[發(fā)明專利]用于飛行器的混合電力推進系統(tǒng)和其渦輪機的起動方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810601129.6
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN109018377B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R.C.洪;M.T.甘斯勒
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B64D27/02
• 分類號: B64D27/02;B64D27/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 金飛;劉林華

本申請?zhí)峁┮环N用于飛行器的混合電力推進系統(tǒng)和其渦輪機的起動方法。所述混合電力推進系統(tǒng)包括推進器和渦輪機。所述渦輪機包括高壓渦輪，所述高壓渦輪通過高壓轉(zhuǎn)軸驅(qū)動聯(lián)接到高壓壓縮機。所述混合電力推進系統(tǒng)還包括電氣系統(tǒng)，所述電氣系統(tǒng)包括第一電機、第二電機和電能儲存單元，所述電能儲存單元可電連接至第一電機和第二電機。所述第一電機聯(lián)接到所述渦輪機的所述高壓轉(zhuǎn)軸，所述第二電機聯(lián)接到所述推進器以用于驅(qū)動所述推進器以為飛行器提供推進益處。所述混合電力推進系統(tǒng)還包括控制器，所述控制器配置成將電功率從電源提供至所述第一電機，以驅(qū)動所述第一電機起動或者輔助起動所述渦輪機。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請的主題一般涉及混合電力飛行器推進系統(tǒng)，以及一種起動混合電力飛行器推進系統(tǒng)內(nèi)的渦輪機的方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的商業(yè)飛行器大體包括機身、一對機翼、和提供推力的推進系統(tǒng)。推進系統(tǒng)通常包括至少兩個飛行器發(fā)動機，例如渦扇噴氣發(fā)動機。每一個渦扇噴氣發(fā)動機通常安裝于飛行器機翼中相應(yīng)的一個機翼，例如處于位于機翼下方、與機翼和機身分開的懸空位置。

一開始必須起動渦扇噴氣式發(fā)動機。另外，在飛行期間如果渦扇噴氣式發(fā)動機非計劃關(guān)閉則可能需要起動或者更具體地重新起動一個或多個渦扇噴氣式發(fā)動機。例如，由于吸入冰塊、鳥擊、由飛行機組命令的不經(jīng)意的發(fā)動機關(guān)閉，渦扇噴氣式發(fā)動機可能關(guān)閉。

在一開始起動時，起動器系統(tǒng)(例如氣動起動器)使發(fā)動機旋轉(zhuǎn)到足以發(fā)起渦扇噴氣式發(fā)動機的燃燒區(qū)段的點燃的速度。關(guān)于飛行中起動，目前有至少兩種類型。飛行中發(fā)動機起動的第一種類型是“輔助”起動，其中，發(fā)動機被通過發(fā)動機的氣流和起動器系統(tǒng)施加的扭矩兩者旋轉(zhuǎn)。飛行中發(fā)動機起動的第二種類型通常稱作“未輔助”起動，原因是未利用常規(guī)的發(fā)動機起動器，來使發(fā)動機加速。代之，僅是通過發(fā)動機的環(huán)境氣流產(chǎn)生扭矩，使發(fā)動機在滅火(lightoff)之前旋轉(zhuǎn)到最小速度。與通過發(fā)動機的氣流關(guān)聯(lián)的此扭矩通常稱作“風(fēng)轉(zhuǎn)(windmilling)”扭矩。在未輔助情況下的扭矩和所產(chǎn)生的最小滅火前速度相對于在輔助起動操作中獲得的扭矩和速度通常較低。

輔助起動通常優(yōu)于未輔助起動，原因是附加的起動器扭矩使發(fā)動機更快更可靠地達到怠速，且由于高排氣溫度等導(dǎo)致的對發(fā)動機的總應(yīng)力較小。無論如何，在某些條件下由于起動器系統(tǒng)的電力不可用，需要以未輔助方式起動發(fā)動機。在大多數(shù)情況下，起動器系統(tǒng)由另一飛行器發(fā)動機提供的氣動能或者由輔助動力單元(APU)供能。如果既沒有運行，也沒有有效地運行，則氣動能可能對起動器系統(tǒng)不可用，因此重新起動必須是未輔助類型的。

當(dāng)執(zhí)行未輔助起動時，發(fā)動機滅火必須出現(xiàn)在最小速度，所述最小速度由風(fēng)轉(zhuǎn)扭矩確定。此最小速度相對于輔助情況較低，因此主燃料泵(其通過核心的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動)通常尺寸過大以能夠提供足夠的燃料以此最小速度起動發(fā)動機。另外，與輔助起動相比，在未輔助情況下缺少起動器系統(tǒng)扭矩導(dǎo)致較高的內(nèi)部溫度，較慢的加速度速率以及在任何特定的加速度速率下降低的壓縮機失速裕度。這些因素可降低成功起動的概率，增加執(zhí)行重新起動所需的時間，并且由于升高的內(nèi)部溫度可能降低發(fā)動機內(nèi)某些部件的使用壽命。

類似地，在輔助起動中，傳統(tǒng)的起動器系統(tǒng)通常提供次優(yōu)扭矩貢獻，這是由于起動器系統(tǒng)的限制扭矩/功率容量，以及缺少以接近或超越發(fā)動機怠速的速度操作起動器的能力。在高緯度和飛行中起動期間此次優(yōu)扭矩貢獻變差，因為當(dāng)環(huán)境壓力降低時(即當(dāng)在較高高度操作時)給起動器系統(tǒng)提供氣動功率的系統(tǒng)通常經(jīng)歷容量的降低。

因此，具有以下特征的推進系統(tǒng)將是有用的：提供燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的較高概率的起動；燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的更高效的起動，和/或燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的更快速的起動。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的各方面和優(yōu)勢將部分地在以下描述中闡述，或可從所述描述顯而易見，或可通過本申請的實施而得知。