[發(fā)明專利]用于使飛機(jī)的一系列電部件合理化的方法和實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280023892.6
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN103547779B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉恩-米歇爾·海洛特
• 申請（專利權(quán)）人: 渦輪梅坎公司
• 主分類號(hào): F02C7/32
• 分類號(hào): F02C7/32;F02C7/36
• 代理公司: 中國商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司11234
• 代理人: 宋義興,周偉明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使飛機(jī)的電能傳輸部件的鏈合理化的方法。本發(fā)明還涉及能夠?qū)崿F(xiàn)該方法的機(jī)電機(jī)構(gòu)和具有依照此機(jī)構(gòu)設(shè)置的電能部件的飛機(jī)。

背景技術(shù)

飛機(jī)通常具有至少一個(gè)已知為APU的機(jī)上輔助能量單元。APU是個(gè)小的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其與一電流發(fā)生器相連，并能夠向使地面上的飛機(jī)移動(dòng)的電動(dòng)機(jī)提供電能。

APU通常安裝在飛機(jī)中，以在地面上向不同的耗能系統(tǒng)（電的、氣動(dòng)的和液壓能的、空氣調(diào)節(jié)的）供能，以起動(dòng)主引擎。如果必要，APU可重啟并在空調(diào)控制系統(tǒng)或電分配系統(tǒng)失效的情況下用于飛行中。被賦予證明，例如引擎型證明的充分安全，在一些飛行階段中，其可取代主引擎，向耗能系統(tǒng)供能。

如圖1中所示，APU10通常包括：氣體發(fā)生器—包括空氣A1的壓縮機(jī)1、用于燃燒空氣A1和燃料K1的混合物的室2，和兩個(gè)渦輪3和4—以及至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)和動(dòng)力軸5。第二渦輪4通常為固定類型的渦輪，最有力的APU配備有自由渦輪。

氣體G1的膨脹的第3和4級(jí)通過驅(qū)動(dòng)軸5向壓縮機(jī)1供能。此軸5還是個(gè)動(dòng)力軸：因此剩余能量存在于該軸5上以在APU操作時(shí)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，例如在地面上或在一些飛行階段過程中，特別是在起飛、著陸或潛在引擎故障的情況下。其中渦輪4為自由渦輪，可用的能量傳送到與軸5在同一直線上的驅(qū)動(dòng)軸上的系統(tǒng)。

為了滿足壓縮空氣Ac的要求，例如在滑行時(shí)，一載荷壓縮機(jī)6通過由軸5提供的可用能量而被驅(qū)動(dòng)，以壓縮引入的空氣A0。此壓縮機(jī)6連接到例如一空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)或一氣壓系統(tǒng)（未示出）。

為了向系統(tǒng)提供電能，特別是用于起動(dòng)主引擎的電能，軸5與經(jīng)傳動(dòng)齒輪箱8的齒輪P1-P3而平行安裝的兩個(gè)交流發(fā)電機(jī)7a和7b相連。在每個(gè)交流發(fā)電機(jī)7a和7b的各驅(qū)動(dòng)軸9a和9b上，分別設(shè)置有機(jī)械保險(xiǎn)絲，以能夠在一交流發(fā)電機(jī)發(fā)生故障的情況下削減過大的扭矩水平。這些保險(xiǎn)絲可例如加工成強(qiáng)制離合器或可斷部分。

該電流產(chǎn)生裝置，包括至少一個(gè)交流發(fā)電機(jī)，在此加倍，因?yàn)榘踩夹g(shù)提供技術(shù)冗余，并具有至少兩個(gè)可用的獨(dú)立電路。一般而言，設(shè)備的零件通常復(fù)制并保持獨(dú)立。

一APU通常由電起動(dòng)機(jī)組件（未示出）起動(dòng)，主引擎由通過安裝到該APU的驅(qū)動(dòng)軸5上的負(fù)載壓縮機(jī)6供能的氣動(dòng)起動(dòng)機(jī)起動(dòng)。

最近電起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)（簡寫為SG）的出現(xiàn)使得氣動(dòng)起動(dòng)機(jī)6可用于主引擎，而用于APU的電起動(dòng)機(jī)組件被去除。通過使用電力電子學(xué)裝置EP1和EP2，用作SG的交流發(fā)電機(jī)7a和7b在APU起動(dòng)階段通過電力連接器LP1和LP2轉(zhuǎn)變?yōu)橐浑妱?dòng)機(jī)（起動(dòng)機(jī)），隨后在電流供應(yīng)階段轉(zhuǎn)變?yōu)橐话l(fā)電機(jī)（交流發(fā)電機(jī)）。所述電力電子學(xué)裝置調(diào)節(jié)來自飛機(jī)電網(wǎng)R1和R2或傳送到這些電網(wǎng)上的由SG7a和7b供應(yīng)的電能。此傳送使得可向飛機(jī)系統(tǒng)供能，特別是向空調(diào)系統(tǒng)的電動(dòng)壓縮機(jī)組供能。

在由飛機(jī)電池所發(fā)起的APU起動(dòng)過程中，直流電通過EP1和EP2轉(zhuǎn)換為不同頻率的交流電，使得可控制在APU起動(dòng)階段被調(diào)節(jié)的速度和/或扭矩。

另外，一數(shù)字控制單元U1，也稱作FADEC（全權(quán)數(shù)字引擎控制），調(diào)節(jié)動(dòng)力傳輸單元8的齒輪的速度。該調(diào)節(jié)通過經(jīng)計(jì)量單元D1將合適量的燃料K1噴射入燃燒室2中而有效。此量由控制單元U1根據(jù)由一速度傳感器Cr提供，并由控制單元U1所傳送的傳輸單元8的齒輪的速度與一參考值之間的差而計(jì)算和應(yīng)用。所述控制單元U1以及電力電子學(xué)裝置EP1和EP2通過電纜或無線電連接器LA而與飛機(jī)控制中心相連，以根據(jù)飛行條件協(xié)調(diào)和預(yù)見動(dòng)力控制。

現(xiàn)今，電子系統(tǒng)的主要增長傾向于促進(jìn)“全電子”概念。基于上面描述的供能結(jié)構(gòu)的使用不適于驅(qū)動(dòng)這些系統(tǒng)。

已知，例如，提供一電力電子學(xué)系統(tǒng)以控制負(fù)載壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)，或電動(dòng)機(jī)-壓縮機(jī)機(jī)組，以滿足壓縮空氣的要求。通常，在網(wǎng)絡(luò)R1、R2中使用四個(gè)電動(dòng)機(jī)-壓縮機(jī)機(jī)組，以向兩個(gè)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)或ECS（環(huán)境控制系統(tǒng)）供能。這種類型的控制要求使用電動(dòng)機(jī)-壓縮機(jī)組和大容量交流發(fā)電機(jī)，例如具有200kVA功率，以產(chǎn)生各電動(dòng)機(jī)-壓縮機(jī)組的電動(dòng)機(jī)的電需求和飛機(jī)的電需求，特別是在APU起動(dòng)的過程中。

這樣，所述系統(tǒng)的增加導(dǎo)致使用過多數(shù)量的用于所述系統(tǒng)的電配位的電動(dòng)機(jī)和/或發(fā)電機(jī)，以及變速箱中機(jī)電連接系統(tǒng)的增加。該機(jī)構(gòu)因此變得復(fù)雜，對于其能量使用來說不是很經(jīng)濟(jì)。具體說，所占據(jù)的空間、質(zhì)量以及成本增加，而可靠性卻減小。

另外，在飛機(jī)交流電供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中，APU增加了電能的主源，其使用限制了一些飛行階段，并在電控箱中采用非常復(fù)雜的實(shí)時(shí)電路切換形式，特別是確保在發(fā)生故障時(shí)提供不同的功能。