用于飛行器系統(tǒng)的空氣管理的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于飛行器系統(tǒng)的空氣管理的方法及系統(tǒng)。具體而言，本發(fā)明提供了一種用于空氣管理系統(tǒng)(AMS)(108)的方法和系統(tǒng)。AMS(108)包括噴射泵組件(205)，其包括動(dòng)力空氣入口(210)、多個(gè)吸入口(214)和單個(gè)出口(207)。AMS(108)還包括供應(yīng)管路布置，其包括配置為將相對(duì)較高壓力的空氣從壓縮機(jī)(12)引導(dǎo)到動(dòng)力空氣入口(210)的管道(220)，配置為通過(guò)截止閥(212)將相對(duì)較高壓力的空氣從壓縮機(jī)(12)引導(dǎo)到該多個(gè)吸入口(214)中的至少一個(gè)的管道(220)，以及配置為將相對(duì)較低壓力的空氣從壓縮機(jī)(12)引導(dǎo)到該多個(gè)吸入口(214)中的至少一個(gè)的管道(211)。AMS(108)還包括出口管路布置(207)，其配置為將出口空氣從所述噴射泵組件(205)引導(dǎo)到分配系統(tǒng)(108)。
【專利說(shuō)明】
用于飛行器系統(tǒng)的空氣管理的方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開(kāi)內(nèi)容的領(lǐng)域大體上涉及空氣管理系統(tǒng)，且更具體地，涉及具有減輕重量以及優(yōu)化性能的集成空氣管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]至少一些已知的飛行器空氣管理系統(tǒng)(AMS)包括用于高壓(HP)、低壓(LP)的供應(yīng)源。通常，HP和LP流直接從飛行器上的發(fā)動(dòng)機(jī)上的相應(yīng)排放端口提供。在一些發(fā)動(dòng)機(jī)上可能不滿足用于飛行器的所有操作范圍的各種壓力和流體需求。對(duì)于這些情況，可通過(guò)噴射栗提供混合模式排放。噴射栗接收HP和LP氣流兩者，以可選比例混合流，并將混合模式的排放空氣輸送到AMS。在一些發(fā)動(dòng)機(jī)上可能不滿足用于飛行器的所有操作范圍的各種壓力和流體需求。此外，較新的發(fā)動(dòng)機(jī)趨向于具有受限的空間要求，其不允許使用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的噴射栗構(gòu)件，而且僅僅按比例縮放標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的噴射栗不能恰當(dāng)?shù)鼗旌螲P和LP流。此外，從發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)大量排放高度壓縮空氣傾向于降低發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和/或增加發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗率。這種傾向可影響與壓縮機(jī)和/或整個(gè)飛行器相關(guān)聯(lián)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能。另外，使用混合模式噴射栗操作提供了更接近飛行器需要的溫度/壓力的空氣，允許較小的預(yù)冷卻器(換熱器)，為飛行器提供額外的重量減輕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在一個(gè)實(shí)施例中，AMS包括噴射栗組件，其包括動(dòng)力空氣入口、多個(gè)吸入口和單個(gè)出口 ^MS還包括供應(yīng)管路布置，其包括配置為將相對(duì)較高壓力的空氣從壓縮機(jī)引導(dǎo)到動(dòng)力空氣入口的管道，配置為通過(guò)截止閥將相對(duì)較高壓力的空氣從壓縮機(jī)引導(dǎo)到該多個(gè)吸入口中的至少一個(gè)的管道，以及配置為將相對(duì)較低壓力的空氣從壓縮機(jī)引導(dǎo)到該多個(gè)吸入口中的至少一個(gè)的管道。AMS還包括出口管路布置，其配置為將出口空氣從噴射栗組件引導(dǎo)到分配系統(tǒng)。
[0004]在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種操作集成空氣管理系統(tǒng)(AMS)的方法。該AMS包括連接到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)的供應(yīng)系統(tǒng)和氣體分配系統(tǒng)。該方法包括使用噴射栗組件中的相對(duì)較高壓力的氣流和相對(duì)較低壓力的氣流中的至少一者生成分配氣流，將分配氣流引導(dǎo)到空氣分配系統(tǒng)，以及控制相對(duì)較高壓力的氣流關(guān)于相對(duì)較低壓力的氣流的相對(duì)流動(dòng)，以將集成AMS的效率保持在第一效率水平。該方法還包括接收命令信號(hào)，以及基于所接收的命令信號(hào)控制相對(duì)較高壓力的氣流關(guān)于相對(duì)較低壓力的氣流的相對(duì)流動(dòng)，以將集成AMS的效率保持在第二效率水平。
[0005]在還有另一個(gè)實(shí)施例中，一種飛行器包括空氣管理系統(tǒng)(AMS)，該AMS包括噴射栗組件，其配置為以多種可選模式操作，可選模式中的每一種使用來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的命令信號(hào)選擇，該多種可選模式中的每一種與AMS的操作效率相關(guān)聯(lián)。該AMS還包括出□管路布置，其聯(lián)接到噴射栗組件的出口，以及入口管路布置，其配置為將噴射栗組件聯(lián)接到相對(duì)較高壓力的空氣源以及相對(duì)較低壓力的空氣源，入口管路布置包括多個(gè)受控操作閥且配置為接收自動(dòng)命令信號(hào)，該信號(hào)命令該多個(gè)受控操作閥的操作以將入口管路布置調(diào)準(zhǔn)為可選模式。
[0006]技術(shù)方案1.一種空氣管理系統(tǒng)(AMS)，包括:
[0007]噴射栗組件，其包括動(dòng)力空氣入口、多個(gè)吸入口和單個(gè)出口；
[0008]供應(yīng)管路布置，其包括:
[0009]配置為將相對(duì)較高壓力的空氣從壓縮機(jī)引導(dǎo)到所述動(dòng)力空氣入口的管道；
[0010]配置為通過(guò)截止閥將相對(duì)較高壓力的空氣從所述壓縮機(jī)引導(dǎo)到所述多個(gè)吸入口中的至少一個(gè)的管道;和
[0011]配置為將相對(duì)較低壓力的空氣從所述壓縮機(jī)引導(dǎo)到所述多個(gè)吸入口中的至少一個(gè)的管道;以及
[0012]出口管路布置，其配置為將出口空氣從所述噴射栗組件引導(dǎo)到分配系統(tǒng)。
[0013]技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的AMS，其中，所述AMS還包括定位在所述壓縮機(jī)和所述動(dòng)力空氣入口之間的所述管道中的調(diào)節(jié)閥。
[0014]技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案I所述的AMS，其中，所述AMS還包括定位所述壓縮機(jī)和所述動(dòng)力空氣入口之間的所述管道中以及所述調(diào)節(jié)閥下游的壓力傳感器，所述壓力傳感器配置為生成壓力反饋信號(hào)。
[0015]技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案3所述的AMS，其中，所述AMS還包括控制器，其可通信地聯(lián)接至所述壓力傳感器和所述調(diào)節(jié)閥，所述控制器配置為生成保持所述動(dòng)力空氣入口處的壓力基本恒定的控制信號(hào)。
[0016]技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案I所述的AMS，其中，所述AMS還包括定位在所述壓縮機(jī)和所述多個(gè)吸入口中的所述至少一個(gè)之間的所述管道中的截止閥。
[0017]技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案I所述的AMS，其中，所述AMS還包括控制器，所述控制器配置為接收來(lái)自定位在所述調(diào)節(jié)閥下游的壓力傳感器的壓力反饋信號(hào)，所述控制器配置為保持所述管道中的預(yù)定壓力。
[0018]技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案I所述的AMS，其中，所述AMS還包括控制器，所述控制器配置為接收來(lái)自流量傳感器的流量信號(hào)，所述流量傳感器配置為確定來(lái)自所述壓縮機(jī)的一定量的較高壓力的氣流進(jìn)入所述AMS。
[0019]技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案I所述的AMS，其中，所述AMS還包括控制器，所述控制器配置為:
[0020]接收來(lái)自所述壓縮機(jī)的所述相對(duì)較高壓力的氣流的壓力、溫度和流量中的至少一者的指示；
[0021]接收來(lái)自所述壓縮機(jī)的所述相對(duì)較低壓力的氣流的壓力、溫度和流量中的至少一者的指示；
[0022]使用所接收的指示確定所述AMS的效率；
[0023]接收來(lái)自與所述壓縮機(jī)相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)以及與所述發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)的飛行器中的至少一者的命令信號(hào)；以及
[0024]響應(yīng)于所接收到的命令信號(hào)改變所述效率。
[0025]技術(shù)方案9.一種操作集成空氣管理系統(tǒng)(AMS)的方法，所述AMS包括連接到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)的供應(yīng)系統(tǒng)和氣體分配系統(tǒng)，所述方法包括:
[0026]使用噴射栗組件中的相對(duì)較高壓力的氣流和相對(duì)較低壓力的氣流中的至少一者生成分配氣流；
[0027]將所述分配氣流引導(dǎo)到所述空氣分配系統(tǒng)；
[0028]控制所述相對(duì)較高壓力的氣流關(guān)于所述相對(duì)較低壓力的氣流的相對(duì)流動(dòng)，以將所述集成AMS的效率保持在第一效率水平；
[0029]接收命令信號(hào)；以及
[0030]基于所接收的命令信號(hào)控制所述相對(duì)較高壓力的氣流關(guān)于所述相對(duì)較低壓力的氣流的相對(duì)流動(dòng)，以將所述集成AMS的效率保持在第二效率水平。
[0031]技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案9所述的方法，其中，所述方法還包括控制所述相對(duì)較高壓力的氣流關(guān)于所述相對(duì)較低壓力的氣流的相對(duì)流動(dòng)，以保持所述分配空氣的預(yù)定溫度。
[0032]技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案9所述的方法，其中，使用噴射栗組件中的相對(duì)較高壓力的氣流和相對(duì)較低壓力的氣流中的至少一者生成分配氣流包括使用第一操作模式、第二操作模式和第三操作模式中的一種生成分配氣流，所述第一操作模式使用所述噴射栗組件中的所述相對(duì)較低壓力的氣流生成所述分配氣流，所述第二操作模式使用所述噴射栗組件中的所述相對(duì)較高壓力的氣流生成所述分配氣流，且所述第三模式使用相對(duì)較低壓力的空氣和相對(duì)較高壓力的空氣的混合流生成所述分配氣流。
[0033]技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中，所述方法還包括將所述相對(duì)較高壓力的氣流從所述壓縮機(jī)的高壓排放端口引導(dǎo)到所述噴射栗組件的吸入口。
[0034]技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中，所述方法還包括使用聯(lián)接在所述壓縮機(jī)的所述高壓排放端口和所述噴射栗組件的供給入口之間的調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)所述相對(duì)較高壓力的氣流。
[0035]技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案13所述的方法，其中，調(diào)節(jié)所述相對(duì)較高壓力的氣流包括基于來(lái)自定位在所述調(diào)節(jié)閥和所述噴射栗組件的所述供給入口之間的壓力傳感器的壓力反饋調(diào)節(jié)所述相對(duì)較高壓力的氣流。
[0036]技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案9所述的方法，其中，所述方法還包括:
[0037]將所述相對(duì)較高壓力的氣流從所述壓縮機(jī)的至少一個(gè)高壓排放端口引導(dǎo)到所述噴射栗組件的供給入口；以及
[0038]將所述相對(duì)較低壓力的氣流從所述壓縮機(jī)的至少一個(gè)低壓排放端口引導(dǎo)到所述噴射栗組件的至少一個(gè)吸入口。
[0039]技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案9所述的方法，其中，將所述相對(duì)較低壓力的氣流從所述壓縮機(jī)的至少一個(gè)低壓排放端口引導(dǎo)到所述噴射栗組件的至少一個(gè)吸入口包括將所述相對(duì)較低壓力的氣流引導(dǎo)到所述噴射栗組件的第一吸入口以及所述噴射栗組件的第二吸入口，所述噴射栗組件的所述第一吸入口的開(kāi)口包括第一區(qū)域，所述噴射栗組件的所述第二吸入口的開(kāi)口包括第二區(qū)域，所述第一區(qū)域大于所述第二區(qū)域。
[0040]技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案9所述的方法，其中，將所述相對(duì)較低壓力的氣流從所述壓縮機(jī)的至少一個(gè)低壓排放端口引導(dǎo)到所述噴射栗組件的至少一個(gè)吸入口包括將所述相對(duì)較低壓力的氣流引導(dǎo)到所述噴射栗組件的第一吸入口以及所述噴射栗組件的第二吸入口，到所述噴射栗組件的第一吸入口的所述相對(duì)較低壓力的氣流包括第一速度，到所述噴射栗組件的第二吸入口的所述相對(duì)較低壓力的氣流包括第二速度，所述第一速度小于所述第二速度。
[0041 ]技術(shù)方案18.—種包括空氣管理系統(tǒng)(AMS)的飛行器，所述AMS包括:
[0042]噴射栗組件，其配置為以多種可選模式操作，所述可選模式中的每一種使用來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的命令信號(hào)選擇，所述多種可選模式中的每一種與所述AMS的操作效率相關(guān)聯(lián)；
[0043]出口管路布置，其聯(lián)接到所述噴射栗組件的出口；以及
[0044]入口管路布置，其配置為將所述噴射栗組件聯(lián)接到相對(duì)較高壓力的空氣源以及相對(duì)較低壓力的空氣源，所述入口管路布置包括多個(gè)受控操作閥且配置為接收自動(dòng)命令信號(hào)，所述信號(hào)命令所述多個(gè)受控操作閥的操作以將所述入口管路布置調(diào)準(zhǔn)為所述可選模式。
[0045]技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案18所述的飛行器，其中，所述多個(gè)受控操作閥包括位于所述相對(duì)較高壓力的空氣源和所述噴射栗組件的動(dòng)力空氣入口之間的調(diào)節(jié)閥。
[0046]技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案19所述的AMS，還包括可通信地聯(lián)接到壓力傳感器和所述調(diào)節(jié)閥的控制器，所述控制器配置為生成保持所述動(dòng)力空氣入口處的壓力基本恒定的控制信號(hào)。
[0047]技術(shù)方案21.根據(jù)技術(shù)方案20所述的飛行器，其中，所述控制器配置為使用所述多個(gè)受控操作閥來(lái)將所述噴射栗組件的輸出與所述飛行器對(duì)空氣的需求相匹配，以容許尺寸減少的飛行器空氣預(yù)冷器。
【附圖說(shuō)明】
[0048]本公開(kāi)內(nèi)容的這些和其他特征、方面及優(yōu)點(diǎn)在參考附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)將變得更好理解，附圖中相似的標(biāo)號(hào)表示貫穿附圖的相似的部分，其中:
[0049]圖1為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性圖示。
[0050]圖2為包括了機(jī)身和機(jī)翼的飛行器的透視圖。
[0051]圖3為飛行器空氣管理系統(tǒng)(AMS)供應(yīng)源的三維(3D)等距管路視圖。
[0052]圖4為發(fā)動(dòng)機(jī)排放壓力在各種發(fā)動(dòng)機(jī)功率設(shè)定下的圖表。
[0053]圖5為發(fā)動(dòng)機(jī)排放溫度在各種發(fā)動(dòng)機(jī)功率設(shè)定下的圖表。
[0054]圖6為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗率(SFC)在各種發(fā)動(dòng)機(jī)功率設(shè)定下的圖表。
[0055]圖7為操作集成空氣管理系統(tǒng)(AMS)的方法的流程圖，該系統(tǒng)包括聯(lián)接至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)的供應(yīng)系統(tǒng)和空氣分配系統(tǒng)。
[0056]除非特別指出，本文中所提供的附圖意在說(shuō)明本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例的特征。這些特征被認(rèn)為可應(yīng)用于包括本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的寬泛種類的系統(tǒng)中。因而，附圖不意在包括本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知的用于實(shí)踐本文公開(kāi)的實(shí)施例所需的所有常規(guī)特征。
[0057]參考標(biāo)號(hào)列表
[0058]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)......10
[0059]低壓壓縮機(jī)......12
[0060]高壓壓縮機(jī)......14
[0061]中心軸線......15
[0062]燃燒器組件......16
[0063]高壓渦輪......18
[0064]低壓禍輪......20
[0065]第一軸......21
[0066]第二軸......22
[0067]風(fēng)扇包殼......40
[0068]飛行器......100
[0069]機(jī)身......102
[0070]機(jī)翼......104
[0071]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)......106
[0072]空氣管理系統(tǒng)(AMS)......108
[0073]高壓管道......110
[0074]低壓管道......112
[0075]AMS 供應(yīng)源......200
[0076]第十級(jí)端口......202
[0077]第四級(jí)排放端口......204
[0078]噴射栗......205
[0079]預(yù)混罐......206
[0080]出口......207
[0081]JPSOV......208
[0082]混合管......209
[0083]喉部......210
[0084]上游導(dǎo)管彎頭......211
[0085]HPSOV......212
[0086]壓力傳感器......213
[0087]第一入口......214
[0088]控制器......215
[0089]止回閥......216
[0090]止回閥......218
[0091]高壓供應(yīng)部分......220
[0092]流量傳感器......222
[0093]圖表......300
[0094]X-軸......302
[0095]y-軸......304
[0096]軌跡......306
[0097]軌跡......308
[0098]軌跡......310
[0099]軌跡......312
[0100]軌跡......314
[0101]軌跡......316
[0102]軌跡......318
[0103]軌跡......320
[0104]軌跡......322
[0105]圖表......400
[0106]X-軸......402
[0107]y-軸......404
[0108]軌跡......406
[0109]軌跡......408
[0110]軌跡......410
[0111]軌跡......412
[0112]軌跡......414
[0113]軌跡......416
[0114]軌跡......418
[0115]軌跡......420
[0116]軌跡......422
[0117]圖表......500
[0118]X-軸......502
[0119]y-軸......504
[0120]軌跡......506
[0121]軌跡......508
[0122]軌跡......510
[0123]軌跡......512
[0124]軌跡......514
[0125]軌跡......516
[0126]軌跡......518
[0127]軌跡......520
[0128]軌跡......522
[0129]方去......600
[0130]生成......602
[0131]引導(dǎo)......604
[0132]控制......606
[0133]接收......608
[0134]控制......610。
【具體實(shí)施方式】
[0135]在以下的說(shuō)明書和權(quán)利要求中，參考了多個(gè)用語(yǔ)，它們應(yīng)該被限定為具有以下含義。
[0136]單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”、“該”包括復(fù)數(shù)形式，除上下文另外清楚地指出之外。
[0137]“可選的”或者“可選地”指隨后描述的事件或者情形可出現(xiàn)或者可不出現(xiàn)，并且該描述包括了事件發(fā)生的情況以及不發(fā)生的情況。
[0138]貫穿說(shuō)明書和權(quán)利要求在本文中所用的近似語(yǔ)言可用來(lái)修飾可容許改變而不會(huì)導(dǎo)致與其相關(guān)的基本功能的變化的任意量化表達(dá)。因此，通過(guò)諸如“約”、“近似”、以及“大致”這樣的一個(gè)或多個(gè)用語(yǔ)修飾的值不應(yīng)限定為指定的精確值。在至少一些情況下，近似語(yǔ)言可對(duì)應(yīng)于用于測(cè)量值的設(shè)備的精度。此處及貫穿說(shuō)明書和權(quán)利要求，范圍限定可以組合和/或互換，這種范圍被認(rèn)為并包括涵蓋在其中的所有子范圍，除上下文或者語(yǔ)言另外指出之外。
[0139]本文所述的空氣管理系統(tǒng)(AMS)的實(shí)施例以不同流率和壓力提供空氣給飛行器系統(tǒng)以滿足飛行器的操作和環(huán)境需求。對(duì)于使用輕質(zhì)和緊湊的集成AMS，這種需求限定管路優(yōu)化的考慮。在示例性實(shí)施例中，一個(gè)栗體和相關(guān)聯(lián)的閥允許三種操作模式:a)僅從壓縮機(jī)的低壓(LP)端口的排放空氣獲取，b)僅從壓縮機(jī)的高壓(HP)端口的排放空氣獲取，以及從HP端口和LP端口的混合的排放空氣獲取。一組下游管路用于所有三種操作模式。示例性實(shí)施例包括包裝優(yōu)勢(shì)，諸如但不限于減輕的重量，較小的雙網(wǎng)絡(luò)(b1-fi)以及局限在核心火焰區(qū)的燃料驅(qū)動(dòng)閥。所選擇的壓縮機(jī)排放端口也能夠優(yōu)化以用于發(fā)動(dòng)機(jī)效率改善。對(duì)于飛行器排放的循環(huán)效率損失通過(guò)在滿足飛行器排放需求的最低壓縮機(jī)級(jí)上設(shè)計(jì)端口而最大限度地減小。通常，設(shè)置低端口是基于在航行結(jié)束(無(wú)冰操作)時(shí)渦輪可得到的壓力。結(jié)冰的能量需求傾向于驅(qū)動(dòng)LP端口進(jìn)入到壓縮機(jī)的較高的級(jí)。然而，混合HP和LP流模擬了可變的中間級(jí)端口，允許為了效率而選擇較低的端口，同時(shí)仍然提供了在結(jié)冰和提高效率中的能力。示例性實(shí)施例便于覆蓋HP空氣太熱而LP壓力太低之處的溫度/壓力輪廓中的間隙。示例性實(shí)施例基于構(gòu)件和發(fā)動(dòng)機(jī)效率的改善提供功率管理優(yōu)化。使用噴射栗截止閥(JPSOV)和下游壓力傳感器反饋進(jìn)行HP壓力的調(diào)整和改變，用以提供對(duì)于每個(gè)操作點(diǎn)處提高的噴射栗效率的反饋。常量壓力輸出的JPSOV調(diào)整策略減少了高功率下HP流的貢獻(xiàn)。本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例也允許在與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相同的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪溫度下具有更高的額定推力。在低功率下，調(diào)整的HP/LP壓力比增加，其導(dǎo)致較大的HP流貢獻(xiàn)。另外，混合模式噴射栗操作的使用提供了更接近飛行器需求的溫度/壓力下的空氣，允許較小的預(yù)冷器(換熱器)，為飛行器提供了額外的重量減輕。
[0140]圖1為示例燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意性圖示。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括了低壓壓縮機(jī)12、高壓壓縮機(jī)14以及燃燒器組件16。發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括高壓渦輪18，以及以串聯(lián)軸向流動(dòng)關(guān)系設(shè)置的低壓渦輪20。壓縮機(jī)12和渦輪20通過(guò)第一軸21聯(lián)接，且壓縮機(jī)14和渦輪18通過(guò)第二軸22聯(lián)接。
[0141]在操作期間，空氣沿著中心軸線15流動(dòng)，且壓縮空氣被提供給高壓壓縮機(jī)14。高度壓縮的空氣被輸送到燃燒器16。來(lái)自燃燒器16的氣流(圖1中未示出)驅(qū)動(dòng)渦輪18和20，且渦輪20經(jīng)由軸21驅(qū)動(dòng)低壓壓縮機(jī)12。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括風(fēng)扇包殼40。
[0142]圖2為飛行器100的透視圖，其包括機(jī)身102和機(jī)翼104。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)106連接到機(jī)翼104，并配置為將推動(dòng)力提供給飛行器100，且其可以是飛行器100的各個(gè)系統(tǒng)的輔助動(dòng)力源。例如，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)106可以給各個(gè)系統(tǒng)提供電能和加壓空氣。在一個(gè)示例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)106提供加壓空氣到飛行器空氣管理系統(tǒng)(AMS)108。在各個(gè)實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)106通過(guò)第一高壓管道110提供相對(duì)較高壓力的空氣，并通過(guò)第二低壓管道112提供相對(duì)較低壓力的空氣。在另一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)較高壓力的空氣、相對(duì)較低壓力的空氣以及相對(duì)較高壓力的空氣和相對(duì)較低壓力的空氣的組合靠近燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)106生成，并通過(guò)單個(gè)管道(例如，第一高壓管道110或者第二低壓管道112)引導(dǎo)到AMS 108。
[0143]圖3為飛行器空氣管理系統(tǒng)(AMS)供應(yīng)源200的三維(3D)等距管路視圖。AMS供應(yīng)源200包括高壓(HP)源，諸如但不限于，一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)第十級(jí)排放端口 202，低壓(LP)源，諸如但不限于，一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)第四級(jí)排放端口 204。來(lái)自端口 202和204的各種組合的空氣提供高壓、低壓以及混合模式的流給噴射栗205，其通過(guò)噴射栗出口 207提供到下游AMS。通常，HP和LP流從相應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的排放端口 202和204直接提供?；旌夏Ｊ脚欧磐ㄟ^(guò)噴射栗205提供。噴射栗205接收HP和LP氣流，以可選擇的比例在預(yù)混罐206中混合流，并將混合模式的排放空氣通過(guò)混合管209輸送到AMS。上游導(dǎo)管彎頭211促進(jìn)多個(gè)入口之間的非均勻流場(chǎng)，在沒(méi)有使用旋流導(dǎo)葉的情況下促進(jìn)低壓流體中的旋流。
[0144]噴射栗截止閥(JPS0V)208調(diào)節(jié)為提供高壓空氣到噴射栗205的喉部210。JPSOV208和喉部210之間的壓力傳感器213提供壓力反饋以控制JPSOV 208的位置，從而向喉部提供基本恒定的選擇的壓力?？刂破?15可通信地聯(lián)接至JPSOV 208和壓力傳感器213?？刂破?15可包括存儲(chǔ)器以及連通的處理器，使得在存儲(chǔ)器中編程的指令控制處理器以接收來(lái)自壓力傳感器213的壓力信號(hào)以及閾值，以生成位置命令，其被發(fā)送到JPSOV 208。高壓截止閥(HPS0V)212打開(kāi)和關(guān)閉以將來(lái)自第十級(jí)端口 202的高壓空氣提供到第一入口 214。止回閥216和218防止從第十級(jí)端口 202到第四級(jí)排放端口 204的回流。
[0145]AMS供應(yīng)源200以三種模式操作:出口207從低壓第四級(jí)排放端口204、從高壓排放端口 202供應(yīng)，以及混合供應(yīng)從低壓第四級(jí)排放端口 204和高壓排放端口 202兩者供應(yīng)。在第一模式下，出口 207在JPSOV 208和HPSOV 212都處于關(guān)閉位置的情況下從低壓第四級(jí)排放端口 204供應(yīng)。在第二模式下，出口207在JPSOV 208處于關(guān)閉位置且HPSOV 212處于打開(kāi)位置的情況下從高壓排放端口202供應(yīng)。第三模式是噴射栗模式，其中HPSOV 212處于關(guān)閉位置且JPSOV 208處于打開(kāi)位置。當(dāng)處于打開(kāi)位置時(shí)，JPSOV 208調(diào)節(jié)為調(diào)整來(lái)自AMS供應(yīng)源200的高壓供應(yīng)部分220的單個(gè)支線的流體。
[0146]流量傳感器222配置為測(cè)量從第十級(jí)獲取的引導(dǎo)至AMS供應(yīng)源200的流的量。第十級(jí)排放測(cè)量被用于根據(jù)預(yù)定空氣管理方案保持發(fā)動(dòng)機(jī)操作。來(lái)自第十級(jí)的排放空氣可影響發(fā)動(dòng)機(jī)的其他級(jí)。第十級(jí)流率的范圍的圖用于確定各個(gè)流率對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響。第十級(jí)排放流率解釋了影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的推力方案以及處理方案。
[0147]圖4為發(fā)動(dòng)機(jī)排放壓力在各種發(fā)動(dòng)機(jī)功率設(shè)定下的圖表300。圖表300包括X-軸302，以發(fā)動(dòng)機(jī)106凈推力的單位(Ibf)分級(jí)；以及y_軸304，以排放總壓力的單位(psig)分級(jí)。軌跡306示出低級(jí)壓力，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)106的第四級(jí)壓力。軌跡308示出高級(jí)壓力，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)106的第十級(jí)壓力。軌跡306和308代表供應(yīng)給噴射栗205的供應(yīng)壓力邊界。軌跡310示出對(duì)于調(diào)整為保持噴射栗205的喉部210處約225psig的壓力的噴射栗操作的推力與排放壓力曲線。軌跡312示出對(duì)于調(diào)整為保持喉部210處約10psig的壓力的噴射栗操作的推力與排放壓力曲線。軌跡314示出對(duì)于調(diào)整為保持喉部210處約175psig的壓力的噴射栗操作的推力與排放壓力曲線。軌跡316示出對(duì)于調(diào)整為保持喉部210處約150psig的壓力的噴射栗操作的推力與排放壓力曲線。軌跡318示出對(duì)于調(diào)整為保持喉部210處約125psig的壓力的噴射栗操作的推力與排放壓力曲線。軌跡320示出對(duì)于調(diào)整為保持喉部210處約10psig的壓力的噴射栗操作的推力與排放壓力曲線。軌跡322示出對(duì)于調(diào)整為保持喉部210處約75psig的壓力的噴射栗操作的推力與排放壓力曲線。
[0148]圖5為發(fā)動(dòng)機(jī)排放溫度在各種發(fā)動(dòng)機(jī)功率設(shè)定下的圖表400。圖表400包括X-軸402，以發(fā)動(dòng)機(jī)106凈推力的單位(Ibf)分級(jí)；以及y-軸404，以排放總溫度的單位(°C)分級(jí)。軌跡406示出低級(jí)溫度，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)106的第四級(jí)溫度。軌跡408示出高級(jí)溫度，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)106的第十級(jí)溫度。軌跡406和408代表了供應(yīng)給噴射栗205的供應(yīng)溫度邊界。軌跡410示出對(duì)于調(diào)整為保持噴射栗205的喉部210處約225psig的壓力的噴射栗操作的推力與排放溫度曲線。軌跡412示出對(duì)于調(diào)整為保持喉部210處約200psig的壓力的噴射栗操作的推力與排放溫度曲線。軌跡414示出對(duì)于調(diào)整為保持喉部210處約175psig的壓力的噴射栗操作的推力與排放溫度曲線。軌跡416示出對(duì)于調(diào)整為保持喉部210處約150psig的壓力的噴射栗操作的推力與排放溫度曲線。軌跡418示出對(duì)于調(diào)整為保持喉部210處約125psig的壓力的噴射栗操作的推力與排放溫度曲線。軌跡420示出對(duì)于調(diào)整為保持喉部210處約10psig的壓力的噴射栗操作的推力與排放溫度曲線。軌跡422示出對(duì)于調(diào)整為保持喉部210處約75psig的壓力的噴射栗操作的推力與排放溫度曲線。
[0149]圖6是發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗率在各種發(fā)動(dòng)機(jī)功率設(shè)定下(SFC)的圖表500。圖表500包括X-軸502，以發(fā)動(dòng)機(jī)106的凈推力的單位(Ibf)分級(jí)；以及y-軸504，以燃料消耗率的單位(lbm/hr/lbf)分級(jí)。軌跡506示出在對(duì)于AMS 108僅使用較低壓縮機(jī)級(jí)空氣(諸如發(fā)動(dòng)機(jī)106的壓縮機(jī)12的第四級(jí))時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)SFC曲線與發(fā)動(dòng)機(jī)凈推力。軌跡508示出在對(duì)于AMS 108僅使用較高壓縮機(jī)級(jí)空氣時(shí)，比如發(fā)動(dòng)機(jī)106的壓縮機(jī)12的第十級(jí)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)SFC曲線與發(fā)動(dòng)機(jī)凈推力。軌跡506和508表示了基于AMS需求的發(fā)動(dòng)機(jī)106的SFC的邊界。軌跡510示出對(duì)于調(diào)整為保持噴射栗205的喉部210處約225psig的壓力的噴射栗操作的推力與SFC曲線。軌跡512示出對(duì)于調(diào)整為保持喉部210處約200psig的壓力的噴射栗操作的推力與SFC曲線。軌跡514示出對(duì)于調(diào)整為保持喉部210處約175psig的壓力的噴射栗操作的推力與SFC曲線。軌跡516示出對(duì)于調(diào)整為保持喉部210處約150psig的壓力的噴射栗操作的推力與SFC曲線。軌跡518示出對(duì)于調(diào)整為保持喉部210處約125psig的壓力的噴射栗操作的推力與SFC曲線。軌跡520示出對(duì)于調(diào)整為保持喉部210處約10psig的壓力的噴射栗操作的推力與SFC曲線。軌跡522示出對(duì)于調(diào)整為保持喉部210處約75psig的壓力的噴射栗操作的推力與SFC曲線。
[0150]軌跡506-522示出用于在操作期間提高SFC的噴射栗205的優(yōu)點(diǎn)，該操作需要的輸出比僅僅第四級(jí)可以提供的輸出更大，但是不如第十級(jí)可以提供的AMS輸出那么多。通過(guò)使用第十級(jí)空氣將動(dòng)力空氣提供給噴射栗205同時(shí)第四級(jí)提供空氣給噴射栗205的吸入來(lái)提供這些中間范圍。
[0151]可以看到，使用來(lái)自噴射栗205的不同水平的中間氣壓，可以選擇SFC，其可幫助發(fā)動(dòng)機(jī)106整體性能或者在特殊操縱期間的性能。
[0152]圖7為操作集成空氣管理系統(tǒng)(AMS)的方法700的流程圖，該系統(tǒng)包括聯(lián)接至燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的供應(yīng)系統(tǒng)和空氣分配系統(tǒng)。在示例性實(shí)施例中，方法700包括使用噴射栗組件中的相對(duì)較高壓力的氣流和相對(duì)較低壓力的氣流中的至少一者生成702分配氣流，將分配氣流引導(dǎo)704到空氣分配系統(tǒng)，以及控制706相對(duì)較高壓力的空氣關(guān)于相對(duì)較低壓力的氣流的相對(duì)流動(dòng)，以將集成AMS的效率保持在第一效率水平。方法700還包括接收708命令信號(hào)，以及控制710相對(duì)較高壓力的氣流關(guān)于相對(duì)較低壓力的氣流的相對(duì)流動(dòng)，以基于所接收的命令信號(hào)將集成AMS的效率保持在第二效率水平。
[0153]方法700可選地包括控制相對(duì)較高壓力的氣流關(guān)于相對(duì)較低壓力的氣流的相對(duì)流動(dòng)，以保持分配空氣的預(yù)定溫度。方法700還可包括使用第一操作模式、第二操作模式以及第三操作模式中的一種來(lái)生成分配氣流，第一操作模式使用噴射栗組件中的相對(duì)較低壓力的氣流生成分配氣流，第二操作模式使用噴射栗組件中的相對(duì)較高壓力的氣流生成分配氣流，且第三操作模式使用相對(duì)較低壓力的氣流和相對(duì)較高壓力的氣流的混合來(lái)生成分配氣流。另外，方法700還可包括將相對(duì)較高壓力的氣流從壓縮機(jī)的高壓排放端口引導(dǎo)到噴射栗組件的吸入口?？蛇x地，方法700可包括使用聯(lián)接在壓縮機(jī)的高壓排出端口和噴射栗組件的供給入口之間的調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)相對(duì)較高壓力的氣流。此外，方法700可包括基于定位在調(diào)節(jié)閥和噴射栗組件的供給入口之間的壓力傳感器的壓力反饋調(diào)節(jié)相對(duì)較高壓力的氣流。方法700還可包括將來(lái)自壓縮機(jī)的至少一個(gè)高壓排出端口的相對(duì)較高壓力的氣流引導(dǎo)到噴射栗組件的供給入口，并將來(lái)自壓縮機(jī)的至少一個(gè)低壓排出端口的相對(duì)較低壓力的氣流引導(dǎo)到噴射栗組件的至少一個(gè)吸入口?？蛇x地，方法700還可包括將相對(duì)較低壓力的氣流引導(dǎo)到噴射栗組件的第一吸入口以及噴射栗組件的第二吸入口，噴射栗組件的第一吸入口的開(kāi)口包括第一區(qū)域，噴射栗組件的第二吸入口的開(kāi)口包括第二區(qū)域，第一區(qū)域大于第二區(qū)域。方法700還可包括將相對(duì)較低壓力的氣流引導(dǎo)到噴射栗組件的第一吸入口以及噴射栗組件的第二吸入口，流到噴射栗組件的第一吸入口的相對(duì)較低壓力的氣流包括第一速度，流到噴射栗組件的第二吸入口的相對(duì)較低壓力的氣流包括第二速度，第一速度小于第二速度。
[0154]盡管本公開(kāi)內(nèi)容的各個(gè)實(shí)施例的特定特征在一些附圖中示出而在其他附圖中未示出，這僅僅是為了方便起見(jiàn)。根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的原理，附圖的任意特征可以結(jié)合任何其他附圖的任何特征來(lái)參考和/或要求保護(hù)。
[0155]該書面描述使用示例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明可申請(qǐng)專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這些其它示例具有不與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)要素，則意在使這些其它示例處于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種空氣管理系統(tǒng)(AMS) (108)，包括: 噴射栗組件(205)，其包括動(dòng)力空氣入口( 210)、多個(gè)吸入口( 214)和單個(gè)出口( 207); 供應(yīng)管路布置，其包括: 配置為將相對(duì)較高壓力的空氣從壓縮機(jī)(12)引導(dǎo)到所述動(dòng)力空氣入口(210)的管道(220); 配置為通過(guò)截止閥(212)將相對(duì)較高壓力的空氣從所述壓縮機(jī)(12)引導(dǎo)到所述多個(gè)吸入口(214)中的至少一個(gè)的管道(220);和 配置為將相對(duì)較低壓力的空氣從所述壓縮機(jī)(12)引導(dǎo)到所述多個(gè)吸入口(214)中的至少一個(gè)的管道(211);以及 出口管路布置(207)，其配置為將出口空氣從所述噴射栗組件(205)引導(dǎo)到分配系統(tǒng)(108)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AMS(1S)，其特征在于，所述AMS還包括定位在所述壓縮機(jī)(12)和所述動(dòng)力空氣入口( 210)之間的所述管道(220)中的調(diào)節(jié)閥(208)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AMS(1S)，其特征在于，所述AMS還包括定位所述壓縮機(jī)(12)和所述動(dòng)力空氣入口(210)之間的所述管道(220)中以及所述調(diào)節(jié)閥(208)下游的壓力傳感器(213)，所述壓力傳感器(213)配置為生成壓力反饋信號(hào)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的AMS(108)，其特征在于，所述AMS還包括控制器(215)，其可通信地聯(lián)接至所述壓力傳感器(213)和所述調(diào)節(jié)閥(208)，所述控制器(215)配置為生成保持所述動(dòng)力空氣入口(210)處的壓力基本恒定的控制信號(hào)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AMS(1S)，其特征在于，所述AMS還包括定位在所述壓縮機(jī)(12)和所述多個(gè)吸入口(214)中的所述至少一個(gè)之間的所述管道(211)中的截止閥(212)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AMS(108)，其特征在于，所述AMS還包括控制器(215)，所述控制器配置為接收來(lái)自定位在所述調(diào)節(jié)閥(208)下游的壓力傳感器(213)的壓力反饋信號(hào)，所述控制器(215)配置為保持所述管道(210)中的預(yù)定壓力。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AMS(108)，其特征在于，所述AMS還包括控制器(215)，所述控制器配置為接收來(lái)自流量傳感器(213)的流量信號(hào)，所述流量傳感器(213)配置為確定來(lái)自所述壓縮機(jī)(12)的一定量的較高壓力的氣流進(jìn)入所述AMS(108)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AMS(108)，其特征在于，所述AMS還包括控制器(215)，所述控制器配置為: 接收來(lái)自所述壓縮機(jī)(12)的所述相對(duì)較高壓力的氣流的壓力、溫度和流量中的至少一者的指示； 接收來(lái)自所述壓縮機(jī)(12)的所述相對(duì)較低壓力的氣流的壓力、溫度和流量中的至少一者的指示； 使用所接收的指示確定所述AMS( 108)的效率； 接收來(lái)自與所述壓縮機(jī)(12)相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)(106)以及與所述發(fā)動(dòng)機(jī)(106)相關(guān)聯(lián)的飛行器中的至少一者的命令信號(hào)；以及 響應(yīng)于所接收到的命令信號(hào)改變所述效率。9.一種包括空氣管理系統(tǒng)(AMS) (108)的飛行器，所述AMS(108)包括: 噴射栗組件(205)，其配置為以多種可選模式操作，所述可選模式中的每一種使用來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)(106)的命令信號(hào)選擇，所述多種可選模式中的每一種與所述AMS(1S)的操作效率相關(guān)聯(lián)； 出口管路布置(207)，其聯(lián)接到所述噴射栗組件(205)的出口(207);以及 入口管路布置(220)，其配置為將所述噴射栗組件(205)聯(lián)接到相對(duì)較高壓力的空氣源以及相對(duì)較低壓力的空氣源，所述入口管路布置(220)包括多個(gè)受控操作閥(208，212)且配置為接收自動(dòng)命令信號(hào)，所述信號(hào)命令所述多個(gè)受控操作閥(208，212)的操作以將所述入口管路布置(220)調(diào)準(zhǔn)為所述可選模式。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的飛行器，其特征在于，所述多個(gè)受控操作閥(208，212)包括位于所述相對(duì)較高壓力的空氣源和所述噴射栗組件(205)的動(dòng)力空氣入口(210)之間的調(diào)節(jié)閥(208)，以及可通信地聯(lián)接到壓力傳感器(213)和所述調(diào)節(jié)閥(208)的控制器(215)，所述控制器(215)配置為生成保持所述動(dòng)力空氣入口(210)處的壓力基本恒定的控制信號(hào)。
【文檔編號(hào)】F02C6/08GK105909386SQ201610223628
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日
【發(fā)明人】J·L·梅森, R·B·肖菲爾德, S·M·雷, B·J·舒馬赫, J·F·博納, G·E·穆?tīng)?
【申請(qǐng)人】通用電氣公司