背景

一般來說，關(guān)于飛行器的目前的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在巡航時利用發(fā)動機(jī)引氣壓力向機(jī)艙增壓和冷卻供應(yīng)動力。舉例來說，經(jīng)由改變增壓空氣的溫度和壓力的一連串系統(tǒng)向機(jī)艙提供來自飛行器的發(fā)動機(jī)的增壓空氣。為了向增壓空氣的此項準(zhǔn)備供應(yīng)動力，唯一的能量源是空氣本身的壓力。因此，目前的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)在巡航時始終都需要相對高的壓力。不幸的是，鑒于航空航天行業(yè)中朝向更高效的飛行器的總體趨勢，相對高的壓力在發(fā)動機(jī)燃料燃燒方面提供了有限的效率。

簡要描述

根據(jù)一個實施例，提供一種用于飛行器的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括壓縮裝置和至少一個熱交換器。所述壓縮裝置包括壓縮機(jī)、在所述壓縮機(jī)的下游的渦輪機(jī)，和耦合到所述渦輪機(jī)和所述壓縮機(jī)的電機(jī)。此外，所述壓縮機(jī)包括高速轉(zhuǎn)子后掠。所述系統(tǒng)可以是空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

通過本文實施例的技術(shù)實現(xiàn)了額外的特征和優(yōu)勢。其他實施例和各方面在本文中予以了詳細(xì)描述，且被視為權(quán)利要求書的一部分。為了更好地理解優(yōu)勢和特征，參閱以下描述和圖式。

附圖簡述

在說明書完結(jié)時的權(quán)利要求書中特別地指出且清楚地要求保護(hù)標(biāo)的。根據(jù)結(jié)合附圖進(jìn)行的以下詳細(xì)描述，前述和其他特征和優(yōu)勢會顯而易見，在附圖中：

圖1是根據(jù)實施例的環(huán)境控制系統(tǒng)的示意圖；

圖2是根據(jù)實施例的環(huán)境控制系統(tǒng)的操作實例；

圖3是收縮的壓縮機(jī)圖；

圖4是根據(jù)實施例的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子后掠的示意圖；

圖5說明根據(jù)實施例的套管引氣放置圖；

圖6是根據(jù)實施例的具有帶有套管引氣的高速轉(zhuǎn)子后掠和低稠度擴(kuò)壓器的增強(qiáng)型壓縮機(jī)的收縮的壓縮機(jī)圖；

圖7是根據(jù)實施例的混流通道的示意圖；

圖8是根據(jù)實施例的具有混流通道的壓縮機(jī)的收縮的壓縮機(jī)圖；

圖9是根據(jù)實施例的壓縮裝置的擴(kuò)壓器的示意圖；以及

圖10是根據(jù)實施例的利用可變?nèi)~片擴(kuò)壓器的增強(qiáng)型壓縮機(jī)的收縮的壓縮機(jī)圖。

詳細(xì)描述

在本文中參考附圖通過例證且不帶限制性地呈現(xiàn)了對所公開的設(shè)備和方法的一個或多個實施例的詳細(xì)描述。

本文的實施例提供了一種環(huán)境控制系統(tǒng)，其利用引氣壓力向環(huán)境控制系統(tǒng)供應(yīng)動力并且以高引擎燃料燃燒效率提供機(jī)艙增壓和冷卻，并且包括在廣得多的經(jīng)校正流量和壓力比率范圍內(nèi)具有高效率的增強(qiáng)型壓縮機(jī)。所述增強(qiáng)型壓縮機(jī)可以包括以下各者中的一者或多者：具有高速轉(zhuǎn)子后掠、套管引氣和低稠度擴(kuò)壓器的壓縮機(jī)；可變?nèi)~片擴(kuò)壓器，和混流壓縮機(jī)。

一般來說，環(huán)境控制系統(tǒng)的實施例可以包括一個或多個熱交換器和一個壓縮裝置。從發(fā)動機(jī)的低壓位置引出的媒介流過一個或多個熱交換器進(jìn)入腔室。現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖1，說明系統(tǒng)100，其從入口101接收媒介且向腔室102提供媒介的經(jīng)過調(diào)節(jié)的形式。系統(tǒng)100包括壓縮裝置120和熱交換器130。所述系統(tǒng)的元件經(jīng)由閥、導(dǎo)管、管子等進(jìn)行連接。閥是系統(tǒng)100的通過打開、關(guān)閉或部分地阻塞導(dǎo)管、管子等內(nèi)的各個通路來調(diào)節(jié)、引導(dǎo)和/或控制媒介的流量的裝置。可以通過致動器操作閥，使得可以將系統(tǒng)100的任何部分中的媒介的流動速率調(diào)節(jié)至所要的值。

如圖1中所示，媒介可以從入口101穿過系統(tǒng)100流動到達(dá)腔室102，如由實線箭頭a、b指示。在系統(tǒng)100中，媒介可以流過壓縮裝置120、流過熱交換器130、從壓縮裝置120流動到熱交換器130、從熱交換器130流動到壓縮裝置120等。

一般來說，所述媒介可以是空氣，而其他實例包括氣體、液體、流化固體或漿料。在通過連接到系統(tǒng)100的發(fā)動機(jī)例如從入口101提供媒介時，所述媒介在本文中可以被稱作引氣(例如，外部空氣或新鮮空氣)。關(guān)于引氣，可以利用發(fā)動機(jī)(或輔助動力單元)的低壓位置以接近在媒介處于腔室102中時的媒介壓力(例如，腔室壓力)的初始壓力水平提供所述媒介。

例如，關(guān)于飛行器實例，可以通過從渦輪機(jī)發(fā)動機(jī)的壓縮機(jī)級“引出”而將空氣供應(yīng)給環(huán)境控制系統(tǒng)。此引氣的溫度、濕度和壓力依據(jù)壓縮機(jī)級和渦輪機(jī)發(fā)動機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)而廣泛地變化。由于利用了發(fā)動機(jī)的低壓位置，所以媒介可以略微高于或略微低于腔室102中的壓力。從低壓位置以此類低壓引出媒介導(dǎo)致比從更高壓力位置引出空氣更少的燃料燃燒。然而，因為媒介開始于此相對低初始壓力水平且因為在一個或多個熱交換器上出現(xiàn)壓力的下降，所以在媒介流過熱交換器130時，媒介將下降到腔室壓力以下。在媒介的壓力低于腔室壓力時，媒介將不流動到腔室中來提供增壓和溫度調(diào)節(jié)。

為了實現(xiàn)所要的壓力，引氣可以在通過壓縮裝置120時加以壓縮。壓縮裝置120是控制并操縱媒介(例如，增加引氣的壓力)的機(jī)械裝置。壓縮裝置120的實例包括空氣循環(huán)機(jī)器、三輪機(jī)器、四輪機(jī)器等。壓縮裝置120可以包括壓縮機(jī)，例如離心式、對角或混流式、軸流式、往復(fù)式、離子液體活塞、旋轉(zhuǎn)螺桿、旋轉(zhuǎn)葉片、卷動、隔膜、氣泡壓縮機(jī)?？梢越?jīng)由渦輪機(jī)通過電機(jī)或媒介(例如，引氣、腔室排放空氣，和/或再循環(huán)空氣)驅(qū)動壓縮機(jī)。壓縮裝置的壓縮機(jī)可以是如下文進(jìn)一步描述的增強(qiáng)型壓縮機(jī)。

熱交換器130是為了從一個媒介到另一媒介的高效熱傳遞而構(gòu)建的裝置。熱交換器的實例包括套管、殼和導(dǎo)管、板、板和殼、絕熱輪、板翅片、枕板，和流體熱交換器。在實施例中，被風(fēng)扇迫動(例如，經(jīng)由推動或拉動方法)的空氣可以呈可變的冷卻氣流被吹過熱交換器，以便控制引氣的最終的空氣溫度。

鑒于飛行器實例，現(xiàn)在將參考圖2描述圖1的系統(tǒng)100。圖2描繪可以安裝在飛行器上的系統(tǒng)200(例如，系統(tǒng)100的實施例)的示意圖。

系統(tǒng)200是為飛行器的機(jī)組人員和乘客提供空氣供應(yīng)、熱控制和機(jī)艙增壓的飛行器的環(huán)境控制系統(tǒng)的實例。系統(tǒng)200可以是引氣驅(qū)動的，其接收在地面上的45磅/平方英寸與在巡航時的30磅/平方英寸之間的引氣壓力。系統(tǒng)200還可以是引氣驅(qū)動的，其接收處于或接近機(jī)艙壓力(例如，在巡航期間使用接近腔室壓力的引氣壓力工作)。使用冷的干燥空氣來冷卻機(jī)艙、駕駛艙和其他飛機(jī)系統(tǒng)。

系統(tǒng)200說明引氣在入口201處流入(例如，在初始流動速率、壓力、溫度和濕度下關(guān)閉飛行器的發(fā)動機(jī)或輔助動力單元)，所述引氣繼而以最終的流動速率、壓力、溫度和濕度被提供給腔室202(例如，機(jī)艙、駕駛艙等)。所述引氣還可以采取往回穿過系統(tǒng)200的替代性路徑來驅(qū)動和/或輔助系統(tǒng)200。系統(tǒng)200包括殼體210以便接收和引導(dǎo)穿過系統(tǒng)200的沖壓空氣。應(yīng)注意，基于所述實施例，可以將來自系統(tǒng)200的排氣發(fā)送到出口(例如，通過殼體210釋放到周圍空氣)。

系統(tǒng)200進(jìn)一步說明閥v1-v2、熱交換器220、221、空氣循環(huán)機(jī)器240(其包括渦輪243、增強(qiáng)型壓縮機(jī)244、風(fēng)扇248，和軸桿249)、再熱器250、冷凝器260，和脫水機(jī)270，其中的每一者經(jīng)由導(dǎo)管、管子等進(jìn)行連接。應(yīng)注意，熱交換器220、221是如上文描述的熱交換器130的實例。此外，在實施例中，熱交換器221是輔助熱交換器，其中主要熱交換器是熱交換器220。還要注意的是，空氣循環(huán)機(jī)器240是如上文描述的壓縮裝置120的實例。

空氣循環(huán)機(jī)器240控制/調(diào)節(jié)媒介的溫度、濕度和壓力(例如，增加引氣的壓力)。增強(qiáng)型壓縮機(jī)244是升高從第一熱交換器接收的引氣的壓力的機(jī)械裝置。渦輪機(jī)243是經(jīng)由軸桿249驅(qū)動增強(qiáng)型壓縮機(jī)244和風(fēng)扇248的機(jī)械裝置。風(fēng)扇248是可以經(jīng)由推動或拉動方法迫使空氣以可變冷卻的氣流跨輔助熱交換器220穿過殼體210的機(jī)械裝置。因此，渦輪機(jī)243、增強(qiáng)型壓縮機(jī)244和風(fēng)扇248一起說明(例如)空氣循環(huán)機(jī)器240可以作為三輪空氣循環(huán)機(jī)器而操作。

再熱器250和冷凝器260是特定類型的熱交換器。脫水機(jī)270是執(zhí)行從任何源(例如，媒介(例如，引氣)收取水的過程的機(jī)械裝置。再熱器250、冷凝器260和/或脫水機(jī)270可以一起組合為高壓水分離器。

在操作中，經(jīng)由閥v1來自入口201的引氣進(jìn)入主要熱交換器220并且被沖壓空氣冷卻以產(chǎn)生更冷的空氣。此更冷的空氣隨后進(jìn)入空氣循環(huán)機(jī)器240的增強(qiáng)型壓縮機(jī)244。增強(qiáng)型壓縮機(jī)244進(jìn)一步對所述更冷的空氣進(jìn)行增壓并且在所述過程中對其進(jìn)行加熱。此經(jīng)過增壓、加熱的空氣隨后進(jìn)入次要熱交換器221，在那里其再次被沖壓空氣冷卻至大致周圍溫度以產(chǎn)生冷卻的空氣。此冷卻的空氣進(jìn)入高壓水分離器。在高壓水分離器中，冷卻的空氣經(jīng)過：再熱器250，在那里其被冷卻；冷凝器260，在那里其被來自渦輪機(jī)243的空氣冷卻；脫水機(jī)270，在那里水分被移除；以及再熱器250，在那里其被加熱回到幾乎與在其進(jìn)入高壓水分離器時開始的相同的溫度。退出高壓水分離器的空氣現(xiàn)在是干燥的空氣且進(jìn)入渦輪機(jī)243，在那里其膨脹且被提取功。此功驅(qū)動增強(qiáng)型壓縮機(jī)244和/或風(fēng)扇248，其用于拉動沖壓空氣流穿過主要和輔助熱交換器220、221。在離開渦輪機(jī)243之后，可以在冰點以下的空氣冷卻冷凝器260中的空氣。

鑒于以上內(nèi)容，應(yīng)注意，增強(qiáng)型壓縮機(jī)是體積流量裝置，且經(jīng)校正流量是用于界定增強(qiáng)型壓縮機(jī)244的入口條件的術(shù)語。此外，通過下式界定經(jīng)校正流量：

其中，wc是經(jīng)校正流量，w是校正之前的流量，其中t是入口溫度，且其中p是入口壓力。應(yīng)注意，入口溫度是以蘭金計且入口壓力是以磅/平方英寸計。根據(jù)等式1，因此在壓縮機(jī)流量與壓縮機(jī)入口壓力之間存在較強(qiáng)的關(guān)系。

在系統(tǒng)200中，增強(qiáng)型壓縮機(jī)244被設(shè)計成在標(biāo)稱1.5到1的較窄的入口壓力范圍內(nèi)高效地工作。為了補(bǔ)償較低的入口壓力，空氣的一部分繞過增強(qiáng)型壓縮機(jī)244。這具有將壓縮機(jī)經(jīng)校正流量縮窄到1.1到1的效果。閥v2的位置經(jīng)過控制，使得滿足機(jī)艙流量(例如，腔室流量202)的要求。在操作中，當(dāng)增強(qiáng)型壓縮機(jī)244的入口壓力不足以使所有所需的機(jī)艙流量經(jīng)過空氣循環(huán)機(jī)器240時，控制器將打開閥v2。閥v2定位成使得經(jīng)過壓縮機(jī)和閥v2的空氣的組合滿足所需的流量。

在一些現(xiàn)代環(huán)境控制系統(tǒng)中，當(dāng)進(jìn)入增壓回路的引氣壓力小于機(jī)艙壓力的壓力(例如，比機(jī)艙壓力低5磅/平方英寸時)，使用電機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)進(jìn)行升壓。在其他現(xiàn)代環(huán)境控制系統(tǒng)中，空氣循環(huán)機(jī)器可以包括額外的電機(jī)驅(qū)動的壓縮機(jī)以在相同條件下進(jìn)行升壓。然而，在這些現(xiàn)代環(huán)境控制系統(tǒng)中，未解決的問題是，壓縮機(jī)如何在接收地面上大約14.7磅/平方英寸以及飛行時低至6.8磅/平方英寸的增壓回路中高效地工作。

舉例來說，在飛行器的現(xiàn)代環(huán)境控制系統(tǒng)中，增壓回路可以使用從飛行器發(fā)動機(jī)引出的低壓，且冷卻回路可以從飛行器的機(jī)艙外部的空氣排除熱和水?？梢允宫F(xiàn)代環(huán)境控制系統(tǒng)的空氣循環(huán)機(jī)器機(jī)動化(即，通過電機(jī)驅(qū)動)。在由于海拔或動力設(shè)定而使發(fā)動機(jī)引氣壓力減小之后，使用電機(jī)向空氣循環(huán)機(jī)器的常規(guī)壓縮機(jī)供應(yīng)動力以提供對機(jī)艙的增壓。然而，當(dāng)壓力不足以使機(jī)艙增壓(例如，增壓回路接收地面上大約14.7磅/平方英寸以及飛行時6.8磅/平方英寸或存在不充分的冷卻時，空氣循環(huán)機(jī)器的常規(guī)壓縮機(jī)會低效得無法提供增壓和膨脹冷卻，而不管電機(jī)如何。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3，示出收縮的壓縮機(jī)圖300。收縮的壓縮機(jī)圖300包括與壓縮機(jī)經(jīng)校正流量相關(guān)的x軸，和與壓縮機(jī)壓力比率相關(guān)的y軸。此外，圖3示出在收縮的壓縮機(jī)圖300上繪制的多個點301-308。點301表示地面條件。點302表示飛行條件。如圖3中示出，點301和302合理地靠近在一起，且兩者都具有非常高的效率。這是因為經(jīng)校正流量范圍非常窄，大約為1.1到1。點303-308表示現(xiàn)代環(huán)境控制系統(tǒng)的各種入口壓力(利用低壓引氣)下的巡航條件。例如，點303表示常規(guī)壓縮機(jī)的入口處的恰好低于機(jī)艙壓力的壓力，且點308表示比機(jī)艙壓力低4磅/平方英寸的壓力。應(yīng)注意，流量范圍和壓力比率的組合導(dǎo)致低于η/ηmax＝0.7的壓縮機(jī)效率。也就是說，現(xiàn)代環(huán)境控制系統(tǒng)中的空氣循環(huán)機(jī)器的常規(guī)壓縮機(jī)將需要多于2∶1的經(jīng)校正壓縮機(jī)入口流量范圍(幾乎是2.5比1的壓力范圍)以對所述不足的壓力進(jìn)行恰當(dāng)?shù)卦鰤?。此類較高的經(jīng)校正壓縮機(jī)入口流量范圍導(dǎo)致低于50％的壓縮機(jī)效率。替代地，對于比機(jī)艙壓力低多于2磅/平方英寸的情況，大于50％的壓縮機(jī)效率將需要更大的電機(jī)、更大的沖壓空氣熱交換器、增加的系統(tǒng)重量、增加的沖壓空氣阻力等。

鑒于以上內(nèi)容且與現(xiàn)代環(huán)境控制系統(tǒng)的常規(guī)壓縮機(jī)和2.5比1的所得的經(jīng)校正流量范圍相比，系統(tǒng)200(及其實施例)提供具有增強(qiáng)型壓縮機(jī)244的增強(qiáng)型空氣循環(huán)機(jī)器240，其在廣得多的經(jīng)校正流量和壓力比率范圍(例如，1.1到1的經(jīng)校正流量范圍)上具有較高的效率。增強(qiáng)型壓縮機(jī)244可以包括以下各者中的一者或多者：具有高速轉(zhuǎn)子后掠、套管引氣和低稠度擴(kuò)壓器的壓縮機(jī)；可變?nèi)~片擴(kuò)壓器，和混流壓縮機(jī)。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4至10，現(xiàn)在將描述增強(qiáng)型壓縮機(jī)244。關(guān)于圖4至6，描述了包括具有套管引氣的高速轉(zhuǎn)子后掠和低稠度擴(kuò)壓器的增強(qiáng)型壓縮機(jī)244。也就是說，圖4是根據(jù)實施例的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子后掠的示意圖；圖5說明根據(jù)實施例的套管引氣放置圖；以及圖6是根據(jù)實施例的具有帶有套管引氣的高速轉(zhuǎn)子后掠和低稠度擴(kuò)壓器的增強(qiáng)型壓縮機(jī)244的收縮的壓縮機(jī)圖。

圖4說明根據(jù)實施例的具有多個葉片402的轉(zhuǎn)子400。如所說明，參考線404從轉(zhuǎn)子400的中心徑向地延伸。在轉(zhuǎn)子葉片402將從轉(zhuǎn)子400的周向邊緣延伸的情況下，虛線406跟蹤轉(zhuǎn)子葉片402的方向。如所示，轉(zhuǎn)子葉片402的方向(例如，虛線406)與參考線404平行，其指示沒有轉(zhuǎn)子后掠。

圖4還說明根據(jù)實施例的具有多個葉片452的轉(zhuǎn)子450。如所說明，參考線454從轉(zhuǎn)子450的中心徑向地延伸。在轉(zhuǎn)子葉片452將從轉(zhuǎn)子450的周向邊緣延伸的情況下，虛線456跟蹤轉(zhuǎn)子葉片452的方向。如所示，轉(zhuǎn)子葉片452的方向(例如，虛線456)與參考線454平行，其指示轉(zhuǎn)子后掠?？梢酝ㄟ^角度458界定轉(zhuǎn)子后掠。在轉(zhuǎn)子的設(shè)計期間預(yù)先確定角度458，且所述角度的范圍可以從0°到90°。后掠的實施例包括(但不限于)0°、30°、42°、45°和52°的角度。

圖5說明根據(jù)實施例的套管引氣放置圖500，其包括覆蓋轉(zhuǎn)子的一部分的灰色視圖的多個分界和線。如所示，轉(zhuǎn)子葉片或葉輪葉片502(例如，葉輪葉片502.1和502.2)限定流路徑。形成從葉輪葉片502.1的套管頂端503(即，葉輪葉片前緣)到葉輪葉片502.2的套管吸入表面504的流路徑的咽喉部505。在咽喉部505接觸葉輪葉片502.2的套管吸入表面504的位置處形成平面516。平面516垂直于轉(zhuǎn)子本身的旋轉(zhuǎn)軸517?？梢岳闷矫?16使套管引氣523偏移521。在實施例中，偏移521可以選自一個范圍，例如從0到0.90英寸的范圍。

套管引氣523可以是開口，其用于允許流路徑中的媒介的一部分引出或引入流路徑而不是退出轉(zhuǎn)子。套管引氣523可以周向地定位在轉(zhuǎn)子的外殼上。套管引氣523可以包括一個或多個開口，可以通過固定或不同的間隔、長度和/或圖案將所述開口中的每一者分段，以適應(yīng)不同的引氣速率。套管引氣523可以是孔、狹縫、切口等?？梢酝ㄟ^一個區(qū)域來界定套管引氣523，所述區(qū)域例如為是咽喉區(qū)域524的總轉(zhuǎn)子入口的百分比(例如，0到50％)的總開放區(qū)域。通過每對葉輪葉片502之間的區(qū)域524界定總轉(zhuǎn)子入口咽喉區(qū)域524。

如圖6中說明，根據(jù)實施例示出包括具有套管引氣的高速轉(zhuǎn)子后掠的增強(qiáng)型壓縮機(jī)244的收縮的壓縮機(jī)圖600。增強(qiáng)型壓縮機(jī)244還可以包括低稠度擴(kuò)壓器。收縮的壓縮機(jī)圖600包括與壓縮機(jī)經(jīng)校正流量相關(guān)的x軸，和與壓縮機(jī)壓力比率相關(guān)的y軸。此外，圖6示出在收縮的壓縮機(jī)圖600上繪制的多個點601-607。點601表示地面條件。點602-607表示系統(tǒng)200的各種入口壓力(利用低壓引氣)下的巡航條件。點602表示恰好低于機(jī)艙壓力的壓力。點607表示入口201處的比機(jī)艙壓力低4磅/平方英寸的壓力。應(yīng)注意，流量范圍和壓力比率的組合示出由于增強(qiáng)型壓縮機(jī)244與常規(guī)壓縮機(jī)之間的差異而趨于高于η/ηmax＝0.7的壓縮機(jī)效率。也就是說，包括具有套管引氣的高速轉(zhuǎn)子后掠(和低稠度擴(kuò)壓器)的增強(qiáng)型壓縮機(jī)244具有廣得多的流量范圍，且因此在顯著高于沒有這些特征的常規(guī)壓縮機(jī)的高于η/ηmax＝0.7的條件下操作。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖7-8，現(xiàn)在將描述具有混流通道的壓縮機(jī)。圖7是根據(jù)實施例的混流通道的示意圖；以及圖8是根據(jù)實施例的具有混流通道的壓縮機(jī)的收縮的壓縮機(jī)圖。

圖7說明增強(qiáng)型壓縮機(jī)244的橫截面圖700。如橫截面圖700中所示，增強(qiáng)型壓縮機(jī)244包括界定流路徑的入口702和出口704。也就是說，入口702與出口704之間的流路徑是混流通道。混流通道可以收容位置706處的擴(kuò)壓器和位置708處的轉(zhuǎn)子。可以將混流通道的形狀選擇成在通道710.1到通道710.2的范圍之間。例如，通道710.1包括筆直的流路徑，使得穿過通道710.1的媒介流平行于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸。此外，通道710.2包括彎曲的流路徑，使得穿過通道710.2的媒介流開始于與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸平行的入口702，且結(jié)束于與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸垂直的出口704。

如圖8中說明，根據(jù)實施例示出具有混流通道的增強(qiáng)型壓縮機(jī)244的收縮的壓縮機(jī)圖800。收縮的壓縮機(jī)圖800包括與壓縮機(jī)經(jīng)校正流量相關(guān)的x軸，和與壓縮機(jī)壓力比率相關(guān)的y軸。此外，圖8示出在收縮的壓縮機(jī)圖800上繪制的多個點801-807。點801表示地面條件。點802-807表示系統(tǒng)200的各種入口壓力(利用低壓引氣)下的巡航條件。點802表示恰好低于機(jī)艙壓力的壓力。點807表示入口201處的比機(jī)艙壓力低4磅/平方英寸的壓力。應(yīng)注意，流量范圍和壓力比率的組合示出由于增強(qiáng)型壓縮機(jī)244與常規(guī)壓縮機(jī)之間的差異而高于η/ηmax＝0.7的壓縮機(jī)效率。也就是說，包括混流通道的增強(qiáng)型壓縮機(jī)244以較大的效率在較寬的流量范圍內(nèi)操作，且因此在高于η/ηmax＝0.7的條件下操作，所述條件顯著高于沒有這個特征的常規(guī)壓縮機(jī)。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖9-10，現(xiàn)在將描述利用可變?nèi)~片擴(kuò)壓器的增強(qiáng)型壓縮機(jī)244。圖9是根據(jù)實施例的壓縮裝置的擴(kuò)壓器的示意圖；以及圖10說明根據(jù)實施例的利用可變?nèi)~片擴(kuò)壓器的壓縮機(jī)的效率相對于流量的曲線圖。

圖9說明多個擴(kuò)壓器、低稠度擴(kuò)壓器的示意圖910、彎曲通道擴(kuò)壓器的示意圖920，和可變?nèi)~片擴(kuò)壓器的示意圖930。擴(kuò)壓器通過逐漸地減慢/擴(kuò)散媒介的速度(例如，增加離開轉(zhuǎn)子的靜態(tài)壓力)而將在轉(zhuǎn)子的下游流動的媒介的動態(tài)壓力轉(zhuǎn)換為靜壓上升。擴(kuò)壓器可以是無葉片的、帶葉片的或交替組合。因為不同的擴(kuò)壓器類型影響空氣循環(huán)機(jī)器240的增強(qiáng)型壓縮機(jī)244的范圍和效率，所以可以在增強(qiáng)型壓縮機(jī)244內(nèi)利用(例如，在位置706處)這些擴(kuò)壓器910、920和930中的一者。低稠度擴(kuò)壓器具有更少的葉片，且展現(xiàn)具有略微減小的效率的較廣操作范圍。彎曲通道擴(kuò)壓器沿著葉片中的每一者呈弓形延伸，且展現(xiàn)具有高效率的窄操作范圍。可變?nèi)~片擴(kuò)壓器包括多個葉片，其中的每一者被配置成在鉸接部件移動多個葉片時圍繞銷旋轉(zhuǎn)，且包括具有高效率的非常高的操作范圍。此外，還可以利用具有擴(kuò)壓器910、920和930中的兩者或更多者的組合的單個擴(kuò)壓器。

如圖10中說明，根據(jù)實施例示出利用可變?nèi)~片擴(kuò)壓器的壓縮機(jī)的收縮的壓縮機(jī)圖1000。收縮的壓縮機(jī)圖1000包括與壓縮機(jī)經(jīng)校正流量相關(guān)的x軸，和與壓縮機(jī)壓力比率相關(guān)的y軸。此外，圖10示出在收縮的壓縮機(jī)圖1000上繪制的多個點1001-1007。點1001表示地面操作條件。點1002-1007表示系統(tǒng)200的各種入口壓力(利用低壓引氣)下的巡航條件。點1002表示恰好低于機(jī)艙壓力的壓力。點1007表示入口201處的比機(jī)艙壓力低4磅/平方英寸的壓力。應(yīng)注意，流量范圍和壓力比率的組合示出由于增強(qiáng)型壓縮機(jī)244與常規(guī)壓縮機(jī)之間的差異而高于η/ηmax＝0.7的壓縮機(jī)效率。也就是說，包括可變?nèi)~片的增強(qiáng)型壓縮機(jī)244在非常高的效率和非常廣的操作范圍內(nèi)操作，且因此在高于η/ηmax＝0.7的條件下操作，所述條件顯著高于沒有這個特征的常規(guī)壓縮機(jī)。

鑒于以上內(nèi)容，本文的實施例可以包括用于車輛或壓力容器的混合電動和引氣系統(tǒng)。所述混合電動和引氣系統(tǒng)可以包括具有增壓回路和冷卻回路的環(huán)境控制系統(tǒng)。所述增壓回路提供接近機(jī)艙壓力的空氣。所述冷卻回路從壓力容器外部的空氣排除熱和水。環(huán)境控制系統(tǒng)可以被配置成通過來自增壓引氣的機(jī)械動力和/或通過電力借助電機(jī)供應(yīng)動力。環(huán)境控制系統(tǒng)可以包括機(jī)械地附接到渦輪機(jī)的壓縮機(jī)，其中所述壓縮機(jī)具有帶有套管引氣的高速轉(zhuǎn)子后掠和低稠度擴(kuò)壓器，利用可變?nèi)~片擴(kuò)壓器和/或利用混流壓縮機(jī)。

鑒于以上內(nèi)容，一個或多個實施例可以包括一種系統(tǒng)，其包括：壓縮裝置，所述壓縮裝置包括：包括高速轉(zhuǎn)子后掠的壓縮機(jī)、在壓縮機(jī)的下游的渦輪機(jī)，和耦合到渦輪機(jī)和壓縮機(jī)的電機(jī)；以及至少一個熱交換器。

一個或多個實施例可以進(jìn)一步包括以上系統(tǒng)，其中所述壓縮機(jī)包括帶有套管引氣組件的高速轉(zhuǎn)子后掠。

一個或多個實施例可以進(jìn)一步包括以上系統(tǒng)中的任一者，其中所述壓縮機(jī)包括混流轉(zhuǎn)子。

一個或多個實施例可以進(jìn)一步包括以上系統(tǒng)中的任一者，其中所述壓縮裝置在轉(zhuǎn)子的退出路徑上包括擴(kuò)壓器。

一個或多個實施例可以進(jìn)一步包括以上系統(tǒng)中的任一者，其中所述擴(kuò)壓器是低稠度擴(kuò)壓器。

一個或多個實施例可以進(jìn)一步包括以上系統(tǒng)中的任一者，其中所述擴(kuò)壓器是可變?nèi)~片擴(kuò)壓器。

一個或多個實施例可以進(jìn)一步包括以上系統(tǒng)中的任一者，其中所述擴(kuò)壓器是彎曲通道擴(kuò)壓器。

一個或多個實施例可以進(jìn)一步包括以上系統(tǒng)中的任一者，其中所述壓縮機(jī)在較寬的經(jīng)校正流量和壓力比率范圍內(nèi)提供高效率。

鑒于以上內(nèi)容，一個或多個實施例可以包括一種系統(tǒng)，其包括：壓縮裝置，所述壓縮裝置包括：包括混流轉(zhuǎn)子的壓縮機(jī)、在壓縮機(jī)的下游的渦輪機(jī)，和耦合到渦輪機(jī)和壓縮機(jī)的電機(jī)；以及至少一個熱交換器。

一個或多個實施例可以進(jìn)一步包括以上系統(tǒng)，其中所述壓縮機(jī)包括高速轉(zhuǎn)子后掠。

一個或多個實施例可以進(jìn)一步包括以上系統(tǒng)中的任一者，其中所述壓縮機(jī)包括套管引氣組件。

一個或多個實施例可以進(jìn)一步包括以上系統(tǒng)中的任一者，其中所述壓縮裝置在混流轉(zhuǎn)子的退出路徑上包括擴(kuò)壓器。

一個或多個實施例可以進(jìn)一步包括以上系統(tǒng)中的任一者，其中所述擴(kuò)壓器是低稠度擴(kuò)壓器。

一個或多個實施例可以進(jìn)一步包括以上系統(tǒng)中的任一者，其中所述擴(kuò)壓器是可變?nèi)~片擴(kuò)壓器。

一個或多個實施例可以進(jìn)一步包括以上系統(tǒng)中的任一者，其中所述擴(kuò)壓器是彎曲通道擴(kuò)壓器。

一個或多個實施例可以進(jìn)一步包括以上系統(tǒng)中的任一者，其中所述壓縮機(jī)在較寬的經(jīng)校正流量和壓力比率范圍內(nèi)提供高效率。

鑒于以上內(nèi)容，一個或多個實施例可以包括一種系統(tǒng)，其包括：壓縮裝置，所述壓縮裝置包括：包括可變?nèi)~片擴(kuò)壓器的壓縮機(jī)、在壓縮機(jī)的下游的渦輪機(jī)，和耦合到壓縮機(jī)和渦輪機(jī)的電機(jī)；以及至少一個熱交換器。

一個或多個實施例可以進(jìn)一步包括以上系統(tǒng)，其中所述壓縮機(jī)包括后掠轉(zhuǎn)子。

一個或多個實施例可以進(jìn)一步包括以上系統(tǒng)中的任一者，其中所述壓縮機(jī)包括套管引氣組件。

一個或多個實施例可以進(jìn)一步包括以上系統(tǒng)中的任一者，其中壓縮機(jī)包括混流轉(zhuǎn)子。

一個或多個實施例可以進(jìn)一步包括以上系統(tǒng)中的任一者，其中所述壓縮機(jī)在較寬的經(jīng)校正流量和壓力比率范圍內(nèi)提供高效率。

本文參考根據(jù)實施例的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的流程圖說明、示意圖和/或框圖來描述實施例的各方面。此外，已經(jīng)出于說明的目的呈現(xiàn)了各種實施例的描述，但是所述描述不打算是詳盡的或者受限于所公開的實施例。在不脫離所描述的實施例的范圍和精神的情況下，許多修改和變化對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將顯而易見。本文使用的術(shù)語經(jīng)過選擇以便最佳地闡釋實施例的原理、實際應(yīng)用或?qū)κ袌鲋邪l(fā)現(xiàn)的技術(shù)的技術(shù)改進(jìn)，或者使得本領(lǐng)域其他技術(shù)人員能夠理解本文公開的實施例。

本文使用的術(shù)語是用于僅描述特定實施例的目的，而不打算具有限制性。如在本文中所使用，除非上下文另外清楚地指示，否則希望單數(shù)形式“一”和“所述”也包括復(fù)數(shù)形式。將進(jìn)一步理解，術(shù)語“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”當(dāng)用于本說明書中時指定所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但不排除更多其他特征、整體、步驟、操作、元件組件和/或其群組的存在或添加。

本文描繪的流程圖僅是一個實例。在不脫離本文的實施例的精神的情況下，對于其中描述的此圖或步驟(或操作)可能存在許多變化。例如，可以通過不同次序執(zhí)行各個步驟，或者可以添加、刪除或修改步驟。所有這些變化都被視為權(quán)利要求書的一部分。

雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但應(yīng)了解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在現(xiàn)在和未來可以作出屬于所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的各種改進(jìn)和增強(qiáng)。這些權(quán)利要求將被解釋為維持適當(dāng)保護(hù)。