BR102017021200A2

BR102017021200A2 - Sistema e método para aumentar uma central de força primária

Info

Publication number: BR102017021200A2
Application number: BR102017021200-9A
Authority: BR
Inventors: S. Golshany Sina; W. Erickson Todd; R. Alderks Derek
Original assignee: The Boeing Company
Priority date: 2016-11-03
Filing date: 2017-10-03
Publication date: 2018-05-29
Also published as: RU2017124396A3; CN108016623A; CA2975227C; RU2017124396A; CA2975227A1; EP3318495A1; EP3318495B1; CN108016623B; RU2743603C2; US20180118364A1

Abstract

a presente invenção refere-se a um sistema de propulsão de aeronave (1300), que inclui um ventilador (602), um motor principal (606), uma central de força de aumento (608) e um controlador (610). o motor prin-cipal (606) está acoplado ao ventilador (602) e é configurado para girar o ventilador (602), durante uma primeira fase de voo e durante uma segunda fase de voo. a central de força de aumento (608) é acoplável ao ventilador (602). o controlador (610) é configurado para fazer com que a central de força de aumento (608) acione o ventilador (602) durante a primeira fase de voo, e para fazer com que a central de força de aumento (608) cesse o acionamento do ventilador (602) com base em uma indicação de uma transição a partir da primeira fase de voo para a segunda fase de voo.

Description

(54) Título: SISTEMA E MÉTODO PARA AUMENTAR UMA CENTRAL DE FORÇA PRIMÁRIA (51) Int. Cl.: B64D 31/00 (30) Prioridade Unionista: 03/11/2016 US 15/343,116 (73) Titular(es): THE BOEING COMPANY (72) Inventor(es): SINA S. GOLSHANY; TODD W. ERICKSON; DEREK R. ALDERKS (74) Procurador(es): DANNEMANN, SIEMSEN, BIGLER & IPANEMA MOREIRA (57) Resumo: A presente invenção refere-se a um sistema de propulsão de aeronave (1300), que inclui um ventilador (602), um motor principal (606), uma central de força de aumento (608) e um controlador (610). O motor prin-cipal (606) está acoplado ao ventilador (602) e é configurado para girar o ventilador (602), durante uma primeira fase de voo e durante uma segunda fase de voo. A central de força de aumento (608) é acoplável ao ventilador (602). O controlador (610) é configurado para fazer com que a central de força de aumento (608) acione o ventilador (602) durante a primeira fase de voo, e para fazer com que a central de força de aumento (608) cesse o acionamento do ventilador (602) com base em uma indicação de uma transição a partir da primeira fase de voo para a segunda fase de voo.

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SISTEMA E MÉTODO PARA AUMENTAR UMA CENTRAL DE FORÇA PRIMÁRIA.

Campo da Invenção [0001] A presente invenção se refere, em geral, a um sistema de propulsão que inclui uma central de força de aumento.

Antecedentes [0002] Ao projetar uma aeronave, os motores são desenvolvidos de acordo com o Regulamento Federal de Aviação (FAR). Os motores de aeronaves são tipicamente dimensionados por requisitos de impulso de decolagem e requisitos de impulso de subida inoperativa de um motor da FAR. Esses requisitos resultam em um motor de avião (por exemplo, um núcleo do motor) que é capaz de fazer um ciclo de maiores quantidades de ar (isto é, tem uma taxa de fluxo de massa de ar mais elevada) durante as operações de decolagem e operações de subida que é ideal para as operações de cruzeiro. Um diâmetro de máquinas rotativas no interior do núcleo do motor baseia-se em uma taxa de fluxo de massa máxima. Assim, um núcleo de motor de aeronave que satisfaça os requisitos de impulso de decolagem e subida pode ter um diâmetro maior que o ideal para as operações de cruzeiro. Durante uma fase de voo de cruzeiro, uma taxa de rotação dos componentes turbo-mecânicos do motor é reduzida para se obter a taxa de fluxo de massa para as operações de cruzeiro. Normalmente, a eficiência do motor (por exemplo, compressores e turbinas do motor) é uma função de primeira ordem das revoluções por minuto (RPM) e o funcionando em RPMs mais lentas (ou mais rápidas) do que sua aerodinâmica ideal reduz a eficiência do motor.

Sumário [0003] Em uma implementação específica, um sistema de propulsão de aeronave inclui um ventilador, uma central de força primária,

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2/48 uma central de força de aumento e um controlador. A central de força primária é acoplada ao ventilador e é configurada para girar o ventilador durante uma primeira fase de voo e durante uma segunda fase de voo. A central de força de aumento é acoplada ao ventilador. O controlador é configurado para fazer com que a central de força de aumento acione o ventilador durante o primeiro estágio do voo e para fazer com que a central de força de aumento pare de acionar o ventilador com base em uma indicação de uma transição da primeira etapa do voo para a segunda etapa do voo.

[0004] Em outra implementação específica, uma aeronave inclui um ventilador, uma central de força primária, uma central de força de aumento e um controlador. A central de força primária é acoplada ao ventilador e é configurada para girar o ventilador durante uma primeira fase de voo e durante uma segunda fase de voo. A central de força de aumento é acoplada ao ventilador. O controlador é configurado para fazer com que a central de força de aumento acione o ventilador durante o primeiro estágio do voo e para fazer com que a central de força de aumento pare de acionar o ventilador com base em uma indicação de uma transição da primeira etapa do voo para a segunda etapa do voo.

[0005] Em outra implementação específica, um método de controle de um sistema de propulsão inclui, durante uma primeira fase de voo, fazer com que uma central de força primária acione um ventilador de uma aeronave e faça com que uma central de força de aumento acione o ventilador. O método também inclui a detecção de uma indicação de uma transição do primeiro estágio de voo para um segundo estágio de voo. O método inclui ainda, com base na detecção da indicação, fazer com que a central de força de aumento continue a conduzir o ventilador.

Breve Descrição dos Desenhos [0006] a figura 1 é uma ilustração esquemática do diagrama de

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3/48 blocos de uma aeronave que compreende um sistema de propulsão de ventilador aberto contragiratório, de acordo com aspectos;

[0007] a figura 2A é uma ilustração esquemática de uma montagem de acionamento, de acordo com um primeiro aspecto;

[0008] a figura 2B é outra ilustração esquemática da montagem de acionamento, de acordo com o primeiro aspecto;

[0009] a figura 2C é uma ilustração esquemática de um sistema de propulsão, de acordo com um primeiro aspecto;

[0010] a figura 3A é uma ilustração esquemática de uma montagem de acionamento, de acordo com um segundo aspecto;

[0011] a figura 3B é outra ilustração esquemática da montagem de acionamento, de acordo com o segundo aspecto;

[0012] a figura 3C é uma ilustração esquemática de um sistema de propulsão, de acordo com o segundo aspecto;

[0013] a figura 4A é uma ilustração esquemática da montagem de acionamento, de acordo com um terceiro aspecto;

[0014] a figura 4B é uma ilustração esquemática da montagem de acionamento, de acordo com o terceiro aspecto;

[0015] a figura 4C é uma ilustração esquemática de um sistema de propulsão, de acordo com o terceiro aspecto;

[0016] a figura 5A é um exemplo de um circuito hidráulico de acordo com um primeiro aspecto;

[0017] a figura 5B é outro exemplo de um circuito hidráulico de acordo com o segundo aspecto;

[0018] a figura 6 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de um sistema de propulsão que inclui uma central de força de aumento;

[0019] a figura 7 é um diagrama que ilustra as configurações de exemplo de um sistema de propulsão que inclui uma central de força de aumento;

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4/48 [0020] a figura 8 é um diagrama que ilustra um exemplo de um sistema de propulsão que inclui uma central de força de aumento hidráulica;

[0021] a figura 9A é um diagrama que ilustra um exemplo de um sistema de propulsão que inclui uma central de força de aumento hidráulica;

[0022] a figura 9B é um diagrama que ilustra um exemplo de um sistema de propulsão que inclui uma central de força de aumento hidráulica;

[0023] a figura 10 é um diagrama que ilustra um exemplo de um sistema de propulsão que inclui uma central de força de aumento hidráulica;

[0024] a figura 11 é um diagrama de fluxo de um exemplo de um método de uso do sistema de propulsão que inclui uma central de força de aumento; e [0025] a figura 12 é um diagrama de blocos de uma implementação ilustrativa de uma aeronave que inclui um sistema de propulsão, que inclui uma central de força de aumento.

Descrição Detalhada [0026] As modalidades aqui descritas são direcionadas a um sistema de propulsão que inclui duas fontes de energia para operar uma aeronave. Uma central de força primária (por exemplo, um motor de turbina a gás) é a principal fonte de energia e é operável durante todas as fases de operação. Uma central de força de aumento (por exemplo, um motor hidráulico, um motor pneumático ou um motor elétrico) é uma fonte secundária de potência durante certas fases de operação. [0027] Como um exemplo ilustrativo e não limitativo, durante uma primeira fase de voo (por exemplo, decolagem), a potência armazenada dentro de um acumulador é fornecida a um motor hidráulico e a potência combinada da central de força primária e do motor hidráulico

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5/48 fornece impulso suficiente durante a decolagem para atender os Regulamentos Federais da Aviação (por exemplo, FAR 25.111 et. al). Durante as condições de cruzeiro, a potência do motor hidráulico não é necessária, e a central de força primária fornece potência para gerar o impulso. A central de força de aumento permite que a central de força primária seja projetada e dimensionada (por exemplo, otimizada) para condições de cruzeiro e o sistema de propulsão como um todo (por exemplo, a central de força primária e a central de força de aumento) seja projetado e dimensionado para as condições de decolagem. Uma central de força otimizada para operar em um perfil de voo regular (por exemplo, condições de cruzeiro), excluindo os requisitos de impulso de decolagem e subida, tem uma eficiência superior em cruzeiro comparada a outra central de força desenvolvida para satisfazer os requisitos de impulso de FAR (por exemplo, decolagem e subida de motor de inoperante) . Por exemplo, uma central de força otimizada para operar em um perfil de voo regular tem economia de combustível superior e consumo de combustível específico de impulso em cruzeiro em comparação com outra central de potência projetada para satisfazer os requisitos de impulso de FAR.

[0028] Como o segmento de cruzeiro é tipicamente a fase mais longa do voo, a aeronave normalmente queima a maior parte do seu combustível durante o segmento de cruzeiro. Portanto, qualquer melhoria na eficiência do combustível do motor na fase de voo de cruzeiro tem um efeito significativo no desempenho geral da queima de combustível da aeronave e nas emissões gerais da aeronave. Em comparação com a fase de cruzeiro, a decolagem e subida muitas vezes ocupam uma pequena fração do tempo total de voo ou queima de combustível.

[0029] Na descrição a seguir, vários detalhes específicos são estabelecidos para fornecer uma compreensão completa de várias moPetição 870170074671, de 03/10/2017, pág. 12/219

6/48 dalidades. No entanto, os versados na técnica entenderão que as várias modalidades podem ser praticadas sem os detalhes específicos. Em outros casos, os métodos, os procedimentos, os componentes e os circuitos bem conhecidos não foram ilustrados ou descritos em detalhes de modo a não obscurecer as modalidades específicas.

[0030] Em algumas modalidades, o sistema de propulsão (por exemplo, a central de força primária) pode incluir um sistema de propulsor contragiratório. Os sistemas de propulsor contragiratórios geram ruídos significativos devido, pelo menos em parte, à turbulência do ar devido à interação entre as duas fileiras de pás contragiratórias. Por exemplo, o ruído é gerado quando a fileira posterior das pás atravessa a onda de baixa pressão gerada atrás da fileira anterior das pás.

[0031] O ruído de interação é tipicamente composto de tons que ressoam na primeira frequência de passagem da pá ou em qualquer harmônico inteiro dessa frequência. A frequência de passagem da pá ideal para um propulsor contragiratório pode ser determinada com o uso da equação 1:

EQ (1) W _BPF = n(B₁W₁ - B₂ W ₂) [0032] Na equação (1), Ω _BPF indica a frequência de passagem da pá, n indica a velocidade de rotação, B₁ indica o número da fileira anterior das pás, B₂ indica o número da fileira posterior de pás, Ω₁ indica a velocidade de rotação na primeira fila e Ω₂ indica a velocidade rotacional da fileira posterior. Ambos Ω₁ e Ω₂ são definidos para ter valores positivos em sentido horário e os valores negativos no sentido antihorário.

[0033] Para eliminar o ruído de interação rotor-rotor, de preferência, a frequência de passagem da pá idealmente tenderia a zero. Por dedução matemática, pode-se observar que a frequência de passagem da pá irá tender a zero, se B₁ e B₂, bem como e Ω₁ e Ω₂, forem iguais. Isso é equivalente a um caso em que a fileira anterior e postePetição 870170074671, de 03/10/2017, pág. 13/219

7/48 rior têm o mesmo número de pás e giram exatamente com a mesma velocidade de rotação e na mesma direção.

[0034] As configurações de montagem de acionamento de exemplo para os sistemas de motores contragiratórios e os sistemas de propulsão e aeronaves que incorporam tais configurações de montagem de acionamento são aqui descritas como um exemplo não limitativo de um sistema de propulsão. Em vários aspectos, uma montagem de acionamento é dotada de uma montagem de embreagem para desengatar de maneira seletiva o ventilador traseiro de um sistema de motor de ventilador contragiratório da caixa de transmissão que fornece potência para o ventilador traseiro. A montagem da embreagem pode ser fornecida como parte integrante da caixa de transmissão do ventilador ou instalada na saída da caixa de transmissão do ventilador. [0035] Em alguns aspectos, o intervalo das pás de fileira posterior pode ser alterado para facilitar sua rotação passiva, ou seja, para o moinho de vento sob a influência do fluxo de ar do ventilador dianteiro na mesma direção que o ventilador dianteiro. Em outros aspectos, o ventilador traseiro pode ser girado sob a resistência da montagem da embreagem e, em seguida, volta a engatar à caixa de transmissão através de uma caixa de transmissão que aciona o ventilador traseiro na mesma direção que o ventilador dianteiro. Em outros aspectos, um sistema de travagem pode ser incorporado como parte integrante da montagem da embreagem para facilitar uma transição mais rápida entre os dois modos. Tal sistema aumentaria de maneira seletiva a resistência induzida pela montagem de embreagem por meio de meios hidráulicos que conduzem a um menor tempo de centrifugação para o rotor traseiro. Assim, uma montagem de acionamento construída de acordo com os aspectos aqui descritos permite que o ventilador traseiro de um sistema de motor contragiratório seja desengatado de maneira seletiva e que as pás do ventilador sejam rebocadas, por exemplo,

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8/48 durante os segmentos de voo de pouso e decolagem ou outros segmentos de voo em que reduzir o ruído da aeronave pode ser útil e, subsequentemente, pode ser reengagado para conduzir o ventilador traseiro em uma configuração contragiratória.

[0036] Tal como aqui utilizado, uma embreagem refere-se a um dispositivo que fornece a regulação seletiva da transmissão de torque a partir do componente de acionamento (fonte de energia) para o componente acionado (sistema de ventilador) quando engatado, mas pode ser desengatado ou parcialmente engatado para permitir a transmissão contínua de uma proporção fracionada de potência. Uma embreagem pode ser uma embreagem de atrito (úmida ou seca) ou um dispositivo de acoplamento de fluido.

[0037] A figura 1 é uma ilustração esquemática do diagrama de blocos de uma aeronave que compreende um sistema de propulsão de ventilador aberto contragiratório, de acordo com os aspectos. Com referência à figura 1, uma aeronave 100 compreende uma fuselagem 102 e um sistema de propulsão 110. O sistema de propulsão 110 compreende pelo menos um motor 120 e a montagem de acionamento 130 acoplados ao motor 120. A montagem de acionamento 130 compreende um primeiro caixa de transmissão 140, um primeiro ventilador 150, uma montagem de embreagem 160, uma caixa de transmissão 170, uma segunda caixa de transmissão 180 e um segundo ventilador 190. Em operação, a montagem de embreagem 160 permite que o primeiro ventilador 150 seja engatado de maneira seletiva e desengatado da primeira caixa de transmissão 140. Os exemplos específicos de montagens de acionamento e sistemas de propulsão serão descritos com referência às figuras a seguir.

[0038] As figuras 2A-2B são ilustrações esquemáticas 200, 300 de uma montagem de acionamento, e a figura 2C é uma ilustração esquemática 400 de um sistema de propulsão de acordo com um primeiPetição 870170074671, de 03/10/2017, pág. 15/219

9/48 ro aspecto. Com referência às figuras 2A-2C, em um primeiro exemplo, uma montagem de acionamento 130 inclui um primeiro caixa de transmissão 140 que pode girar em uma primeira direção em torno de um primeiro eixo 142 e uma segunda caixa de transmissão 180 (ver figura 2C) que pode girar em uma segunda direção em torno do eixo 142. Os eixos de transmissão 140, 180 podem ser coaxiais, de modo que a caixa de transmissão 140 gira no caixa de transmissão 180. A caixa de transmissão 180 não é mostrado nas figuras 2A-2B.

[0039] A caixa de transmissão 140, 180 pode ser acoplada a uma fonte de energia, tal como o motor 120 (figura 2C) através de uma caixa de transmissão, tal como uma caixa de transmissão planetária 144. O motor 120 e a caixa de transmissão planetária 144 acionam os eixos de transmissão 140, 180 para girar as caixas de transmissão 140, 180 ao redor do eixo 142.

[0040] A construção específica do motor 120 não é crítica. Em alguns exemplos, o motor 120 pode ser implementado como um motor de turbina a gás que compreende um compressor de vários estágios que fornece ar comprimido para um combustor, que vira as turbinas para girar um eixo de saída. O motor 120 também pode ser composto por um motor elétrico ou um motor de combustão interna de tipo de dois ou quatro tempos. Os eixos de transmissão 140, 180 são acoplados ao eixo de saída através da caixa de engrenagem planetária 144. O ventilador pode estar localizado na frente ou a partir do motor 120, permitindo que o propulsor empurre (isto é, uma configuração do motor de impulsor) ou puxe (isto é, uma configuração do motor de extrator ou trator) o motor 120 e, posteriormente, a aeronave 100.

[0041] Um primeiro ventilador 150 é acoplado à primeira caixa de transmissão 140 para girar em uma primeira direção em torno do eixo 142 quando a primeira caixa de transmissão 140 é girada. O primeiro ventilador 150 pode ser posicionado como o ventilador traseiro quando

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10/48 a montagem de acionamento 130 é acoplada ao motor 120. O primeiro ventilador 150 compreende uma pluralidade de pás 152 acoplada a um cubo 154. Em alguns exemplos, a relação do diâmetro do rotor com aquele do cubo pode estar entre 0,20 a 0,35. Para muitas aplicações, o rotor frontal pode ter um diâmetro entre 152,4 cm (60 polegadas) e 609,6 cm (240 polegadas). As pás 152 podem ser curvas ou de outro modo contornadas para afetar a capacidade de geração de potência das pás 152.

[0042] Além disso, um segundo ventilador 190 é acoplado a uma segunda caixa de transmissão 180, visível na figura 2C, para girar em uma segunda direção, diferente da primeira direção, em torno do eixo 142 quando a segunda caixa de transmissão 180 é girada. O segundo ventilador 190 pode ser posicionado como o ventilador dianteiro quando a montagem de acionamento 130 é acoplada ao motor 120. O segundo ventilador 190 compreende uma pluralidade de pás 192 acoplada a um cubo 194.

[0043] Em alguns exemplos, o segundo ventilador 190 e as pás de ventilador 192 podem ser projetados para gerar impulso suficiente na decolagem e subida, enquanto o ventilador traseiro não está engatado com a caixa de transmissão 140. Isso pode ser conseguido aumentando o diâmetro do segundo ventilador 190, à medida que o impulso líquido gerado por um ventilador é proporcional à quarta potência do diâmetro do ventilador. Por exemplo, o impulso gerado pelo ventilador 190 seria aumentado até cinquenta por cento (50%) se o diâmetro do ventilador 190 fosse aumentado em dezenove por cento (19%). Em alguns exemplos, as pás 192 medem entre aproximadamente 101,6 cm (40 polegadas) e 508 cm (200 polegadas) de comprimento e entre cerca de 10,16 cm (4 polegadas) e 88,9 cm (35 polegadas) de largura. As pás 192 podem ser curvas ou de outro modo contornadas para afetar a eficiência propulsora das pás 192 em alta velocidade. Quando

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11/48 montados, o primeiro ventilador 150 e o segundo ventilador 190 são deslocados ao longo do eixo 142 por uma distância que mede entre 0,02 e 0,35 do diâmetro geral do ventilador da fileira anterior. Essa distância é tipicamente relacionada ao fator de atividade das pás e é determinada (1) experimentalmente, ou (2) através de análise de dinâmica de fluidos computacional instável.

[0044] Um duto de núcleo 112 aloja a montagem de embreagem 160, e um obturador de escape 114 é montado adjacente ao segundo ventilador 190.

[0045] Uma montagem de embreagem 160 é proporcionada para desengatar de maneira seletiva o primeiro ventilador 150 da primeira caixa de transmissão 140. Em alguns exemplos, a montagem de embreagem 160 pode ser um sistema de acoplamento de fluido ou um sistema de embreagem de atrito (úmido ou seco). No exemplo representado nas figuras, a montagem de embreagem 2A-2C 160 compreende um impulsor 162, um estator 164, uma turbina 166 e um invólucro 168. O impulsor 162 pode ser acoplado à caixa de transmissão 140, de tal modo que o impulsor 162 gira com a caixa de transmissão 140. A turbina 166 pode ser acoplada a um eixo de saída que é, por sua vez, acoplado ao cubo 154 do primeiro ventilador 150. A montagem de embreagem 160 pode ser preenchida com um fluido, tipicamente, um óleo, para proporcionar um acoplamento de fluido entre o impulsor 162 e a turbina 166. O estator 164 funciona para alinhar a direção de fluido que flui da turbina para o impulsor.

[0046] A montagem de embreagem 160 pode ser acoplada a um sistema de circuito hidráulico que aumenta ou diminui a pressão de fluido na montagem de embreagem 160 para aumentar ou diminuir, respectivamente, a quantidade de potência de entrada que é transmitida pela montagem de embreagem 160. A montagem de embreagem 160 também regula a resistência aplicada à turbina durante o processo

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12/48 de centrifugação para facilitar uma mudança mais rápida entre os dois modos do dispositivo. Os exemplos de circuitos hidráulicos são descritos abaixo com referência às figuras 5A e 5B.

[0047] Nos exemplos ilustrados nas figuras 2A-2C, o primeiro ventilador 150 é livre para girar passivamente (isto é, para o moinho de vento) com um ângulo de inclinação da pá adequado sob a influência do fluxo de ar do segundo ventilador 190 depois que o primeiro ventilador 150 é desengatado da caixa de transmissão 140. Nos exemplos ilustrados nas figuras 3A-3C e 4A-4C, uma caixa de transmissão 170 é acoplada ao primeiro ventilador 150 para permitir que o primeiro ventilador 150 seja acionado na mesma direção que o ventilador dianteiro 190.

[0048] Com referência, em primeiro lugar, ao exemplo ilustrado nas figuras 3A-3C, as figuras 3A-3B são ilustrações esquemáticas 500, 600 de uma montagem de acionamento, e a figura 3C é uma ilustração esquemática 700 de um sistema de propulsão de acordo com um segundo aspecto. O eixo de saída da montagem de embreagem 160 pode ser fornecido como uma entrada para uma caixa de transmissão 170. A caixa de transmissão 170 pode ser implementada como uma caixa de transmissão reversível que reverte, de modo seletivo, a direção ou a rotação do eixo de entrada. Assim, no exemplo ilustrado nas figuras 3A-3C, a montagem de embreagem 160 pode ser ativada para desengatar o primeiro ventilador 150 da caixa de transmissão 140 e o primeiro ventilador 150 pode ser girado para baixo, auxiliado pela resistência viscosa aumentada que atua na montagem de embreagem 160. Posteriormente, a direção de saída da caixa de transmissão de inversão 170 pode ser alterada e a montagem de embreagem 160 pode ser ativada para voltar a engatar o segundo ventilador com a caixa de transmissão para conduzir o primeiro ventilador 150 na direção oposta, enquanto as pás são inclinadas na direção adequada para a

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13/48 fresagem do vento, tal que segundo ventilador 190 gira na mesma direção que o primeiro ventilador 150.

[0049] Os componentes restantes ilustrados nas figuras 3A-3C são substancialmente os mesmos que os componentes correspondentes descritos com referência às figuras 2A-2C. Por razões de clareza, a descrição desses componentes não será repetida.

[0050] Com referência ao lado do exemplo ilustrado nas figuras 4A-4C, as figuras 4A-4B são ilustrações esquemáticas 800, 900 de uma montagem de acionamento, e a figura 4C é uma ilustração esquemática 1000 de um sistema de propulsão de acordo com um terceiro aspecto. O eixo de saída da caixa de transmissão planetária 144 pode ser fornecido como uma entrada para uma caixa de transmissão 170. Novamente, a caixa de engrenagem 170 pode ser implementada como uma caixa de transmissão reversível que investe de maneira seletiva a direção ou rotação do eixo de entrada. Assim, no exemplo ilustrado nas figuras 4A-4C, a montagem de embreagem 160 pode ser ativada para desengatar o primeiro ventilador 150 da caixa de transmissão 140 e o primeiro ventilador 150 pode girar e chegar a uma parada total sob a resistência induzida na montagem de embreagem 160. De maneira subsequente, a direção da saída da caixa de transmissão de inversão 170 pode ser alterada e a montagem de embreagem 160 pode ser ativada para voltar a engatar o segundo ventilador à caixa de transmissão para acionar o primeiro ventilador 150 na direção oposta, de modo que o primeiro ventilador 150 gira na mesma direção que o segundo ventilador 190.

[0051] Os componentes restantes ilustrados nas figuras 4A-4C são substancialmente os mesmos que os componentes correspondentes descritos com referência às figuras 2A-2C. Por razões de clareza, a descrição desses componentes não será repetida.

[0052] As figuras 5A e 5B são exemplos 1100, 1200 de circuitos

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14/48 hidráulicos que podem ser usados para regular a montagem de embreagem 160 para acoplar e desacoplar de maneira seletiva o primeiro ventilador 150 da primeira caixa de transmissão 140 ou desacelerar o primeiro ventilador 150 de acordo com os aspectos. Com referência, primeiro, à figura 5A, em um primeiro exemplo 1100, um circuito hidráulico 500 compreende um acumulador hidráulico 510 que mantém a pressão sobre um fluido hidráulico. Uma primeira fileira de fornecimento 512 acopla o acumulador hidráulico 510 ao impulsor 162 e a uma válvula de sentido único 514 que é comutável entre uma posição aberta, na qual o fluido hidráulico pode fluir através da válvula 514, e uma posição fechada, na qual o fluido hidráulico não pode fluir através da válvula 514.

[0053] Uma primeira válvula de taxa de fluxo variável 518 regula o fluxo de fluido hidráulico entre o impulsor 162 e a turbina 166. Os sensores de pressão e fluxo 516 monitoram a pressão e a taxa de fluxo do fluido hidráulico em ambos os lados da primeira válvula de fluxo variável 518.

[0054] O fluido hidráulico pode sair da turbina 166 através da linha 520. Uma segunda válvula de fluxo de vazão variável 519 regula o fluxo de fluido hidráulico da turbina 166. Os sensores de pressão e fluxo 516 monitoram a pressão e a taxa de fluido hidráulico que sai da turbina 166.

[0055] O circuito hidráulico 500 inclui ainda um permutador de calor 530 para extrair calor do fluido hidráulico. Um reservatório de fluido hidráulico 540 é fornecido para armazenar o fluido hidráulico em excesso que transborda do circuito 500. O excesso de fluido hidráulico armazenado no reservatório de fluido hidráulico 540 pode ser não pressurizado.

[0056] Em funcionamento, a potência da fonte de energia (por exemplo, o motor 120) é aplicada ao impulsor 162 para girar o impulPetição 870170074671, de 03/10/2017, pág. 21/219

15/48 sor 162. Quando a válvula 514 é fechada, de tal modo que o fluido hidráulico não pode fluir através da válvula 514, o fluido hidráulico flui para o impulsor 162, que aciona a turbina 166, de modo que a montagem de embreagem 160 engata o primeiro ventilador 150 da caixa de transmissão 140.

[0057] Para desengatar o primeiro ventilador 150 do motor, a primeira válvula de taxa de fluxo variável 518 é fechada para reduzir o fluxo de fluido de alta pressão do impulsor 162 para a turbina 166, reduzindo assim a quantidade de potência transmitida para o ventilador 150. Quando a quantidade de fluido que passa através do impulsor 162 gotas, a potência não é mais transmitida entre o impulsor 162 e a turbina 166, desengatando desse modo o ventilador 150 da caixa de transmissão 140.

[0058] Para facilitar uma centrifugação mais rápida do primeiro ventilador 150, a válvula unidirecional 514 pode ser comutada para a posição aberta, permitindo assim que o fluido pressurizado armazenado no acumulador 510 flua para dentro da turbina 166 em uma direção que é invertida do funcionamento nominal da turbina 166, ilustrada pela fileira pontilhada e tracejada na figura 5A. Sob a pressão do fluxo reverso, a resistência interna induzida na turbina 166 aumentará, facilitando assim uma centrifugação mais rápida do primeiro ventilador 150. A maneira transitória na qual o fluxo inverso do acumulador 510 é aplicado pode ser gerenciada através da primeira válvula de taxa de fluxo variável 518. O fluxo reverso pode continuar por um período de tempo que permite que o acumulador 510 seja totalmente despressurizado e o fluido no circuito alcance uma pressão ambiente. O tempo de despressurização do acumulador 510 depende da capacidade máxima do acumulador 510, da pressão máxima admissível no acumulador 510 e da linha 512, do momento de inércia de massa do ventilador 150, da velocidade de rotação do ventilador 150 no momento em que a primeiPetição 870170074671, de 03/10/2017, pág. 22/219

16/48 ra válvula de taxa de fluxo variável 518 foi fechada, da resistência aerodinâmica do ventilador 150 e da eficiência da turbina 166. O projeto do sistema hidráulico é conduzido pelo tamanho máximo e a pressão admissível do acumulador 510 e o período de tempo desejado para o ventilador 150 para chegar a uma parada completa. Um valor prático para o tempo de inatividade pode variar 15 a 80 segundos, dependendo das considerações operacionais relativas à aeronave 100.

[0059] A figura 5B é um segundo exemplo 1200 de um circuito hidráulico 590 para acoplar e desacoplar de maneira seletiva o primeiro ventilador 150 da primeira caixa de transmissão 140, de acordo com os aspectos. Muitos componentes do circuito 590 representados na figura 5B são os mesmos que os componentes análogos representados na figura 5A, e, por razões de clareza, esses componentes não serão descritos em detalhes. Primeiro, com referência à figura 5B, o circuito 590 inclui uma válvula direcional de 3 vias 550 acoplada às linhas 520 e 522 que pode ser comutada entre uma posição aberta na qual o fluido hidráulico pode fluir através das linhas 520 e 522, uma posição fechada na qual o fluido hidráulico não pode fluir através das linhas 520 e 522, e uma posição de comutação em que as linhas 520 e 522 são comutadas na válvula 550.

[0060] Em operação, quando a válvula 550 está na posição aberta, o fluido hidráulico flui sob pressão do acumulador hidráulico 510 para a montagem de embreagem 160 e para o impulsor 162 através da linha 512. O impulsor 162 aciona a turbina 166, de modo que a montagem de embreagem 160 (por exemplo, acionamento hidráulico) engata o primeiro ventilador 150 da caixa de transmissão 140.

[0061] Quando a válvula 550 está na posição fechada, o fluido hidráulico não pode fluir entre o impulsor 162 e a turbina 166, desengatando desse modo o ventilador 150 da caixa de transmissão 140.

[0062] Quando a válvula 550 está na posição de comutação, o fluPetição 870170074671, de 03/10/2017, pág. 23/219

17/48 ido hidráulico flui sob a pressão do impulsor 162 através da linha 520 para a turbina 166 em uma direção inversa, atuando efetivamente como um freio na turbina 166, para facilitar uma centrifugação mais rápida do ventilador 150.

[0063] A figura 6 ilustra um exemplo de um sistema de propulsão 1300 que inclui uma central de força de aumento 608. O sistema de propulsão 1300 é configurado para o uso em uma aeronave como descrito aqui. A central de força aumentada 608 pode fornecer potência à aeronave durante determinados estágios de voo (por exemplo, decolagem) e não pode fornecer potência para a aeronave durante outros estágios de voo (por exemplo, cruzeiro). Como exemplos ilustrativos e não limitantes, os estágios de voo podem incluir decolagem, subida, cruzeiro, espera, descida, pouso e deslocamento (por exemplo, pouso abortado). O sistema de propulsão 1300 inclui um ventilador 602, uma caixa de transmissão 604, uma central de força primária 606, a central de força aumentada 608 e um controlador 610. O sistema de propulsão 1300 pode permitir que a central de força primária 606 seja otimizada para um estágio de voo particular (por exemplo, uma fase cruzeiro de voo) da aeronave. O sistema de propulsão 1300 ou a central de força primária 606 pode incluir ou corresponder ao sistema de propulsão 110 da figura 1. A central de força aumentada 608 pode incluir ou corresponder à montagem de embreagem 160 das figuras 1, 5A e 5B.

[0064] O ventilador 602 é acoplado à central de força primária 606 através da caixa de transmissão 604. O ventilador 602 pode estar localizado na frente ou atrás da central de força primária 606, permitindo que o sistema de propulsão 1300 empurre (ou seja, uma configuração do motor do impulsor) ou puxe (uma configuração do motor de extrator ou trator) a aeronave. Em algumas modalidades, o ventilador 602 é canalizado. Como um exemplo ilustrativo e não limitativo, o ventilador

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602 pode ser canalizado e o ventilador 602, a caixa de transmissão 604 e a central de força primária 606 podem ser incluídas em um motor de ventilador turbo. Em outras modalidades, o ventilador 602 pode ser ou aberto (por exemplo, não extraído). Como um exemplo ilustrativo e não limitativo, o ventilador 602, a caixa de transmissão 604 e a central de força primária 606 podem ser incluídos em um motor propfan, que também pode ser referido como um motor de rotor aberto. [0065] O ventilador 602 é acoplado a uma caixa de transmissão 604 e gira em uma primeira direção em torno de um eixo da caixa de transmissão 604 quando a caixa de transmissão 604 é girada. Em algumas modalidades, o ventilador 602 é desengatado ou desacoplado da caixa de transmissão 604 através de uma embreagem, tal como a montagem de embreagem 160 da figura 1. O ventilador 602 inclui uma pluralidade de pás acoplada a um cubo. As pás podem ser curvas ou de outra forma contornadas para afetar a capacidade de geração de potência das pás, de modo a reduzir o arrasto das ondas. Em algumas modalidades, o sistema de propulsão 1300 inclui vários ventiladores (por exemplo, um ventilador de múltiplos estágios). Os vários ventiladores podem ter uma colocação diferente em relação à central de força primária 606 ou podem girar em uma segunda direção, como um ventilador contragiratório, ou ambos.

[0066] A central de força primária 606 é acoplada à caixa de transmissão 604 e ao ventilador 602. A central de força primária 606 é configurada para girar a caixa de transmissão 604 para alimentar o ventilador 602 durante todas as etapas de voo. A central de força primária 606 pode incluir ou corresponder a um motor de turbina a gás, a um motor elétrico ou a um motor híbrido (por exemplo, a um motor a gás e elétrico). Em algumas modalidades, a central de potência primário 606 é projetada e otimizada para um estágio de voo específico (por exemplo, um estágio de voo de cruzeiro). Por exemplo, a central de

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19/48 força primária 606 é dimensionada para maximizar a eficiência do combustível durante um estágio de voo de cruzeiro (por exemplo, condições de operação de cruzeiro) e, portanto, produz impulso insuficiente para atender a uma condição de operação baseada em impulso particular, como a subida inoperativa do motor ou o impulso do comprimento da decolagem. Adicionalmente ou em alternativa, a condição de operação baseada em impulso pode ser associada a um determinado aeroporto, a uma temperatura de decolagem, a uma densidade do ar de decolagem, a uma altitude de decolagem, a uma velocidade na qual a decolagem ocorre, uma altitude máxima ou uma velocidade máxima do ar. Em uma implementação específica em relação a uma aeronave 737, cada central de força primária 606 é selecionada para ter uma saída de impulso máxima que não excederá uma relação de impulso/peso de um único motor predeterminado de 4,15, de modo que cada central de força primária 606 que opera por si só não é suficiente (em tamanho) para produzir a saída mínima de impulso necessária para que a aeronave alcance a decolagem. Em outras modalidades, a central de força primária 606 pode não satisfazer uma condição de operação baseada em impulso desejado ou projetado durante o teste. Em algumas modalidades, a central de força primária 606 é acoplada à caixa de transmissão 604 através de uma caixa de engrenagem ou uma ou mais engrenagens. Em tais modalidades, a montagem de potência principal 606 inclui ou corresponde a um motor de ventilador a turbo engrenado.

[0067] Em algumas modalidades, o sistema de propulsão 1300 inclui um motor de partida (não mostrado) configurado para iniciar (por exemplo, virar) a central de força primária. O motor de partida inclui ou corresponde a um motor hidráulico, a um motor pneumático ou a um motor elétrico. O motor de partida fornece potência para a caixa de transmissão 604 e para o ventilador 602 até a central de força primária

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606 poder comprimir bastante ar para sustentar a combustão. O motor de partida fornece potência para a caixa de transmissão 604 e para o ventilador 602 antes da primeira fase de voo. O motor de partida não fornece potência à caixa de transmissão 604 ou ao ventilador 602 durante qualquer estágio do voo. Em algumas modalidades, o motor de partida é desengatado da caixa de transmissão 604 durante os estágios de voo. Adicionalmente ou em alternativa, o motor de partida atua como gerador durante os estágios de voo. Por exemplo, a central de força primária 606 gira a caixa de transmissão 604 e o ventilador 602 durante o voo. A caixa de transmissão 604 gira o motor de partida e faz com que o motor de partida gere eletricidade. O motor de partida pode ser acoplado a uma unidade de potência auxiliar (APU) ou a um acumulador. A APU ou acumulador pode fornecer potência para o motor de partida para iniciar a caixa de força primária 606. Em uma implementação específica, a APU pode funcionar como o motor de partida. Por exemplo, a APU gera ar pressurizado quente e o ar pressurizado quente é utilizado para iniciar a caixa de força primária 606. O ar pressurizado quente gerado pela APU pode fornecer potência para a caixa de transmissão 604 e para o ventilador 602 antes da primeira fase de voo. A APU não fornece potência para a caixa de transmissão 604 ou para o ventilador 602 durante qualquer fase de voo.

[0068] A central de força de aumento 608 é acoplada à caixa de transmissão 604 e ao ventilador 602. A central de força de aumento 608 pode ser acoplada à caixa de transmissão 604 e ao ventilador 602 em série com a central de força primária 606 ou em paralelo com a central de força primária 606, como descrito com mais referência à figura 7. A caixa de força de aumento 608 é configurada para girar a caixa de transmissão 604 para alimentar o ventilador 602 de uma primeira fase de voo (por exemplo, uma fase de decolagem). Na modalidade ilustrada, a central de força de aumento 608 fornece potência

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21/48 para o ventilador 602 (por exemplo, gira a caixa de transmissão 604) durante a fase de decolagem, a fase de voo de subida, a fase de voo de retorno, ou uma combinação dos mesmos. A central de força de aumento 608 é configurada para desengatar (ou desengatar parcialmente) a partir da caixa de transmissão 604 e do ventilador 602 em uma segunda fase de voo (por exemplo, uma fase de voo de cruzeiro) por meio de uma embreagem, tal como a montagem de embreagem 160 da figura 1. A segunda fase de voo pode incluir ou corresponder à fase de voo de cruzeiro, uma fase de voo de subida secundária, uma fase de voo descendente, uma fase de espera de voo ou uma combinação dos mesmos. Adicionalmente ou em alternativa, a central de força de aumento 608 pode permanecer acoplada à caixa de transmissão 604, durante a segunda fase de voo e pode gerar eletricidade ou pressão (pressão hidráulica, por exemplo, ou pressão pneumática), durante a segunda fase de voo pela extração de potência a partir da caixa de transmissão 604, como descrito adicionalmente com referência às figuras 8 e 10.

[0069] A central de força de aumento 608 inclui ou corresponde a um motor hidráulico, um motor pneumático, um motor elétrico, ou uma combinação dos mesmos. A caixa de força de aumento 608 é acoplada a um dispositivo de armazenamento de potência. O dispositivo de armazenamento de potência é configurado para fornecer potência para a central de força de aumento 608 para fazer com que a central de força de aumento 608 gire a caixa de transmissão 604. Em modalidades onde a central de força de aumento 608 inclui ou corresponde ao motor hidráulico ou o motor pneumático, o dispositivo de armazenamento de potência inclui um acumulador, tal como o acumulador 510 das figuras 5A e 5B. Em modalidades onde a central de força de aumento 608 inclui ou corresponde ao motor elétrico, o dispositivo de armazenamento de potência compreende uma bateria. A bateria pode incluir

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22/48 ou corresponder a um reservatório de corrente química ou um reservatório de corrente de eletroestática (por exemplo, um supercondensador), conforme descrito a seguir com referência à figura 10.

[0070] O controlador 610 está acoplado à central de força de aumento 608. O controlador 610 é configurado para controlar a operação da central de força de aumento 608 durante as fases do voo. Por exemplo, durante a primeira fase de voo, o controlador 610 é configurado para fazer com que a central de força de aumento 608 acione o ventilador 602, e para fazer com que a central de força de aumento 608 cesse o acionamento do ventilador 602 com base em uma indicação de uma transição a partir da primeira fase de voo para a segunda fase de voo. Para ilustrar, o controlador 610 pode transmitir um ou mais sinais de controle 650 para a central de força de aumento 608. Como um exemplo ilustrativo, não limitativo, o controlador 610 pode transmitir os sinais do primeiro controle para fazer com que a central de força de aumento 608 gire a caixa de transmissão 604 e acione os sinais de ventilador 602 e segundo controle para fazer com que a central de força de aumento 608 gire a caixa de transmissão cessar 604 e acione o ventilador 602.

[0071] O controlador 610 pode ser configurado para receber ou detectar um sinal (por exemplo, uma indicação de fase de voo) ou para determinar uma fase de voo com base em um ou mais parâmetros. O controlador 610 pode ser acoplado a um computador de voo (por exemplo, um computador de gestão de voo (FMC)) e pode receber a indicação ou a um ou mais parâmetros de voo do computador. Adicionalmente ou em alternativa, o controlador 610 pode ser acoplado a um dispositivo de entrada de usuário (por exemplo, um controle de acelerador de aeronave, tal como uma alavanca de impulso) e pode receber uma entrada de usuário, através do dispositivo de entrada de usuário. Como exemplo ilustrativo e não limitativo, uma indicação pode ser gePetição 870170074671, de 03/10/2017, pág. 29/219

23/48 rada por ou detectado em resposta a mover uma alavanca de impulso a partir da configuração de impulso de decolagem para uma configuração de impulso inferior, uma saída altímetro (por exemplo, uma altura acima do solo) superior a um limite, uma taxa de escalada que cai abaixo de um limite, etc.

[0072] Em algumas modalidades, o controlador 610 é acoplado à caixa de força primária 606. O controlador 610 pode ser ainda configurado para ajustar uma saída elétrica (por exemplo, um ajuste de impulso) da central de força primária 606 que responde à entrada de usuário, realimentação (por exemplo, parâmetros a partir do central de força primária), ou entrada a partir do computador de voo, tal como melhor descrito com referência às figuras 8 e 10. O controlador 610 pode incluir ou corresponder a um controle digital do motor de autoridade total (FADEC), tal como um controlador de motor eletrônica (CEE), uma unidade de controle do motor (ECU), um controlador de potência, ou uma combinação dos mesmos.

[0073] Antes da operação, o dispositivo de armazenamento de potência (por exemplo, a bateria ou do acumulador) pode ser carregada por um sistema de fora de bordo. Em alternativa, o dispositivo de armazenamento de potência (por exemplo, a bateria ou do acumulador) pode ser carregado por um sistema de bordo, tal como a APU. A bateria ou o acumulador armazenam potência para alimentar a central de força de aumento 608. Depois que a bateria ou o acumulador são carregados, o motor de partida é ativado para iniciar a central de força primária 606. Depois que a central de força primária 606 é iniciada e estabilizada (por exemplo, em marcha lenta), o motor de partida é desativado. Adicionalmente ou em alternativa, a caixa de força primária 606 pode carregar a bateria ou o acumulador. Por exemplo, a caixa de força primária 606 em repouso pode girar a caixa de transmissão 604,e rotação da caixa de transmissão 604 pode fazer com que o moPetição 870170074671, de 03/10/2017, pág. 30/219

24/48 tor de partida ou a central de força de aumento 608 carreguem a bateria ou o acumulador.

[0074] Durante o funcionamento da aeronave, o controlador 610 recebe uma entrada do usuário, que indicou um estágio de decolagem (por exemplo, a primeira fase de voo), ou uma configuração de impulso associada à fase de decolagem. O controlador 610 gera e transmite os um ou mais sinais de controle 650 (por exemplo, os primeiros sinais de controle) para a central de força de aumento 608 para fazer com que a central de força de aumento 608 gire a caixa de transmissão 604 para acionar o ventilador 602. Durante a fase de decolagem, uma fase de voo de escalada, ou ambas, a central de força de aumento 608 e a caixa de força primária 606 giram a caixa de transmissão 604 para girar o ventilador 602. A bateria ou o acumulador fornecem a potência para a central de força de aumento 608 para gerar o torque para girar a caixa de transmissão 604.

[0075] Depois que a aeronave completa a fase de decolagem, a fase de voo de escalada, ou ambas, o controlador 610 recebe uma segunda indicação ou determina que a aeronave está em transição para a segunda fase de voo (por exemplo, a fase de voo de cruzeiro). Em resposta à detecção da transição para a fase de voo de cruzeiro, o controlador 610 transmite um ou mais sinais de controle 650 (por exemplo, os segundos sinais de controle) para a central de força de aumento 608 para fazer com que a central de força de aumento 608 cesse o acionamento do ventilador 602. Assim, durante a fase de voo de cruzeiro, apenas a caixa de força primária 606 aciona o ventilador de 602. Além disso, a central de força de aumento 608 pode ser ativada durante a fase de voo de retorno (por exemplo, um pouso abortado). Para ilustrar, um usuário pode ativar um comutador decolar/retornar (TO/GA) para indicar a potência máxima disponível. O controlador 610 pode receber uma indicação de potência máxima disponíPetição 870170074671, de 03/10/2017, pág. 31/219

25/48 vel e pode transmitir um ou mais sinais de controle 650 para a central de força de aumento 608 para fazer com que a central de força de aumento 608 (juntamente com a central de força primária 606) gire a caixa de transmissão 604 e o ventilador 602.

[0076] Em algumas modalidades, a bateria ou o acumulador são carregados (por exemplo, recarregados) durante o voo, tal como durante a fase de voo de cruzeiro. Por exemplo, a rotação da caixa de transmissão 604 faz com que a central de força de aumento 608 recarregue a bateria ou o acumulador, como descrito com referência às figuras 8 e 10.

[0077] Uma aeronave com uma central de força de aumento aumentou a eficácia (por exemplo, o consumo específico de combustível) durante uma fase de voo de cruzeiro, em comparação com uma aeronave sem uma central de força de aumento. Para ilustrar, a central de força de aumento adicional fornece potência durante certas fases do voo (por exemplo, decolagem) para satisfazer o FAR e permite que a central de força primária seja otimizada para outras fases do voo (por exemplo, de cruzeiro). Como a fase de voo de cruzeiro é muitas vezes a fase de voo mais longa (e consome mais combustível), um aumento de eficiência (por exemplo, o consumo específico de combustível) durante a fase de voo de cruzeiro reduz os custos gerais de consumo de combustível e a operação da aeronave. Além disso, o aumento na eficiência também reduz as emissões de aeronaves, em comparação com propulsores convencionais (por exemplo, propulsores concebidos para satisfazer o FAR). Além disso, como a central de força primária destina-se a emitir menos de impulso do que um motor convencional, a central de força primária pode ser menor e pode pesar menos do que o motor convencional, resultando em menos arrasto e custos reduzidos. Uma caixa de força de aumento pode ser usada para complementar uma aeronave para atender uma condição com base em

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26/48 impulso. Por exemplo, se uma central de força primária, durante os testes, não cumprir uma emissão de impulso desenvolvida ou a emissão de impulso desenvolvida for alterada, uma central de força de aumento podem ser usada para fornecer o impulso suplementar para satisfazer a emissão de impulso (por exemplo, a condição à base de impulso). Em tais casos, adicionar a central de força de aumento à aeronave é mais rentável e mais rápido do que redesenhar a central de força primária.

[0078] A figura 7 é um diagrama 1400 que ilustra um exemplo de configurações de um sistema de propulsão que compreende uma central de força de aumento e uma central de força primária. O sistema de propulsão pode incluir ou corresponder ao sistema de propulsão 1300 da figura 6. O diagrama 1400 inclui os exemplos de duas configurações, uma configuração em série 702 e uma configuração paralela 704.

[0079] Com referência à configuração de série 702, o sistema de propulsão inclui o ventilador 602, a caixa de transmissão 604, e a caixa de força primária 606. O sistema de propulsão inclui um de caixa de força de aumento 712 acoplada a ou que pode ser acoplada à caixa de transmissão 604 e posicionada entre o ventilador 602 e a caixa de força primária 606. Na configuração de série 702, a central de força de aumento 712 e a caixa de força primária 606 são acoplada à caixa de transmissão 604 em série (por exemplo, de modo coaxial). A central de força de aumento 712 pode ser acoplado à caixa de transmissão 604 através de uma ou mais engrenagens, uma embreagem, ou uma combinação das mesmas. A central de força de aumento 712 recebe potência para girar a caixa de transmissão 604 de um dispositivo de armazenamento de potência 714.

[0080] Com referência à configuração em paralelo 704, o sistema de propulsão inclui o ventilador 602, a caixa de transmissão 604, e a

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27/48 caixa de força primária 606. O sistema de propulsão inclui uma caixa de força de aumento 722 acoplada à caixa de transmissão 604 através de uma caixa de transmissão auxiliar 724 e de uma caixa de engrenagem auxiliar 726. Na configuração em paralelo 704, a central de força de aumento 722 não está acoplada à caixa de transmissão 604 de modo coaxial com a central de força primária 606. A central de força de aumento 722 recebe potência para girar a caixa de transmissão 604 a partir do dispositivo de armazenamento de potência 714. Como ilustrado na figura 7, a central de força de aumento 722 e a caixa de força primária 606 são acopladas à caixa de transmissão 604 em paralelo.

[0081] Em comparação com a configuração em paralelo 704, a configuração da série 702 pode aumentar a eficiência do sistema de propulsão. Por exemplo, a configuração em série 702 reduz as perdas envolvidas na transmissão de potência (por exemplo, elimina as perdas mecânicas resultantes da transferência da potência gerada a partir da caixa de força de aumento 722 através da caixa de transmissão auxiliar 724 e da caixa de engrenagem auxiliar 726 para a caixa de transmissão 604). Além disso, a configuração em série 702 pode ser mais leve do que a configuração em paralelo 704, uma vez que a configuração em série 702 não inclui um sistema caixa de engrenagem dedicada auxiliar ou sistema de transmissão (por exemplo, caixa de transmissão auxiliar 724). No entanto, a configuração em paralelo 704 pode reduzir os custos de manutenção, permitindo um acesso mais fácil para os propulsores para a inspeção e a manutenção, em comparação com a configuração em série 702. A configuração em paralelo 704 pode ser mais flexível e pode ser mais fácil de integrar espacialmente em um sistema de propulsão do que a configuração em série 702. Uma vez que uma configuração em paralelo pode ter a central de força de aumento 722 separada da central de força primária 606, a

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28/48 central de força primária 606 pode ser menor.

[0082] As figuras 8, 9A e 9B são exemplos de centrais de força de aumento alimentadas por fluido. O fluido pode incluir ou corresponder a um fluido compressível (por exemplo, um gás) ou um fluido que não pode ser compressível (por exemplo, um líquido). Como exemplos não limitativos e ilustrativos, o fluido pode incluir o fluido hidráulico ou ar. Como ilustrado nas figuras 8, 9A e 9B, a central de força de aumento alimentada por fluido é um motor hidráulico e faz parte de um circuito hidráulico. Em outras modalidades, podem ser utilizados centrais de força de aumento alimentadas de forma pneumática (por exemplo, um motor pneumático) e circuitos pneumáticos.

[0083] Com referência à figura 8, um diagrama ilustra um exemplo de configuração de um sistema de propulsão 1500 que inclui uma central de força de aumento hidráulico. O sistema de propulsão 1500 pode incluir ou corresponder ao sistema de propulsão 1300 da figura 6. O sistema de propulsão 1500 inclui um computador de voo 802, um controlador 804, o ventilador 602, a caixa de transmissão 604, a caixa de força primária 606, uma central de força de aumento (por exemplo, um motor hidráulico 806 e um ou mais acumuladores), e um circuito hidráulico 890.

[0084] O computador de voo 802 (por exemplo, um computador de gestão de voo (FMC)) é acoplado a um ou mais dispositivos de entrada e é configurado para gerar uma corrente (por exemplo, impulso) presa à base de entradas recebidas, tais como uma entrada de usuário 860. Por exemplo, em uma modalidade, o computador de voo 802 recebe um nível de impulso ou a posição do acelerador, uma classificação do motor (por exemplo, um nível da taxa), as rotações por minuto (RPM) do eixo de saída, uma temperatura da central de força primária (por exemplo, temperatura da entrada da turbina núcleo), temperatura ambiente, uma pressão estática, e uma umidade. O computador

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29/48 de voo 802, em seguida, determina a configuração de potência com base nas contribuições recebidas.

[0085] O controlador 804 (por exemplo, um FADEC) é acoplado ao computador de voo 802, os um ou mais dispositivos de entrada de usuário, ou uma combinação dos mesmos. O controlador 804 é configurado para receber as entradas ou a configuração de potência a partir do computador de voo 802 e para receber a realimentação (por exemplo, sinais de feedback) da central de força primária 606, da central de força de aumento 608, ou ambas. O controlador 804, em seguida, ajusta o impulso gerado pela caixa de força primária 606, pela central de força de aumento 608, ou ambas, com base nas entradas recebidas, na regulação da potência, os sinais de retorno, ou uma combinação dos mesmos. Como exemplos ilustrativos, não limitativos, o controlador 804 é configurado para ajustar o fluxo de combustível para dentro da central de força primária 606, para ajustar um fluxo de fluido hidráulico para o motor hidráulico 806, ou ambos. Em algumas modalidades, o controlador 804 é separado a partir de um FADEC para a caixa de força primária 606. O controlador 804 pode incluir ou corresponder ao controlador 610 da figura 6.

[0086] O sistema de propulsão 1500 pode incluir um ou mais acumuladores. Tal como ilustrado na figura 8, os um ou mais acumuladores incluir um primeiro acumulador 810 (por exemplo, um acumulador de alta pressão) e o segundo acumulador 812 (por exemplo, um acumulador de baixa pressão). Um ou mais acumuladores são configurados para armazenar potência (por exemplo, manter a pressão em um fluido pressurizado) para alimentar o motor hidráulico 806.

[0087] O circuito hidráulico 890 inclui uma porta de carga 822 e uma porta de drenagem 824 para permitir que o um ou mais acumuladores sejam carregados por um sistema de fora de bordo. O circuito hidráulico 890 inclui uma ou mais válvulas configuradas para controlar

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30/48 a ativação do motor hidráulico 806, uma configuração de pressão do motor hidráulico 806, ou ambos. Tal como ilustrado na figura 8, o circuito hidráulico 890 inclui a primeira válvula de taxa de fluxo variável 518 e uma válvula de duas posições 850. A primeira válvula taxa de fluxo variável 518 é controlável ou ajustável pelo controlador 804 para fazer com que a saída de toque pelo motor hidráulico 806 aumente ou diminua. A válvula de duas posições 850 permite o carregamento de um ou mais acumuladores ou a ativação do motor hidráulico 806. O circuito hidráulico 890 também inclui um ou mais sensores de pressão e fluxo de taxa 516, o permutador de calor 530, e o reservatório de fluido hidráulico 540, como descrito com referência às figuras 5A e 5B. O circuito hidráulico 890 inclui ainda uma válvula de porta de carregamento 826 e de uma válvula de porta de drenagem 828. A válvula de porta de carregamento 826 é configurada para permitir a adição de fluido hidráulico pressurizado. A válvula de porta de drenagem 828 é configurada para permitir a drenagem do fluido hidráulico para a manutenção do sistema de propulsão 1500 e a remoção do fluido hidráulico. Além disso, a válvula de porta de drenagem 828 pode permitir que o fluido hidráulico não pressurizado seja adicionado ao reservatório de fluido hidráulico 540 ou pode permitir a substituição de fluido hidráulico armazenado no reservatório de fluido hidráulico 540. Os componentes do circuito hidráulico 890 podem estar em comunicação fluida uns com os outros, de tal modo que o fluido hidráulico pode fluir de um componente para o outro componente.

[0088] Na modalidade ilustrada, o sistema de propulsão 1500 e o circuito hidráulico 890 também incluem uma bomba 808. A bomba 808 é configurada para gerar pressão para carregar (ou recarregar) um ou mais acumuladores. A bomba 808 também gera uma pressão para deslocar o fluido hidráulico através do circuito hidráulico 890. Como um exemplo ilustrativo e não limitativo, a bomba 808 é uma bomba hiPetição 870170074671, de 03/10/2017, pág. 37/219

31/48 dráulica, tal como uma bomba de engrenagem, uma bomba de palheta rotativa, de uma bomba de parafuso, uma bomba centrífuga, uma bomba de pistão, etc.

[0089] Em algumas modalidades, o sistema de propulsão 1500 inclui um desacoplador 814. O desacoplador 814 é configurado para separar a central de força de aumento (por exemplo, o motor e a bomba) a partir da caixa de transmissão 604 e do ventilador 602. Na modalidade exemplar, o desacoplador 814 é implementado como uma embreagem, tal como a montagem de embreagem 160 da figura 1.

[0090] Antes da operação, a válvula 850 e a primeira válvula de taxa de fluxo variável 518 são fechadas em resposta à recepção de um sinal de controle do controlador 804. A porta de carregamento 822 e o porta de drenagem 824 são acopladas a um dispositivo de carregamento hidráulico fora de bordo. O dispositivo de carregamento fora de bordo em bombas de fluido hidráulico faz com que a pressão no circuito hidráulico 890 aumente e um ou mais acumuladores sejam carregados. Depois que um ou mais acumuladores são carregados, o dispositivo de carga fora de bordo é desacoplado da porta de carregamento 822 e da porta de drenagem 824.

[0091] Durante a operação, o computador de voo 802 recebe a entrada do usuário 860 de um usuário (por exemplo, um piloto) sobre as condições de decolagem. O computador de voo 802 gera uma entrada de potência com base nas condições de decolagem e transmite a entrada de potência para o controlador 804. O controlador 804 calcula um valor de torque de aumento a ser emitido pela central de força de aumento (por exemplo, o motor hidráulico 806) com base na entrada de potência. O controlador 804 pode transmitir um sinal de controle para a válvula 850, a primeira válvula de taxa de fluxo variável 518 ou ambas. O sinal de controle pode fazer com que a válvula 850 mude para a posição aberta, pode definir ou ajustar uma taxa de fluxo da

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32/48 primeira válvula de taxa de fluxo variável 518, ou ambos. O controlador 804 pode definir ou ajustar o sinal de controle com base no torque de aumento.

[0092] O motor hidráulico 806 gira a caixa de transmissão 604 em resposta ao sinal de potência. O motor hidráulico 806 gira a caixa de transmissão 604 durante a primeira fase de voo. O computador de voo 802 pode receber uma segunda entrada do usuário. A segunda entrada pode estar associada a uma transição de uma primeira fase de voo para uma segunda fase de voo. Por exemplo, a segunda entrada pode estar associada a uma velocidade de cruzeiro (ou a uma quantidade de impulso que corresponde a uma velocidade de cruzeiro). O computador de voo 802 gera e transmite uma segunda entrada de potência para o controlador 804. O controlador 804 determina (ou calcula) uma segunda quantidade de torque de aumento a ser emitida pela central de força de aumento (por exemplo, o motor hidráulico 806) com base na segunda potência entrada. O controlador 804 pode transmitir um segundo sinal de controle para a válvula 850, para a primeira válvula de taxa de fluxo variável 518, ou ambas.

[0093] Adicionalmente ou em alternativa, o controlador 804 pode ser configurado para ajustar um valor de torque aumentado com base no feedback (por exemplo, uma potência de saída) do sistema de propulsão 1500. Por exemplo, o controlador 804 pode estimar uma quantidade de torque aumentado e pode aumentar ou diminuir a quantidade estimada de torque aumentado com base na potência de saída pela caixa de força primária 606 através da configuração da primeira válvula de taxa de fluxo variável 518. O ajuste da primeira válvula de taxa de fluxo variável 518 regula a quantidade de fluido hidráulico que flui a partir de um ou mais acumuladores do motor hidráulico 806.

[0094] Adicionalmente ou em alternativa, a bomba 808 pode carregar um ou mais acumuladores durante o voo (por exemplo, durante

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33/48 a segunda fase de voo, tal como a fase de voo de cruzeiro). Ao cobrar um ou mais acumuladores, durante o voo, um ou mais acumuladores podem armazenar uma carga para a decolagem e, só assim, podem ser usados menos ou menores acumuladores. Por conseguinte, o peso da aeronave pode diminuir. Por não carregar um ou mais acumuladores durante o voo, um sistema de arrefecimento (por exemplo, o permutador de calor 530) pode ser usado para arrefecer o fluido hidráulico, enquanto o carregamento pode ser reduzido. Além disso, a eficiência do combustível pode aumentar à medida que a bomba 808 não estará desviando potência (ou desviando menos potência) a partir da central de força primária 606 e da caixa de transmissão 604 para carregar um ou mais acumuladores.

[0095] Em comparação com outros tipos de métodos de armazenamento de potência de aumento, os acumuladores hidráulicos podem ter uma maior densidade de potência. Para ilustrar, um acumulador pode ser dimensionado para armazenar mais potência por unidade de volume do que uma bateria e, portanto, o motor hidráulico 806 pode ser capaz de operar e proporcionar impulso para um longo período de tempo entre as cargas. Tal como ilustrado na figura 8, a central de força de aumento (por exemplo, o motor hidráulico 806) é separado a partir de uma montagem de embreagem da central de força primária 606. Ao ter a central de força de aumento disposta em paralelo com a central de força primária 606, como mostrado na figura 7, a central de força de aumento pode ser dimensionada para proporcionar mais torque do que se a central de força de aumento fosse disposta em série com a central de força primária 606, também como se mostra na figura

7.

[0096] As figuras 9A e 9B são exemplos de sistemas de propulsão que incluem os circuitos hidráulicos que podem ser usados para regular a montagem de embreagem 160 (por exemplo, a central de força

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34/48 de aumento) para fornecer potência de maneira seletiva para girar uma caixa de transmissão, tal como a caixa de transmissão 604 da figura 6. Com referência à figura 9A, um primeiro exemplo 1600 inclui o circuito hidráulico 500 que inclui o acumulador hidráulico 510. O acumulador hidráulico 510 é configurado para armazenar o fluido hidráulico e para manter a pressão sobre o fluido hidráulico. A primeira fileira de alimentação 512 acopla o acumulador hidráulico 510 para o rotor 162 e para a válvula de sentido único 514 que pode ser comutada entre uma posição aberta, na qual o fluido hidráulico pode fluir através da válvula 514, e uma posição fechada, na qual o fluido hidráulico não pode fluir através da válvula 514.

[0097] A primeira válvula de taxa de fluxo variável 518 regula o fluxo de fluido hidráulico entre o impulsor 162 e a turbina 166. Os sensores de taxa de pressão e fluxo 516 controlam a pressão e a taxa de fluxo do fluido hidráulico em ambos os lados da primeira válvula de taxa de fluxo variável 518.

[0098] O fluido hidráulico pode sair da turbina 166 através da linha 520. A segunda taxa de fluxo variável de válvula 519 regula o fluxo do fluido hidráulico a partir da turbina 166. Os sensores de taxa de pressão e fluxo 516 controlam a pressão e a taxa de fluxo do fluido hidráulico que sai da turbina 166. Tal como ilustrado na figura 9A, as válvulas 514, 518, 519 estão na posição fechada, e o sistema de propulsão está em um estado de carregamento ou não ativo.

[0099] O circuito hidráulico 500 inclui ainda o permutador de calor 530 para a troca de calor a partir do fluido hidráulico. O reservatório de fluido hidráulico 540 é configurado para armazenar o fluido hidráulico que transborda do circuito hidráulico 500. Em modalidades pneumáticas, o reservatório de fluido hidráulico 540 pode ser um reservatório de fluido configurado para armazenar o excesso de fluidos compressíveis, tais como ar. Adicionalmente ou em alternativa, em tais modalidades,

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35/48 a atmosfera ambiente pode ser utilizada como um reservatório de fluido, e o fluido (por exemplo, ar) pode ser adicionado ou removido de um circuito pneumático através de portas de entrada e de descarga. [00100] Em funcionamento, a potência a partir da caixa de força primária 606 é aplicada ao impulsor 162 para girar o impulsor 162. Quando a válvula 514 está fechada, de tal modo que o fluido hidráulico não pode fluir através da válvula 514 e as válvulas 518, 519 estão abertas, os fluxos de fluido hidráulico a partir do impulsor 162 para a turbina 166, que aciona a turbina 166 para girar a caixa de transmissão 604 para acionar o ventilador 602. Para ativar a central de força de aumento para girar a caixa de transmissão 604 e acionar o ventilador 602, o acumulador 510 é aberto de tal modo que o fluido pressurizado armazenado no acumulador 510 flui para a turbina 166, conforme ilustrado pela linha pontilhada e tracejada na figura 9A.

[00101] Para parar a central de força de aumento da rotação da caixa de transmissão 604, a primeira válvula de taxa de fluxo variável 518, a segunda válvula de taxa de fluxo variável 519, uma válvula do acumulador 510, ou uma combinação das mesmas, são fechadas para reduzir (ou parar) o fluxo de o fluido pressurizado armazenado no acumulador 510 para a turbina 166, reduzindo assim a quantidade de potência transmitida para o ventilador 602. Quando a quantidade do fluido sob pressão que passa através do impulsor 162 cai suficientemente, a potência já não é transmitida entre o acumulador 510 e a turbina 166, e a central de força de aumento deixa de girar a caixa de transmissão 604 e conduzir o ventilador 602. A central de força primária pode continuar a girar a caixa de transmissão 604 para acionar o ventilador 602.

[00102] A caixa de forma de aumento pode girar a caixa de transmissão 604 para tal período de tempo de modo a permitir que o acumulador 510 seja despressurizado e o fluido hidráulico no circuito 500

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36/48 alcance a pressão de ambiente hidráulico. O período de tempo para despressurizar o acumulador 510 depende da capacidade máxima do acumulador 510, uma pressão máxima admissível no acumulador 510 e da linha 512, um momento de inércia de massa do ventilador 602, a resistência aerodinâmica do ventilador 602, e a eficiência da turbina 166. A concepção do sistema hidráulico pode ser com base no tamanho máximo admissível e pressão do acumulador 510 e Regulamentos Federal de Aviação (FAR). Para ilustrar, o acumulador 510 pode armazenar a potência para uma decolagem de uma aeronave em peso máximo de decolagem a uma temperatura de funcionamento mais elevada e a altitude, para uma manobra de subida com um motor avariado, por uma ou mais manobras de retorno, e para uma reserva de potência de contingência.

[00103] A figura 9B é um segundo exemplo 1700 inclui um circuito hidráulico 590 para fornecer de maneira seletiva a potência a partir da central de força de aumento (por exemplo, a montagem de embreagem 160) para girar um eixo de transmissão, tal como a caixa de transmissão 604 da figura 6. Muitos componentes do circuito 590 representados na figura 9B são os mesmos que os componentes análogos descritos no circuito hidráulico 500 das figuras 5A e 9A e, no interesse da clareza, esses componentes não serão descritos em detalhe. Com referência à figura 9B, o circuito 590 inclui uma válvula de duas vias direcionais 950 acopladas às linhas 520 e 522 que é comutável entre uma posição aberta na qual o fluido hidráulico possa fluir através das linhas 520 e 522 e uma posição fechada, na qual o fluido hidráulico não pode fluir através das linhas 520 e 522. Como ilustrado na figura 9B, a válvula 950 é aberta e o sistema de propulsão se encontra em um estado ativo ou de fornecimento de potência.

[00104] Em operação, quando a válvula 950 se encontra na posição aberta, o fluido hidráulico flui sob pressão a partir do acumulador hiPetição 870170074671, de 03/10/2017, pág. 43/219

37/48 dráulico 510 para a montagem de embreagem 160 e o impulsor 162 através da linha 512. O impulsor 162 aciona a turbina 166, de tal modo que a central de força de aumento gira a caixa de transmissão 604 e aciona o ventilador 602.

[00105] Quando a válvula 950 se encontra na posição fechada, o fluido hidráulico não pode fluir entre o impulsor 162 e a turbina 166, desengatando, assim, a central de força de aumento da caixa de transmissão 604. A válvula 950 pode ser controlada por um controlador, tal como o controlador 610 da figura 6 ou o controlador 804 da figura 8.

[00106] Em comparação com o sistema de propulsão 1500 da figura 8, que inclui o motor hidráulico 806 e a bomba 808, os sistemas de propulsão das figuras 9A e 9B utiliza a unidade de desacoplamento hidráulica ou a caixa de engrenagem de redução hidráulica como a central de força de aumento para girar a caixa de transmissão 604. Em comparação com o sistema de propulsão 1500 da figura 8, os sistemas de propulsão das figuras 9A e 9B podem ser mais leves e podem melhorar a eficiência da central de força primária 606 por meio da consolidação da funcionalidade do desacoplador com aumento de potência hidráulica. Por exemplo, os sistemas de propulsão das figuras 9A e 9B não incluem o motor hidráulico 806 e a bomba 808, o impulsor 162 da montagem da embreagem 160 pode funcionar como o motor hidráulico 806 e a turbina 166 da montagem da embreagem 160 pode funcionar como a bomba 808.

[00107] A figura 10 é um diagrama que ilustra um exemplo de um sistema de propulsão 1800 que inclui um motor elétrico de aumento. O sistema de propulsão 1800 pode incluir ou corresponder ao sistema de propulsão 1300 da figura 6. O sistema de propulsão 1800 inclui o ventilador 602, a caixa de transmissão, 604, a caixa de força primária 606, o computador de voo 802, o controlador 804, um controlador de potênPetição 870170074671, de 03/10/2017, pág. 44/219

38/48 cia 1006, um motor elétrico 1008 (por exemplo, uma central de força de aumento), e uma bateria 1010.

[00108] O controlador de potência 1006 é configurado para controlar o funcionamento do motor elétrico 1008. O controlador de potência 1006 é configurado para ativar e desativar o motor elétrico 1008. Por exemplo, o controlador de potência 1006 inicia o motor elétrico 1008 e faz com que o motor elétrico 1008 gire a caixa de transmissão 604 para acionar o ventilador 602 através do envio de um sinal de controle de potência 1066 para o motor elétrico 1008. O controlador 1006 pode parar o motor elétrico 1008 ou alterar uma velocidade operacional do motor elétrico 1008, cessando o envio do sinal de controle de potência 1066 para o motor elétrico 1008 ou através da configuração do sinal de controle de potência 1066. Além disso, o controlador de potência 1006 pode receber uma entrada de realimentação a partir do motor elétrico 1008, tal como um sinal de entrada de realimentação de RPM 1072. O controlador de potência 1006 pode receber um sinal de entrada de aumento de torque 1064 a partir do controlador 804. O controlador de potência 1006 pode ativar, desativar, ou ajustar uma velocidade operacional do motor elétrico 1008 com base no sinal de entrada de aumento de torque 1064 a partir do controlador 804. Por exemplo, o controlador de potência 1006 ajusta RPM do motor elétrico 1008, ajustando o sinal de controle de potência 1066, tal como ao ajustar uma frequência de uma onda de seno do sinal de controle de potência 1066. Tal como ilustrado na figura 10, o controlador de potência 1006 é separado a partir do controlador 804. Em outras modalidades, o controlador de potência 1006 pode ser integrado no controlador 804. [00109] O motor elétrico 1008 é configurado para girar a caixa de transmissão 604 para girar o ventilador 602 durante certas fases do voo. Por exemplo, o motor elétrico 1008 gira a caixa de transmissão 604 durante a primeira fase de voo (por exemplo, a decolagem ou suPetição 870170074671, de 03/10/2017, pág. 45/219

39/48 bida) e não gira a caixa de transmissão 604, durante a segunda fase de voo. O motor elétrico 1008 pode incluir ou corresponder a, por exemplo, um motor elétrico trifásico, embora se deva ter em conta que um motor de única fase, um motor multifase, ou a um motor de corrente contínua, podem ser utilizados. O motor elétrico 1008 pode ser acoplado em série ou em paralelo à caixa de força primária 606, tal como descrito com referência à figura 7. De maneira específica, o motor elétrico 1008 pode ser acoplado de modo coaxial com motor principal 606 ou pode ser acoplado à caixa de transmissão 604 através de uma caixa de transmissão auxiliar e uma caixa de engrenagem auxiliar.

[00110] A bateria 1010 é configurada para armazenar a potência para alimentar o motor elétrico 1008. A bateria 1010 pode incluir ou corresponder a um reservatório de corrente química, um reservatório de corrente eletrostática, ou uma combinação dos mesmos. Um reservatório químico pode incluir baterias de baixa volatilidade, pilhas de peso leve tais como baterias de íons de lítio, baterias de polímero de lítio e baterias de metal de ar. Um reservatório de corrente eletrostática pode incluir um ou mais condensadores eletrostáticos (por exemplo, um supercondensador) e um circuito de gestão que permite um consumo de corrente lenta para o reservatório de corrente eletrostática e o circuito de carga. A capacidade de armazenamento de potência da bateria 1010 pode ser baseada em parâmetros de operação do sistema de propulsão e Regulamentos de Aviação Federal (FAR), tal como descrito com referência à figura 9A.

[00111] Em algumas modalidades, o sistema de propulsão 1800 inclui o desacoplador 814. O desacoplador 814 é configurado para desacoplar o motor elétrico 1008 a partir da caixa de transmissão 604 e do ventilador 602. O desacoplador 814 pode incluir ou corresponder a uma embreagem, tal como a montagem de embreagem 160 da figura

1. O desacoplador 814 pode ser controlado pelo controlador 804 ou

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40/48 pelo controlador de potência 1006.

[00112] Em algumas modalidades, o sistema de propulsão 1800 inclui um conversor elétrico 1012 configurado para converter uma saída do controlador de potência 1006, uma saída da bateria 1010, ou ambas. O conversor elétrico 1012 é configurado para converter uma corrente, uma tensão, ou ambas, de uma saída, tal como um conversor CC para CC, como ilustrado na figura 10. Em tais execuções, o motor elétrico 1008 também funciona como um gerador (por exemplo, um gerador motor) e fornece potência aos componentes da aeronave (por exemplo, cargas elétricas auxiliares). Para ilustrar, a rotação da caixa de transmissão 604 faz com que o motor elétrico 1008 gere a eletricidade (por exemplo, corrente alternada). Tal como ilustrado na figura 10, o motor elétrico 1008 gera a corrente trifásica CA e o controlador de potência 1006 converte a corrente trifásica CA para a corrente CC. A corrente contínua é fornecida às cargas elétricas auxiliares 1016 através do conversor elétrico 1012 que pode aumentar ou diminuir a tensão da corrente contínua. Em algumas modalidades, o motor elétrico 1008 funciona como um motor para acionar o ventilador 602 durante a primeira fase de voo (por exemplo, decolagem) e funciona como um gerador para gerar potência elétrica durante a segunda fase de voo (por exemplo, cruzeiro).

[00113] Antes da operação, a bateria 1010 pode ser carregada por um sistema de carregamento fora de bordo. Adicionalmente ou em alternativa, a bateria pode ser carregada 1010 por um componente ou um sistema a bordo da aeronave, tal como a APU. A bateria 1010 armazena potência para alimentar o motor elétrico 1008 durante determinadas fases do voo.

[00114] Durante o funcionamento, o computador de voo 802 pode receber uma entrada 860 de um usuário (por exemplo, um piloto) ou um sensor em relação às condições de decolagem. O computador de

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41/48 voo 802 gera uma entrada de potência com base nas condições de decolagem e transmite um sinal de entrada de potência 1062 que representa a entrada de potência para o controlador 804. O controlador 804 calcula um valor de torque de aumento a ser emitido pela central de força de aumento (por exemplo, o motor elétrico 1008) com base no sinal de entrada de potência 1062. O controlador 804 transmite o sinal de entrada torque de aumento 1064 representando o torque desejado aumentando para o controlador de potência 1006. O controlador de potência 1006 pode definir ou ajustar o sinal de controle de potência 1066 (por exemplo, uma frequência do sinal de controle de potência 1066) com base no sinal de entrada torque de aumento 1064 representando o torque aumentando desejado recebido a partir do controlador 804. Além disso, o controlador de potência 1006 pode definir ou ajustar o sinal de controle de potência 1066 com base no sinal de entrada de realimentação de RPM 1072.

[00115] O motor elétrico 1008 gira a caixa de transmissão 604 em resposta ao sinal de controle de potência 1066. O motor elétrico 1008 gira a caixa de transmissão 604, juntamente com a caixa de força primária 606 durante a primeira fase de voo. O computador de voo 802 pode receber uma segunda entrada do usuário ou do sensor. A segunda entrada pode estar associada ou ser indicativo de uma transição a partir de uma primeira fase de voo para uma segunda fase de voo. Por exemplo, a segunda entrada pode estar associada a uma velocidade de cruzeiro (ou uma quantidade de impulso que corresponde a uma velocidade de cruzeiro). O computador de voo 802 gera uma segunda entrada de potência e transmite o sinal de entrada de potência 1062 que representa a segunda entrada de potência para o controlador 804. O controlador 804 determina (ou calcula) uma segunda quantidade de torque de aumento a ser emitida pela central de força de aumento (por exemplo, o motor elétrico 1008) com base na segunPetição 870170074671, de 03/10/2017, pág. 48/219

42/48 da entrada de potência. O controlador 804 transmite o sinal de entrada de aumento de torque 1064 que representa o segundo valor de torque de aumento desejado para o controlador de potência 1006. O controlador de potência 1006 pode definir ou ajustar o sinal de controle de potência 1066 (por exemplo, uma frequência do sinal de controle de potência 1066) com base na segunda quantidade de aumentar torque. Quando a segunda entrada é associada com a transição a partir da primeira fase de voo para a segunda fase de voo, o controlador de potência 1006 pode parar de fornecer o sinal de controle de potência 1066 para o motor elétrico 1008. Em resposta, o motor elétrico 1008 deixa de acionar o ventilador 602, e a caixa de força primária 606 pode continuar a acionar o ventilador 602.

[00116] Além disso, o controlador 804 pode ser configurado para ajustar uma quantidade de torque aumentado com base no feedback (por exemplo, uma potência de saída) do sistema de propulsão 1800. Por exemplo, o controlador 804 pode estimar uma quantidade de aumentar torque e pode aumentar ou diminuir a quantidade estimada de torque aumentado com base na potência de saída.

[00117] Após a aterrissagem do avião, a bateria pode ser carregada 1010 (por exemplo, recarregada) pelo sistema de carregamento fora da placa ou por um sistema de carga a bordo da aeronave, tal como uma APU. Adicionalmente ou em alternativa, o motor elétrico 1008 pode carregar a bateria 1010 durante o voo (por exemplo, durante a segunda fase de voo, tal como a fase de voo de cruzeiro). Para ilustrar, o controlador de potência 1006 pode parar de fornecer o sinal de controle de potência 1066 para o motor elétrico 1008 e/ou o controlador 804 ou o controlador de potência 1006 pode enviar um sinal de controle (não mostrado) para o motor elétrico 1008, para o desacoplador 814, ou ambos, para operar o motor elétrico 1008 como um gerador. Por exemplo, o sinal de controle pode engatar um alternador do motor eléPetição 870170074671, de 03/10/2017, pág. 49/219

43/48 trico 1008 em resposta ao motor elétrico 1008 que recebe o sinal de controle. O motor elétrico 1008 pode gerar eletricidade (por exemplo, corrente alternada) e fornece a potência elétrica para o controlador de potência 1006. Em tais execuções, o controlador de potência 1006 converte um tipo de corrente da eletricidade, tal como a partir da corrente alternada para corrente contínua, e fornece a potência elétrica (por exemplo, a corrente CC) para a bateria 1010 para carregar a bateria 1010. Ao carregar a bateria 1010 durante o voo, a bateria 1010 pode ser dimensionada para armazenar uma carga para a decolagem e/ou subir apenas e assim, a bateria 1010 pode ser menor do que uma bateria que não é carregada durante o voo. Por conseguinte, o peso da aeronave pode diminuir. Ao não carregar a bateria durante o voo 1010, um sistema de arrefecimento utilizado para arrefecer circuito de carga e/ou arrefecer a bateria durante o carregamento 1010 pode ser eliminado. Além disso, a eficiência de combustível pode aumentar à medida que o motor elétrico 1008 não irá desviar potência (ou desvia menos potência) a partir da central de força primária 606 e da caixa de transmissão rotativa 604 para carregar a bateria 1010 (ou o poder alimentar a aeronave).

[00118] A figura 11 é um fluxograma de um processo 1900 de controle de um sistema de propulsão. O sistema de propulsão pode incluir ou corresponder ao sistema de propulsão 1300 da figura 6, o sistema de propulsão 1500 da figura 8, ou o sistema de propulsão 1800 da figura 10. O método 1900 pode ser realizado pelo controlador 610 da figura 6, pelo controlador 804 das figuras 8 e 10, ou pelo controlador de potência da figura 10. O método 1900 inclui, em 1902, durante uma primeira fase de voo, fazer com que uma central de força primária acione um ventilador de uma aeronave e fazer com que uma central de força de aumento conduza o ventilador. Por exemplo, a primeira fase de voo pode incluir ou pode corresponder a uma fase de decolagem,

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44/48 uma fase de voo de subida, uma fase de voo de retorno, etc. Além disso, ou em alternativa, a central de força primária pode corresponder à caixa de força primária 606 da figura 6, o ventilador pode corresponder ao ventilador 602 da figura 6, a central de força de aumento pode corresponder à central de força de aumento 608 da figura 6, e o controlador 610 pode fazer com que a central de força primária e a central de força de aumento acionem o ventilador, como descrito acima com referência à figura 6.

[00119] Em algumas modalidades, fazer com que a central de força primária e a central de força de aumento acionem o ventilador inclui iniciar a transmissão de um primeiro sinal de controle para abrir a válvula. Por exemplo, a válvula pode corresponder à válvula 514 da figura 9A, o primeiro sinal de controle pode corresponder a um ou mais sinais de controle 650 da figura 6, e o controlador de potência 1006 pode iniciar a transmissão do sinal de controle, tal como descrito acima com referência à figura 10.

[00120] O método 1900 da figura 11 inclui ainda, em 1904, a detecção de uma indicação de uma transição a partir da primeira fase de voo para uma segunda fase de voo. Por exemplo, a segunda fase de voo pode corresponder a uma fase de voo de cruzeiro, tal como descrito acima com referência à figura 6. Em alternativa, ou adicionalmente, a segunda fase de voo pode corresponder a uma fase secundária voo subida, uma fase de voo descendente, uma etapa de espera de voo, etc., como descrito acima com referência à figura 6. Em algumas modalidades, a segunda fase de voo é detectada pelo controlador 610, como descrito acima com referência à figura 6. Em algumas modalidades, a indicação inclui uma entrada de usuário, uma indicação de primeira fase de voo, ou uma combinação das mesmas, como descrito acima com referência à figura 6.

[00121] O método 1900 da figura 11 inclui ainda, em 1906, com baPetição 870170074671, de 03/10/2017, pág. 51/219

45/48 se na detecção do sinal, fazer com que a central de força de aumento cesse o acionamento do ventilador. Por exemplo, o controlador 610 da figura 6, o controlador 804 das figuras 8 e 10, o controlador de potência 1006, ou uma combinação dos mesmos, pode fazer com que a central de força de aumento cesse o acionamento do ventilador através da transmissão de sinais de controle (por exemplo, um ou mais sinais de controle 650 da figura 6), conforme descrito acima com referência às figuras 6, 8, e 10.

[00122] Em algumas modalidades em que fazer com que a central de força primária e a central de força de aumento acionem o ventilador inclui iniciar a transmissão de um primeiro sinal de controle para abrir uma válvula, tal como descrito acima, fazendo com que a central de força de aumento cesse o acionamento do ventilador inclui iniciar a transmissão de um segundo sinal de controle para fechar a válvula e iniciar a transmissão de um terceiro sinal de controle para desacoplar a central de força de aumento a partir do ventilador. Por exemplo, o segundo sinal de controle pode corresponder ao segundo sinal de controle descrito acima com referência à figura 8, o terceiro sinal de controle pode corresponder ao terceiro sinal de controle descrito acima com referência à figura 8, e o controlador 804 pode iniciar a transmissão dos segundo e terceiro sinais de controle como descrito acima com referência à figura 8.

[00123] Em algumas modalidades, a central de força de aumento inclui ou corresponde a um motor elétrico, tal como descrito acima com referência à figura 10. Em algumas dessas modalidades, fazer com que a central de força de aumento cesse o acionamento do ventilador inclui cessar o fornecimento de um sinal de potência para o motor elétrico e desacoplar o motor elétrico do ventilador, tal como descrito acima com referência à figura 10.

[00124] Em algumas modalidades, o método 1900 da figura 11 inPetição 870170074671, de 03/10/2017, pág. 52/219

46/48 clui ainda o carregamento de um acumulador ou de uma bateria antes da primeira fase de voo. Por exemplo, o acumulador pode corresponder aos acumuladores 810, 812 da figura 8, a bateria pode corresponder à bateria 1010 da figura 10, e a central de força de aumento (por exemplo, a bomba 808 ou o motor elétrico 1008) pode carregar o acumulador ou a bateria pela rotação da caixa de transmissão 604 como descrito acima com referência às figuras 8 e 10.

[00125] Em algumas modalidades em que a bateria é carregada antes da primeira fase de voo, o método 1900 da figura 11 inclui ainda gerar, pela central de força de aumento, a eletricidade durante a segunda fase de voo. A eletricidade pode ser gerada pela central de força de aumento durante a segunda fase de voo pela rotação da caixa de transmissão 604, como descrito acima com referência à figura 10. Em algumas modalidades em que a central de força de aumento gera eletricidade durante a segunda fase de voo, o método 1900 da figura 11 inclui ainda o fornecimento da potência elétrica gerada a partir da central de força de aumento de um ou mais componentes de uma aeronave durante a segunda fase de voo. Por exemplo, um ou mais componentes podem incluir ou podem corresponder às cargas elétricas auxiliares 1016 da figura 10, e o controlador de potência 1006, o conversor elétrico 1012, ou uma combinação dos mesmos, podem fornecer a potência elétrica gerada a partir da central de força de aumento de um ou mais componentes, tal como descrito acima com referência à figura 10.

[00126] Com referência à figura 12, um diagrama de blocos de uma implementação ilustrativa de uma aeronave 2002, que inclui o sistema de propulsão 1300 é mostrado e designado 2000. A aeronave 2002 pode incluir ou corresponder à aeronave 100 da figura 1. A aeronave 2002 pode ser tripulada ou não tripulada (por exemplo, um drone ou um veículo aéreo não tripulado (UAV).

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47/48 [00127] Como mostrado na figura 12, a aeronave 2002 inclui uma fuselagem 2018, um interior 2022, e uma pluralidade de sistemas 2020. A pluralidade de sistemas 2020 inclui um ou mais de um sistema de propulsão 1300, um sistema elétrico 2026, um sistema hidráulico 2030, e um sistema ambiental 2028. Qualquer número de outros sistemas pode ser incluído. O sistema de propulsão 1300 inclui o ventilador 602, a caixa de transmissão 604, a caixa de força primária 606, a central de força de aumento 608 e o controlador 610 da figura 6. O controlador 610 é configurado para executar as instruções executáveis em computador (por exemplo, um programa de uma ou mais instruções) armazenadas em uma memória. As instruções, quando executadas, fazem com que o controlador 610 execute uma ou mais operações do método 1900 da figura 11. Em uma implementação específica, o controlador 610 inclui um processador e a memória pode incluir um meio legível por computador não transitório.

[00128] As ilustrações dos exemplos aqui descritos destinam-se a proporcionar um entendimento geral da estrutura das várias modalidades. As figuras não se destinam a servir como uma descrição completa de todos os elementos e características do aparelho e os sistemas que utilizam as estruturas ou métodos aqui descritos. Muitas outras modalidades podem ser evidentes para os versados na técnica após a revisão da descrição. Outras modalidades podem ser utilizadas e derivadas a partir da descrição, tal que as substituições estruturais e lógicas e alterações podem ser feitas sem se afastar do âmbito da revelação. Por exemplo, as operações de método podem ser realizadas por uma ordem diferente daquela mostrada nas figuras ou uma ou mais operações de método podem ser omitidas. De maneira adequada, a descrição e os valores devem ser considerados como ilustrativos em vez de restritivos.

[00129] Além disso, embora os exemplos específicos tenham sido

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48/48 ilustrados e descritos aqui, deve ser observado que qualquer arranjo subsequente desenvolvido para alcançar os mesmos ou resultados semelhantes pode ser substituído para as modalidades específicas mostradas. Essa descrição pretende cobrir quaisquer e todas as adaptações ou variações de várias modalidades subsequentes. As combinações das modalidades acima, e outras modalidades não especificamente aqui descritas, serão evidentes para os versados na técnica após a revisão da descrição.

[00130] O resumo da descrição é enviado com o entendimento de que não deve usado para interpretar ou limitar o escopo ou significado das reivindicações. Além disso, na descrição detalhada anterior, várias características podem ser agrupadas em conjunto ou descritas em uma aplicação única com a finalidade de simplificar a descrição. Os exemplos descritos acima ilustram, mas não limitam a descrição. Também deve ser entendido que inúmeras modificações e variações são possíveis de acordo com os princípios da presente descrição. Como as reivindicações a seguir refletir, a matéria reivindicada pode ser direcionada para menos do que todas as características de qualquer um dos exemplos divulgados. Por conseguinte, o âmbito da revelação é definido pelas reivindicações a seguir e seus equivalentes.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de propulsão de aeronave (1300), caracterizado pelo fato de que compreende:

um ventilador (602);

uma central de força primária (606) acoplada ao ventilador (602) e configurada para girar o ventilador (602) durante uma primeira fase de voo e durante uma segunda fase de voo;

uma central de força de aumento (608) acoplável ao ventilador (602); e um controlador (610) configurado para fazer com que a central de força de aumento (608) acione o ventilador (602) durante a primeira fase de voo, e para fazer com que a central de força de aumento (608) cesse o acionamento do ventilador (602) com base em uma indicação de uma transição a partir da primeira fase de voo para a segunda fase de voo.
2. Sistema de propulsão de aeronave (1300), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira fase de voo corresponde a uma fase de decolagem, e em que a segunda fase de voo corresponde a uma fase de voo de cruzeiro.
3. Sistema de propulsão de aeronave (1300), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que a central de força de aumento (608) compreende um motor hidráulico (806) ou um motor pneumático.
4. Sistema de propulsão de aeronave (1300), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a central de força primária (606) é um motor de turbina a gás (120) e em que a central de força de aumento (608) compreende uma montagem de embreagem hidráulica (160).
5. Sistema de propulsão de aeronave (1300), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de

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2/4 que compreende ainda um acumulador (510) em comunicação fluida com a montagem de embreagem hidráulica (160), o acumulador (510) configurado para armazenar potência e alimentar a montagem de embreagem hidráulica (160), em que a embreagem hidráulica montagem (160) é acoplada entre o motor de turbina a gás (120) e o ventilador (602), e em que a montagem de embreagem hidráulica (160) inclui um rotor (162) acoplado ao motor de turbina a gás (120) e uma turbina acoplada ao ventilador (602).
6. Sistema de propulsão de aeronave (1300), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um acumulador (510) em comunicação fluida com a central de força de aumento (608), o acumulador (510) configurado para armazenar o fluido pressurizado e alimentar a central de força de aumento (608), em que a central de força de aumento (608) é separada a partir de uma montagem de embreagem (160) da central de força primária (606).
7. Sistema de propulsão de aeronave (1300), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a central de força primária (606) tem uma emissão máxima de impulso que é insuficiente para satisfazer uma condição de funcionamento com base em impulso.
8. Sistema de propulsão de aeronave (1300), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a central de força de aumento (608) compreende um motor elétrico (1008) e uma bateria (1010) configurados para fornecer potência ao motor elétrico (1008).
9. Sistema de propulsão de aeronave (1300), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma caixa de transmissão (604) acoplado à caixa de força primária (606), em que a central de força de aumento

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3/4 (608) é acoplada à caixa de transmissão (604) entre o ventilador (602) e a central de força primária (606).
10. Sistema de propulsão de aeronave (1300), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma caixa de engrenagem auxiliar (726) acoplável à central de força de aumento (608) e a uma caixa de transmissão (604) da central de força primária (606), a caixa de engrenagem auxiliar (726) configurada para girar a caixa de transmissão (604) com base no torque gerado pela central de força de aumento (608).
11. Método (1900) para controlar um sistema de propulsão (1300), caracterizado pelo fato de que compreende:

(1902) durante uma primeira fase de voo fazer com que uma central de força primária (606) acione um ventilador (602) de uma aeronave (100) e fazer com que uma central de força de aumento (608) acione o ventilador (602);

(1904) detectar uma indicação de uma transição a partir da primeira fase de voo para uma segunda fase de voo; e (1906) com base na detecção do sinal, fazer com que a central de força de aumento (608) cessar o acionamento do ventilador (602).
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda carregar um acumulador (510) ou uma bateria (1010) antes da primeira fase de voo.
13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 12, caracterizado pelo fato de que a bateria (1010) é carregada antes para a primeira fase de voo, e que compreende ainda:

gerar, pela central de força de aumento (608), eletricidade durante a segunda fase de voo; e fornecer a potência gerada a partir da central de força de aumento (608) a um ou mais componentes de uma aeronave (100)

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4/4 durante a segunda fase.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que a central de força de aumento (608) compreende um motor elétrico (1008), e em que a central de força de aumento (608) para cessar o acionamento do ventilador (602) inclui:

cessar o fornecimento de um sinal de potência para o motor elétrico (1008); e desacoplar o motor elétrico (1008) a partir do ventilador (602).

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Aeronave

100

Fuselagem

102

Sistema de propulsão

110

Motor 120 Montagem de acionamento 130 Primeira caixa de transmissão 140 Primeiro ventilador ISO «r Montagem de embreagem 160 Caixa de engrenagem 170 Segunda caixa de transmissão 180 Segundo ventilador 1 190