BR102017000099B1

BR102017000099B1 - Motor de aeronave e método para suportar uma operação de taxiamento de uma aeronave

Info

Publication number: BR102017000099B1
Application number: BR102017000099-0A
Authority: BR
Inventors: Steve G. Mackin
Original assignee: The Boeing Company
Priority date: 2016-01-05
Filing date: 2017-01-03
Publication date: 2023-04-18
Also published as: CA2947191A1; RU2016142740A3; CN106939835A; EP3190052A1; JP2017122452A; RU2016142740A; US10336461B2; AU2016256682B2; AU2016256682A1; CN106939835B; RU2669759C2; CA2947191C; EP3190052B1; US20170190441A1; BR102017000099A2; JP7025117B2

Abstract

MOTOR DE AERONAVE E MÉTODO ASSOCIADO PARA GUIAR O VENTILADOR COM O EIXO DE BAIXA PRESSÃO DURANTE OPERAÇÕES DE TAXIAMENTO. Um motor de aeronave (10), um sistema de taxiamento elétrico (50) e um método correspondente são providos para facilitar o taxiamento sem operação do motor de turbina de núcleo a gás (11), pelo movimento do conjunto de ventiladores (13) com o sistema de taxiamento elétrico (50) durante operações de taxiamento. Um motor de aeronave é provido incluindo um motor de turbina de núcleo a gás (11) incluindo um compressor (12), um combustor (14), e uma turbina de alta pressão (16). O motor de aeronave também inclui um conjunto de ventiladores (13) acoplado ao motor de turbina de núcleo a gás (11). O motor da aeronave inclui ainda um sistema de taxiamento elétrico (50) acoplado ao conjunto de ventiladores (13). O sistema de taxiamento elétrico (50) inclui um dispositivo de armazenamento de energia (52) e um motor (54) responsivo à energia fornecida pelo dispositivo de armazenamento de energia (52). O motor (54) é acoplado ao conjunto de ventiladores (13), e é configurado para guiar o conjunto de ventiladores (13) durante operações de taxiamento.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] Uma concretização exemplar relaciona-se geralmente a uma técnica para acionar o ventilador (fan) durante operações de taxiamento, e, mais particularmente, acionar o ventilador com o eixo de baixa pressão, durante operações de taxiamento.

ANTECEDENTES

[002] Para taxiar, uma aeronave opera seus motores em velocidade de marcha lenta, aumentando ocasionalmente a velocidade do motor para iniciar o movimento ou acelerar o taxiamento. Quase todo o empuxo do motor é criado pelo ventilador do motor, que é movido pelos gases de exaustão do núcleo de gás do motor, que passam através de uma turbina acoplada ventilador através de um eixo ao ventilador. No entanto, a velocidade de marcha lenta de alguns motores modernos de aeronave faz com que o ventilador seja rotacionado a uma velocidade suficientemente elevada, que faz a aeronave viajar muito rápido para pelo menos algumas operações de taxiamento. Assim, os pilotos rotineiramente são forçados a aplicar os freios concomitantemente com a operação dos motores em velocidade de marcha lenta, para controlar apropriadamente a velocidade da aeronave durante as operações de taxiamento. Ter que utilizar os freios regularmente para controlar a velocidade da aeronave durante operações de taxiamento aumenta o desgaste dos freios e implica em uma utilização menos produtiva de combustível consumido durante as operações de taxiamento.

[003] Alternativamente, uma aeronave pode incluir um sistema motriz separado dos motores da aeronave para prover uma força motriz para a aeronave durante as operações de taxiamento. Neste sentido, o trem de pouso pode incluir um sistema motriz separado, que pode ser acionado durante as operações de taxiamento para prover uma força motriz à aeronave durante as operações de taxiamento. No entanto, um sistema motriz separado para prover a força motriz durante as operações de taxiamento pode aumentar o custo da aeronave bem como seu peso e, correspondentemente, o consumo de combustível da aeronave. Ademais, um sistema motriz adicional dedicado para prover a força motriz à aeronave durante as operações de taxiamento podem incluir um conjunto adicional de controles, que um piloto deve operar para movimentar a aeronave durante as operações de taxiamento, desse modo adicionando à complexidade da cabine, e ao requerimento de treinamento para pilotos.

SUMÁRIO

[004] Um motor de aeronave, um sistema de taxiamento elétrico, e o método correspondente são providos, de acordo com uma concretização exemplar, a fim de provir a força motriz a uma aeronave durante as operações de taxiamento. Ao utilizar o sistema de taxiamento elétrico, um piloto pode operar a aeronave durante as operações de taxiamento, utilizando os mesmos controles como são utilizados durante o voo. Adicionalmente, a aeronave não precisa incluir um sistema adicional para prover a força motriz durante as operações de taxiamento, desse modo evitando qualquer aumento de custo da aeronave, enquanto correspondentemente evita qualquer aumento de peso e consumo de combustível da aeronave. O motor da aeronave, o sistema de taxiamento elétrico, e o método correspondente da concretização exemplar da presente invenção são configurados para acionar o conjunto de ventiladores do motor da aeronave com a energia provida por um dispositivo de armazenamento de energia do sistema de taxiamento elétrico, de modo que a velocidade da aeronave seja apropriada para operações de taxiamento, dessa forma permitindo que o motor de turbina de núcleo a gás do motor da aeronave seja desligado durante as operações de taxiamento e evitando alguns desgastes de freio e consumo de combustível.

[005] Em uma concretização exemplar, um motor de aeronave é provido incluindo um motor de turbina de núcleo a gás incluindo um compressor, combustor, e uma turbina de alta pressão. O motor da aeronave também inclui um conjunto de ventiladores acoplado ao motor de turbina de núcleo a gás. O motor da aeronave inclui adicionalmente um sistema de taxiamento elétrico acoplado ao conjunto de ventiladores. O sistema de taxiamento elétrico inclui um dispositivo de armazenamento de energia, tal como um dispositivo de armazenamento de energia de volante e um motor responsivo à energia provida pelo dispositivo de armazenamento de energia. O motor é acoplado ao conjunto de ventiladores, e é configurado para acionar o conjunto durante uma operação de taxiamento.

[006] O motor da concretização exemplar inclui um gerador de partida de frequência variável energizado pelo dispositivo de armazenamento de energia e configurado para acionar o conjunto de ventiladores durante a operação de taxiamento. Alternativamente, o motor pode incluir um motor pneumático configurado para acionar o conjunto de ventiladores durante a operação de taxiamento. O dispositivo de armazenamento de energia da concretização exemplar é configurado para receber energia de uma unidade de energia auxiliar a bordo e/ou de uma fonte remota de energia enquanto em terra. Em uma concretização exemplar, na qual o conjunto de ventiladores inclui um ventilador e um eixo de baixa pressão acoplado ao ventilador, o motor é configurado para acionar o eixo de baixa pressão, que, por sua vez, move o ventilador durante a operação de taxiamento.

[007] Em outra concretização exemplar, um sistema de taxiamento elétrico é provido que inclui um dispositivo de armazenamento de energia, tal como um dispositivo de armazenamento de energia de volante, configurado para armazenar energia e um motor responsivo à energia provida pelo dispositivo de armazenamento de energia. O sistema de taxiamento elétrico também inclui um eixo de acionamento de motor configurado para acoplar o motor a um conjunto de ventiladores de um motor de aeronave, de modo que o conjunto de ventiladores seja acionado pelo sistema de taxiamento elétrico, durante uma operação de taxiamento.

[008] O sistema de taxiamento elétrico de uma concretização exemplar também inclui um controlador, configurado para fazer o motor girar o eixo de acionamento, e, por sua vez, o conjunto de ventiladores. Em uma concretização na qual o conjunto de ventiladores inclui um ventilador e um eixo de baixa pressão acoplado ao mesmo, o sistema de taxiamento elétrico também inclui uma ou mais engrenagens configuradas para acoplar o eixo de acionamento do motor ao eixo de baixa pressão do conjunto de ventiladores. O motor da concretização exemplar inclui um gerador de partida de frequência variável energizado pelo dispositivo de armazenamento de energia e configurado para acionar o conjunto de ventiladores durante a operação de taxiamento. Alternativamente, o motor pode incluir um motor pneumático configurado para acionar o conjunto de ventiladores durante a operação de taxiamento. O dispositivo de armazenamento de energia pode ser configurado para receber energia de uma unidade de energia auxiliar a bordo e/ou de uma fonte remota de energia enquanto em terra.

[009] Em uma concretização adicional, um método é provido para suportar uma operação de taxiamento de uma aeronave que inclui um motor de aeronave um núcleo de gás de motor de turbina e um conjunto de ventiladores. O método desta concretização exemplar inclui armazenar energia em um dispositivo de armazenamento de energia de um sistema de taxiamento elétrico. Durante operação de taxiamento, na qual o motor de turbina de núcleo a gás está desligado, o método também inclui acionar o conjunto de ventiladores com o sistema de taxiamento elétrico provendo energia do dispositivo de armazenamento de energia para o motor do sistema de taxiamento elétrico, e então, movendo o conjunto de ventiladores com o motor durante a operação de taxiamento.

[0010] O método da concretização exemplar move o conjunto de ventiladores com o motor, fazendo o motor acionar o eixo de acionamento de motor do sistema de taxiamento elétrico, e, por conseguinte, o conjunto de ventiladores. Nesta concretização exemplar, na qual o conjunto de ventiladores inclui um ventilador e um eixo de baixa pressão acoplado ao mesmo, o método aciona o conjunto de ventiladores com o motor, acoplando o eixo de acionamento do motor com o eixo de baixa pressão do conjunto de ventiladores com uma ou mais engrenagens. O método da concretização exemplar aciona o conjunto de ventiladores, controlando o conjunto de ventiladores durante a operação de taxiamento com uma ou mais alavancas de empuxo utilizadas para acionar o motor da aeronave durante o voo. Com relação ao armazenamento de energia no dispositivo de armazenamento de energia, o método da concretização exemplar carrega o dispositivo de armazenamento de energia com energia derivada da rotação do conjunto de ventiladores durante aterrisagem. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0011] Tendo sido descritas concretizações da presente invenção em termos gerais, agora serão feitas referências aos desenhos anexos, que não estão necessariamente desenhados em escala, e em que:

[0012] A figura 1 é uma representação esquemática de um motor de aeronave, de acordo com uma concretização exemplar da presente invenção;

[0013] A figura 2 é uma representação esquemática de um sistema de taxiamento elétrico, de acordo com uma concretização exemplar da presente invenção;

[0014] A figura 3 é uma vista de plano de uma aeronave que ilustra a colocação de componentes de um sistema de taxiamento elétrico, de acordo com uma concretização exemplar da invenção; e

[0015] A figura 4 é um fluxograma ilustrando operações realizadas de acordo com uma concretização exemplar da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0016] Concretizações da presente invenção agora serão descritas mais inteiramente a seguir fazendo referência aos desenhos anexos, nos quais são mostradas algumas concretizações, mas nem todas elas. De fato, estas concretizações podem ser configuradas em muitas formas diferentes e que não devem ser interpretadas como limitadoras em relação às concretizações estabelecidas nesta, em que; ao invés, estas concretizações são providas de modo que a presente invenção satisfaça os requisitos legais aplicáveis. Números semelhantes referem- se a elementos semelhantes ao todo.

[0017] Um motor de aeronave, um sistema de taxiamento elétrico e um método associado são providos para acionar de modo controlado o conjunto de ventiladores de um motor de uma aeronave com o sistema de taxiamento elétrico para prover a força motriz requerida pela aeronave durante operações de taxiamento. Como mostrado na figura 1, um motor de aeronave 10, tal como um turbofan, inclui um motor de turbina de núcleo a gás 11 e um conjunto de ventiladores 13. O motor de turbina de núcleo a gás 11 pode ser referido como o carretel de alta pressão e inclui um compressor 12, um combustor 14 e uma turbina de alta pressão 16. O compressor 12 é acoplado à turbina de alta pressão 16 por um primeiro eixo, i.e., o eixo de alta pressão 18. O conjunto de ventiladores 13 é chamado de carretel de baixa pressão, e inclui um ventilador 20 e um impulsionador de compressor 21 acoplado a outra turbina 22, especificamente uma turbina de baixa pressão, através de um segundo eixo, i.e., o eixo de baixa pressão 24. Os eixos de alta e baixa pressão 18, 24 são acomodados em uma relação concêntrica, com o eixo de alta pressão 18 de uma concretização exemplar disposto concentricamente ao redor do eixo de baixa pressão 24. O carretel de alta pressão e o carretel de baixa pressão podem operar em diferentes pressões, com o carretel de alta pressão operando em uma pressão mais alta que o carretel de baixa pressão.

[0018] Em operação, combustível é injetado no combustor 14 e inflamado. Os gases de exaustão resultantes acionam a turbina de alta pressão 16, que está acoplada ao compressor através do eixo de alta pressão 18. O compressor 12, por conseguinte, também é acionado. Depois de acionar a turbina de alta pressão 16, o gás de exaustão parcialmente gasto é direcionados para baixo através da turbina de baixa pressão 22. Como a turbina de baixa pressão 22 é acoplada ao ventilador 20 através do eixo de baixa pressão 24, o ventilador também é acionado. Como resultado, o conjunto de ventiladores 13 é operacionalmente acoplado ao motor de turbina de núcleo a gás 11, mesmo que o conjunto de ventiladores e o motor de turbina de núcleo a gás, incluindo o eixo de alta pressão 18 e o eixo de baixa pressão 24, não sejam acoplados mecanicamente. Como mostrado na figura 1, uma parte do ar 26 gerado pelo ventilador 20 é enviado através do motor de turbina de núcleo a gás 11 e utilizado no processo de combustão. No entanto, a maior parte do ar 28 gerado pelo ventilador 20 contorna o motor de turbina de núcleo a gás 11 e é utilizado para gerar empuxo.

[0019] O motor de aeronave 10 da concretização exemplar representada na figura 1 também inclui uma caixa de engrenagens acessória 32 conectada através do eixo 34 ao eixo de alta pressão 18. A caixa de engrenagens acessória 32 pode, por sua vez, prover energia a vários acessórios incluindo, por exemplo, uma bomba de combustível 36, uma bomba de lubrificação 38, uma bomba hidráulica 42, um gerador 44, e/ou um gerador de ímã permanente (PMG) 46. Em várias concretizações, o motor 10 inclui ainda um dispositivo de partida 40 que na concretização ilustrada é acoplado à caixa de engrenagens acessória 32 e funciona para dar partida ao motor da aeronave 10.

[0020] De acordo com uma concretização exemplar da invenção, e como mostrado nas figuras 1 a 3, um sistema de taxiamento elétrico 50 é provido, que faz com que o ventilador 20 seja acionado durante as operações de taxiamento. Assim, a velocidade da aeronave criada pela rotação do ventilador 20 é suficiente para operações de taxiamento, mas não é excessiva, de modo a reduzir a necessidade de um piloto operar os freios durante as operações de taxiamento. Ao acionar o ventilador 20 com o sistema de taxiamento elétrico 50, a aeronave pode realizar as operações de taxiamento enquanto o motor de turbina de núcleo a gás 11 está desligado. O sistema de taxiamento elétrico 50 pode ser instalado em motores de aeronaves existentes, ou o motor da aeronave pode ser inicialmente fabricado para incorporar o sistema de taxiamento elétrico.

[0021] Neste sentido, e como mostrado nas figuras 2 e 3, uma aeronave 60, de acordo com uma concretização exemplar, inclui um sistema de taxiamento elétrico 50, que, por sua vez, inclui um dispositivo de armazenamento de energia 52 para prover energia para o conjunto de ventiladores 13 através do eixo de baixa pressão 24, durante as operações de taxiamento. O dispositivo de armazenamento de energia 52 pode ser configurado de várias maneiras. Em uma concretização exemplar, o dispositivo de armazenamento de energia 52 é configurado por um dispositivo de armazenamento de energia de volante 61. Enquanto o dispositivo de armazenamento de energia de volante 61 pode ser montado em vários locais dentro da aeronave 60, o dispositivo de armazenamento de energia de volante de uma concretização exemplar é montado distante do motor da aeronave 10, como dentro do corpo 62 da aeronave, como mostrado na figura 3. O dispositivo de armazenamento de energia de volante 61 pode ser carregado no portão da aeronave usando um gerador terrestre (ground power). O gerador terrestre energiza um motor / gerador e os carretéis acima do volante que armazena a energia na forma de energia cinética. A energia pode ser extraída do dispositivo de armazenamento de energia de volante 61 através do motor / gerador, que faz parte do sistema de armazenamento do volante. Em vez de ou em adição ao dispositivo de armazenamento de energia de volante 61, o dispositivo de armazenamento de energia 52 pode ser configurado por uma unidade de energia auxiliar 63, configurada para prover energia a um ou mais sistemas da aeronave 60, de maneira independente dos motores da aeronave 10. Em uma concretização adicional, o dispositivo de armazenamento de energia 52 pode ser configurado como uma ou mais baterias instaladas na aeronave 60.

[0022] Em uma concretização na qual o dispositivo de armazenamento de energia 52 é configurado como um dispositivo de armazenamento de energia de volante 61, o dispositivo de armazenamento de energia de volante 61 pode receber energia de várias fontes e pode armazenar energia para subsequente distribuição durante as operações de taxiamento. Por exemplo, o dispositivo de armazenamento de energia de volante 61 de uma concretização exemplar é configurado para receber energia de uma unidade de energia auxiliar a bordo 63. Adicionalmente ou alternativamente, o dispositivo de armazenamento de energia de volante 61 pode ser configurado para receber energia de uma fonte remota de energia, enquanto a aeronave 60 está em terra, i.e., a partir de um gerador terrestre, tal como energia fornecida por um carro de energia terrestre (electric ground cart). Assim, o dispositivo de armazenamento de energia de volante 61 pode receber energia do gerador terrestre antes de um voo.

[0023] Como nas figuras 1 e 2, o sistema de taxiamento elétrico 50 também inclui um motor 54 responsivo à energia provida pelo dispositivo de armazenamento de energia 52. Durante uma operação de taxiamento, o motor 54 é configurado para acionar o eixo de baixa pressão 24, e o eixo de baixa pressão é, por sua vez, configurado para acionar o ventilador 20. Para permitir que motor 54 acione o eixo de baixa pressão 24, o sistema de taxiamento elétrico 50, de uma concretização exemplar, também inclui um eixo de motriz de motor 56, e.g., eixo torre, que é girado pelo motor, e um par de engrenagens cônicas 57a e 57b, que acoplam mecanicamente o eixo de acionamento do motor ao eixo de baixa pressão. Na concretização ilustrada, a engrenagem cônica 57a é acoplada a uma extremidade distal do eixo 56 em uma extremidade oposta do motor 54, e a engrenagem cônica 57b é acoplada ao eixo de baixa pressão 24. Na concretização exemplar, a engrenagem cônica 57b é instalada entre o impulsionador de compressor 21 e o motor de turbina de núcleo a gás 11. No entanto, deve ser percebido que o sistema de taxiamento elétrico 50 pode ser acoplado em qualquer localização no eixo de baixa pressão 24, de modo que o motor 54 possa girar o eixo de baixa pressão 24.

[0024] O motor 54 de uma concretização exemplar é um gerador de partida de frequência variável. O gerador de partida de frequência variável é energizado pelo dispositivo de armazenamento de energia 52 e é configurado para acionar o eixo de baixa pressão 24, através do eixo de acionamento de motor 56 e as engrenagens cônicas 57a, 57b durante as operações de taxiamento. Enquanto o gerador de partida de frequência variável pode ser localizado em várias posições a bordo da aeronave 60, o gerador de partida de frequência variável da concretização exemplar retratado na figura 3 é carregado no motor de aeronave 10, tal como montado acima da caixa de engrenagens acessória 32 do motor da aeronave. Como uma alternativa ao gerador de partida de frequência variável, o motor 54 de outra concretização exemplar, é um motor pneumático, tal como um dispositivo de partida pneumático. O motor pneumático desta concretização é energizado por ar de purga de uma unidade de energia auxiliar 63, e é configurado para acionar o eixo de baixa pressão 24 durante operações de taxiamento.

[0025] O sistema de taxiamento elétrico 50 de uma concretização exemplar também inclui um sistema de controle de taxiamento elétrico, tal como o controlador 58, que é configurado para controlar as operações do sistema de taxiamento elétrico, tal como da maneira descrita abaixo. Dentre outras funções, o controlador 58 pode controlar o carregamento do dispositivo de armazenamento de energia 52 e a provisão de energia do dispositivo de armazenamento de energia para o motor 54. Ademais, o controlador 58 é configurado para controlar a maneira na qual o motor 54 aciona o eixo de baixa pressão 24. Mais especificamente, o operador pode utilizar o controlador 58 para controlar a velocidade de rotação do motor 54 e, por conseguinte, a velocidade de rotação do ventilador 20. Por exemplo, quando o motor 54 é operado em uma primeira velocidade de rotação, o ventilador 20 gera uma primeira quantidade de empuxo. Se, por exemplo, a velocidade de rotação do motor 54 for aumentada, o ventilador 20 irá gerar uma quantidade maior de empuxo. Como resultado, a quantidade de empuxo gerada pelo ventilador 20 é diretamente proporcional à velocidade do motor 54, que é controlada pelo controlador 58. O controlador 58 também é suportado pela aeronave 60 e, em uma concretização, é suportado no corpo 62 da aeronave, tal como em uma porção do corpo da aeronave que não é pressurizada. O controlador 58 da concretização exemplar irá residir na baia de eletrônicos da aeronave, geralmente localizada sob a porta dianteira da aeronave.

[0026] Durante as operações de taxiamento, o sistema de taxiamento elétrico 50 é atuado com o controlador 58 direcionando o motor 54, de modo que o gerador de partida de frequência variável ou motor pneumático faça girar o eixo de baixa pressão 24 que, por sua vez, faz girar o ventilador 20. A rotação do ventilador 20 gera a força motriz necessária para acionar a aeronave 60 durante operação de taxiamento. Como resultado de girar o ventilador 20 com o eixo de baixa pressão 24, a rotação do ventilador permite que a aeronave 60 se mova com velocidade suficiente, porém controlada, durante operações de taxiamento, evitando, assim, o uso excessivo dos freios. Adicionalmente, por prover a energia que faz girar o ventilador 20 durante operações de taxiamento, a partir de um dispositivo de fornecimento de energia 52, o motor de turbina de núcleo a gás 11 pode ser desligado, durante o taxiamento, para que o combustível seja conservado.

[0027] Como ilustrado na figura 4, as operações realizadas de acordo com uma concretização exemplar da presente invenção são retratadas. Antes de empenhar operações de taxiamento, a energia é armazenada no dispositivo de armazenamento de energia 52, tal como um dispositivo de armazenamento de energia de volante 61 ou unidade de energia auxiliar 63 (ver bloco 70). Neste sentido, a energia armazenada no dispositivo de armazenamento de energia 52 pode ser a energia fornecida por uma unidade de energia auxiliar 63 ou energia der uma fonte remota de energia, enquanto a aeronave 60 está em terra. Adicionalmente ou alternativamente, o dispositivo de armazenamento de energia 52 pode ser carregado com energia fornecida pela rotação do ventilador 20, durante aterrisagem, com o ventilador servindo como fonte para acionar o gerador. Usando o motor 54 na forma de gerador de partida de frequência variável, em uma concretização, o carretel de baixa pressão pode ser usado para carregar o dispositivo de armazenamento de energia, tal como um dispositivo de armazenamento de energia de volante 61. Durante a descida, em um caso em que o ventilador 20 pode, de outra forma, fornecer mais empuxo que o desejado, o gerador de partida de frequência variável no carretel de baixa pressão pode atenuar o empuxo para retardar o ventilador, extrair a energia, e reduzir o empuxo. Na concretização exemplar, o gerador de partida de frequência variável pode ser instalado na caixa de engrenagens acessória que tem dois eixos de entrada de energia a partir do motor. Como os exemplos anteriores ilustraram, o dispositivo de armazenamento de energia 52 pode ser carregado antes do voo, durante voo e / ou depois do voo, tal como durante a aterrisagem.

[0028] Durante uma operação de taxiamento, o motor de turbina de núcleo a gás 11 é desligado, e o conjunto de ventiladores 13 é, então, movido pelo sistema de taxiamento elétrico 50. Para isto, o conjunto de ventiladores 13 é movido pelo sistema de taxiamento elétrico 50 suprindo energia, de modo controlado, do dispositivo de armazenamento de energia 52 para o motor 54 do sistema de taxiamento elétrico, e, então, movendo o conjunto de ventiladores com o motor durante a operação de taxiamento (ver blocos 74 e 76 da figura 4). Em uma concretização exemplar, o conjunto de ventiladores 13 é movida pelo motor 54, fazendo o motor girar o conjunto de eixo de motor 56 do sistema de taxiamento elétrico 50, e, por conseguinte, o conjunto de ventiladores. Em uma concretização exemplar, na qual o conjunto de ventiladores 13 inclui um ventilador 20 e um eixo de baixa pressão 24 acoplado ao mesmo, o conjunto de ventiladores pode também ser movido pelo motor 54, acoplando o eixo de motriz de motor 56 com o eixo de baixa pressão do conjunto de ventiladores com uma ou mais engrenagens 57. Assim, a rotação do eixo de acionamento 56 provida pelo motor 54 faz com que o eixo de baixa pressão 24, e, por conseguinte o ventilador 20 girem.

[0029] Como resultado da aeronave 60 ser movida durante operações de taxiamento pelo sistema de taxiamento elétrico 50, o motor de turbina de núcleo a gás 11 pode ser desligado durante operações de taxiamento para conservar combustível e para permitir que a velocidade de taxiamento da aeronave seja controlada com uso reduzido dos freios. Como resultado do desligamento do motor de turbina de núcleo a gás 11, o ventilador 20 pode ser movido pelo eixo de baixa pressão 24 durante a operação de taxiamento, sem contribuição do eixo de alta pressão 18. Para reduzir adicionalmente o requisito de frenagem, a aeronave 60 pode ser retardada utilizando o motor 54 como gerador, de modo que a rotação do ventilador 20 sirva para recarregar o dispositivo de armazenamento de energia 52.

[0030] Em uma concretização exemplar, um piloto pode atuar um controle, tal como com um botão, um interruptor, ou similar, para colocar a aeronave 60 em um modo de operação de taxiamento, na qual o conjunto de ventiladores 13 do motor da aeronave 10 é movido pelo sistema de taxiamento elétrico 50 (ver bloco 72). A seguir, o piloto pode controlar o conjunto de ventiladores 13 durante a operação de taxiamento, utilizando as mesmas uma ou mais alavancas de empuxo que são utilizadas para controlar o motor 10 durante o voo, embora, a entrada fornecida através das alavancas de empuxo seja interpretada pelo controlador 58 do sistema de taxiamento elétrico 50, durante operações de taxiamento, para controlar a maneira na qual o conjunto de ventiladores 13 é movido, sem acionar o eixo de alta pressão 18 - diferentemente da utilização das mesmas alavancas de empuxo durante operações de voo, quando se controla a maneira na qual o eixo de alta pressão é movido. No entanto, durante a operação de taxiamento, o controle provido por uma ou mais alavancas de empuxo é interpretado pelo controlador 58 do sistema de taxiamento elétrico 50 para controlar o suprimento de energia do dispositivo de armazenamento de energia 52 para o motor 54, de modo a fazer o motor acionar o conjunto de ventiladores 13 para gerar uma quantidade pré-determinada de empuxo. Por exemplo, as alavancas de empuxo podem ser ajustadas de modo a retração total das alavancas desliga a marcha lenta do motor, e define a posição desligada para as posições de taxiamento elétrico. Neste exemplo, uma configuração de meio empuxo pode ser o empuxo de taxiamento elétrico máximo. Durante operações de taxiamento, as alavancas frequentemente podem estar na posição desligada e então serem empurradas para frente para mover e então devolvidas para a posição desligada uma vez que o taxiamento normalmente pede muitas paradas e avanços (stop and go). Assim, a aeronave 60 pode ser movida durante operações de taxiamento utilizando controles com os quais um piloto já é familiarizado, assim tornando as operações de taxiamento intuitivas e evitando qualquer aumento na complexidade da cabine e seus controles.

[0031] Por meio de exemplo do uso de sistema de taxiamento elétrico 50 em conjunção com uma aeronave 60 transitando do portão para a pista de decolagem, para decolar, o sistema de taxiamento elétrico pode ser ativado no portão sem precisar ativar o motor de turbina de núcleo a gás 11. Para suportar o uso do sistema de taxiamento elétrico 50, o dispositivo de armazenamento de energia 52 pode ser carregado antes da ativação do sistema de taxiamento elétrico, tal como a partir de uma fonte auxiliar a bordo 63 e / ou de uma fonte remota de energia, enquanto a aeronave 60 está em terra, i.e., a partir de um gerador terrestre, tal como pode ser fornecida por um carro de energia terrestre. Em resposta a entradas do piloto fornecidos por uma ou mais alavancas de empuxo, o controlador 58 do sistema de taxiamento elétrico 50 controla a entrega de energia do dispositivo de armazenamento de energia 52 para o motor 54, de modo a fazer o motor controlar a velocidade de rotação do conjunto de ventiladores 13, e, por conseguinte, controlar a quantidade de empuxo gerada pelo motor da aeronave 10. Assim, a aeronave 60 pode taxiar do portão para a pista de decolagem sem ativar o motor de turbina de núcleo a gás 11, assim conservando combustível e mantendo a velocidade de taxiamento desejada, sem o uso excessivo dos freios. Como normalmente leva cerca de 5 minutos do início da partida do motor de turbina de núcleo a gás 11 até alcançar a total potência de decolagem disponível pelo motor de turbina de núcleo a gás 11, o motor de turbina de núcleo a gás pode ser ligado / energizado quando a aeronave chega no segundo ou terceiro lugar na fila de decolagem. Assim, quando a aeronave chega na curva de quando a aeronave 60 é a segunda ou a terceira na fila de espera para decolagem. Para tal, quando chega a vez da aeronave decolar, o sistema de taxiamento elétrico 50 pode ser desativado, e o piloto, então, pode utilizar as uma ou mais alavancas de empuxo para controlar o motor de turbina de núcleo a gás durante as fases de decolagem, voo e aterrisagem.

[0032] Na aterrisagem, o motor de turbina de núcleo a gás 11 pode ser desligado e o sistema de taxiamento elétrico 50 pode ser ativado para permitir que o piloto taxie a aeronave da mesma maneira como descrita acima. Em adição a permitir que a aeronave 60 taxie na velocidade desejada, com consumo de combustível e desgaste de freios reduzidos, o taxiamento da aeronave provido pelo sistema de taxiamento elétrico 50, com o motor de turbina de núcleo a gás 11 desligado, também serve para resfriar os componentes do motor de turbina de núcleo a gás. Como os eixos, tal como o eixo de baixa pressão 24, podem se curvar quando submetidos a ambos, o calor do motor de turbina de núcleo a gás 11 e a gravidade, a desativação do motor de turbina de núcleo a gás durante operações de taxiamento permite o resfriamento dos componentes do motor de turbina de núcleo a gás, assim reduzindo a probabilidade de os eixos, tal como o eixo de baixa pressão, se curvarem.

[0033] Muitas modificações e outras concretizações estabelecidas nesta podem vir à mente aos habilitados na técnica, a qual pertencem estas concretizações, com o benefício dos ensinamentos presentes nestas descrições precedentes e nos desenhos associados. Portanto, deve ser entendido que as concretizações não se limitam às específicas descritas e que modificações e outras concretizações serão incluídas no escopo das reivindicações anexas. Ademais, embora as descrições acima e os desenhos associados descrevam concretizações exemplares no contexto de certas combinações de exemplos de elementos e/ou funções, deve ser apreciado que diferentes combinações de elementos e/ou funções poderão ser providas em concretizações alternativas, sem, sair do escopo das reivindicações anexas. A este respeito, por exemplo, diferentes combinações de elementos e/ou funções, além das explicitamente descritas acima, também são contempladas como pode ser definido em algumas das reivindicações anexas. Embora termos específicos tenham sido aqui empregados, eles são usados de maneira genérica e apenas em sentido descritivo e sem o propósito de limitação.

Claims

1. Motor de aeronave, caracterizado pelo fato de que compreende: motor de turbina de núcleo a gás (11) incluindo um compressor (12), um combustor (14), e uma turbina de alta pressão (16) conectada ao compressor (12) por um eixo de alta pressão (18), em que o motor de turbina de núcleo a gás (11) é responsivo a uma ou mais alavancas de empuxo durante o voo; um conjunto de ventiladores (13) acoplado ao motor de turbina de núcleo a gás (11); e um sistema de taxiamento elétrico (50) acoplado ao conjunto de ventiladores (13), o sistema de taxiamento elétrico (50) compreendendo um dispositivo de armazenamento de energia (52) e um motor (54) responsivo à energia fornecida pelo dispositivo de armazenamento de energia (52), em que o motor (54) é acoplado ao conjunto de ventiladores (13) e é configurado para acionar o conjunto de ventiladores (13) durante a operação de taxiamento, em que o motor (54) é também configurado para operar como um gerador durante a operação de taxiamento, de modo que a rotação do conjunto de ventiladores (13), enquanto o avião está taxiando, recarrega o dispositivo de armazenamento de energia (52); em que o sistema de taxiamento elétrico (50) é responsivo a um controle acionado por um piloto para colocar a aeronave em um modo de operação de taxiamento, em que o sistema de taxiamento elétrico (50) ainda compreende um controlador (58) configurado para fazer com que o motor (54) acione o conjunto de ventiladores (13) e em que o controlador (58) é responsivo as uma ou mais alavancas de empuxo que são utilizadas para: (i) acionar o motor da aeronave durante o voo, e (ii) operar o sistema de taxiamento elétrico (50) durante a operação de taxiamento sem fazer com que eixo de alta pressão (18) seja acionado; e em que o controlador (58) é configurado para interpretar a entrada de uma ou mais alavancas de empuxo de forma diferente dependendo se a aeronave está em voo ou no modo de operação de taxiamento.

2. Motor de aeronave (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o motor (54) compreende um gerador de partida de frequência variável, energizado pelo dispositivo de armazenamento de energia (52), e configurado para acionar o conjunto de ventiladores (13) durante a operação de taxiamento.

3. Motor de aeronave (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o motor (54) compreende um motor pneumático, configurado para acionar o conjunto de ventiladores (13) durante a operação de taxiamento.

4. Motor de aeronave (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de armazenamento de energia (52) é configurado para receber energia de uma unidade de energia auxiliar a bordo, e para receber energia de uma fonte remota de energia, com a aeronave em terra.

5. Motor de aeronave (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de armazenamento de energia (52) compreende um dispositivo de armazenamento de energia de volante (52).

6. Motor de aeronave (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de ventiladores (13) compreende um ventilador (20), um eixo de baixa pressão (24) acoplado ao ventilador (20), em que o motor (54) é configurado para acionar o eixo de baixa pressão (24), que, por sua vez, move o ventilador (20) durante a operação de taxiamento.

7. Método para suportar uma operação de taxiamento de uma aeronave (60), em que a aeronave (60) compreende um motor de aeronave (10) incluindo um motor de turbina de núcleo a gás (11) e conjunto de ventiladores (13), caracterizado pelo fato de que o método compreende: armazenar energia em um dispositivo de armazenamento de energia (52) de um sistema de taxiamento elétrico (50); durante a operação de taxiamento, na qual o motor de turbina de núcleo a gás (11) está desligado, acionar o conjunto de ventiladores (13) com o sistema de taxiamento elétrico (50) suprindo energia do dispositivo de armazenamento de energia (52) para um motor (54) do sistema de taxiamento elétrico (50), e, então, acionar o conjunto de ventiladores (13) com o motor (54) durante a operação de taxiamento, em que o sistema de taxiamento elétrico (50) é responsivo a um controle acionado por um piloto para colocar a aeronave em modo de operação de taxiamento, em que acionar o conjunto de ventiladores (13) com o sistema de taxiamento elétrico (50) compreende controlar o conjunto de ventiladores (13) durante a operação de taxiamento com uma ou mais alavancas de empuxo que também são utilizadas para acionar o motor da aeronave durante o voo, em que o controlar o conjunto de ventiladores (13) compreende controlar o conjunto de ventiladores (13) durante a operação de taxiamento com uma ou mais das alavancas de empuxo sem fazer com que um eixo de alta pressão (18) do motor de turbina de núcleo a gás (11) seja acionado, e em que as uma ou mais alavancas de empuxo são interpretadas por um controlador (58) de forma diferente dependendo se a aeronave está em voo ou no modo de operação de taxiamento; e recarregar o dispositivo de armazenamento de energia (52) utilizando a rotação do conjunto de ventiladores (13), enquanto a aeronave está taxiando, pela operação do motor (54) do sistema de taxiamento elétrico (50) como um gerador durante a operação de taxiamento.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que acionar o conjunto de ventiladores (13) com o motor (54) compreende fazer com que o motor (54) acione um eixo de acionamento (56) do sistema de taxiamento elétrico (50) e, por sua vez, o conjunto do ventilador (13).

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o conjunto de ventiladores (13) compreende um ventilador (20) e um eixo de baixa pressão (24) acoplado ao mesmo, e em que acionar o conjunto de ventiladores (13) com o motor (54) ainda compreende acoplar o eixo de acionamento de motor (56) ao eixo de baixa pressão (24) do conjunto de ventiladores (13) com uma ou mais engrenagens.

10. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que armazenar energia no dispositivo de armazenamento de energia (52) compreende carregar o dispositivo de armazenamento de energia (52) com energia derivada da rotação do conjunto de ventiladores (13) durante aterrisagem.