[发明专利]用于在直升机的辅助动力电机和主发动机之间优化的动力传递的方法和结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在直升机的辅助动力发动机，特别地辅助动力单元(APU)，和主发动机之间优化的能量传递的方法，以及一种实施该方法的结构。

直升机配备有提供推进力的主发动机，以及有时配备有辅助发动机。目前，辅助发动机是作为小型燃气涡轮机的APU单元，以及在主发动机无法提供动力的飞行阶段中：在地面上，在过渡阶段(起飞、降落)内，在搜索阶段等，提供非推进动力—电力的，机械的，液压的和/或气动的。

当主发动机处于操作中时，APU单元关闭。如果发动机失效(也称为’一个发动机不工作’(OEI))，剩余发动机需要迅速地加速。

APU单元因此在飞行过程中保持关闭，以及因此关闭不必要的负荷。本发明涉及优化APU单元的使用，以使它们的存在具有成本效益。

背景技术

发动机基本上通常包括由被布置在进气口和排气管之间的压气机—燃烧室—涡轮机组件所组成的气体发生器。在操作中，燃料被注入到室中以及燃料/空气混合物的燃烧提供了产生能量的气体。这些热气在涡轮机中膨胀，其经由高压(HP)轴机械地驱动压气机。驱动轴也传递可用动力到使用能量的设备以及附件。这种类型的结构及操作适用于主发动机和APU单元。

对于主发动机，动力经由减速箱传输到直升机转子。现代发动机也具有用于驱动减速箱的自由动力涡轮机。燃烧气体在自由涡轮机内受到第二次膨胀。在该自由涡轮的轴上，除了转子，减速箱驱动使用能量的设备，即泵，交流发电机和/或负载压气机。

在一种没有自由涡轮机的简化结构中，减速箱(或，在最简单的解决方案中，设备直接地)安装在气体发生器的高压轴上。对于APU单元，涡轮机驱动经由变速箱被安装在轴上的消耗附件。

通常，APU单元在飞行过程中保持不必要的负载，以及经由整个可用牵引系统提供动力的能力没有优化。

发明内容

通过使用辅助发动机以提供能量到直升机上的设备及附件，本发明旨在优化在直升机上可用的整个牵引系统。“辅助发动机”是指允许提供动力的任何热系统，如APU单元，而且通常是指燃气轮机机或例如柴油发动机的热发动机，或燃料电池。

更具体地，本发明涉及一种用于在直升机的辅助发动机和主发动机之间优化的动力传递的方法，包括：通过经由至少一个动力适配将辅助发动机的驱动轴连接到每个主发动机的驱动轴和/或动力传输轴，在飞行阶段中提供由辅助发动机产生的所有可用动力到主发动机，在所述飞行阶段中由辅助发动机产生的动力被添加到由至少一个主发动机产生的动力。在这些情况下，辅助发动机可参与增加推进动力和/或提供非推进动力。动力适配是机械适配或机械动力到电、气动和/或液压动力的转换。

根据优选的实施例：

—辅助发动机的驱动轴在所述主发动机轴中的一个轴上被连接到至少一个主发动机，所述主发动机轴选自：具有连接涡轮发动机的结构的驱动轴、气体发生器的驱动轴和/或具有自由涡轮发动机的结构的动力传输轴；

—根据直升机的任务阶段，如果这种非对称是由一个发动机的局部故障不自觉地导致的，通过补偿所述发动机的非对称操作，以及在主动非对称的情况下通过供给到被加载的发动机，来自辅助发动机的动力供给在主发动机之间调节，以趋向于在所述发动机之间的动力平衡；

—由辅助发动机产生的机械动力的供给转换成一种从电、气动、机械和/或液压性质的能量中选择的能量；

—由于辅助发动机是燃气涡轮机，热交换发生在来自每个主发动机的废气和来自辅助发动机的压缩空气输出之间，以至少部分地从废气中回收热能，以及再次注入因此在来自辅助发动机的气体燃烧上游被加热的空气；

—当来自主发动机的废气供给足够的热能到辅助发动机以用作热源时，辅助发动机在关闭的室内运行，没有被供给的任何燃料。

本发明还涉及一种能够实施上述方法的，用于在直升机的辅助发动机和主发动机之间优化的动力传递的结构。主发动机包括气体发生器，所述气体发生器被连接到减速箱和附件变速箱用于机械、电和/或液压动力输出，以及对于辅助发动机，所述气体发生器被连接到至少一个动力转换部件。在该结构中，辅助发动机的动力转换部件直接地或通过主发动机的减速箱和/或通过附件变速箱被连接到该设备和附件。

根据特定的实施例：

—由于主发动机配备有被安装在动力传输轴上的自由涡轮机，减速箱与自由涡轮机的动力传动轴接合；

—辅助发动机的动力转换部件从用于传输电力的发电机，用于传输气动动力的负载压缩机以及用于传输机械或液压动力的变速箱中选择；