飞行器发动机制造技术

一种冲压式喷气发动机，包括：具有空气入口和排气出口的燃烧区域；以及燃料电池，燃料电池与冲压式喷气发动机的空气入口和燃料供给流体连通，其中燃料电池与燃烧区域热连通。其中燃料电池与燃烧区域热连通。其中燃料电池与燃烧区域热连通。

【技术实现步骤摘要】
飞行器发动机


[0001]本主题一般涉及飞行器发动机，更具体地涉及包括燃料电池的飞行器发动机。

技术介绍

[0002]燃料电池是提供直流(dc)电压的电化学能量转换装置，直流电压可用于为电动机、灯、通信设备等。燃料电池通过在离子导电层(也称为燃料电池的电解质)上电化学结合燃料和氧化剂而产生电能，该离子导电层可以是液体或固体。燃料电池的常见类型包括磷酸(PAFC)、熔融碳酸盐(MCFC)、质子交换膜(PEMFC)以及固体氧化物(SOFC)。
[0003]一般来说，燃料电池包括电解质和两个电极。产生电的反应通常发生在电极处，在电极处可以设置催化剂以加速反应。电极可以配置为通道、多孔层等，以增加发生化学反应的表面积。电解质将带电粒子从一个电极携带到另一个电极，否则燃料和氧化剂都是基本上不可渗透的。
[0004]典型地，燃料电池将氢气(燃料)和氧气(氧化剂)转化成水(副产物)以产生电。在高温操作中，副产物可作为蒸汽离开燃料电池。在空气用作氧化剂的情况下，空气中的氮气基本上为惰性的，并且通常通过燃料电池。示例性烃燃料包括但不限于天然气、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇和其他烃。
[0005]冲压式发动机是超音速吸气式喷气发动机的简易形式，一般来说缺少移动部件。进入冲压式发动机的空气被亚音速压缩并与燃料混合，在火焰保持器下游的燃烧室中燃烧。排出气体通过阻塞的喷嘴并以超音速排放到大气中。冲压式喷气发动机在2马赫(1500英里/小时(MPH))和4马赫(3000英里/小时(MPH))的速度之间工作效率最高。在操作期间，出口停滞温度达到3800
°
F的情况并不少见。
[0006]超音速燃烧冲压式喷气发动机(超燃冲压式喷气发动机)是在超音速气流中燃烧的冲压式喷气发动机。由于其设计，超燃冲压式喷气发动机的操作通常限于接近超音速的速度(例如，超过5马赫或3800MPH)。
[0007]喷气发动机产生的大量热能目前被忽视或浪费了。因此，本领域普通技术人员继续需要改进发动机性能和能量使用。

技术实现思路

[0008]本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过本专利技术的实践来获知。
[0009]在本公开的一个示例性方面，一种冲压式喷气发动机，包括：燃烧区域，该燃烧区域具有空气入口和排气出口；和燃料电池，该燃料电池与该冲压式喷气发动机的该空气入口和燃料供应流体连通，其中该燃料电池与该燃烧区域热连通。
[0010]在本公开的另一示例性方面中，一种航空发动机，包括：燃料电池，该燃料电池设置成在该航空发动机的燃料供给和燃烧区域之间流体连通，其中该燃料电池被配置为从该航空发动机的空气入口接收空气进气并发电。
[0011]在本公开的另一示例性方面，一种在冲压式喷气发动机上发电的方法，该方法包括：在冲压式喷气发动机的空气入口处进气；将至少一部分该进气和燃料供应给冲压式喷气发动机的燃料电池；以及通过燃料电池发电。
[0012]参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面以及优点。并入本说明书并构成本说明书一部分的附图说明了本专利技术的各个方面，并且与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
附图说明
[0013]在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本专利技术的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：
[0014]图1是根据本公开的示例性实施例的燃料电池系统的立体图。
[0015]图2是根据本公开的示例性实施例的燃料电池系统的燃料电池单元的立体图。
[0016]图3是根据本公开的示例性实施例的沿图2中的线A
‑
A看到的图2的燃料电池单元的横截面侧视图。
[0017]图4是根据本公开的示例性实施例的燃料电池单元堆叠的示意性侧视图。
[0018]图5是根据本公开的示例性实施例的冲压式喷气发动机的示意性横截面图。
[0019]图6是根据本公开的示例性实施例的冲压式喷气发动机的一部分的示意性横截面图。
[0020]图7是根据本公开的示例性实施例的在飞行器中使用燃料电池发电的方法的流程图。
具体实施例
[0021]现在将详细参考本专利技术的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细说明使用数字和字母名称来指代图纸中的特征。在附图和说明书中的相似或类似标号被用于指代本专利技术的相似或类似部分。
[0022]如本文所使用的，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换地用于将一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
[0023]术语“前”和“后”指燃气涡轮发动机或车辆内的相对位置，并指燃气涡轮发动机或车辆的正常运行姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前指更靠近发动机入口的位置，后指更靠近发动机喷嘴或排气出口的位置。
[0024]术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体流自的方向，“下游”是指流体流向的方向。
[0025]除非本文另有说明，否则术语“联接”、“固定”、“附接”等指直接联接、粘接或附接，以及通过一个或多个中间部件或特征的间接联接、粘接或附接。
[0026]除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数引用。
[0027]在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言用于修改任何可以允许变化的定量表示，而不会导致与之相关的基本功能发生变化。因此，由一个或多个术语修饰的值，例如“约”、“大约”和“基本”，不限于规定的精确值。在至少一些实例中，近似语言可对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构建或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近
似语言可以指在10％的余量内。
[0028]在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有指示，否则这些范围被标识并包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围包括端点，并且端点可彼此独立地组合。
[0029]根据本文描述的一个或多个实施例，一种飞行器发动机，诸如冲压式喷气发动机，可以包括燃料电池，该燃料电池被配置为响应于由飞行器发动机内的燃烧所耗散的热能而发电。该燃料电池可以设置在飞行器发动机的旁通空气通道中，并通过空气入口从周围环境接收空气。通过旁通空气通道的空气可以以亚音速流动，而飞行器发动机的主空气通道以超音速操作。空气可与燃料一起通过燃料电池，并进入燃烧室，在燃烧室中空气可被点燃以产生可以推进飞行器的推力。该燃料电池可以在离子交换过程中利用空气和燃料来发电。在某些实施例中，燃料电池可利用内部重整燃料，从而消除对外部重整燃料或外部再加热空气进行操作的需求，并减少飞行器上用于燃料电池使用所需的子系统数量。由此所得到的飞行器可以具有减轻的重量和简化的发动机复杂性，并增加热效率和降低比燃料消耗。在其他实施例中，燃料电池可以利用外部或部分外部重整燃料。
[0030]现在参考附图，图1示出了燃料电池系统100的实施例。该系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冲压式喷气发动机，其特征在于，包括：燃烧区域，所述燃烧区域具有空气入口和排气出口；和燃料电池，所述燃料电池与所述空气入口和所述冲压式喷气发动机的燃料供应流体连通，其中，所述燃料电池与所述燃烧区域热连通。2.根据权利要求1所述的冲压式喷气发动机，其特征在于，所述燃料电池包括：一个或多个空气通道，所述一个或多个空气通道配置为将空气的至少一部分从所述空气入口输送至所述燃烧区域；和一个或多个燃料通道，所述一个或多个燃料通道配置为将所述燃料供应的至少一部分输送到所述燃烧区域。3.根据权利要求2所述的冲压式喷气发动机，其特征在于，所述空气通道和所述燃料通道通过所述燃料电池的支撑结构彼此间隔开，所述支撑结构包括主体，所述主体包括在所述主体的第一侧上的多个第一突起部和在所述主体的与所述第一侧相对的第二侧上的多个第二突起部，所述多个第一突起部限定所述空气通道，所述多个第二突起部限定所述燃料通道。4.根据权利要求2所述的冲压式喷气发动机，其特征在于，所述空气通道和所述燃料通道与所述燃烧区域直接连通。5.根据权利要求1所述的冲压式喷气...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：