[發明專利]多線軸渦輪機操作和控制的電機輔助

在審

• 申請號: 202011382586.4
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112922731A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 托馬斯·威廉·布朗;賈斯汀·保羅·史密斯;多米尼克·巴龍
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C9/00
• 分類號: F02C9/00;F02C9/48;F01D11/20;H02K7/10;H02K7/18
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 徐穎聰

提供了一種多線軸渦輪機，該多線軸渦輪機具有可被控制以向渦輪機的線軸之一輸入動力的電機。一方面，多線軸渦輪機可以是用于飛行器的混合電動燃氣渦輪發動機。混合電動燃氣渦輪發動機可包括第一線軸，第二線軸以及與第一線軸可操作地聯接的電機。響應于推力需求的增加，電動機從電源接收電力。進而，電機將扭矩施加到第一線軸，從而使第一線軸的轉速增加。以此方式，電機可以電輔助渦輪機以滿足推力需求的增加。

技術領域

本公開總體上涉及具有可操作以幫助其操作和控制的至少一個電機的多線軸渦輪機。

背景技術

對于用于飛行器的多線軸燃氣渦輪發動機，發動機效率至少部分取決于旋轉和固定部件之間的間隙，旋轉和固定部件例如旋轉渦輪葉片和固定護罩。通常，葉片的尖端與護罩之間的間隙越緊(即，間隙越閉合)，則燃氣渦輪發動機的操作效率越高。因此，使葉片尖端間隙最小化有助于最佳的發動機性能和效率。

使葉片尖端間隙最小化的一個挑戰是，當推力需求增大或減小時，渦輪葉片以與周向圍繞它們的護罩和殼體不同的速率膨脹和收縮。因此，常規地，葉片尖端間隙被留得更敞開，以解決發動機的爆發和加速，特別是在飛行的巡航階段。確實，巡航間隙的尺寸通常被確定為使得發動機可以執行階段爬升而不會遭受渦輪葉片摩擦。摩擦事件可能會導致發動機性能和效率降低，可能會降低渦輪葉片和/或護罩的有效使用壽命，并可能會使發動機的排氣溫度裕度變差。因此，理想地，葉片尖端間隙被設定為使葉片尖端與護罩之間的間隙最小，而渦輪機械部件不會遭受摩擦事件。

在某些情況下，發動機被控制成使得發動機的推力增加速率受到限制，特別是在巡航操作期間。這允許間隙設置得比其他情況下更緊密，因此，在巡航操作期間可以實現更好的發動機效率。然而，限制發動機的推力增加速率降低了發動機的響應性，這對于飛行員和機組人員可能是不希望的。

因此，解決上述一個或多個挑戰的多線軸渦輪機將是有用的。此外，具有解決上述一個或多個挑戰的至少一個多線軸燃氣渦輪發動機的飛行器將是有利的。此外，解決上述一個或多個挑戰的多線軸渦輪機的操作方法將是有益的。

發明內容

本發明的各方面和優點將在下面的描述中部分地闡述，或者可以從該描述中顯而易見，或者可以通過實施本發明而獲知。

在一方面，提供了一種運載器。該運載器包括燃氣渦輪發動機。燃氣渦輪發動機包括第一可旋轉部件和第二可旋轉部件。燃氣渦輪發動機還包括與第一可旋轉部件可操作地聯接并且與電源連通的電機。電機可操作以從電源接收電力。此外，該運載器包括具有一個或多個處理器和一個或多個存儲裝置的計算系統，該一個或多個存儲裝置存儲指令，該指令在由一個或多個處理器執行時使一個或多個處理器執行操作，在執行操作時，一個或多個處理器被構造為：接收指示對燃氣渦輪發動機的推力需求變化的輸入；并且響應于接收到的指示對燃氣渦輪發動機的推力需求變化的輸入，使電機改變第一可旋轉部件上的施加扭矩，從而改變第一可旋轉部件的轉速。

在另一方面，提供了一種用于運載器的渦輪機。該渦輪機包括第一可旋轉部件，第二可旋轉部件以及與該第一可旋轉部件可操作地聯接的電機。渦輪機還包括具有一個或多個處理器和一個或多個存儲裝置的控制器，該一個或多個存儲裝置存儲指令，該指令在由一個或多個處理器執行時使一個或多個處理器執行操作，在執行操作時，一個或多個處理器被構造為：接收指示對渦輪機的推力需求增加的輸入；并且響應于對渦輪機的推力需求增加，使電機向第一可旋轉部件施加扭矩。

在另一方面，提供了一種方法。該方法包括通過一個或多個計算裝置接收指示對具有第一線軸和第二線軸的多線軸渦輪機的推力需求增加的輸入。響應于所接收的指示對多線軸渦輪機的推力需求增加的輸入，該方法還包括通過一個或多個計算裝置使與第一線軸可操作地聯接的電機增加第一線軸的轉速。