用于飞行器的混合电力推进系统及操作方法技术方案

本申请公开了一种用于飞行器的混合电力推进系统，其包括涡轮机，该涡轮机包括第一转轴和第二转轴。本申请还公开了一种用于操作混合电力推进系统的方法，其包括通过一个或多个计算装置操作涡轮机，使得第一转轴机械地驱动混合电力推进系统的主推进器；以及通过向机械地联接至第一转轴、第二转轴或两者的电机提供电力或者从所述电机提取电力，由一个或多个计算装置修改限定在第一转轴和第二转轴之间的速度关系参数。

【技术实现步骤摘要】
用于飞行器的混合电力推进系统及操作方法
本主题大体涉及用于飞行器的混合电力推进系统和用于操作该系统的方法。
技术介绍
传统的商业飞行器大体包括机身、一对机翼、和提供推力的推进系统。推进系统通常包括至少两个飞行器发动机，例如涡扇喷气发动机。每一个涡扇喷气发动机通常安装于飞行器机翼中相应的一个机翼，例如处于位于机翼下方、与机翼和机身分开的悬空位置。根据双转轴涡扇喷气发动机，低压转轴将低压压缩机连接至低压涡轮机，高压转轴将高压压缩机连接至高压涡轮机。低压转轴可以进一步连接至风扇。在调小(turn-down)操作(例如，发动机减速或其他推力减小操作)期间，由于例如低压部件和/或附连至低压部件的比如为风扇的特征的更大的惯性，高压部件可以比低压部件更快地减速。因此，为了防止低压压缩机在高压部件更快速地减速时失速，通常设置排气阀门以允许空气在低压压缩机的下游排放。但是，这些排气阀门和其他相关设备可能相对较重，尤其是考虑到其使用频率。因此，具有能够减小尺寸或消除排气阀门的燃气涡轮发动机的推进系统将是有用的。
技术实现思路
本专利技术的各方面和优势将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本专利技术的实施而得知。在本公开的一个示例性方面中，提供一种操作用于具有涡轮机的飞行器的混合电力推进系统的方法，涡轮机包括第一转轴和第二转轴。该方法包括通过一个或多个计算装置操作涡轮机，使得第一转轴机械地驱动混合电力推进系统的主推进器；以及通过向机械地联接至第一转轴、第二转轴或两者的电机提供电力或者从电机提取电力，由一个或多个计算装置修改限定在第一转轴和第二转轴之间的速度关系参数。在一些示例性方面中，通过一个或多个计算装置修改限定在第一转轴和第二转轴之间的速度关系参数包括：由一个或多个计算装置接收表示第一转轴的旋转速度的数据；由一个或多个计算装置接收表示第二转轴的旋转速度的数据；由一个或多个计算装置确定速度关系参数在期望的速度关系参数范围之外；以及通过一个或多个计算装置向电机提供电力或者通过一个或多个计算装置从电机提取电力，以将速度关系参数带入期望的速度关系参数范围内。在一些示例性方面中，该方法进一步包括通过一个或多个计算装置修改流向涡轮机的燃烧区段的燃料流。根据该示例性方面，通过一个或多个计算装置修改限定在第一转轴和第二转轴之间的速度关系参数包括通过一个或多个计算装置向电机提供电力或者通过一个或多个计算装置从电机提取电力，以将速度关系参数带入或保持在期望的速度关系参数范围内。例如，在一些示例性方面中，通过一个或多个计算装置修改流向涡轮机的燃烧区段的燃料流包括通过一个或多个计算装置减少流向涡轮机的燃烧区段的燃料流，以便相对于第一转轴的速度促使减小第二转轴的速度。例如，在一些示例性方面中，第一转轴是低压转轴，其中，第二转轴是高压转轴，其中，电机机械地联接到第一转轴，以及其中，通过一个或多个计算装置修改限定在第一转轴和第二转轴之间的速度关系参数包括通过一个或多个计算装置从电机提取电力，以将速度关系参数带入或保持在期望的速度关系参数范围内。例如，在一些示例性方面中，通过一个或多个计算装置减少流向燃气涡轮发动机的燃烧区段的燃料流包括通过一个或多个计算装置起动飞行器的涉及减小来自燃气涡轮发动机的动力需求的飞行阶段。例如，在一些示例性方面中，通过一个或多个计算装置修改流向涡轮机的燃烧区段的燃料流包括通过一个或多个计算装置增加流向涡轮机的燃烧区段的燃料流，以便相对于第一转轴的速度促使第二转轴的速度增大。例如，在一些示例性方面中，第一转轴是低压转轴，其中，第二转轴是高压转轴，其中，电机机械地联接到第二转轴，以及其中，通过一个或多个计算装置修改限定在第一转轴和第二转轴之间的速度关系参数包括通过一个或多个计算装置向电机提供电力，以将速度关系参数带入或保持在期望的速度关系参数范围内。例如，在一些示例性方面中，第一转轴是低压转轴，其中，第二转轴是高压转轴，其中，第一转轴在低压压缩机和低压涡轮之间延伸，其中，第二转轴在高压压缩机和高压涡轮之间延伸，以及其中，通过所述一个或多个计算装置修改限定在第一转轴和第二转轴之间的速度关系参数包括其中通过一个或多个计算装置在从低压压缩机向高压压缩机提供基本全部气流同时修改速度关系参数。在一些示例性方面中，速度关系参数是第一转轴和第二转轴之间的加速度失配。在一些示例性方面中，混合电力推进系统还包括电能存储单元，其中，电能存储单元可电连接到电机，以及其中，通过一个或多个计算装置修改限定在第一转轴和第二转轴之间的速度关系参数包括由一个或多个计算装置通过从电能存储单元向电机提供电力或从电机向电能存储单元提取电力来修改速度关系参数。例如，在一些示例性方面中，电能存储单元被构造为存储至少大约五十千瓦时的电力。在一些示例性方面中，主推进器是风扇，以及其中，风扇和涡轮机一起被构造为涡扇发动机。在本公开的示范性实施例中，提供一种用于飞行器的混合电力推进系统。混合电力推进系统包括涡轮机，该涡轮机包括第一转轴、第二转轴和燃烧区段。混合电力推进系统还包括主推进器，主推进器机械地联接到第一转轴，使得第一转轴在操作期间旋转主推进器。混合电力推进系统还包括机械地联接到第一转轴、第二转轴或两者的电机以及可电连接到电机的电能存储单元。混合电力推进系统还包括控制器，该控制器包括存储器和一个或多个处理器，存储器存储指令，指令在由一个或多个处理器执行时使混合电力推进系统执行功能。这些功能包括通过向电机提供电力或从电机提取电力来修改第一转轴和第二转轴之间的速度关系参数。在一些示例性实施例中，涡轮机包括联接到第一转轴的低压压缩机、联接到第二转轴的高压压缩机以及从低压压缩机延伸到高压压缩机的管道，其中，管道在涡轮机的所有操作状态期间固定就位。在一些示例性实施例中，涡轮机包括联接到第一转轴的低压压缩机、联接到第二转轴的高压压缩机以及从低压压缩机延伸到高压压缩机的管道，其中，管道不限定任何排气阀开口。在一些示例性实施例中，指令进一步包括修改流向涡轮机的燃烧区段的燃料流。根据该示例性实施例，修改限定在第一转轴和第二转轴之间的速度关系参数包括向电机提供电力或者从电机提取电力，以将速度关系参数带入或保持在期望的速度关系参数范围内。在一些示例性实施例中，修改限定在第一转轴和第二转轴之间的速度关系参数包括：接收表示第一转轴的旋转速度的数据；接收表示第二转轴的旋转速度的数据；确定速度关系参数在期望的速度关系参数范围之外；以及向电机提供电力或从电机提取电力以将速度关系参数带入期望的速度关系参数范围内。在一些示例性实施例中，第一转轴是低压转轴，其中，第二转轴是高压转轴，其中，第一转轴在低压压缩机和低压涡轮之间延伸，其中，第二转轴在高压压缩机和高压涡轮之间延伸，以及其中，修改速度关系参数包括在从低压压缩机向高压压缩机提供基本全部气流的同时修改速度关系参数。在一些示例性实施例中，电能存储单元被构造成存储至少大约五十千瓦时的电力。具体地，本申请技术方案1公开了一种操作混合电力推进系统的方法，所述混合电力推进系统用于具有涡轮机的飞行器，所述涡轮机包括第一转轴和第二转轴，所述方法包括通过一个或多个计算装置操作所述涡轮机，使得所述第一转轴机械地驱动所述混合电力推进系统的主推进器；以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作混合电力推进系统的方法，所述混合电力推进系统用于具有涡轮机的飞行器，所述涡轮机包括第一转轴和第二转轴，所述方法包括：通过一个或多个计算装置操作所述涡轮机，使得所述第一转轴机械地驱动所述混合电力推进系统的主推进器；以及通过向机械地联接至第一转轴、第二转轴或两者的电机提供电力或从机械地联接至第一转轴、第二转轴或两者的电机提取电力，由所述一个或多个计算装置修改限定在第一转轴和第二转轴之间的速度关系参数。

【技术特征摘要】
2017.06.08 US 15/6170801.一种操作混合电力推进系统的方法，所述混合电力推进系统用于具有涡轮机的飞行器，所述涡轮机包括第一转轴和第二转轴，所述方法包括：通过一个或多个计算装置操作所述涡轮机，使得所述第一转轴机械地驱动所述混合电力推进系统的主推进器；以及通过向机械地联接至第一转轴、第二转轴或两者的电机提供电力或从机械地联接至第一转轴、第二转轴或两者的电机提取电力，由所述一个或多个计算装置修改限定在第一转轴和第二转轴之间的速度关系参数。2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过所述一个或多个计算装置修改限定在所述第一转轴和第二转轴之间的所述速度关系参数包括：通过所述一个或多个计算装置接收表示所述第一转轴的旋转速度的数据；通过所述一个或多个计算装置接收表示所述第二转轴的旋转速度的数据；通过所述一个或多个计算装置确定所述速度关系参数在期望的速度关系参数范围之外；以及通过所述一个或多个计算装置向所述电机提供电力或者通过所述一个或多个计算装置从所述电机提取电力，以将所述速度关系参数带入所述期望的速度关系参数范围内。3.根据权利要求1所述的方法，其还包括：通过所述一个或多个计算装置修改流向所述涡轮机的燃烧区段的燃料流；其中，通过所述一个或多个计算装置修改限定在所述第一转轴和所述第二转轴之间的所述速度关系参数包括通过所述一个或多个计算装置向所述电机提供电力，或者通过所述一个或多个计算装置从所述电机提取电力，以将所述速度关系参数带入或保持在期望的速度关系参数范围内。4.根据权利要求3所述的方法，其中，通过所述一个或多个计算装置修改流向所述涡轮机的所述燃烧区段的燃料流包括通过所述一个或多个计算装置减少流向所述涡轮机的燃烧区段的燃料流，以便促使所述第二转轴的速度相对于所述第一转轴的速度减小。5.根据权利要求3所述的方法，其中，通过所述一个或多个计算装置修改流向所述涡轮机的所述燃烧区段的燃料流包括通过所述一个或多个计算装置增加流向所述涡轮机的燃烧区段的燃料流，以便促使所述第二转轴的速度相对于所述第一转轴的速度增大。6.根据权利要求3所述的方法，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S阿迪巴特拉，RC洪，MT甘斯勒，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US