用于飞机的流量倍增器系统技术方案

本文描述了用于飞机(100)的流量倍增器系统(1800)。流量倍增器系统(1800)包括涡轮压缩机(1806)，该涡轮压缩机(1806)具有压缩机(1808)、涡轮机(1810)和联接在压缩机(1808)和涡轮机(1810)之间的驱动轴(1812)。压缩机(1808)的压缩机出口(1816)流体地联接到燃气涡轮发动机(402)中的喷射器(1804)。该系统还包括流体地联接压缩空气罐(1802)和涡轮机入口(1818)的供应管路(1822)以及联接到供应管路(1822)的阀(1826)。该系统包括控制器(1828)，该控制器(1828)被配置为基于请求增加燃气涡轮发动机(402)的输出功率的输入信号(1850)，发送命令信号以打开阀(1826)以使得加压空气能够从压缩空气罐(1802)流到涡轮机入口(1818)。涡轮机(1810)驱动压缩机(1808)以在压缩机出口(1816)处产生高压空气，该高压空气被提供到燃气涡轮发动机(402)中以增加输出功率。

【技术实现步骤摘要】
用于飞机的流量倍增器系统
本公开总体涉及飞机，并且更具体地涉及用于飞机的流量倍增器系统。
技术介绍
飞机通常包括一个或多个发动机以产生推力。存在许多不同类型或布置的发动机，诸如涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机等。这些发动机包括用于产生推力的推进器(诸如风扇或螺旋桨)，以及驱动推进器的发动机核心(诸如燃气涡轮发动机)。虽然对于某些飞行状况有效，但这些发动机通常受限于它们可以操作的海拔高度。特别是，由于更高海拔高度的气压降低，发动机只能爬到一定海拔高度。此外，已知的飞机通常包括利用高压空气的一个或多个系统。高压空气从飞机的发动机中排出。这降低了发动机的效率，并且还需要更大、更重的发动机来支持(一个或多个)飞机系统的需求。
技术实现思路
本文公开了一种用于飞机中的流量倍增器系统。流量倍增器系统包括涡轮压缩机，该涡轮压缩机包括压缩机、涡轮机和联接在压缩机和涡轮机之间的驱动轴。涡轮机具有涡轮机入口和涡轮机出口。压缩机具有压缩机入口和压缩机出口。压缩机出口流体地联接到设置在燃气涡轮发动机中的喷射器。流量倍增器系统还包括将压缩空气罐流体地联接到涡轮机入口的供应管路和联接到供应管路的阀，该阀用以控制加压空气从压缩空气罐到涡轮机入口的流动。流量倍增器系统进一步包括控制器，该控制器被配置为基于请求增加燃气涡轮发动机的输出功率的输入信号，发送命令信号以打开阀以使得加压空气能够从压缩空气罐流到涡轮机入口。涡轮机用于驱动压缩机以在压缩机出口处产生高压空气。喷射器用于将高压空气提供到燃气涡轮发动机中以增加燃气涡轮发动机的输出功率。本文公开了一种增加飞机发动机的输出功率的方法。该方法包括在控制器处接收请求经由流量倍增器系统增加飞机的燃气涡轮发动机的输出功率的输入信号。流量倍增器系统包括含有加压空气的压缩空气罐、具有压缩机和涡轮机的涡轮压缩机，以及设置在压缩空气罐和涡轮机的涡轮机入口之间的阀。压缩机的压缩机出口流体地联接到设置在燃气涡轮发动机中的喷射器。该方法还包括基于输入信号经由控制器发送命令信号以打开阀。阀在打开时能够使加压空气从压缩空气罐流到涡轮机入口，加压空气为涡轮机提供动力以驱动压缩机以在压缩机出口处产生高压空气。高压空气经由喷射器喷射到燃气涡轮发动机中。本文公开的飞机包括混合动力推进发动机，该混合动力推进发动机具有燃气涡轮发动机、电动马达和推进器。燃气涡轮发动机在第一操作模式期间驱动推进器，并且电动马达在第二操作模式期间驱动推进器。该飞机还包括流量倍增器系统，以在混合动力推进发动机以第一操作模式操作时，将高压空气提供到燃气涡轮发动机的核心进气口(coreairintake)中，以增加燃气涡轮发动机的输出功率。流量倍增器系统包括含有加压空气的压缩空气罐以及包括压缩机和涡轮机的涡轮压缩机。压缩机具有压缩机出口，该压缩机出口流体地联接到燃气涡轮发动机的核心进气口。加压空气用于为涡轮机提供动力以驱动压缩机以产生高压空气，该高压空气被提供到燃气涡轮发动机的核心进气口中。附图说明图1示出了可以实施本文公开的示例的飞机。图2为根据本公开的教导构造的示例混合动力推进发动机的示意图。图3为两个示例混合动力推进发动机的示意图。图4为结合包括燃气涡轮发动机和电动马达的涡轮风扇发动机实施的示例混合动力推进发动机的局部剖视图。图5为结合包括燃气涡轮发动机和电动马达的涡轮螺旋桨发动机实施的示例混合动力推进发动机的局部剖视图。图6为图4的混合动力推进发动机的电动马达的放大视图。图7A和7B为来自图6的超控(overrunning)离合器的横截面视图。图8A为表示将混合动力推进发动机从第一操作模式改变为第二操作模式的示例方法的流程图。图8B为表示将混合动力推进发动机从第二操作模式改变为第一操作模式的示例方法的流程图。图9示出了根据本公开的教导构造的示例核心阻尼器。在图9中，示例核心阻尼器结合图4的示例混合动力推进发动机实施。图10示出了结合图5的示例混合动力推进发动机实施的图9的示例核心阻尼器。图11A和11B分别为处于打开状态和关闭状态的图9的示例核心阻尼器的透视图。图12A为表示将核心阻尼器从打开状态操作到关闭状态并且可以通过图9和图10的混合动力推进发动机实施的示例方法的流程图。图12B为表示将核心阻尼器从关闭状态操作到打开状态并且可以通过图9和图10的混合动力推进发动机实施的示例方法的流程图。图13示出了根据本公开的教导构造的示例增压系统。在图13中，示例增压系统结合图9的混合动力推进发动机实施。图14示出了结合图10的混合动力推进发动机实施的图13的示例增压系统。图15示出了图13的增压系统的示例压缩空气罐，其用作图1的飞机的机身中的后部压力隔框(bulkhead)。图16为图13的示例增压系统的示例喷射器的透视图。图17A为表示激活增压系统以增加飞机发动机的输出功率的可以由图13和图14的增压系统实施的示例方法的流程图。图17B为表示停用增压系统的可以由图13和图14的增压系统实施的示例方法的流程图。图18示出了根据本公开的教导构造的示例流量倍增器系统。在图18中，示例流量倍增器系统结合图9的混合动力推进发动机实施。图19示出了结合图10的混合动力推进发动机实施的图18的示例流量倍增器系统。图20A为表示激活流量倍增器系统以向飞机的一个或多个系统提供高压、高质量气流的可以由图18和图19的流量倍增器系统实施的示例方法的流程图。图20B为表示停用流量倍增器系统的可以由图18和图19的流量倍增器系统实施的示例方法的流程图。附图不是按比例绘制。通常，在整个附图和随附的书面描述中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。如在本专利中所使用的，陈述任何部件(例如，层、膜、区、区域或板)以任何方式位于另一部件上(例如，定位在其上、位于其上、设置在其上或形成在其上等)表示所引用的部件与另一部件接触，或者所引用的部件在另一部件之上，其中一个或多个中间部件位于其间。陈述任何部件与另一部件接触意味着两个部件之间没有中间部件。具体实施方式本文公开了用于飞机的示例混合动力推进发动机。混合动力推进发动机包括内燃发动机(诸如燃气涡轮发动机)和电动马达，其联接到诸如风扇或螺旋桨的推进器并且以并行方式操作以驱动推进器。本文描述的混合动力推进发动机可以在不同的操作模式之间操作，其中燃气涡轮发动机和/或电动马达用于驱动推进器以产生向前推力。例如，在第一操作模式下，当期望增加的推力水平时，燃气涡轮发动机驱动推进器以产生向前推力。在第一操作模式下，电动马达可以关闭和/或以其他方式不为推进器提供动力。在第二操作模式下，电动马达驱动推进器以产生向前推力(而燃气涡轮发动机关闭和/或以其他方式不为推进器提供动力)，因为电动马达在某些飞行条件期间对于驱动推进器更有效。例如，在起飞和着陆期间，当需要增加推力水平时，可以使用燃气涡轮发动机。而电动马达可以在巡航期间使用，在巡航期间，飞机处于较高的海拔高度并且受到更小的阻力。因此，燃气涡轮发动机在飞行期间使用的时间较短。结果，飞机上需要更少的燃料，从而进一步降低了飞机的总重量。此外，在某些情况下，电动马达可以用于在起飞和/或爬升期间辅助燃气涡轮发动机，并且因此，可以使用更小、更轻的燃气涡轮发动机。本文描述的示例混合动力推进发动机包括设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于飞机(100)中的流量倍增器系统(1800)，所述流量倍增器系统(1800)包括：涡轮压缩机(1806)，其包括压缩机(1808)、涡轮机(1810)和联接在所述压缩机(1808)和所述涡轮机(1810)之间的驱动轴(1812)，所述涡轮机(1810)具有涡轮机入口(1818)和涡轮机出口(1820)，所述压缩机(1808)具有压缩机入口(1814)和压缩机出口(1816)，所述压缩机出口(1816)流体地联接到设置在燃气涡轮发动机(402)中的喷射器(1804)；供应管路(1822)，其将压缩空气罐(1802)流体地联接到所述涡轮机入口(1818)；阀(1826)，其联接到所述供应管路(1822)以控制所述加压空气从所述压缩空气罐(1802)到所述涡轮机入口(1818)的流动；以及控制器(1828)，其被配置为基于请求增加所述燃气涡轮发动机(402)的输出功率的输入信号(1850)，发送命令信号以打开所述阀(1826)以使所述加压空气能够从所述压缩空气罐(1802)流到所述涡轮机入口(1818)，所述涡轮机(1810)驱动所述压缩机(1808)以在所述压缩机出口(1816)处产生高压空气，所述喷射器(1804)将所述高压空气提供到所述燃气涡轮发动机(402)中以增加所述燃气涡轮发动机(402)的所述输出功率。...

【技术特征摘要】
2018.04.19 US 15/957,5881.一种用于飞机(100)中的流量倍增器系统(1800)，所述流量倍增器系统(1800)包括：涡轮压缩机(1806)，其包括压缩机(1808)、涡轮机(1810)和联接在所述压缩机(1808)和所述涡轮机(1810)之间的驱动轴(1812)，所述涡轮机(1810)具有涡轮机入口(1818)和涡轮机出口(1820)，所述压缩机(1808)具有压缩机入口(1814)和压缩机出口(1816)，所述压缩机出口(1816)流体地联接到设置在燃气涡轮发动机(402)中的喷射器(1804)；供应管路(1822)，其将压缩空气罐(1802)流体地联接到所述涡轮机入口(1818)；阀(1826)，其联接到所述供应管路(1822)以控制所述加压空气从所述压缩空气罐(1802)到所述涡轮机入口(1818)的流动；以及控制器(1828)，其被配置为基于请求增加所述燃气涡轮发动机(402)的输出功率的输入信号(1850)，发送命令信号以打开所述阀(1826)以使所述加压空气能够从所述压缩空气罐(1802)流到所述涡轮机入口(1818)，所述涡轮机(1810)驱动所述压缩机(1808)以在所述压缩机出口(1816)处产生高压空气，所述喷射器(1804)将所述高压空气提供到所述燃气涡轮发动机(402)中以增加所述燃气涡轮发动机(402)的所述输出功率。2.根据权利要求1所述的流量倍增器系统(1800)，其中所述阀(1826)为减压截止阀，并且其中所述控制器(1828)被配置为基于质量气流需求水平操作所述阀(1826)以将所述加压空气的压力降低到目标压力值。3.根据权利要求1所述的流量倍增器系统(1800)，其中所述供应管路(1822)为第一供应管路(1822)，并且其中所述压缩机入口(1814)经由第二供应管路(1822)接收环境空气，所述压缩机(1808)在被驱动时，增加所述压缩机入口(1814)和所述压缩机出口(1816)之间的所述环境空气的压力。4.根据权利要求1所述的流量倍增器系统(1800)，其中所述压缩机出口(1816)经由第三供应管路(1822)流体地联接到所述喷射器(1804)，并且其中所述涡轮机出口(1820)流体地联接到所述第三供应管路(1836)，使得离开所述涡轮机出口(1820)的空气与离开所述压缩机出口(1816)的空气混合并被供应到所述燃气涡轮发动机(402)中的所述喷射器(1804)。5.根据权利要求1所述的流量倍增器系统(1800)，进一步包括联接到所述驱动轴(1812)的电动马达(1840)，并且其中所述控制器(1828)被配置为基于较高质量气流需求而控制所述阀(1826)以将所述加压空气供应到所述涡轮机(1810)以驱动所述压缩机(1808)，并且被配置为基于较低质量气流需求而控制所述电动马达(1840)以驱动所述压缩机(1808)。6.根据权利要求5所述的流量倍增器系统(1800)，其中所述驱动轴(1812)包括经由超控离合器(1844)联接的第一驱动轴(1846)和第二驱动轴(1848)，所述超控离合器(1844)设置在所述涡轮机(1810)和所述电动马达(1840)之间，以使所述电动马达(1840)能够独立于所述涡轮机(1810)驱动所述压缩机(1808)。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·G·麦金，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US