專利名稱：用于航空燃?xì)廨啓C(jī)引擎裝置的電力供應(yīng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空燃?xì)廨啓C(jī)弓摩的供電裝置。
技術(shù)背景圖1所示為一種傳統(tǒng)的禾lj用航空燃?xì)廨啓C(jī)弓摩發(fā)電的電路。發(fā)電機(jī)，例如綜合驅(qū)動發(fā)電機(jī)(IDG)，是由引擎驅(qū)動，并將電力傳輸?shù)浇涣?AC) 母線，該交流母線構(gòu)成飛機(jī)配電電路的一部分。該配電電路通常包括直流(DC)母 線，該直流母線通過變壓整流器單元(TRU)由交流母線供電。在下述文獻(xiàn)中詳細(xì) 描述了飛機(jī)電力網(wǎng)絡(luò)中發(fā)電和配電的具體系統(tǒng)US 5 764 502， US 5 233 286， US 2004/119454，以及EP0 838 396。一旦引擎達(dá)到一定速度，與引擎相關(guān)的全權(quán)電力控制單元(ECU)模塊就會得 到發(fā)電機(jī)供電，該發(fā)電機(jī)可以是永磁鐵交流發(fā)電機(jī)(PMA)，其安裝在與引擎渦輪 軸機(jī)械連接的設(shè)備箱上。如圖所示，ECU也與直流母線相連，或者作為一種變體， 也可與飛機(jī)電力電路的交流母線相連，以便在弓l擎速度尚未達(dá)到足夠大之前獲得供 電，直至引擎速度足以使PMA發(fā)出所需電量；或者當(dāng)PMA不能工作時，EOJ也 能獲得供電?？梢栽诿總€有關(guān)飛機(jī)引擎中找到與圖1所示相似的電路，這產(chǎn)生了多個電源可 行方案。ECU禾,它所接收到的電能使其各部件運(yùn)轉(zhuǎn)，并激勵弓摩的多個構(gòu)件，如探測 器或傳麟，電控閥，或只需有限電能的伺服閥。通常地，ECU包括兩個Mj、的相 同部分(1/2 ECU)或通道。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明更具體地涉及燃?xì)廨啓C(jī)引擎的電力電路，而不是籠統(tǒng)的飛機(jī)電力電路， 本發(fā)明的目的是掛共一種用于燃?xì)廨啓C(jī)飛機(jī)弓i擎中配電的新穎結(jié)構(gòu)，當(dāng)越來越多的 弓l擎裝置需要利用電能而不是水能來工作時，這種結(jié)構(gòu)特別適用。該目的通過燃?xì)廨啓C(jī)飛機(jī)引擎的供電電路來達(dá)到，該電路具有至少三條供電母
線，包括第一母線，用于向引擎的第一電力裝置酉戰(zhàn)直流電或交流電；第二母線， 用于向引擎的其他電力裝置酉戰(zhàn)較高電壓的直流電或交流電；第一母線、第二母線 與第三母線相連，該第三母線與至少一個電源相連。所需電能可從飛機(jī)的配電網(wǎng)絡(luò)中獲得。不再需要為弓l擎供電的特殊的發(fā)電機(jī)。 由于飛機(jī)上電能消耗的增加，更多電能需要被傳輸至飛機(jī)的電力網(wǎng)絡(luò)。與飛機(jī)上(電 力)網(wǎng)絡(luò)所需的電能相比，引擎所需電能較少，因此它可以從網(wǎng)絡(luò)中獲取電能而不 會引起任何過多妨礙。然而，仍然可以使用特殊電源，例如專用于引擎并由其驅(qū)動的發(fā)電機(jī)，以便發(fā) 出所需電能，從而使得引擎能夠完全獨(dú)立的運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)電源是AC電源時，例如飛機(jī)上的電力網(wǎng)絡(luò)(如115伏AC或230伏AC， 400 赫茲或其他不同頻率)，或弓l擎專用發(fā)電機(jī)，引擎供電設(shè)備的不同實施例可設(shè)想如下.第一實施例，其中第一母線是交流配電母線，其通過變壓器和斷路器與第三母 線相連，第二母線是交流配電母線，其可僅通過斷路器與第三母線相連，第二母線 的電壓與第三母線的可用電壓相同；.第二實施例，其中第一母線是直流配電母線，其通過電壓轉(zhuǎn)換器或變壓整流器， 以及斷路器與第一母線相連，第二母線是交流配電母線，其可僅通過斷路器與第三 母線相連，如第一實施例中所述；.第三實施例，其中，第一母線是如第二實施例所述的直流配電母線，第二母線 是直流配電母線，其通過電壓轉(zhuǎn)換器或^E整流器，以及斷路器與第三母線相連； 以及.第四實施例，其中，第一母線是如第一實施例所述的交流配電母線，第二母線 是如第三實施例所述的直流配電母線?？梢钥闯?，在第一和第二實施例中，當(dāng)?shù)诙妇€所需電壓與第三母線的可用電 壓不同時，第二母線可通過變壓器與第三母線相連。當(dāng)電源是直流電源時，例如飛機(jī)上的電路網(wǎng)絡(luò)(如270伏DC)，可設(shè)想引擎和 供電設(shè)備的第五實施例，其中第一母線是直流配電母線，其通過電壓轉(zhuǎn) 奐器以及斷 路器與第三母線相連，第二配電母線可僅通過斷路器與第三母線相連，第二母線的電壓與第三母線的可用電壓相同。然而，當(dāng)?shù)诙妇€所需電壓與第三母線可用電壓 不同時，在第二母線和第三母線之間仍可設(shè)置電壓轉(zhuǎn)換器。第一供電母線最好用于向所需功率小于ioo瓦的電力裝置供電。第一電力裝置
可包含以下中的一項或多項引擎的電子穩(wěn)壓模塊，用于控制輸送給引擎的燃油流速的閥門，用于管理引擎構(gòu)件的維護(hù)和使用的系統(tǒng)，壓縮機(jī)瞬時排氣葉片(transient bleed vane)，用于控制輸送給引擎燃燒室噴油嘴的燃油流速的閥門，用于控審控氣 流速從而調(diào)節(jié)渦輪機(jī)葉片尖端間隙的閥門，以及用于點燃燃燒室的設(shè)備。其他電力設(shè)備可以包含以下中的一項或多項用于控制可變螺距葉片(variable pitchvane)的俯仰角的設(shè)備，用于壓縮機(jī)的可調(diào)節(jié)的排氣閥(bleedvalve),向引擎 提供燃油的電路的泵。根據(jù)本發(fā)明的供電設(shè)備的一錯征，弓摩的電力裝置與激勵，控第蜮伺服控制 的電子電路相連，并且至少有一些電路被局部嵌入并集成進(jìn)相應(yīng)的裝置中，并由供 電母線為其f共電。根據(jù)本發(fā)明的供電設(shè)備的一個變化實施例，用于調(diào)節(jié)渦輪機(jī)葉片尖端間隙的系 統(tǒng)包括由第三母線供電的電熱設(shè)備。


通過閱讀下面的非限帝勝描述，以及參考相關(guān)附圖，可以更好的理解本發(fā)明， 其中圖1，如前所述，是一個框圖，揭示了一種已知的用于飛機(jī)電力電路的發(fā)電和 配電方式，以及該飛機(jī)電力電路；圖2—6是框圖，揭示了根據(jù)本發(fā)明飛機(jī)弓摩供電電路的不同具體實施例；圖7詳細(xì)揭示了圖2—6所述供電電路的一部分；以及圖8和圖9是框圖，揭示了圖2所述供電電路的兩個變化實施例。
具體實施方式
在圖2—6中，附圖標(biāo)記10和20分別表示飛機(jī)以及與飛機(jī)相適應(yīng)的燃?xì)廨啓C(jī)引 擎的周界。如圖所示，弓摩20驅(qū)動一個或兩個發(fā)電機(jī)21 ，為飛機(jī)的配電網(wǎng)纟鞭供所需電力。較佳地，使用被引擎輪機(jī)驅(qū)動時能夠作為電啟動器并隨后作為發(fā)電機(jī)而工作的電器， 這類機(jī)器通常被稱為啟動器/發(fā)電機(jī)(S/G)。為了^l分的目的，飛機(jī)的另一個弓摩驅(qū)動一個或兩個類似的發(fā)電機(jī)，同樣，與發(fā)電機(jī)21并行地向飛機(jī)的配電網(wǎng)劍專輸電能，以便使飛機(jī)上具有備份電源。輸送的電能在飛機(jī)的配電網(wǎng)絡(luò)中被轉(zhuǎn)換成交流電，典 型值為在400赫茲或其他不同頻率下為115伏或230伏，或轉(zhuǎn)換為直流電，典型亍直 為270伏。弓摩的電力裝置運(yùn)行所需的電能通過供電線12， 12'從飛機(jī)的配電網(wǎng)絡(luò)中獲得。 在圖2所示的實施例中，供電線12， 12'傳輸交流電。供電線12與飛機(jī)供電電路的母線22直接相連。用于配送交流電的第一母線 24AC通過斷路器26和變壓器27與母線22相連。變壓器27通過母線22將飛機(jī)配 電網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)慕涣麟娹D(zhuǎn)換為較低振幅的交流電，例如，電壓為大約115伏。用于配 送交流電的第二母線30AC通過斷路器32與母線22相連。母線24AC用于傳輸功率要求相對較低(典型值小于100瓦)的用于操作或制 動引擎裝置所需的電能。這類裝置可包括以下的一項或多項 弓摩的M^全權(quán)電子控帝U單元(ECU)，圖中表示為兩個相同的電路(其中之 一為備份)，并標(biāo)記為1/2ECU; 電路的燃油流控制閥(FFCV)，例如，電控直接控制閥(electrically-controlled direct-control valve)，用于調(diào)節(jié)輸送給引擎的燃油的總體流速。 電路的超速閥(OSV)，例如，電控直^l空制閥，用于調(diào)節(jié)輸送給引擎的燃油 的總體流速，以防止它不會超速； 弓摩構(gòu)件的維護(hù)和使用管理系統(tǒng)(HUMS)，用于傳輸故障診斷中的有用信息， 以及維護(hù)弓摩構(gòu)件； 用于控制輸送到引擎燃燒室噴油嘴的燃油流速的系統(tǒng)的閥門，例如，雙環(huán)予頁 轉(zhuǎn)換(twin annular pre-switch, TAPS)燃燒室； 瞬時排氣葉片(TBV)，艮卩，在飛行的特殊階段，特別是在起飛時工作的閥門； 系統(tǒng)的空氣流速控制閥，用于控制高壓渦輪機(jī)和低壓渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片尖端 的間隙，分別被稱為低壓渦輪機(jī)主動間隙控制(LPTACC)和高壓渦輪機(jī)主動間隙 控制(HPTACC);以及 點火設(shè)備，用于通過火花塞來控制引擎的點火。母線30AC用于傳輸知道引擎裝置所需的功率要求相對較高的電能。這類裝置 可包含以下的一項或多項 用于控制定子葉片的俯仰角的設(shè)備，該定子具有可變的定子葉片(VSV)，艮口， 渦輪導(dǎo)向葉片(vanes of nozzle)和壓縮機(jī)級(compressor stages); 可變的排氣閥(VBV)，用于調(diào)節(jié)壓縮機(jī)排氣，即，在飛行過禾呈中適于受控的
閥門；以及 弓l擎的總供油電路的電子泵，特別地，其為測定體積的齒輪泵(GP)。 為了Mh供電線12'直接與母線22'相連，母線22'與母線22對稱地配送交流 電，供電線12'通過斷路器26鄰變壓器27'與母線24'AC相連，通過斷路器32'與 母線30'AC相連。由母線24'AC和30'AC供電的裝置與由母線24AC和30AC供 電的裝置相同。自然地，上面列出的裝置并非窮舉。圖3揭示了與圖2所示實施例不同的引擎供電電路的第二個實施例，其中，第 一母線是母線24DC，用于酉戰(zhàn)直流電，其通過斷路器26和電壓轉(zhuǎn)換電路28與母 線22相連。轉(zhuǎn)換器28將母線22傳輸?shù)闹绷麟娹D(zhuǎn)換成較低振幅的交流電，例如，電 壓為大約28伏。最好使用安全轉(zhuǎn)換器28，其能夠抵抗瞬時電力線干擾，以便在接 收到的交流電中發(fā)生瞬時干擾的情況下保持母線24DC的電力供應(yīng)。同樣地，母線 22，通過斷路器26'和電壓轉(zhuǎn)換器28'與直流母線24'DC相連，由母線24'DC供電的 裝置與由母線24DC供電的裝置相同。圖4揭示了與圖3所示實施例不同的引擎供電電路的第三個實施例，其中，第 二母線是直流配電母線30DC，其通過斷路器32和變壓整流器或轉(zhuǎn)換器33與母線 22相連，最好能夠抵抗瞬時干擾。變壓整流器或轉(zhuǎn)換器33將母線22上的交流電轉(zhuǎn) 換為直流電(例如，當(dāng)母線22配送電壓為115伏交流電時將其轉(zhuǎn)換為270伏直流電)。 以同樣的方式，母線22，通過斷路器32'和變壓整流器或轉(zhuǎn)換器33'與直流母線30'DC 相連，由母線30，DC供電的裝置與由母線30DC供電的裝置相同。圖5揭示了與圖2所示實施例不同的引擎供電電路的第三個實施例，其中，第 二母線是如圖4所示的直流配電母線30DC，由母線22通過斷路器32和變壓整流 器或轉(zhuǎn)換器33向其供電，最好能夠抵抗瞬時干擾。同樣地，母線30'DC由母線22' 通過斷路器32，和變壓整流器或轉(zhuǎn)換器33'向其供電。在圖2和3所示實施例中可以看出，當(dāng)母線30AC和30'AC所需電壓與母線22 和22，的可用電壓不同時，母線30AC和30，AC可通過變壓器與母線22， 22'相連。在圖6所示的實施例中，供電線12， 12，將直流電直接輸送給飛機(jī)供電電路的直 流母線22， 22，。第一直流配電母線24DC通過斷路器26和電壓轉(zhuǎn)換器29與母線 22相連，電壓轉(zhuǎn)換器29將母線22的直流電(例如，飛機(jī)上電網(wǎng)的270伏直流電) 轉(zhuǎn)換為較低的直流電壓(如，28伏)。第二直流配電母線30DC通過斷路器32與母
線22相連。以同樣的方式，直流配電母線24'DC通過斷路器26'和電壓轉(zhuǎn)換器29， 與母線22'相連，同時，直流配電母線30，DC通過斷路器32，與母線22，相連。由母 線24，DC和30，DC供電的裝置與由母線24DC和30DC供電的裝置相同。從圖6所示實施例中可以看出，當(dāng)母線30DC和30，DC所需電壓與母線22和 22'可用電壓不同時，母線30DC和30'DC可以通過轉(zhuǎn)換器與母線22和22，相連。從上述實施例中選出的特殊實施例具有提供飛機(jī)上電網(wǎng)可用電壓與控制弓,裝 置工作所需供電的功能。某些裝置工作所需的電能小于電力供應(yīng)。在所示例子中，這些裝置是1/2ECU， 以及由母線24AC、 24DC或24'AC、 24'DC并行供電的HUMS。一個或多個裝置工作所需的電能小于勵磁電路所提供的電能。在如圖7所示的 實施例中，這些裝置是點火電路的火花塞，該火花塞與由母線24， 24， (24AC或 24DC,以及24'AC或24'DC)并行供電的電子激勵電路TC相連。為了備份，可以 設(shè)置兩個電路TC。電子泵GP工作時需要電馬達(dá)EM和用于控制電馬達(dá)EM的電子控制電路CC (圖 7)。電馬達(dá)EM由母線30和30'(即，30AC或30DC，以及30AC或30DC)并行 供電。為了備份，可以設(shè)置兩個電馬達(dá)EM的線圈，并與電子控制電路CC相連。一個或多個裝置的工作受控于機(jī)電作動器(electromechanical actuator),該機(jī)電 作動器包括例如電力傳動器的驅(qū)動裝置，馬達(dá)，或線圈。特別地，前述這些裝置是 FFCV， OSV， TAPS, TBV， HPTACC， LPTACC， VSV以及VBV。當(dāng)工作的安全 性有要求時，為了備份可以設(shè)置兩個機(jī)電作動器。特別地，在有備份機(jī)電作動器AEM 和AEM，的情況下，這些裝置可以為如圖7所示的以下裝置FFCV， OSV， TBV， VSV以及VBV。每個傳動器都是由母線24， 24'或母線30， 30'并行供電。在其他 情況下，例如為HPTACC和LPTACC，只提供有一個機(jī)電作動器AEM，傳動器就 由母線24， 24，并行供電。可調(diào)定位裝置也可與伺服控制電路相連，該伺服控制電路用于保持傳感器所檢 測到的它們的真實位置與定位點位置相匹配。這些裝置可以是FFCV， VSV， VBV， HPTACC和LPTACC。機(jī)電作動器AEM，可能還有AEM'，分別由電子伺服控制 電路SC和SC，所控制。如果在檢測到超速或推力過大(over-thrust)后，將燃油流 速調(diào)節(jié)規(guī)定在一個限定范圍內(nèi)，則該裝置也可以是如實施例中所示的osv。如實施例所示，電子電路TC， CC， SC以及SC，被局部嵌入與其相連的裝置的附近，或者被集成在那里。電路TC， CC， SC和SC，由母線24， 24，或30， 30，并 行供電，并且它們通過接頭(圖中未示)與1/2ECU相連，用于接收由兩個1/2 ECU 中工作著的一個所傳輸?shù)目刂菩畔⒒蚨ㄎ稽c信息?？梢钥闯?，裝置中由交流母線供 電的電子電路也可由直流母線供電。將電子電路嵌入不同的裝置中能夠有助于減輕 1/2ECU的重量。然而，作為一個變化例，通過在以下電路和馬達(dá)或有關(guān)傳動裝置之間提供適當(dāng) 接頭，就可以將一個或多個電子電路TC， CC， SC或SC'的功能嵌AiSl/2ECU中。從圖2—6中可以看出，線18將飛機(jī)配電網(wǎng)絡(luò)與燃油截流閥(SOV)直接連接 起來以便直接從飛機(jī)駕駛艙或引擎自動控帝孫統(tǒng)關(guān)閉弓摩。以上部分假設(shè)LPTACC和HPTACC的功能是通過控制沖擊渦輪機(jī)環(huán)形區(qū)土或 (turbine ring sector)的空氣的流速來實現(xiàn)的，從而通OT環(huán)形區(qū)域的溫度起作用進(jìn) 而控制空間變化。在一變化例中，相同功能也可由己知方式來達(dá)到，即通過電阻力口 熱系統(tǒng)作用于環(huán)形支撐箱的突出部分。如圖8所示，LPTACC和HPTACC系統(tǒng)可由 母線22， 22'直接并行供電，其間設(shè)置有斷路器23， 23'以及25， 25'。開關(guān)電路(圖 中未示)與LPTACC和HPTACC系統(tǒng)相連，并且受1/2ECU控制，該開關(guān)電路可 控制母線22， 22'的電力供應(yīng)，或者切斷該電力供應(yīng)。盡管圖8揭示的是圖2所示供電電路的一個變化實施例，但是相同的變化也可 以相同方式應(yīng)用到圖3_6所示的實施例上。與現(xiàn)有技斜目比，本發(fā)明的一個優(yōu)越性是其所提供的電力供應(yīng)對引擎中不同的 電力裝置來說是共同的。所示的供電電路的另一個特殊優(yōu)點是，引擎電力裝置所需的電能從飛機(jī)的配電 網(wǎng)絡(luò)中獲得。在飛機(jī)配電網(wǎng)絡(luò)上的可用電能很大，以至于能夠應(yīng)付飛機(jī)裝置不斷增 加的用電需求的情況下，此時引擎所需電能只是該可用電能的一小部分，因此它不 會造成任何妨礙。在圖9所示的變化例中，仍然可以從至少一個專用于弓摩并由其驅(qū)動的M3、發(fā)電機(jī)34向母線22 (以及母線22，)供電，同時斷路器35， 35'設(shè)置在連接發(fā)電機(jī)34 和母線22， 22，的線路上，而線12， 12'被省略。發(fā)電機(jī)34產(chǎn)生交流電或是直流電取決于具體情況，這一點不僅可用于圖2所示 的實施例中(如圖9所示)，也可應(yīng)用于圖3—6所示的實施例中。
權(quán)利要求
1.一種用于燃?xì)廨啓C(jī)飛機(jī)引擎的供電電路，該電路具有至少三條供電母線，包括第一母線，用于向引擎的第一電力裝置配送直流電或交流電；第二母線，用于向引擎的其他的電力裝置配送較高電壓的直流電或交流電；第一和第二母線與第三母線相連，第三母線連接至少一個電源。
2. 如權(quán)利要求l所述的電路，其中，第三母線與飛機(jī)的配電網(wǎng)絡(luò)相連。
3. 如權(quán)利要求l所述的電路，其中，第三母線與專用于引擎并由其驅(qū)動的發(fā)電機(jī) 相連。
4. 如權(quán)利要求l一3中任一項所述的電路，其中，第一母線通過至少一個電壓轉(zhuǎn)換 器或變壓器與第三母線相連。
5. 如權(quán)利要求1 一4中任一項所述的電路，其特征在于，第二母線通過至少一個電 壓轉(zhuǎn)換器或變壓器與第三母線相連。
6. 如權(quán)利要求l一5中任一項所述的電路，其中，引擎的第一電力裝置所需功率小 于100瓦。
7. 如權(quán)利要求l一6中任一項所述的電路，其中，引擎的第一電力裝置包括以下的至少一項引擎的電子穩(wěn)壓模塊，用于控制輸送給引擎的燃油總體流速的閥門， 引擎構(gòu)件的維護(hù)和i頓管理系統(tǒng)，壓縮機(jī)瞬時排氣閥，用于控制輸送給引擎燃 燒室噴油嘴的燃油流速的閥門，用于控制空氣流速從而調(diào)節(jié)渦輪機(jī)葉片尖端間 隙的閥門，以及用于點燃燃燒室的設(shè)備。
8. 如權(quán)利要求l一7中任一項所述的電路，其中，引擎的其它電力裝置包括以下的 至少一項用于控制可變螺距葉片的俯仰角的設(shè)備，用于壓-縮機(jī)的可調(diào)節(jié)的判一 氣閥，以及向引擎提供燃油的電路的泵。
9. 如權(quán)禾頓求l一8中任一項所述的電路，其中，弓摩的電力裝置與激勵、控制或 伺服控制的電子電路相連，并且至少有一部分所述電子電路被局部駄相應(yīng)的 電力裝置中，并由第一或第二供電母線為其供電。
10. 如權(quán)利要求9所述的電路，其特征在于，至少有一部分所述電子電路被集成進(jìn) 相應(yīng)的裝置中。
11. 如權(quán)利要求1—5中任一項所述的電路，其中，用于調(diào)節(jié)渦輪機(jī)葉片尖端間隙的 系統(tǒng)包括直接由第三母線向其供電的電熱設(shè)備。
全文摘要
一種用于燃?xì)廨啓C(jī)飛機(jī)引擎的供電電路，該電路有至少三條供電母線，包括第一母線(24)，用于向引擎的第一電力裝置配送直流電或交流電；第二母線(30)，用于向引擎的其它電力裝置配送較高電壓的直流電或交流電；第一和第二母線與第三母線相連，第三母線連接至少一個電源，例如飛機(jī)配電網(wǎng)絡(luò)，或?qū)Ｓ糜谝娌⒂善潋?qū)動的發(fā)電機(jī)。
文檔編號B64D41/00GK101128967SQ200680005314
公開日2008年2月20日 申請日期2006年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月17日
發(fā)明者吉利斯·杜博斯, 毛里斯·維諾徹特, 雷吉斯·莫里特 申請人:伊斯帕諾-絮扎公司