CN101172520A - 辅助动力装置总成 - Google Patents

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Abstract

这里描述的技术的一个实施例是辅助动力装置总成(10)。辅助动力装置总成(10)包括可安装在有机舱(22)的飞机(18)中的辅助动力装置、连接机舱(22)和辅助动力装置的管道(28)、和在管道中的空气流操纵部件。

Description

辅助动力装置总成
技术领域
这里描述的技术整体涉及在飞机上可以安装的(或已安装的)辅助动力装置，和特别是涉及从飞机的机舱到这样的辅助动力装置的空气流操纵。
背景技术
通常包括气体涡轮发动机的辅助动力装置是安装在某些飞机中给电气和液压设备，如发电机和交流发电机和液压泵提供机械的轴动力，这与为飞机提供推进力的主发动机不同。这样的辅助气体涡轮发动机的压缩机入口从大气中接受空气。因为随着飞行高度的增加空气的密度减小，这样的辅助气体涡轮发动机，在增加的高度上，必须或者努力地工作以便产生所需的轴动力但造成操作温度提高，或者必须减小输出轴动力以便保持在操作温度的限制范围内。
辅助动力装置，很象其他类型的设备，在操作时也产生一定量的噪音。由推进飞机飞行的一个或几个气体涡轮发动机以及由辅助动力装置两者产生的这样的噪音常常不同程度地传到飞机的机舱。这样的噪音可以达到不能容忍的程度，在这样封闭的空间内在很长的一段时间里甚至连适中程度的噪音都可以变成不能承受的。
已知的噪音衰减系统包括汽车中常用的阻尼消音器、赫歇耳奎因克(Herschel Quincke)管，和有源的消除噪音耳机，它们检测噪音的频率和发送反相的这样的噪音频率。已知各种压电材料，加在该材料上的电能会使该材料产生尺寸大小的改变。
还有，科学家和工程师们在不断寻求飞机改良的辅助动力装置。
发明内容
这里描述的技术的一个实施例是辅助动力装置总成。该辅助动力装置总成包括可安装在有机舱的飞机中的辅助动力装置、连接机舱和辅助动力装置的管道，和在该管道中的空气流操纵部件。
附图说明
各附图说明这里描述的技术的几个实施例，附图有：
图1是飞机一个实施例的示意图，它包括推进飞机的发动机、辅助动力装置(以辅助气体涡轮发动机的形式说明)、连接辅助气体涡轮发动机的压缩机入口到飞机的带压机舱的管道的第1实施例、和由辅助气体涡轮发动机转动的发电机；
图2是图1管道一部分的剖面侧视图，表示管道内部的声学衬里用于减小机舱内从辅助动力装置的噪音；
图3是沿图2的3-3线取的图2的声学衬里的图；
图4是管道的第2实施例的示意图，它包括分叉的入口管段用于减小在机舱内从辅助动力装置来的噪音；
图5是管道的第3实施例的剖面终端图包括一组同心管；
图6是管道的第4实施例的示意图包括赫歇耳奎因克管段；
图7是管道的第5实施例的示意图包括会聚-发散喷嘴段；
图8是管道的第6实施例的示意图，其中在管道中装设噪音频率检测器和噪音发送器，消除噪音控制器接受从噪音频率检测器来的输入信号，和发出输出信号到噪音发送器以便有效地消除噪音频率；
图9是管道的第7实施例的剖面示意图，包括铺设在该管道表面上和适合与机舱来的带压空气接触的消音凝胶；和
图10是飞机的示意图，包括辅助气体涡轮发动机形式的辅助动力装置和用于防止辅助气体涡轮发动机的压缩机停车的防止失速机构。
具体实施方式
现在参考附图，图1-3公开了这里描述的技术的第1实施例。图1-3的实施例是辅助动力装置总成10。在表示的实施例中辅助动力装置总成10包括辅助气体涡轮发动机12。辅助气体涡轮发动机12包括有压缩机入口16的压缩机14。辅助气体涡轮发动机12可安装(和在一个例子中已被安装)在有发动机20用于推进飞机和有机舱22的飞机18内。发动机20可以是气体涡轮发动机或任何其他合适的推进器。压缩机入口16适合接纳从机舱22来的带压空气24。辅助动力装置总成10还包括用于减小机舱22内从辅助气体涡轮发动机12来的噪音的机构，如噪音衰减部件26。噪音衰减部件26特别适合减小从辅助动力装置总成10经过管道28传给机舱22的噪音。在辅助动力装置总成10的一种配置中，该装置可以采用管道的任一个实施例，如在图1中所示，辅助气体涡轮发动机12包括通过轴74与压缩机14机械连接的和可操作连接到发电机76的涡轮机72。在这种配置中，辅助气体涡轮发动机12还包括燃烧器78，如本领域中所熟知的，它可操作连接到压缩机14和涡轮机72。
在图1-3的实施例的一种实施中，辅助动力装置总成10还包括有入口30和出口32的管道28。管道28的入口30适合用于与从机舱22来的带压空气24流体连通(和在一个例子中是在流体连通中)。管道28的出口32适于与辅助气体涡轮发动机12的压缩机14的压缩机入口16成流体连通(且在一个例子中是处于流体连通中)。因此，管道28包括在机舱和辅助动力装置之间的连接和装设一种机构用于将带压空气从机舱传送到辅助动力装置。在第1实现中，管道28有外壁34，和噪音衰减部件26包括设置在管道28的外壁34内并附连在外壁上的声学衬里36，如在图2中所示，在一种变型中，声学衬里36有一定的长度和包括许多每个有某种直径的孔38，和孔38的直径沿着声学衬里的长度变化以便衰减噪音的许多不同音调的频率，如在图3中所示。某些孔38可以完全穿透声学衬里36的厚度，而其他的孔38可以没有穿透。在一个实例中，噪音的各种音调频率是从辅助气体涡轮发动机12的压缩机14来的。在一种应用中，机舱22内容纳着对过度噪音很敏感的人群和/或货物。
如在图4中所示管道28的第2实施例中，管道28包括分叉入口管段40形式的噪音衰减部件。在一个实例中，分叉入口管段40用作消声器以便衰减在机舱内从辅助气体涡轮发动机12来的宽频带的噪音。请注意图4的分叉入口管段40表示2个入口分支(它将适合用于接纳，在一个例子中将接纳，从机舱来的带压空气)，和在一种没有表示的结构中，分叉的入口管段有至少一个附加的入口分支，选择入口分支的总数使其适合特定的安装结构。
如在图5中所示的管道28的第3实施例中，管道28包括许多同心管42形式的噪音衰减部件。在一个例子中，许多同心管42用作消音器以便衰减在机舱内从辅助气体涡轮发动机来的宽频带的噪音。在一种变型中，噪音衰减部件还包括设置在同心管42的径向邻近管之间并附连在其上面的声学衬里44。
如在图6中所示的管道28的第4实施例中，管道28包括赫歇耳奎因克管段46形式的噪音衰减部件。在一个例子中，赫歇耳奎因克管段46的作用，如本发明所属技术领域的普通技术人员所知道的那样，取决于赫歇耳奎因克管段46的路径长度来衰减许多不同音调频率的噪音。在一个变型中，噪音衰减部件还包括可操作连接在赫歇耳奎因克管段46的执行机构50以便改变赫歇耳奎因克管段46(例如所示的可弯曲的赫歇耳奎因克管段46或者没有表示的套管伸缩式赫歇耳奎因克管段)的几何形状(如路径长度)。请注意术语“几何形状”包括形状和/或大小。在相同的或不同的变型中，赫歇耳奎因克管段46包括压电材料和有一种几何形状(得到长度48)，并还包括控制器52可操作连接到压电材料以便将电能供给压电材料使其改变赫歇耳奎因克管段46的几何形状(造成路径长度48的改变)。在一个修改方案中，控制系统(未表示)包括用于检测噪音的音调频率的频率检测器(未表示)和包括执行机构50和/或控制器52以便改变赫歇耳奎因克管段46的几何形状来衰减这样音调的噪音。在这样的结构中，通过在连续或间歇基础上监测音调频率和自动调节赫歇耳奎因克管段46的几何形状控制系统可以提供某种水平的有效控制。
如在图7中所示的管道28的第5实施例中，管道28包括会聚一发散喷嘴段54形式的噪音衰减部件。在一个例子中，会聚-发散喷嘴段54硬塞，因而使辅助动力装置在声学上与机舱分离。在一种结构中，会聚-发散喷嘴段54大体上有文丘里管的形状。在一种变型中，噪音衰减部件还包括可操作连接在会聚-发散喷嘴段54的执行机构56以便改变会聚-发散喷嘴段54(所示的如可弯曲的会聚-发散喷嘴段54)的几何形状(如喉部58的直径)。在相同或不同的变型中，会聚-发散喷嘴段54包括压电材料和有一种几何形状(获得颈部58的一种直径)，和还包括控制器60可操作连接到压电材料以便给压电材料供电改变会聚一发散喷嘴段54的几何形状(造成颈部58直径的改变)。在一种修改方案中，控制系统(未表示)包括流速检测器(未表示)用于检测流量什么时候被堵塞。如上所述还可以包括有效控制的某种形式。
如在图8中所示的管道28的第6实施例中，噪音衰减部件还包括至少一个设置在管道28下游的噪音检测器62、至少一个设置在管道28上游的噪音检测器64、和有源消除噪音控制器66，控制器从至少一个噪音检测器62接受输入信号并发送输出信号到至少一个噪音发送器64。
如在图9中所示的管道28的第7实施例中，噪音衰减部件还包括设置在管道28表面70上的声学凝胶68，它适合与从机舱来的带压空气接触。
对于图6和7的实施例，考虑了适合使用于这样应用中的各种压电材料。与其他的标准一起，一种特定的压电材料所具有的，允许的变化量、或者可对结构加上多大使几何形状改变的力将影响合适材料的选择。与其他类型一起，有压电线股插入的基质型纤维复合材料对这样的应用可能是有用的。
再参考各附图，图10公开这里描述的技术的第2实施例。在图10中，相同数字标注的装置说明与图1中实施例描述的相同装置。
在图10的实施例的一种实施中，辅助动力装置总成10取辅助气体涡轮发动机12的形式。辅助动力装置总成10还包括用于防止在辅助气体涡轮发动机12中压缩机失速的机构，例如可以取防止失速部件27形式的空气流操纵部件。防止失速部件27是特别适合操纵在管道28内从机舱22到辅助动力装置总成10的空气流的空气流操纵部件，因而包括用于操纵管道28内空气流的机构。
在图10实施例的第1实现中，防止失速部件27包括至少一个失速传感器总成80。在一个例子中，至少一个失速传感器总成80包括上游压力传感器82和下游压力传感器84。控制器86使用上游和下游压力传感器82和84的差压测量来预测即将到来的压缩机停车。控制器86然后指令流量调节器88去调节流量以避免压缩机停车。
在第1例子中，流量调节器88包括面积可变的泄放阀90，它在从压缩机14到燃烧器78的输出管道92中。控制器86指令面积可变的泄放阀90从输出管道92释放空气94到大气中以便避免压缩机停车(由于到机舱22的回流)或者避免压缩机14的颤动(surge)(由于从机舱22来的压力脉冲)。在第2例子中，输出管道92是面积可变的输出管道，控制器指令它改变几何尺寸(即，改变它的流通面积)以避免压缩机停车或压缩机颤动。其他的例子也是可能的。更广泛地描述，在一种配置中，防止失效部件包括至少一个失速传感器总成80、控制器86、和流量调节器88，其中至少一个失速传感器总成80设置在管道28中，和控制器86可操作连接到至少一个失效传感器80和流量调节器88。
在图10实施例第1表现的一种扩展中，辅助气体涡轮发动机总成10还包括在机舱内减小从辅助气体涡轮发动机来的噪音的机构。请注意这样的机构包括前面参考图1-9描述的噪音衰减部件26。
尽管通过几个实施例的描述已经说明了本发明，但是本申请人并没有打算将附录的权利要求书的宗旨和范畴局限于或限制于这样的细节中。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，无需背离本发明的范畴将可进行各种各样的改变、变化和替代。
       部件表
10        辅助动力装置总成
12        辅助气体涡轮发动机12
14        压缩机
16        压缩机入口
18        飞机
20        发动机
22        机舱
24        带压空气
26        噪音衰减部件
27        防止失速部件
28        管道
30        入口
32        出口
34        外壁
36        声学衬里
38        孔
40        分叉管段
42        同心管
44        声学衬里
46        赫歇耳奎因克管段
48        路径长度
50        执行机构
52        控制器
54        会聚-发散喷嘴段
56        执行机构
58        喉部
60        控制器
62        噪音检测器
64        噪音发送器
66        有源消音控制器
68        声学凝胶
72        涡轮机
74        轴
76        发电机
78        燃烧器
80        失速传感器总成
82        上游压力传感器
84        下游压力传感器
86        控制器
88        流量调节器
90        面积可变的泄放阀
92        输出管道
94        空气

Claims (10)

1.一种辅助动力装置总成(10)，包括：
a)辅助动力装置，所述辅助动力装置可安装在有机舱(22)的飞机(18)中；
b)连接所述机舱(22)和所述辅助动力装置的管道(28)；和
c)在所述管道(28)中的空气流操纵部件。
2.如权利要求1所述的辅助动力装置总成(10)，其特征在于所述辅助动力装置还包括有压缩机(14)的气体涡轮发动机(12)。
3.如权利要求2所述的辅助动力装置总成(10)，其特征在于所述辅助动力装置还包括防止失速部件(27)。
4.如权利要求3所述的辅助动力装置总成(10)，其特征在于所述管道(28)还包括适合与所述机舱(22)流体连通的入口(30)和适合与所述压缩机(14)流体连通的出口(32)。
5.如权利要求3所述的辅助动力装置总成(10)，其特征在于所述防止失效部件(27)还包括至少一个失速传感器总成(80)、控制器(86)、流量调节器(88)，所述至少一个失速传感器总成(80)设置在所述管道(28)中，和所述控制器(86)可操作连接到所述至少一个失速传感器总成(80)和所述流量调节器(88)。
6.如权利要求5所述的辅助动力装置总成(10)，其特征在于所述至少一个失速传感器总成(80)还包括上游压力传感器(82)和下游压力传感器(84)。
7.如权利要求5所述的辅助动力装置总成(10)，其特征在于所述流量调节器(88)还包括面积可变的泄放阀(90)。
8.如权利要求5所述的辅助动力装置总成(10)，其特征在于所述管道(28)还包括面积可变的出口管道，由所述控制器(86)指令该管道改变几何尺寸。
9.一种辅助动力装置总成(10)，包括：
a)辅助气体涡轮发动机(12)，所述辅助气体涡轮发动机(12)可安装在有机舱(22)的飞机(18)中；
b)连接所述机舱(22)和所述辅助动力装置的管道(28)；和
c)在所述管道(28)中的防止失速部件(27)。
10.一种辅助动力装置总成，包括：
a)辅助动力装置，所述辅助动力装置可安装在有机舱的飞机中；
b)连接所述机舱和所述辅助动力装置的管道；和
c)用于在所述管道中操纵从所述机舱到所述辅助动力装置的空气流的机构。
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