[发明专利]飞行器发电系统

说明书

本发明提供了一种飞行器发电系统，该飞行器发电系统具有被配置为由飞行器的气体涡轮引擎驱动的电功率发电机。该电功率发电机被进一步配置为电耦合到飞行器的一个或多个电气负载，该电功率发电机由冷却剂子系统冷却。该冷却剂子系统的冷却性能受到气体涡轮引擎的操作的影响。该飞行器发电系统还具有控制子系统，该控制子系统被配置为根据冷却剂子系统的冷却性能动态地控制发电机的电气输出功率容量。

技术领域

本公开涉及具有电功率发电机的飞行器发电系统。

背景技术

飞行器气体涡轮引擎通常具有辅助齿轮箱，该辅助齿轮箱从引擎接收机械驱动以运行一个或多个电功率发电机以及其他引擎附件(诸如用于液压流体、燃料和油的泵)。此类发电机通常是飞行器上的主要电功率来源。随着飞行器功能变得更加电气化并且更少依赖于液压回路和气动回路，对电功率的需求不断增长。

飞行器电功率发电机必须被冷却。冷却剂流体的方便来源是：从飞行器的箱泵送的用于在引擎燃烧室中燃烧的燃料，以及引擎的油系统的油。然而，引擎的操作条件可能影响这些冷却剂的性能。例如，起飞时的高环境温度可增加燃料温度，或者推力需求的减小(例如，当从爬升转变为巡航时)可显著降低燃料流速。常规的电功率发电机根据最坏情况进行配置，即，在最不利的操作条件下提供最高的电功率需求。这由图1的示意图中的箭头设计点指示，该示意图示出了矩形区域，该矩形区域限定系统针对给定电功率发电机所允许的电功率输出和冷却剂性能度量(在这种情况下，为冷却剂入口温度或到发电机的冷却剂流速)的组合。图中的关键特征是：

·无论冷却剂入口温度或流速如何，都采用恒定的电气输出功率边界极限。

·无论电气输出功率要求如何，都采用恒定的冷却剂入口温度或流速边界极限。

然而，如矩形的阴影区域所指示，发电机的实际操作区域小于矩形区域，其中最坏情况设计点形成未使用的容量的区域的顶点。这意味着设备被设计用于从未在运行中遇到的条件；从而增加了引擎热管理系统和电功率发电机的尺寸、重量、成本和容量。此外，在远离最坏情况设计点的情况下，设备可能释放了潜力，其中在允许的电功率输出和冷却剂性能度量的组合的矩形区域之外也可能实现安全的操作。

US 2013/0184901提出了一种载具能量管理和功率管理系统。更具体地讲，智能自适应功率系统管理器(IAPSM)负责与任务执行器(ME)和功率管理系统(PMS)通信，以便向ME提供建议输出并向PMS和全权限数字电子控制器(FADEC)提供指令输出，目的是根据最佳的条件来控制一个或多个功率系统部件和一个或多个功率产生部件。

发明内容

一般来讲，本公开提供了飞行器电功率系统，该飞行器电功率系统具有电功率发电机和发电机控制器，该发电机控制器被配置为动态地控制发电机的电气输出功率。动态控制可以利用飞行器的操作特性(诸如热/冷天条件下的电气负载要求)来实现引擎热管理系统和引擎电功率发电机的尺寸、重量、成本、容量和效率的改善。

根据第一方面，提供了一种飞行器发电系统，所述飞行器发电系统具有由所述飞行器的气体涡轮引擎驱动并且电耦合到所述飞行器的一个或多个电气负载的电功率发电机，所述电功率发电机由冷却剂子系统冷却，

其中所述冷却剂子系统的冷却性能受到所述气体涡轮引擎的操作的影响，并且其中所述飞行器发电系统还具有控制子系统，所述控制子系统被配置为根据所述冷却剂子系统的所述冷却性能动态地控制所述发电机的电气输出功率容量。

根据第二方面，提供了一种飞行器气体涡轮引擎和第一方面的所述发电系统的组合，所述电功率发电机由所述气体涡轮引擎驱动。

根据第三方面，提供了一种具有所述飞行器气体涡轮引擎和第二方面的所述发电系统的组合的飞行器，所述电功率发电机电耦合到所述飞行器的一个或多个电气负载。