CN102383943B - 辅助液压动力生成系统 - Google Patents

辅助液压动力生成系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102383943B
CN102383943B CN201110195776.XA CN201110195776A CN102383943B CN 102383943 B CN102383943 B CN 102383943B CN 201110195776 A CN201110195776 A CN 201110195776A CN 102383943 B CN102383943 B CN 102383943B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydraulic pump
variable displacement
displacement hydraulic
assisted variable
axle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201110195776.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102383943A (zh
Inventor
M.A.肯迪尔
D.L.雅克斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamilton Sundstrand Corp
Original Assignee
Hamilton Sundstrand Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamilton Sundstrand Corp filed Critical Hamilton Sundstrand Corp
Publication of CN102383943A publication Critical patent/CN102383943A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102383943B publication Critical patent/CN102383943B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
    • F02K3/02—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
    • F02K3/04—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type
    • F02K3/06—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type with front fan
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/20—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted
    • F01D17/22—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical
    • F01D17/26—Devices dealing with sensing elements or final actuators or transmitting means between them, e.g. power-assisted the operation or power assistance being predominantly non-mechanical fluid, e.g. hydraulic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/32—Arrangement, mounting, or driving, of auxiliaries
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/36—Application in turbines specially adapted for the fan of turbofan engines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

本发明提供一种液压动力生成系统，它包括有包含涡轮机的第一轴。耦合第一轴的风扇，风扇以自转状态有效的驱动第一轴，在自转状态中，涡轮机没有向所述提供转动驱动。辅助可变排量液压泵选择性地由自转状态中的第一轴驱动，从而增加液压动力源。

Description

辅助液压动力生成系统
技术领域
本发明涉及一种燃气涡轮机，特别是涉及一种用于所述燃气涡轮机的辅助液压动力生成系统。
背景技术
在现代的涡扇提供动力（或供能）的飞机（或航空器）中，应急动力源需要用来在极端可能的主动力源，例如发动机驱动的液压泵和/或发动机驱动的发电机等的有效性完全丧失的情况下对飞行表面进行控制。对于相对小的飞机而言，这种动力由储存在飞机电池组中的能量来提供。对于相对较大的飞机而言，冲压式空气涡轮机（ram air turbine(RAT)）设置有集成的发电机或辅助液压泵用以在应急情况下进行调配。
发明内容
按照本发明的一个示例性方面，提供一种液压动力生成系统，所述液体动力生成系统包括有包含涡轮机的第一轴。风扇被耦合到所述第一轴，所述风扇以自转状态有效的驱动所述第一轴，在所述自转状态中，所述涡轮机没有向所述风扇提供转动驱动。辅助可变排量液压泵，所述辅助可变排量液压泵选择性地由在所述自转状态中的所述第一轴驱动，从而增加液压动力源。
按照本发明的另一示例性方面，提供一种辅助液压动力生成的方法，所述方法包括啮合耦合器，以将低压轴耦合到辅助可变排量液压泵，以允许从所述辅助可变排量液压泵向飞机液压系统提供经压缩的流体流，从而增加液压动力源。
附图说明
对于本领域技术人员而言，本发明的这些和其它特点将会从下面的所公开的非限制性实施例的详细描述中变得更为明显。伴随详细描述的附图可以简要地说明如下：
图1是沿发动机纵向轴线通过燃气涡轮发动机取的示意性剖面视图；以及
图2是液压动力生成系统的示意图。
具体实施方式
图1图示出一种诸如用于推进的燃气轮机（或燃气涡轮发动机）的燃气涡轮发动机10的总体示意图。在一个公开的非限制性实施例中示意性地图示出两轴（或两芯轴（spool））高涵道（或高旁路）涡扇发动机（two spool high bypass turbofan engine）的同时，应当理解的是，本发明所公开的内容适用于其它燃气涡轮发动机构形或配置，这些构形或配置包括例如用于生成动力或者发电的燃气涡轮，涡轮喷气式发动机，低涵道（或低旁路）涡扇发动机，涡轮轴发动机等等。
发动机10包括核心发动机部段（或发动机核心部分（core engine section）），所述核心发动机部段装放有低压轴（或低轴系（low spool））14和高压轴（高轴系（high spool））24。风扇20直接或者通过相互啮合的结构（或齿轮传动机构（geared architecture））G耦合或联接到低压轴24（参见图2）。高压轴24包括高压压缩机26和高压涡轮机28。燃烧室30布置或配置在高压压缩机26和高压涡轮机28之间。低压轴和高压轴14，24关于发动机的转动轴线A旋转。
在压缩机16和26中被压缩的空气与燃料混合，在燃烧室30中燃烧，且在涡轮机18和28中进行膨胀。在压缩机16和26中受到压缩的空气以及在涡轮机18和28中得到膨胀的燃料混合物可以称作是沿着核心燃气路径的热燃气流股。涡轮机18和28响应于膨胀直接或通过所述啮合的结构驱动压缩机16，26和风扇20。
参见图2，液压动力生成系统40利用风扇的自转状态（wind-milling condition）来向飞机液压系统H提供动力。液压动力生成系统40大体包括加速齿轮箱（或加速传动装置）44，耦合器（或联结器）46以及辅助液压泵48。液压动力生成系统40利用风扇20的自转状态，所述风扇连接到低压轴14，该轴典型地称之为N1轴。液压动力生成系统40可选择性地运行或操作以在自转状态期间维持用于所述飞机液压系统H的所希望的载荷或负载压力。液压动力生成系统40也可以用作应急动力或电力，以替换或辅助典型的冲压式空气涡轮机（Ram Air Turbine(RAT)），从而减少用来装载所述冲压式空气涡轮机所需要的重量、尺寸和空间。
在自转状态中，低压轴14响应于由气流驱动的风扇20进行旋转，但是低压涡轮部段18并不提供转动输入。自转状态可能会在许多情形过程中发生，例如在发动机停转（或飞机失速）或者低压涡轮部段18中的点火或燃烧失败期间发生。
加速齿轮箱44大体上包括低压轴齿轮50，所述低压轴齿轮与齿轮轴52啮合，所述齿轮轴又与小齿轮54啮合。齿轮轴52和小齿轮54可分别由加速齿轮箱44内的轴承56来支撑。由齿轮箱44驱动的中空轴（quill shaft）58连接于小齿轮54，以驱动耦合器46的输入侧。应当理解的是，可以替代地或附加地提供各种齿轮布置或配置。
诸如离心式离合器等的耦合器46布置或配置在加速齿轮箱44和辅助液压泵48之间，从而选择性地耦合低压轴14于其上。在一个示例中，低压轴14的转速在正常的发动机运行条件下可以大约是自转状态速度的八倍。结果，可能希望的是，耦合器46在预定的转速之上将低压轴14与辅助液压泵48脱开耦合或脱开联接。结果，在经历了自转状态期间的较低转速过程中辅助液压泵48的参数可被选定为提供所希望的性能。
耦合器46可包括一组（或一套）连接到中空轴58的压力板60A，弹簧加载的活塞62以及相对应的成组（或成套）的板60B。只要在需要辅助液压动力时，弹簧加载的活塞62的一侧就通过诸如螺线管操作的阀等的控制阀64进行加压，所述控制阀可以由飞机飞行控制计算机（FCC）66或其它装置激励或供能，所述其它装置例如是飞行员手动操作的开关68等。控制装置运行或操作对弹簧加载的活塞62的一侧减压，以通过耦合器46将中空轴58连接到辅助液压泵48。
当液压动力需求不需要使用系统40时耦合器46有效的将低压轴14卸载，并与辅助液压泵48断开连接，以使运行寿命最大化，因为辅助液压泵48对于其大部分寿命来说典型地被维持在休眠模式中。
低压轴14通过耦合器46和加速齿轮箱44驱动诸如可变排量压力补偿泵等的辅助液压泵48，以高于低压轴14的速度运行，从而使被压缩的流体的体积输送最大化。辅助液压泵48可以是可变排量液压泵或者包括（示意性图示出的）流体控制回路70，所述流体控制回路70被集成到辅助液压泵48中或者与之分开，从而响应于载荷流动需求增加或降低排量，由此维持用于所述飞机液压系统H的所希望的载荷压力。流体控制回路70运行或操作来感应载荷压力并调整泵排量，以维持恒定的压力，这与来自液压系统H的流动需求无关。
在一个非限制性实施例中，辅助液压泵48的排放口72通过止回阀74连接到飞机液压系统H，以允许被压缩的流体仅从辅助液压泵48流动到所述液压系统H。应当理解的是，可以替代地或附加地设置各种流动控制装置。
在另一个非限制性实施例中，辅助液压泵48可以包括卸载阀76，以在起动期间或者在自转状态产生的动力不足以防止停转（或失速）情况时将辅助液压泵48维持在最小的排量。
系统40因此使用非运行的发动机的自转状态，以增加其它液压动力源（如以附图标记S示意性图示出的），所述其它液压动力源是例如发动机驱动的泵或者电动机驱动的泵等等，从而例如降低各动力源的尺寸和重量，减少从运行的发动机（或多个发动机）或APU的所述高压轴提取的动力，减少从运行的发动机（或多个发动机）或APU驱动的发电机消耗的电力，所述发电机另外需要用于电动机驱动的泵（EMPs），以及减少用于诸如冲压式空气涡轮机（RAT）等的其它应急动力系统的储备所需要的重量，尺寸和空间。
应当理解的是，相对位置术语，例如“向前”、“在后部”、“上部”、“下面”、“在上方”、“在下面”等等是相对应飞行器的正常运行高度，而并非视为对本发明的限制。
前面的描述是示例性的而不是受其中的内容的限制。基于上面所教导的内容本发明的许多修改和变型都是可能的。但是，对于本发明已经公开了各个实施例来说，本领域技术人员将会认识到某些修改和变型落入到本发明范围之内。因此，应当理解的是，在本发明的权利要求的保护范围内，本发明可在具体描述的内容之外来实施。基于此理由，所附权利要求应当被视为用来确定本发明的真实的范围和内容。

Claims (13)

1.一种液压动力生成系统，所述液压动力生成系统包括：
包括涡轮机的第一轴；
耦合所述第一轴的风扇，所述风扇以自转状态有效的驱动所述第一轴，在所述自转状态中，所述涡轮机没有向所述风扇提供转动驱动；
辅助可变排量液压泵，所述辅助可变排量液压泵选择性地由在所述自转状态中的所述第一轴驱动，从而增加液压动力源；
位于所述第一轴和所述辅助可变排量液压泵之间的加速齿轮箱；以及
位于所述加速齿轮箱和所述辅助可变排量液压泵之间的耦合器，用来选择性地用处于自转状态中的所述第一轴驱动发电机，
其中，当所述第一轴的转速在预定的转速之上时，所述耦合器将所述第一轴与所述辅助可变排量液压泵脱开耦合。
2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一轴是低压轴。
3.按照权利要求2所述的系统，其特征在于，所述耦合器是离合器。
4.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述辅助可变排量液压泵的排放口通过止回阀连接到飞机液压系统，以允许加压的流体仅从所述辅助可变排量液压泵流动到所述飞机液压系统。
5.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，其还包括卸载阀，在起动期间所述卸载阀将所述辅助可变排量液压泵维持在最小排量。
6.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，其还包括卸载阀，在自转生成的动力不足以防止停转情况时所述卸载阀将所述辅助可变排量液压泵维持在最小排量。
7.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述液压动力源是发动机驱动的泵。
8.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述液压动力源是电动机驱动的泵。
9.一种辅助液压动力生成的方法，所述方法包括：
啮合耦合器，以将低压轴耦合到辅助可变排量液压泵，以允许从所述辅助可变排量液压泵向飞机液压系统提供经压缩的流体流，
当所述低压轴的转速在预定的转速之上时，使所述耦合器将所述低压轴与所述辅助可变排量液压泵脱开耦合。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，所述耦合器响应于进入自转状态的所述低压轴将所述低压轴耦合到所述辅助可变排量液压泵。
11.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，所述耦合器响应于手动致动的情况将所述低压轴耦合到所述辅助可变排量液压泵。
12.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，其还包括将所述辅助可变排量液压泵维持在最小排量。
13.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，其还包括在自转生成的动力不足以防止停转情况时将所述辅助可变排量液压泵维持在最小排量以增加液压动力源。
CN201110195776.XA 2010-07-13 2011-07-13 辅助液压动力生成系统 Active CN102383943B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/834,936 US20120011839A1 (en) 2010-07-13 2010-07-13 Auxiliary hydraulic power generation system
US12/834936 2010-07-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102383943A CN102383943A (zh) 2012-03-21
CN102383943B true CN102383943B (zh) 2015-06-24

Family

ID=44510048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110195776.XA Active CN102383943B (zh) 2010-07-13 2011-07-13 辅助液压动力生成系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20120011839A1 (zh)
EP (1) EP2407660B1 (zh)
CN (1) CN102383943B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013165771A1 (en) * 2012-04-30 2013-11-07 United Technologies Corporation Geared turbofan with distributed accessory gearboxes
US8814075B1 (en) * 2013-02-11 2014-08-26 T&CO Energy Services, Inc. Modular system and method for deployment and retrieval of large diameter hoses
US20150158597A1 (en) * 2013-12-10 2015-06-11 United Technologies Corporation Emergency power generation via limited variable pitch fan blade
US9409653B2 (en) * 2014-09-17 2016-08-09 The Boeing Company Auxilliary power and thrust unit drive system
CN104632741B (zh) * 2014-12-10 2017-01-11 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心 一种用于液压类冲压空气涡轮的温流阀
US10273883B2 (en) * 2016-02-26 2019-04-30 The Boeing Company Engine accessory drives systems and methods
CN107128495A (zh) * 2017-04-19 2017-09-05 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心 一种冲压空气涡轮系统
CN111577567B (zh) * 2020-06-09 2024-04-30 中国石油天然气集团有限公司 一种气体钻井用气液耦合冲压装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4912921A (en) * 1988-03-14 1990-04-03 Sundstrand Corporation Low speed spool emergency power extraction system
US6209825B1 (en) * 1998-02-27 2001-04-03 Lockheed Martin Corporation Low power loss electro hydraulic actuator
US6704625B2 (en) * 2001-02-16 2004-03-09 Hamilton Sunstrand Corporation Aircraft architecture with a reduced bleed aircraft secondary power system
CN101374724A (zh) * 2006-01-24 2009-02-25 空中客车德国有限公司 具有适于气流驱动的冲压空气涡轮和能量转换器的飞机应急供能单元
CN101655116A (zh) * 2009-09-17 2010-02-24 成都成飞航空设备开发有限责任公司 液压动力源系统

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB759548A (en) * 1954-04-20 1956-10-17 Hobson Ltd H M Improvements in hydraulic servo systems
US5687561A (en) * 1991-09-17 1997-11-18 Rolls-Royce Plc Ducted fan gas turbine engine accessory drive
GB9313905D0 (en) * 1993-07-06 1993-08-25 Rolls Royce Plc Shaft power transfer in gas turbine engines
US5845483A (en) * 1996-04-10 1998-12-08 General Electric Company Windmill engine starting system with fluid driven motor and pump
JP3774014B2 (ja) * 1997-01-27 2006-05-10 コベルコ建機株式会社 油圧作業機械の制御装置
WO2000059780A2 (en) * 1999-04-01 2000-10-12 Hamilton Sundstrand Corporation Flywheel peaking unit for an aircraft hydraulic system
US20060137355A1 (en) * 2004-12-27 2006-06-29 Pratt & Whitney Canada Corp. Fan driven emergency generator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4912921A (en) * 1988-03-14 1990-04-03 Sundstrand Corporation Low speed spool emergency power extraction system
US6209825B1 (en) * 1998-02-27 2001-04-03 Lockheed Martin Corporation Low power loss electro hydraulic actuator
US6704625B2 (en) * 2001-02-16 2004-03-09 Hamilton Sunstrand Corporation Aircraft architecture with a reduced bleed aircraft secondary power system
CN101374724A (zh) * 2006-01-24 2009-02-25 空中客车德国有限公司 具有适于气流驱动的冲压空气涡轮和能量转换器的飞机应急供能单元
CN101655116A (zh) * 2009-09-17 2010-02-24 成都成飞航空设备开发有限责任公司 液压动力源系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20120011839A1 (en) 2012-01-19
EP2407660A3 (en) 2015-03-04
EP2407660B1 (en) 2019-04-17
EP2407660A2 (en) 2012-01-18
CN102383943A (zh) 2012-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102383943B (zh) 辅助液压动力生成系统
EP3361073B1 (en) Multi-spool gas turbine engine
EP1726879B1 (en) Reduced-weight fuel system for a gas turbine engine, gas turbine engine including such a system, and method of providing fuel to such a gas turbine engine
US10487733B2 (en) Multiple turboshaft engine control method and system for helicopters
EP3517436B1 (en) Cabin blower system
US5845483A (en) Windmill engine starting system with fluid driven motor and pump
EP3002435B1 (en) Accessory drive system for a gas turbine engine
CN101652535B (zh) 用于瞬时加速和减速阶段的辅助装置
EP3023615B1 (en) Fuel pumping unit
US7118336B2 (en) Pressurized oil supply for propeller engine system
US6316841B1 (en) Integrated emergency power and environmental control system
US9328667B2 (en) Systems and methods for changing a speed of a compressor boost stage in a gas turbine
US7418821B2 (en) Aircraft gas turbine engines
EP2987961B1 (en) Gas turbine engine system and corresponding method
US7681402B2 (en) Aeroengine oil tank fire protection system
US20060137355A1 (en) Fan driven emergency generator
US20070022735A1 (en) Pto assembly for a gas turbine engine
US20070265761A1 (en) Electric power generation system and method
US20090007569A1 (en) High to low pressure spool summing gearbox for accessory power extraction and electric start
CN112664320A (zh) 燃气涡轮发动机增压器构造和操作方法
JP2011515619A (ja) 可逆性電気機械を含むタービンエンジン
US10072581B2 (en) Gas turbine engine comprising a starter engaged with a low-pressure body
EP4365427A1 (en) Compounded turbo power unit with boost combustor

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant