隙通道，具体在轴承固定轴(7)位置处，冷却方式为油冷或气冷。
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