用于飛行器的電力系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]渦輪發(fā)動機，以及特別地燃氣渦輪發(fā)動機，還已知為燃燒渦輪發(fā)動機，是從在許多渦輪葉片上穿過發(fā)動機的燃燒氣體流中提取能量的旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機。燃氣渦輪發(fā)動機已用于陸上和海上移動及發(fā)電，但是最常見地用于航空應(yīng)用，諸如用于飛機，包括直升機。在飛機中，燃氣渦輪發(fā)動機用于飛行器的推進。
【背景技術(shù)】
[0002]燃氣渦輪發(fā)動機可具有兩個或更多轉(zhuǎn)軸(spool)，包括提供總體推進系統(tǒng)推力的大部分的低壓(LP)轉(zhuǎn)軸、以及通過沿機尾方向引導(dǎo)廢氣產(chǎn)物而驅(qū)動一個或更多壓縮機并產(chǎn)生附加推力的高壓(HP)轉(zhuǎn)軸。三轉(zhuǎn)軸燃氣渦輪發(fā)動機包括第三中壓(IP)轉(zhuǎn)軸。
[0003]燃氣渦輪發(fā)動機還經(jīng)常向許多不同附件提供動力，諸如發(fā)電機、啟動器/發(fā)電機、永磁交流發(fā)電機(PMA)、燃油泵以及液壓泵，例如用于飛行器上除推進以外所需功能的設(shè)備。例如，當(dāng)代飛行器需要電力用于航空電子設(shè)備、電動機以及其他電氣設(shè)備。與燃氣渦輪發(fā)動機聯(lián)接的發(fā)電機將發(fā)動機的機械動力轉(zhuǎn)化為向附件提供動力所需的電能。
[0004]不同附件可以不同動力需求操作，并因此，多種供電特性必須并入到電氣系統(tǒng)。例如，飛行器常常具有AC(交流電)和DC(直流電)提供動力的附件。在許多商用飛行器中，傳統(tǒng)的115V、400Hz的動力可提供用于常見電氣裝置的插入，盡管飛行器系統(tǒng)附件中的許多以直流電操作。
[0005]在當(dāng)代飛行器尤其是包括可在不同電壓、頻率或兩者下操作的集中的主和次功率總線的商用飛行器中，向附件提供合適動力的困難加劇。此外，由于主和次傳輸線，具有集中的主和次功率總線增加了空間和重量需求。
[0006]在聯(lián)接至高壓轉(zhuǎn)軸和低壓轉(zhuǎn)軸的發(fā)電機中，該問題進一步加劇，該發(fā)電機向動力系統(tǒng)提供動力，通常供給不同的電壓和頻率，其可在沒有首先按需轉(zhuǎn)換動力的情況下不提供不間斷動力傳遞到電負載。例如，來自發(fā)電機的功率首先從交流轉(zhuǎn)換為270V直流或28V直流的電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，其然后按需轉(zhuǎn)換以用于附件。
[0007]此外，飛行器附件具有動態(tài)電力需求，其可規(guī)律地加壓于特別的發(fā)電系統(tǒng)。這樣的加壓可導(dǎo)致在系統(tǒng)中到電負載的不足電力傳輸，或甚至在正?；蚓o急操作期間的電力中斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在一個實施例中，一種用于飛行器的電力系統(tǒng)具有電負載和至少一個帶有高壓轉(zhuǎn)軸和低壓轉(zhuǎn)軸的噴氣發(fā)動機，電力系統(tǒng)包括由高壓轉(zhuǎn)軸驅(qū)動并輸出第一高直流電壓的第一電機、由低壓轉(zhuǎn)軸驅(qū)動并輸出第二高直流電壓的第二電機、以及接收第一和第二高直流電壓并向電負載供給高直流電壓的配電總線。
[0009]本發(fā)明的第一技術(shù)方案為一種用于飛行器的電力系統(tǒng)，其具有電負載以及至少一個帶有高壓轉(zhuǎn)軸和低壓轉(zhuǎn)軸的噴氣發(fā)動機，電力系統(tǒng)包括:第一電機，其由高壓轉(zhuǎn)軸驅(qū)動并輸出第一高直流電壓；第二電機，其由低壓轉(zhuǎn)軸驅(qū)動并輸出第二高直流電壓；以及配電總線，其接收第一和第二高直流電壓并向電負載供給高直流電壓。
[0010]本發(fā)明的第二技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第一技術(shù)方案中，第一高直流電壓和第二高直流電壓是相同的電壓。
[0011]本發(fā)明的第三技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第二技術(shù)方案中，相同的電壓是+/-270Vdco
[0012]本發(fā)明的第四技術(shù)方案為，在本發(fā)明的前述任一技術(shù)方案中，配線總線包括向電負載中的至少一些供給第一高直流電壓的第一分配總線、向電負載中的至少一些供給第二高直流電壓的第二分配總線，并且第一和第二分配總線選擇性地并聯(lián)聯(lián)接。
[0013]本發(fā)明的第五技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第四技術(shù)方案中，電力系統(tǒng)進一步包括選擇性地聯(lián)接至第一和第二分配總線中的至少一個的負載調(diào)整單元。
[0014]本發(fā)明的第六技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第五技術(shù)方案中，負載調(diào)整單元選擇性地聯(lián)接至第二分配總線。
[0015]本發(fā)明的第七技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第五或第六技術(shù)方案中，電力系統(tǒng)進一步包括選擇性地聯(lián)接至第一和第二分配總線中的至少一個的輔助動力單元。
[0016]本發(fā)明的第八技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第七技術(shù)方案中，輔助動力單元選擇性地聯(lián)接至第一和第二分配總線兩者。
[0017]本發(fā)明的第九技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第四至第八技術(shù)方案中的任一者中，電力系統(tǒng)進一步包括選擇性地聯(lián)接至第一和第二分配總線中的至少一個的緊急動力單元。
[0018]本發(fā)明的第十技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第九技術(shù)方案中，電力系統(tǒng)進一步包括選擇性地聯(lián)接至第二分配總線的緊急動力單元。
[0019]本發(fā)明的第十一技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第四至第十技術(shù)方案中的任一者中，第一和第二電機以及第一和第二分配總線限定發(fā)動機動力系統(tǒng)，其提供用于至少一個噴氣發(fā)動機中的每一個。
[0020]本發(fā)明的第十二技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第i^一技術(shù)方案中，每個發(fā)動機動力系統(tǒng)的第二分配總線是選擇性地聯(lián)接的。
[0021]本發(fā)明的第十三技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第十二技術(shù)方案中，每個發(fā)動機動力系統(tǒng)的第一分配總線是選擇性地聯(lián)接的。
[0022]本發(fā)明的第十四技術(shù)方案為，在本發(fā)明的前述任一技術(shù)方案中，電力系統(tǒng)進一步包括選擇性地可電連接至配電總線和ECS/CAC的電動機啟動器控制器。
[0023]本發(fā)明的第十五技術(shù)方案為，在本發(fā)明的前述任一技術(shù)方案中，第一電機包括輸出第一高直流電壓的啟動器/發(fā)電機，并且第二電機包括輸出第二高直流電壓的發(fā)電機。
[0024]本發(fā)明的第十六技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第十五技術(shù)方案中，啟動器/發(fā)電機和發(fā)電機中的至少一個包括電聯(lián)接至整流器的多相繞組。
[0025]本發(fā)明的第十七技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第十五或第十六技術(shù)方案中，電力系統(tǒng)進一步包括將低壓轉(zhuǎn)軸聯(lián)接至發(fā)電機的速度范圍減小單元。
[0026]本發(fā)明的第十八技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第十七技術(shù)方案中，配電總線包括向電負載中的至少一些供給第一高直流電壓的第一分配總線、向電負載中的至少一些供給第二高直流電壓的第二分配總線，并且第一和第二分配總線選擇性地并聯(lián)聯(lián)接。
[0027]本發(fā)明的第十九技術(shù)方案為，在本發(fā)明的第十八技術(shù)方案中，電力系統(tǒng)進一步包括:負載調(diào)整單元，其選擇性地聯(lián)接至第二分配總線；輔助動力單元，其選擇性地聯(lián)接在第一和第二分配總線之間；緊急動力單元，其選擇性地聯(lián)接至第二分配總線；以及電動機啟動器控制器，其選擇性地可電連接在第一分配總線和ECS/CAC之間。
【附圖說明】
[0028]在圖中:
圖1是用于飛行器的燃氣渦輪發(fā)動機的示意截面圖。
[0029]圖2是用于圖1的燃氣渦輪發(fā)動機的電力系統(tǒng)的示意框圖。
[0030]參考標(biāo)號:
10燃氣渦輪發(fā)動機
12風(fēng)扇區(qū)段
14風(fēng)扇
16低壓壓縮機
18聞壓壓縮機
20燃燒區(qū)段
22聞壓潤輪
24低壓渦輪
26高壓轉(zhuǎn)軸
28低壓轉(zhuǎn)軸
30高壓渦輪轉(zhuǎn)軸
32葉片
34葉片平臺
36葉片頂部
40電力系統(tǒng)架構(gòu)
42左電氣系統(tǒng)
44右電氣系統(tǒng)
46啟動器-發(fā)電機(高壓)
48發(fā)電機(低壓)
50附件傳動箱 52第一高電壓直流輸出 54速度范圍減小驅(qū)動器(SRR)
56第二高電壓直流輸出 58第一主分配總線 60第二主分配總線 62輔助動力單元(APU)
64高電壓直流輸出(APU)
66負載調(diào)整單元(LLU)
68高電壓直流輸入/輸出(LLU) 70高電壓電負載 72低電壓電負載 74固態(tài)功率轉(zhuǎn)換單元 76公共電動機-啟動器控制器 78交流電動機 80緊急動力單元(EPU)
82高電壓直流輸出(EPU)
84緊急主分配總線 86緊急次分配總線 88緊急電負載。
【具體實施方式】
[0031]本發(fā)明的所述實施例致力于從飛行器發(fā)動機提取動力，以及更特別地使得能夠從渦輪發(fā)動機(優(yōu)選地燃氣渦輪發(fā)動機)產(chǎn)生電力的電力系統(tǒng)架構(gòu)。然而將了解，本發(fā)明未如此限制并具有在非飛行器用途中對電力系統(tǒng)架構(gòu)的普通用途，諸如其他汽車用途和非汽車產(chǎn)業(yè)、商用以及住宅用途。在當(dāng)前實施例的一個示例中，任何超過+/-270V的電壓應(yīng)被認為是“高電壓”。應(yīng)進一步認識到，用于本發(fā)明的實施例的處于或降到+/-270V以下的電壓應(yīng)被認為是“低電壓”。雖然+/-270V是高/低電壓區(qū)分的一個示例，但應(yīng)考慮到，用于飛行器電力系統(tǒng)的電壓在未來可能改變，并因此預(yù)想用于高/低電壓的