專利名稱：飛機的供電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及飛機的電力供應，更具體地說，涉及飛機發(fā)動機和/或其周圍物體的電氣設備的電力供應有關。
本發(fā)明的應用領域，具體地說是飛機發(fā)動機，特別是燃氣渦輪發(fā)動機。但本發(fā)明也可應用于直升飛機發(fā)動機。
“飛機發(fā)動機或其周圍物體的電氣設備”這一專用術語在此用來不僅指對發(fā)動機實際運轉有用的電氣設備，而且指與發(fā)動機吊艙相關的電氣設備，如除冰用的電路或燃氣渦輪飛機發(fā)動機上改變推力方向用的電動機械致動裝置；乃至與安裝發(fā)動機的機翼相關的設備，如飛機機翼的除冰或防冰電路。
背景技術：
圖1示出由燃氣渦輪飛機發(fā)動機發(fā)電和配電的傳統(tǒng)線路圖。
在與發(fā)動機渦輪軸作機械連接的附件傳動機匣上安裝兩臺發(fā)電機1、1’(為了備用或根據(jù)所述應用場合使產(chǎn)生的電力發(fā)揮最大作用可以有兩臺以上發(fā)電機)。該發(fā)電機通常是啟動發(fā)電機(Starer/Generators，S/G)，這是一臺同步發(fā)電機，它連接一臺勵磁機且以作為發(fā)動機轉速的函數(shù)而變化的頻率提供變頻的交流電壓，由勵磁機和同步發(fā)電機組成的組件在渦輪起動時控制在同步電機狀態(tài)運行。
由發(fā)電機1、1’產(chǎn)生的交流電壓通過線路2、2’傳送至機上的配電網(wǎng)3，稱作“機上網(wǎng)”。與線路2、2’相連的機上網(wǎng)的電路4向一條或多條配電總線提供的穩(wěn)定的交流電壓通常是115伏AC(Vac)或230Vac。電路4還向電壓轉換器5供電，電壓轉換器5向一條或多條總線傳送270Vac或±270Vac的穩(wěn)定的直流電壓。由電路4和5供給的電壓輸送到機上，主要是機身區(qū)的各種電負載。
在發(fā)動機中，發(fā)動機電子控制器6(Electronic engine control unit，ECU)由安裝在附件傳動機匣(AGB)上的諸如永磁同步發(fā)電機(Permanent magnet alternator，PMA)那樣的發(fā)電機7供電。ECU還連接總線4、5中的一條，例如連到穩(wěn)定的交流電壓總線4，以便只要發(fā)動機轉速不能使PMA提供所需的電力或PMA發(fā)生故障時正常供電。ECU利用其收到的電流時使其部件能工作并使發(fā)動機的只需少量電力的元件，如探針、傳感器、執(zhí)行元件或伺服閥開始工作。
目前益發(fā)有一種傾向，即用電力替代液壓動力來驅動飛機發(fā)動機或其周圍物體的各種設備。于是，有些飛機裝有電動的反推裝置，因而供電線路8必須使飛機的機上網(wǎng)3與此電動的反推裝置9連接起來。這類線路還有向靜止設備供電所需的導線，如向發(fā)動機吊艙和安裝發(fā)動機的機翼的除冰電路12、13的供電線路10、11。
通過固定牢靠且絕緣的線路將電流從機上網(wǎng)通向負載意味著重量體積相當大，如果待通電的設備數(shù)量多則有尺寸變大的風險，甚至過大。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種供電裝置，它沒有這樣的缺點且使飛機發(fā)動機及其周圍物體內的大量設備能夠獲得電力供應。
該目的可通過向飛機供電的裝置來達到，該裝置包括至少一臺第一發(fā)電機，由飛機發(fā)動機驅動以提供電壓；機上的配電網(wǎng)，它通過供電線路連接到所述第一發(fā)電機以接受由所述第一發(fā)電機產(chǎn)生的電壓；至少一臺第二發(fā)電機，由飛機發(fā)動機驅動以提供電壓；及飛機發(fā)動機的配電網(wǎng)，它與機上(配電)網(wǎng)分開且用于向位于飛機發(fā)動機及/或發(fā)動機周圍的物體內的電氣設備供電，該發(fā)動機網(wǎng)包括-至少一條總線，可向電氣設備分配直流電壓；及-供電電路，其第一輸入端連接所述機上網(wǎng)，以便接受所述機上網(wǎng)所提供的電壓；其第二輸入端連接所述第二發(fā)電機，以便接受其所提供的電壓；其第二輸入端還連一電壓轉換器；且其選擇電路可將電壓加到配電總線上，根據(jù)第二發(fā)電機體提供的電壓振幅該電壓可由第一輸入端所接受的電壓供應或由轉換器供應。
本發(fā)明裝置可提供一個節(jié)點，它能可靠地利用電力且位于發(fā)動機上以便向與發(fā)動機在一起或在其附近的負載供電，同時它是與飛機的機上網(wǎng)相連的唯一連接點，以確保在第二發(fā)電機不能滿足要求時發(fā)電機的電網(wǎng)上有電力供應。根據(jù)發(fā)動機的轉速不同第二發(fā)電機產(chǎn)生的電壓是穩(wěn)定電壓或可變電壓。第二發(fā)電機可以是永磁交流發(fā)電機。供電電路還包括與第一輸入端連接的電壓轉換器，以便當所述電壓為交流電壓時能改變機上網(wǎng)提供的電壓。
為了將交流電壓輸送給電器設備，可提供至少一套具有以直流配電總線供電的變壓器的組件。發(fā)動機網(wǎng)的電壓分布總線可以是穩(wěn)定的直流電分布總線。
為了備用并優(yōu)化設備裝置，本供電裝置可以包括兩臺由發(fā)動機帶動且分別與供電電路的第二和第三輸入端相連的第二發(fā)電機，并包括二條與本供電裝置的第一和第二輸出端連接的電壓分布總線。供電電路包括的電壓轉換器連接到第三輸入端，與第二及第三輸入端相連的本電壓轉換器分別連接第一和第二輸出端。在這種情況下，第一輸入端最好與供電電路的第一和第二輸出端相連。選擇電路使與第二及第三輸入端相連的電壓轉換器提供的電壓能供應第一及第二配電網(wǎng)，或向其提供第一轉換器所供的電壓。
電氣設備則包括各種形狀的發(fā)動機部件的電動機械致動裝置，及泵的電動機，還包括至少一條發(fā)動機吊艙除冰用的電路。就飛機發(fā)動機而言，電氣設備包括至少一條支承發(fā)動機的機翼除冰用的電路，就燃氣渦輪飛機發(fā)動機而言，它可包括反推裝置用的電動的機械致動裝置。


在閱讀通過非限制性說明給出的下述說明書并參看附圖后，便可更好的理解本發(fā)明，附圖中圖1是在飛機中發(fā)電和配電的已知系統(tǒng)的示意圖；圖2是用于飛機發(fā)動機及周圍物體的供電及控制設備的系統(tǒng)的示意圖；及圖3是形成圖2中的發(fā)動機電網(wǎng)一部分的提供電壓的電路的詳圖。
具體實施例方式
圖2是飛機發(fā)動機，特別是燃氣渦輪飛機發(fā)動機及其周圍物體的供電與控制系統(tǒng)總圖。
在傳統(tǒng)上，圖2的電路包括一臺或兩臺第一發(fā)電機10、10’，如安裝在傳動機匣內的S/Gs，其與發(fā)動機的渦輪軸作機械連接。S/Gs 10、10’提供的交流電壓由線路21、21’傳送到用于在機上配電的網(wǎng)22，指機上配電網(wǎng)。該機上配電網(wǎng)22的電路23將交流電壓(通常穩(wěn)定在115Vac或230Vac)提供給一條或多條分配總線，交流電的頻率隨渦輪軸的轉速而變。電路23還向電壓轉換器的電路24供電，電路24將穩(wěn)定的DC電壓(通常是270Vac或±270Vac)提供給一條或多條總線。電路23和24產(chǎn)生的電壓向飛機機身內的各種負載供電。
在發(fā)動機(以25表示)中有兩臺第二發(fā)電機(Generator，GEN)26、26’，如PMAs，根據(jù)發(fā)動機的轉速，它提供穩(wěn)定或可變的交流電壓給發(fā)動機的電子控制單元(ECU)27，也給成為配電網(wǎng)28的一部分的供電電路30，配電網(wǎng)28集成在發(fā)動機內。網(wǎng)28，也叫發(fā)動機網(wǎng)，位于發(fā)動機上，與機上網(wǎng)22是分開的。ECU 27和供電裝置30還通過線路29連接交流電壓電路23，因而在發(fā)動機轉速足以使發(fā)電機26、26’能夠提供所需的電量時能正常供電。
供電電路30向諸如發(fā)電機網(wǎng)28的HVDC總線40、40’那樣的二條DC分配總線提供DC電壓，發(fā)電機網(wǎng)28為向發(fā)動機及/或其周圍物體的電氣設備的供電與控制的系統(tǒng)供電。
供電與控制系統(tǒng)包括分布在諸設備50、50’、50”中的供電組件，這些設備50、50’、50”通過各自的選擇電路70、70’、70”與各組60、60’、60”中的電氣設備62、62’、62”相連，電氣設備尤其包括泵的電動機；用于飛機發(fā)動機各種形狀的部件或用于反推裝置或者用于電動檢查窗的制動器；以及除冰或防凍阻抗電路，所有設備都構成飛機發(fā)動機或其周圍物體(吊艙，支架，鄰近的機翼)的部件。
設備50、50’、50”中的供電組件52、52’、52”及選擇電路70、70’、70”都由包括中央控制單元80的控制器控制。該單元通過線路組64、64’、64”連接到傳感器，傳感器與各組60、60’、60”中至少一部分設備相連?？刂破鬟€與ECU 27相連。發(fā)電機26、26’向中央控制單元80的組件的供電方式與向ECU 27各部分的供電方式相同。供電組件52、52’、52”包括可將交流電壓送到各組60、60’、60”的設備62、62’、62”用的變壓器，而AC電壓來自由總線40、40’輸送的DC電壓。中央控制單元80控制組件52、52’、52”和選擇電路70、70’、70”，這樣隨著從ECU 27收到的信息及/或與設備相關的傳感器的信息而激活各臺設備62、62’、62”。如果一臺設備被認為“激活了”，這應理解為電動機開始轉動，電動制動器或電動機械制動器開始運動，或加熱器阻抗電路通電。
各組中的供電組件都是一樣的，而組件可再分組，隨著所需功率的不同，這些設備可組合成各組以優(yōu)化變壓器及供電組件的尺寸。在所示例子中，組件的組數(shù)及設備組數(shù)為三。當然也可以不是三，甚至是一，只要交壓器的功率足夠用于所有設備。每組組件可以包括至少一個備用組件以供應備用。選擇電路70、70’70”可以控制，以便將一組中的每臺設備與該組對應的組件連接起來，必要時可連接應急組件。
飛機發(fā)動機或其周圍物體的其他設備可利用可靠的供電電路30通過總線40、40’所提供的能量供電和控制。因此至少有的設備由總線40、40’的直流電或其DC電壓供電。
圖3詳細地示出可靠的供電電路30。AC/DC變換電路31的輸入端通過開關32連接到電路30的第一輸入端再與線路16相連。另外二個AC/DC轉換電路35、35’的輸入端分別連接電路30的第二和第三輸入端，電路30接收來自發(fā)電機26、26’的交流電壓。交換電路35、35’的輸出端分別通過開關36、36’連接向總線40、40’供電的HVDC型的直流總線電路37、37’。轉換電路31的輸出端也通過開關33、33’連接到電路37、37’。
ECU 27根據(jù)發(fā)電機26、26’的輸出端處測得的電壓值控制由開關32、33、33’、37、37’構成的選擇電路。當發(fā)電機提供的電力足夠時，將開關36、36’合閘而將開關32、33、33’打開?？偩€40、40’上的電力分別來自發(fā)電機26、26’。如果飛機發(fā)動機運轉慢下來或發(fā)生故障而使發(fā)電機26、26’中的一臺及/或另一臺供電不足時，ECU 27使開關36及/或開關36′打開，同時使開關32及開關33及/或開關33’合上。于是總線40、40’上的電力由發(fā)電機中的一臺和線路29提供，或單獨由線路29提供。于是，由于有供電電路30，在發(fā)動機上便有可靠的供電節(jié)點可利用，使發(fā)動機上網(wǎng)和總線40、40’一起建立，即形成局部網(wǎng)28，該局部網(wǎng)是提供給發(fā)動機及其周圍物體的而且有別于機上網(wǎng)22。總線40、40’向組件50、50’、50”供電，也向中央控制單元80供電，來起動電氣設備62、62’、62”。然而也可以從發(fā)電機26、26’的輸出端直接向一臺或多臺電氣設備供電，如發(fā)動機吊艙或機翼的除冰電路，該電路連接線路39，又通過各自的開關38、38’連接發(fā)電機26、26’的輸出端。開關38、38’由ECU 27控制，以便根據(jù)要求向線路39供電。
應用分別通電的兩條總線40、40’，可緩解總線或其電源的故障帶來的影響，并共同使用分配的DC電。
采用兩臺第二發(fā)電機26、26’可緩解有一臺發(fā)電機發(fā)生故障帶來的影響，同時保留用機上網(wǎng)通過線路29來可靠的供電，并且共同使用所提供的電力。但是也可預計用一臺第二發(fā)電機向兩條平行的總線40、40’供電。
還可預計從兩臺或一臺發(fā)電機向一條供電總線平行供電必要時從機上網(wǎng)供電。
總線40、40’上的DC電壓可以是穩(wěn)定的電壓，如標準值為270Vac或±270Vac，由AC/DC變流電路調節(jié)。
在一變體中，供向總線40、40’的直流電壓不需要調節(jié)，特別是隨著發(fā)電機26、26’提供的電壓的變化在標準值上下一定范圍內變動是允許的。
在上述實施例中，必要時用于供電電路30’的機上網(wǎng)的電壓是交流電壓。該電壓也可以是直流電壓。此時供電電流30不需要AC/DC變換電路。如果輸送到總線40、40’上的直流電壓與機上網(wǎng)的電壓不同，則變換電路31可省略不用，或由AC/DC變換電路代替。
在上述實施例中的供電裝置是專供裝備燃氣渦輪發(fā)動機的飛機用的。但本發(fā)明也可應用于其它類型的飛機上，特別是直升飛機，并可應用于其它類型發(fā)動機上。
權利要求
1.一種飛機的供電裝置，該裝置包括至少一臺第一發(fā)電機(10，10’)，由飛機發(fā)動機驅動以供電；機上的配電網(wǎng)(22)，通過供電電路(21，21’)連接所述第一發(fā)電機，以便接收由所述第一發(fā)電機(10，10’)產(chǎn)生的電力；至少一臺第二發(fā)電機(26，26’)，由飛機發(fā)動機驅動以供電；及飛機發(fā)動機的配電網(wǎng)(28)，有別于所述機上網(wǎng)(22)且用于向位于飛機發(fā)動機及/或發(fā)動機周圍物體中的電氣設備供電，所述配電網(wǎng)(28)包括·至少一條總線(40，40’)，可向所述電氣設備配給直流電壓；及·供電電路(30)，其第一輸入端連接所述機上網(wǎng)(22)以便接收由所述機上網(wǎng)提供的電壓，其第二輸入端連接所述第二發(fā)電機(26，26’)以便接收由其提供的電壓，電壓轉換器(35，35’)連接所述第二輸入端，及選擇電路(32，33，36，32’，33’，36’)可將電壓送到配電總線上，該電壓根據(jù)所述第二發(fā)電機(26，26’)提供的電壓的振幅在所述第一輸入端上接受的電壓供應，或由變換電路(35，35’)供應。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)動機網(wǎng)(28)的所述供電電路(30)還包括電壓轉換器(31)，其連接所述第一輸入端以便將所述機上網(wǎng)提供的電壓變頻。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述發(fā)動機網(wǎng)(28)的所述配電總線(40，40’)是穩(wěn)定的直流配電總線。
4.根據(jù)權利要求1至3所述的任一項裝置，其特征在于，至少有一組組件(52，52’，52”)具有變壓器，其由所述直流電壓配電總線(40，40’)供電且將交流電壓輸送給所述電氣設備(62，62’，62”)。
5.根據(jù)權利要求1至4所述的任一種裝置，具有兩臺第二發(fā)電機(26，26’)，由發(fā)動機驅動且分別連接所述供電電路(30)的所述第二輸入端和所述第三輸入端，兩條電壓配電總線(40，40’)連接所述供電裝置的第一輸出端和第二輸出端；所述供電電路(30)還包括與第三輸入端相連的電壓轉換器(35’)，連接到所述第二輸入端和所述第三輸入端的所述電壓轉換器(35，35’)分別連接所述第一輸出端和所述第二輸出端。
6.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述第一輸入端連接所述供電電路(30)的所述第一和第二輸出端，所述選擇電路(32，33，36；32’，33’，36’)用于向所述第一和第二配電總線提供電壓，該電壓分別由與所述第二和第三輸入端相連的所述轉換器(35，35’)提供，或從所述第一輸入端上的電壓提供。
7.根據(jù)權利要求1至6所述的任一種裝置，其特征在于，所述或者每個或者兩個第二發(fā)電機(26，26’)是永磁交流發(fā)電機。
8.根據(jù)權利要求1至7所述的任一種裝置，其特征在于，所述電氣設備(62，62’，62”)包括用于各種形狀的發(fā)動機部件的電動機械致動裝置，及泵的電動機。
9.根據(jù)權利要求1至8所述的任一種裝置，其特征在于，所述電氣設備包括至少一條發(fā)動機吊艙除冰用的電路。
10.根據(jù)權利要求1至9所述的任一種裝置，供飛機發(fā)動機用，其特征在于，所述電氣設備包括至少一條供支承發(fā)動機的機翼除冰用的電路。
11.根據(jù)權利要求1至10所述的任一種裝置，供燃氣渦輪飛機發(fā)動機用，其特征在于，所述電氣設備包括反推裝置的電動機械致動裝置。
全文摘要
飛機的供電裝置包括至少一臺由飛機發(fā)動機驅動的第一發(fā)電機(10，10’)；接受所述第一發(fā)電機產(chǎn)生的電壓的機上配電網(wǎng)(22)；至少一臺由電動機驅動的第二發(fā)電機(26，26’)；及有別于所述機上網(wǎng)(22)的向發(fā)動機及其周圍物體設備供電的發(fā)動機配電網(wǎng)(28)，該發(fā)動機網(wǎng)(28)包括至少一條供電氣設備的直流電壓配電總線(40，40’)；及供電電路(30)，其第一輸入端連接所述機上網(wǎng)(22)，其第二輸入端連接所述第二發(fā)電機(26，26’)以接受由其提供的電壓，其電壓轉換器連接第二輸入端，及可將電壓送到配電總線(40，40’)上的選擇電路，所述電壓由第一輸入端或轉換器提供，取決于第二發(fā)電機所提供的電壓的振幅。
文檔編號H02J9/00GK101066704SQ20071010176
公開日2007年11月7日 申請日期2007年5月8日 優(yōu)先權日2006年5月5日
發(fā)明者澤格·貝倫格 申請人:伊斯帕諾-絮扎公司