[发明专利]用于多发动机飞行器的混合推进系统

说明书

一种用于多发动机飞行器的混合推进系统，包括每个装配有气体发生器的多个自由涡轮涡轮机，多个自由涡轮涡轮机包括至少一个第一涡轮机(1)或混合涡轮机，至少一个第一涡轮机(1)或混合涡轮机能够在飞行器的稳定飞行期间在至少待机状态下操作，而多个涡轮级中的其它涡轮机在该稳定飞行的过程期间单独操作。混合涡轮机(1)与第一和第二相同的电工顺序相关联，第一和第二相同的电工顺序每个包括电机(分别为2、3)，电机(分别为2、3)可以操作作为起动器且作为发电机，并且电机(分别为2、3)自身连接到功率电子模块(分别为4、5)，功率电子模块(分别为4、5)自身选择性地连接到特定的供电模块(8)(诸如机载网络)，并且连接到至少一个电能存储构件(分别为6、7)。电工顺序各自设计用于传送至少等于混合涡轮机(1)的快速再激活所需总功率(Prr)一半的最大功率。

技术领域

本发明涉及如普遍设置于直升机上的自由涡轮发动机领域。

如所知的，自由涡轮发动机(通常被称为燃气涡轮(GT))包括在直升机中经由超速离合器(自由轮)和主减速器(MGB)与主要由压缩机、燃烧室和高压涡轮构成的气体发生器一起驱动其转子的动力涡轮或“自由”涡轮。

“附件传动箱”的强度降低齿轮装置用于将气体发生器的轴连接到由定子和转子构成的且能够与马达(起动器)或与发电机同样良好地操作的电机(ELM)。在马达模式下，由电能来源为电机供电，并且其产生用于驱动涡轮发动机的气体发生器旋转的扭矩，特别地用于起动涡轮发动机的气体发生器和将涡轮发动机的气体发生器置于待机模式中的目的，因此为气体发生器提供辅助。在发电机模式下，由气体发生器驱动电机旋转，以从中取出机械功率，然后将该机械功率转换成用于为飞行中的飞行器的直流(DC)低压机载网络(OBN)供电的电功率。OBN一般连接到低压电力存储设备，例如，28伏特(V)蓄电池。

本发明更特别地涉及用于多发动机飞行器的混合推进系统，特别地是双发动机或三发动机飞行器，即，当一个或多个其它发动机保持激活时，具有在飞行阶段(被称为“经济飞行阶段”)期间能够处于待机的至少一个发动机的系统。

背景技术

当具有两个涡轮发动机的飞行器处于巡航飞行状态时，文献FR 2 967 132和FR 2967 133提出将两个发动机之一置于待机模式中以使其自由涡轮不与MGB同步，与此同时增加来自另一个发动机的功率，从而使得可能减少系统的整体燃料消耗。

因此，本发明特别地位于减少具有至少两个发动机的直升机的消耗的背景下，其中，在经济巡航飞行期间，即，在表现为每个发动机上所要求的功率较低而引起非常高的单位消耗量(SC)的飞行阶段期间，发动机之一处于待机，使得另一个发动机以高功率操作并因此得利于更低的单位消耗量。

已经提出该待机模式的几个变型。

在被称为“普通慢车”的待机模式下，燃烧室是烧着的，并且气体发生器的轴以其正常速度的60％到80％的范围内的速度旋转。

在被称为“超级慢车”的第一变型中，去同步的气体发生器的气体发生器可以以低速在慢车模式下进行调节，其中气体发生器的轴以其正常速度的20％到60％范围中的速度旋转。

在被称为“辅助超级慢车”的第二变型中，从MGB去同步的燃气涡轮的气体发生器还可以在之后借助于电机和附件传动箱将辅助驱动扭矩施加到气体发生器的情况下，在低的慢车模式下进行调节。

在第三变型中，涡轮发动机的燃烧室可以完全关闭，并且然后提出维持气体发生器以适合于在巡航飞行阶段结束时促进重新点火的速度旋转。速度的适当范围可以被称为优选的点火窗口。被称为“转向”模式的该操作模式涉及将长期辅助提供给气体发生器。通过机械辅助，气体发生器的轴以其正常速度的5％到20％的范围中的速度旋转。

在整个巡航飞行的持续时间中可能被维持的这些操作模式下，由待机的发动机传输到MGB的功率一般是零，并且照例不可能从其气体发生器取得功率。