CN102470930A

CN102470930A - 用于涡轮喷气发动机机舱的电力供应回路

Info

Publication number: CN102470930A
Application number: CN2010800325963A
Authority: CN
Inventors: 大卫·佩雷拉; 阿坎·马利奥纳; 文森特·勒科克
Original assignee: Hurel Hispano SA
Current assignee: Safran Nacelles SAS; Safran Nacelles Ltd
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2012-05-23
Also published as: FR2948337B1; CA2767632A1; EP2456670A1; BR112012001499A2; RU2012105590A; RU2561613C2; US8777155B2; WO2011010033A1; FR2948337A1; EP2456670B1; US20130119664A1

Abstract

本发明涉及一种用于涡轮喷气发动机机舱的电力供应回路(1)，包括至少一个机械连接至涡轮喷气发动机的轴的发电机(2)，所述发电机能够将电力直接供应到除简单监控或监督单元之外的第一电力设备，其特征在于所述发电机能够将电力直接供应到除监控或监督单元之外的至少一个第二电力设备。本发明还涉及一种包括这种电力供应回路的发动机机舱。

Description

用于涡轮喷气发动机机舱的电力供应回路

本发明涉及一种用于涡轮喷气发动机机舱的电力供应系统。

飞机是由数个涡轮喷气发动机推进的，每个涡轮喷气发动机都容纳在发动机机舱中，发动机机舱也容纳与其操作相关的一系列辅助设备，例如推力反向器设备和除冰系统。

推力反向器的作用是在飞机着陆时通过将涡轮喷气发动机产生的至少一部分推力的向前再定向以提高飞机的制动能力。

在此阶段，所述反向器阻塞气体喷嘴并且将来自发动机的喷射气流向发动机机舱前部定向，由此产生增加到飞机轮子的制动的反向推力。

用来完成气流的这种再定向的装置根据反向器的类型而变化。然而，在所有的情况下，反向器的结构包括可活动整流罩，所述整流罩可在展开位置和收回位置之间移动，一方面，在展开位置，所述整流罩在发动机机舱中打开一个用于被偏转的流体的通道，另一方面，在收回位置，所述整流罩关闭该通道。

所述可活动整流罩本身可以完成偏转功能或更简单地启动例如用于阻塞气流的翼片的其他偏转装置的功能。

通常，可活动整流罩和偏转装置由液压或气动缸驱动，这些液压或气动缸需要一个用于输送加压流体的网络。所述加压流体在气动系统的情况下可以通过涡轮喷气发动机上的空气漏气获得，或者在液压系统下情况下通过飞机液压回路上的退回获得。

这种系统需要大量维护，因为在液压或气压网络上的微小的泄露都可能对反向器和发动机机舱的其他部件造成损害后果。此外，由于反向器前部框架中的可利用空间的减少，所述回路的布局和保护明显脆弱和放大。

为了弥补涉及气动和液压系统的上述多种缺陷，推力反向器的建造者试图取代它们，并最大限度地使用更轻且更可靠的机电驱动器来装备反向器。这种反向器在文件EP0843089中有描述。

其他专利申请更特别地以用于这些电力反向器的控制系统作为目标。

涡轮喷气发动机舱中的设备的另一个重要的部件是用于飞行器发动机的前缘并更特别地用于进气口唇缘的除冰和/或防冰系统。

实际上，进气口唇缘上形成的冰引起许多问题，包括重量的增加、左舷和右舷之间的不平衡，并且，在涡轮喷气发动机进气口的更为特别的情况是，冰块的形成可能穿透发动机并特别地损害其风扇叶片。

在现有技术的除冰系统中，已知的气压系统包括，在涡轮喷气发动机处获得热空气，并使用合适的管道回路将其传输至进气口唇缘内。

这些气压系统十分庞大及沉重，并且劣化了飞行器发动机的输出。

结果，针对推力反向器系统，航空学建造者试图使用电力除冰系统，该除冰系统使用一个电阻加热器阵列，电流在电阻加热器阵列中循环。

此外，许多专利文件以这些系统为目标。这些专利文件特别地包括专利申请FR08/06416和FR09/00364，但这些申请尚未公开。

这些使用电力系统的涡轮喷气发动机机舱的一个重要方面是管理用于这些不同系统的电力。

文件EP1953085致力于这个问题，并涉及用于电力除冰系统的电路。

根据文件EP1953085，所述除冰系统通过与发电机相分离的专用发电机提供电力，这使得能够为特别地连接到推力反向器设备的飞机提供电力。这种该专用发电机更为特别地安装在涡轮喷气发动机的辅助齿轮箱(AGB)中。

这种专用发电机向进气口的除冰装置的加热电阻输送调节过的电压。

文件EP1953085中描述的方案使得能够取消功率变流器以改善系统的可靠性，并避免了从飞机的电力中心向发动机提供高功率电能。

推力反向器的电力驱动系统仍然由飞机的电力中心供电。这种系统通常包括通过操控连接至驱动机电驱动器的柔性传动机构的电动机从而转换来自飞机中心的电能，

即使允许独立管理除冰装置的电力供应并能够避免发动机机舱上的附加电力元件的存在，在文件EP1953085中描述的系统也具有一些局限性。

事实上，在这种设备中，推力反向器的电力系统仍然连接到飞机的电力中心。推力反向器的电力系统将飞机的电能转换为交流电压，特别通过高压直流输电(HVDC)型的网络中的桥式整流器和电容。

所述系统也包括一系列逆变器(例如无刷型)并在一个或多个电动机中调节相电流，可以驱动推力反向器设备的机电驱动器。

这些大功率变流器体积大，使得发动机机舱的全部电力系统较为笨重，特别是因为其数千瓦/千克的功率密度由于用于例如IGBT(绝缘栅双极晶体管)的有源晶体管的硅衬底的结合点的温度而受到限制。

此外，应当指出，驱动器的电动力学制动通过如下方式完成：即通过耗散电阻将发动机中产生的能量耗散并且通过操控相应的控制晶体管，从而避免通过向飞机电力网络重新输入电能而扰乱飞机的电力网络。

大体上，能源管理的主要缺陷主要是：

-需要为系统提供飞机电能而作为回馈，而飞机电能本身是由安装在发动机AGB的辅助齿轮箱的发电机产生的，

-需要转换和调节交流电力源，

-需要耗散在反向器的电动力制动模式中的能量(在制动电阻中的耗散)从而不会通过向电力网络重新输入制动电能而扰乱飞机的电力网络的质量。

这特别地对系统体积、重量、价格增加了许多限制。

本发明的目的是弥补这些缺陷，为此提供了一个用于涡轮喷气发动机机舱的电力供应回路，包括至少一个机械地连接至涡轮喷气发动机的一个轴的发电机，所述发电机能够将电力直接供给一个除简单监控或监督单元之外的第一电力设备，其特征在于，所述发电机能够将电力直接供给至少一个除监控或监督单元之外的第二电力设备。

“直接”意味着不通过飞机网络，即发电机不为飞机的电力网络提供电力并且来自飞机的电力网络的电能用于为第一和第二有源电力设备提供动力，而是电力供应通过所述专用发电机在发动机机舱中直接完成。这样并不阻止电力供应通过不同的元件，例如整流器、晶体管或其他元件，但是电力供应保持在发动机机舱内部。

“除监控器或监督单元之外的电力设备”的表达并不阻止电力设备含有特别地用于管理例如加热电阻和/或电动机等有源部件的监控或监督单元。因此，特别地，这种设备特别地包括一个推力反向器设备、一个电力除冰设备、一个可变喷嘴设备，但是不包括单独的简单监控或监督单元。

因此，通过使用相同的独立发电机来为发动机机舱的电力供应设备的一些部件提供电力，不再需要从飞机的电力网络获得能量或对其进行校正和整流。这导致电路简化，减少了部件并因此减轻了结构。

优选地，其中一个电力供应设备是电力除冰设备。

有利地，其中一个电力供应设备是推力反向器设备。同样有利地，所述推力反向器设备包括一个能够至少部分地为另一个电力设备提供电力的电动力制动输出线。

通常，由于可以允许除冰装置中断几秒，因此可以在除冰型的电力设备和推力反向器型的电力设备之间的共用电源。在中断期间，发电机用于为推力反向器设备供电，推力反向器设备的展开和收回时间是几秒钟。

在电动力制动中使用和耗散的功率水平也低于最大除冰功率。用于除冰系统的发电机的尺寸因此也适合于推力反向器设备。

在具有单一电动机的推力反向器系统的情况下，可以设想，可以不使用AC-AC或AC-AD和DC-AC变流器，而是直接操纵发电机和为推力反向器设备的电动机(例如直流型的)供电，而不使用变流器。

有利地，其中一个电力设备是可变喷嘴设备。

根据一个实施方式，所述发电机是发电机/起动机型的。

有利地，所述发电机在起动机模式中可以被其中一个电力设备的返回线供电。

事实上，如果尺寸允许，制动模式中的能量的排出可以在发电机(起动机操作)的轴中完成，或者通过为其他电力设备供电来完成，在这种情况下，更具体的是为除冰设备供电。排出的能量也可以被混合，这使得能够监控制动速度。

优选地，发电机位于涡轮喷气发动机的辅助齿轮箱。

优选地，电力供应回路包括至少两个电动机，特别是基于安全因素。

根据一个实施方式，至少一个动力设备在直流电中运行，特别是由于至少一个直流电动机。

优选地，至少一个电力设备与变流器相关联，特别是当动力设备在直流电中运行时的AC-AC型变流器。这可能特别涉及一个具有直流电动机的推力反向器设备。

有利地，所述变流器使得能够操纵相关联的电力设备，特别是通过调节设备的电力供应，并特别地通过一个发动机机舱监控和/或飞机监控单元。

还有利地，发电机由至少一个发动机机舱的电力监控单元来操控。发电机的操控可以特别用于直接操控相关联的电力设备。

以互补的方式，发电机由至少一个发动机机舱的电力监控单元操控。这种单元众所周知缩写为ENU(电力发动机机舱单元)。

有利地，发电机可以使用来自第一和/或第二电力设备的监控信号来操控，特别是通过发动机机舱的监控单元。

优选地，所述回路包括至少一个电力开关，该电力开关可以由监控单元控制，特别是由飞机监控单元控制。

有利地，利用根据本发明的技术方案，不再具有第一功率变换器或者在飞机网络上取消了电力供应源，而是只有一系列开关，使得能够将来自发电机的电压朝向一个和/或另一个受控电力设备定向。

在用于发电机的电压调节的响应时间十分重要、并且变得与被供电的电力设备的动态调节需求不相容的情况下可以提出另一个实施方式。在这种情况下，可以实施发电机的第一电压调节，该第一电压调节通过一个发动机机舱监控单元完成，并且提供一个第二电压变流器，同样由发动机机舱监控单元监控，并用于根据需要细化电力设备的供电调节，并且确保控制回路的稳定性。

有利地，通过发电机供电的每个电力设备都与一个可操控开关相关联。

在使用了第二变流器的上述情况下，第二变流器可以是例如AC-AC型的并且可以替代电力设备的供电开关。

优选的，至少一个被供电的电力设备包括至少一个来自飞机监控单元的控制线。

事实上，这些设备的操控方面通常仍然处于控制舱的控制下，并且因此被飞机控制单元和发动机计算机控制，仅仅是电力被根据本发明的发动机机舱供应和管理。

本发明还涉及一种发动机机舱，该发动机机舱包括至少一个根据本发明的电力供应回路。

本发明可以根据下述附图和详细的描述更好地理解，其中唯一的附图是根据本发明的电力供应回路的概图。

在对图1中示出的实施方式描述之前，需要指出的是，所描述的回路不限于电力设备的特定类型或者特定除冰设备或者特定的推力反向器设备，本发明覆盖了用于这些系统的电力供应。

这些系统的排列和规格已经为本领域技术人员所知晓，它们不是本申请的主题。

在单一附图中示出的根据本发明的电力回路1用于一方面为一个电力除冰设备100供电，另一方面为一个推力反向器设备200供电，推力反向器设备200包括一个电动机201，电动机201能够机械地驱动一系列柔性轴202，柔性轴202驱动推力反向器的一系列机电驱动器203。

所述推力反向器设备还包括一系列螺栓204，特别地称之为第一螺栓和第三螺栓。

对于推力反向器系统的更精确的描述可参见文件EP0843089。

根据本发明，所述电力回路1包括一个机械连接至涡轮喷气发动机的轴的发电机/起动机2，其旋转以产生电力。

该发电机位于发动机机舱的辅助齿轮箱(AGB)3。

一个或两个其他的发电机(未示出)用于为飞机电力网络提供电力。

发电机2为称为ENU(电力发动机机舱单元)的发动机机舱监控单元4提供电力并且被发动机机舱监控单元4操控，发动机机舱监控单元4又被称为EEC(发动机电力控制器)的发动机控制器5操控。ENU是控制单元并且不是动力单元，根据本发明，ENU不被视为有源电力设备。

发电机2通过其电力输出装置6一方面通过馈线6a直接为除冰设备100供电，另一方面，通过线6b直接为推力反向器设备供电。

为了根据需要将发电机2的电力供应向除冰设备100或向推力反向器设备200定向，每条线6a、6b均装备开关7a、7b，开关7a、7b可以允许或中断在所考虑的线上的电力供应。

对除冰设备的管理是独立的并且通常属于发动机机舱，开关7a通过来自ENU 4的线8控制。通常用于来自温度传感器的信息的返回线9使得能够将信息返回到ENU 4。

用于推力反向器的电力供应6b受益于双重监控。

第一开关7b由发动机监控单元300操控，发动机监控单元300被称为EIU(发动机内部单元)。

电力供应7b直接为发动机201提供电力，并且在因为安全原因(隔离指令)开关10通过来自ENU 4的控制线11控制而关闭的情况下可以为一系列螺栓204供电。

通常用于来自推力反向器的位置传感器的信息的返回线12使得能够将信息返回到ENU 4。

值得注意的是，电力供应线6可以装备一个电流传感器，其通过线13将信息返回到ENU 4。

根据本发明，发电机2因此给第一电力设备(在此是除冰系统100)和第二电力设备(在此是推力反向器设备200)直接提供电力。

每个设备的操纵和监控方面当然仍然是飞机/发动机机舱控制器等的直接的、间接的、或辅助的任务。本发明的一个主要方面是，发动机机舱电力管理是独立的并且具有恰当的尺寸，而不必在飞机网络上获取电力，而来自飞机网络的电力需要被整流或调适。

根据被供电的设备和必需的电力，电力可以向任一设备或两个设备定向。

在为除冰设备和推力反向器设备的情况下，在推力反向器的操作的几秒钟内能够暂停除冰，这使得能够仅仅根据两个设备之间需要的最大功率来确定发电机2的尺寸。

另一没有示出但是要求保护的实施方式包括在起动机模式中从推力反向器的电动机201向发电机2返回电力。

事实上，当推力反向器开启或关闭时，电动机201可以用于电动力制动驱动器203。电动机203因此产生电力，可以用于为除冰设备100供电，或可以在起动机模式中并且在涡轮喷气发动机的轴上返回到发电机2。

当然，对于一些电力设备或这些设备的一些构造，可能需要具有备用电力或具有第二舱室，可以一直从飞机获得电流输入。然而，该电力获得是第二位的而不再是第一位的。

一个附加舱室(未示出)包括使用飞机的第二电源而用于地面维护操作，即，当涡轮喷气发动机停止并且发生器因此不产生电流时。在这种情况下，该调节电压回路例如转换为逐步为接收器供电。

值得注意的是，被独立供电的电力设备可以包括例如可变喷嘴设备等。

尽管利用一个特定实施方式描述了本发明，但本发明当然并不局限于以上所描述的实施方式，相反地，本发明涵盖了与以上描述的技术手段等同的所有方式及其组合。

Claims

1.一种用于涡轮喷气发动机机舱的电力供应回路(1)，包括至少一个机械连接至涡轮喷气发动机的轴的发电机(2)，所述发电机能够将电力直接供应到除简单监控或监督单元之外的第一电力设备，其特征在于，所述发电机能够将电力直接供应到除监控或监督单元之外的至少一个第二电力设备。

2.根据权利要求1所述的电力供应回路(1)，其特征在于，其中一个电力供应设备是电力除冰设备(100)。

3.根据权利要求1或2所述的电力供应回路(1)，其特征在于，其中一个电力供应设备是推力反向器设备(200)。

4.根据权利要求3所述的电力供应回路(1)，其特征在于，所述推力反向器设备(200)包括一个电动力制动输出线，所述电动力制动输出线能够至少部分地为另一个电力设备供电。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的电力供应回路(1)，其特征在于，其中一个电力设备是可变喷嘴设备。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的电力供应回路(1)，其特征在于，所述发电机(2)是发电机/起动机类型的发电机。

7.根据权利要求6所述的电力供应回路(1)，其特征在于，所述发电机(2)在起动机模式下能够由其中一个电力设备的返回线供电。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的电力供应回路(1)，其特征在于，所述发电机(2)位于涡轮喷气发动机的辅助齿轮箱(3)。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的电力供应回路(1)，其特征在于，所述电力供应回路出于安全原因包括至少两个发电机(2)。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的电力供应回路(1)，其特征在于，至少一个电力设备(200)特别是由于至少一个直流电动机(201)而在直流电下运行。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的电力供应回路(1)，其特征在于，至少一个电力设备与变流器相连，该变流器特别是交流-交流型。

12.根据权利要求10所述的电力供应回路(1)，其特征在于，所述变流器使得能够操控相连的电力设备，特别地通过发动机机舱监控单元(4)和/或飞机监控单元(5)调节所述设备的电力供应。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的电力供应回路(1)，其特征在于，所述发电机(2)由所述发动机机舱的至少一个电力监控单元(4)操控。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的电力供应回路(1)，其特征在于，所述发电机(2)能够使用来自第一和/或第二被供电的电力设备的监控信号(12、9)而被操控，特别地通过发动机机舱的监控单元(4)操控。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的电力供应回路(1)，其特征在于，所述电力供应回路包括至少一个电力开关(7a、7b)，所述电力开关由监控单元(300、4)控制，特别地由飞机监控单元控制。

16.根据权利要求15所述的电力供应回路(1)，其特征在于，每个由发电机(2)供电的电力设备(100、200)与一个可操控开关(7a、7b)相连。

17.根据权利要求1-16中任一项所述的电力供应回路(1)，其特征在于，至少一个被供电的电力设备(200)包括至少一个来自飞机监控单元的控制线。

18.一种涡轮喷气发动机机舱，其特征在于，所述涡轮喷气发动机机舱包括根据权利要求1-17中任一项所述的至少一个电力供应回路(1)。