[發明專利]飛行器機艙加壓能量收集

有效

• 申請號: 201710172787.3
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN107444656B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: N·D·海勒
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B64D13/06
• 分類號: B64D13/06;B64D13/02;F01D15/08;F01D15/10;F01D25/10;F04D25/02;F04D25/08;F04D29/58
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王小東

本發明涉及飛行器機艙加壓能量收集。提供了一種能量收集系統以及利用該能量收集系統從飛行器機艙加壓系統收集能量的對應方法。根據一個方面，能量收集系統包括飛行器機艙，所述飛行器機艙包圍加壓空氣的高壓環境。空氣輸入從低壓環境接收傳入空氣，并且空氣輸出從所述高壓環境排放傳出空氣。渦輪機接收從所述飛行器機艙排放的所述加壓空氣并且利用所述加壓空氣在渦輪機軸上產生旋轉運動。能量收集機構聯接到所述渦輪機軸并且利用所述渦輪機軸的所述旋轉運動來壓縮所述傳入空氣或者創建電能。

背景技術

隨著飛行器上升，環境大氣的壓力和溫度降低。為了維持乘客的舒適度并且為飛行器機艙內提供氧氣，常規飛行器利用空氣壓縮機來壓縮冷的低壓大氣空氣并且將大氣空氣噴射到飛行器機艙中。通過以適當的速率將機艙內的溫暖加壓空氣排放到外部環境大氣，來維持飛行器機艙內的期望空氣壓力，同時提供新鮮氧氣供應。

飛行器機艙內的加壓空氣的連續更新最終具有與過程關聯的燃料成本。對于許多飛行器，與空氣壓縮機的運行相關聯的電功率源自與一個或多個飛行器發動機的齒輪箱機械聯接的發電機。發動機利用額外燃料來克服發電機的額外旋轉阻力，這減少了飛行器的燃料效率。

關于這些考慮及其它，提出了本文中做出的公開內容。

發明內容

應當理解的是，提供本發明內容，以簡化的形式介紹下面在詳細描述中進一步描述的概念的選擇。本發明內容并非旨在用于限制所要求保護的主題的范圍。

本文中描述的概念和技術提供了與飛行器機艙加壓關聯的能量收集系統以及用于收集能量的對應方法。根據一個方面，一種能量收集系統包括飛行器機艙，所述飛行器機艙包圍加壓空氣的高壓環境。所述飛行器機艙具有用于從低壓環境接收傳入空氣的空氣輸入以及用于從所述高壓環境排放傳出空氣的空氣輸出。渦輪機接收從所述飛行器機艙排放的所述加壓空氣并且利用所述加壓空氣在渦輪機軸上產生旋轉運動。能量收集機構聯接到所述渦輪機軸并且利用所述渦輪機軸的所述旋轉運動來壓縮所述傳入空氣或者創建電能。

根據又一方面，提供了一種從飛行器機艙加壓系統收集能量的方法。該方法包括：從飛行器機艙內的高壓環境接收加壓空氣。借助用于向渦輪機軸施加旋轉運動的渦輪機將所述加壓空氣釋放到低壓環境中。在能量收集機構處接收所述渦輪機軸的所述旋轉運動，在所述能量收集機構處，所述旋轉運動用于壓縮傳入空氣以創建用于所述飛行器機艙的加壓空氣。替代地，可由所述能量收集機構將所述渦輪機軸的所述旋轉運動轉換為電能并且將所述電能提供給電負載。

根據另一方面，提供了一種能量收集系統。該系統包括飛行器機艙、壓縮機、渦輪機和能量收集機構。所述飛行器機艙包圍加壓空氣的高壓環境。空氣輸入從低壓環境接收傳入空氣，并且空氣輸出從所述高壓環境排放傳出空氣。所述壓縮機在第一壓力下接收所述傳入空氣并且在高于所述第一壓力的第二壓力下將所述加壓空氣提供給所述飛行器機艙內的所述高壓環境。所述渦輪機具有渦輪機軸并接收從所述飛行器機艙排放的加壓空氣并且利用所述加壓空氣在所述渦輪機軸上產生旋轉運動。所述能量收集機構聯接到所述渦輪機軸并且利用所述旋轉運動來壓縮所述傳入空氣或者為電負載創建電能。所述渦輪機和所述壓縮機被熱耦合，使得在所述壓縮機的壓縮室內生成的熱被傳遞到所述渦輪機的膨脹室。

已討論的特征、功能和優點能在本公開的各種實施方式中獨立地實現，或者可在其它實施方式中進行組合，能參考以下描述和附圖看到其進一步細節。

附圖說明

圖1是具有空氣加壓系統的飛行器的立體圖，該空氣加壓系統構造有根據本文中描述的各種實施方式的能量收集系統；

圖2是圖示根據本文中描述的各種實施方式的能量收集系統的各個方面的視圖；

圖3A至圖3C是示出根據本文中描述的替代實施方式的能量收集機構的部件的框圖；

圖4A示出了圖示根據本文中描述的替代實施方式與從壓縮機到熱負載的熱能傳遞相關聯的能量收集的視圖；