CN104343538A - 用于飞机的放气系统和相关方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于飞机的放气系统和相关方法。一种实例设备包括涡轮压缩机，其包括的压缩机具有压缩机入口，该压缩机入口流体连接到飞机发动机的低压压缩机和该飞机发动机的高压压缩机的中间端口。该压缩机入口基于该飞机的第一系统参数从该低压压缩机或该高压压缩机接收流体。涡轮具有涡轮入口，该涡轮入口流体连接到该飞机发动机的高压压缩机的中间端口和该高压压缩机的高压端口。该涡轮入口基于该飞机的第二系统参数从该高压压缩机的中间端口或该高压压缩机的高压端口接收流体。

Description

用于飞机的放气系统和相关方法
技术领域
本公开一般涉及飞机且更具体地，涉及用于飞机的放气系统和相关方法。
背景技术
商用飞机或喷气客机通常采用环境控制系统增压飞机的客舱和/或采用热防结冰系统来为防结冰应用提供加热空气。到这些系统的空气供给通常由从飞机发动机的压缩机提取的放气提供或者由飞机发动机的压缩机提供。为了满足各种飞机系统的压力和/或温度需求，放气通常从飞机发动机的高阶低压压缩机提取。例如，放气通常从飞机发动机的第八阶压缩机提取。然后，在提供放气到飞机的系统(例如，环境控制系统)之前，增压的放气经常经由预冷器冷却。因此，当经由该预冷器冷却放气时，浪费许多发动机消耗的能量以产生放气。因此，从压缩机提取的高压放气可显著降低发动机的效率。
为了减少放气的提取，一些已知的系统采用从大气入口接收环境空气的涡轮压缩机。该涡轮压缩机在供给各种飞机系统之前增压环境空气。然而，大气入口产生阻力。另外，大气入口往往易于结冰，且因此要求增加成本和系统复杂性的防结冰系统。进一步地，该压缩机可能必须相对大，以产生足以为飞机的系统提供动力的压力变化。
发明内容
实例设备包括涡轮压缩机。该涡轮压缩机包括具有压缩机入口的压缩机，该压缩机入口流体连接到飞机发动机的低压压缩机和该飞机发动机的高压压缩机的中间端口。该压缩机入口基于飞机的第一系统参数从低压压缩机或高压压缩机接收流体。涡轮具有涡轮入口，该涡轮入口流体连接到飞机发动机的高压压缩机的中间端口和高压压缩机的高压端口。该涡轮入口基于飞机的第二系统参数从高压压缩机的中间端口或高压压缩机的高压端口接收流体。
另一实例设备包括涡轮压缩机，该涡轮压缩机具有压缩机和涡轮。第一入口通道流体连接来自飞机发动机的低压端口到压缩机的压缩机入口。第二入口通道流体连接来自飞机发动机的第一中间端口到压缩机入口。第三入口通道流体连接来自飞机发动机的高压端口到涡轮的涡轮入口。第四入口通道流体连接来自飞机发动机的第二中间端口到涡轮入口。
实例方法包括经由第一入口通道流体连接涡轮压缩机的压缩机入口到由飞机发动机的低压压缩机提供的低压放气源，并且经由第二入口通道流体连接压缩机入口到由飞机发动机的高压压缩机提供的中间放气源。该方法包括经由第三入口通道流体连接涡轮压缩机的涡轮入口到由飞机发动机的高压压缩机提供的高压放气源，并且经由第四入口通道流体连接涡轮入口和由高压压缩机提供的中间放气源。
已讨论的特征、功能和优点可以在各种实施方式中独立实现，或者可以在其他实施方式中进行结合，其进一步细节可以参照下列描述和附图看到。
附图说明
图1A是可体现本文所描述实例的实例飞机的图示。
图1B示出具有本文所公开的实例放气系统的实例飞机发动机。
图2示出具有本文所公开的实例放气系统的另一飞机发动机。
图3示出具有本文所公开的另一实例放气系统的另一飞机发动机。
图4示出具有本文所公开的另一实例放气系统的另一飞机发动机。
图5示出具有本文所公开的另一实例放气系统的另一飞机发动机。
图6示出本文所公开的另一实例飞机发动机。
图7示出具有本文所公开的另一实例放气系统的另一飞机发动机。
图8是表示可由图1B和图2-7的实例放气系统执行的实例方法的流程图。
图9是流程图，其示出实施图1B和图2-7的实例放气系统的方法。
图10示出具有本文所公开的另一实例放气系统的另一飞机发动机。
图11是流程图，其示出实施图10的实例放气系统的方法。
图12是流程图，其示出实施图10的实例放气系统的方法。
只要有可能，将在整个附图和随附书面描述中使用相同参考标记，以指代相同或相似部件。如本专利中所使用的，任何部件(例如，层、膜、区域或板)以任何方式定位在(例如，定位在、位于、设置在或形成在等)另一部件上这一陈述是指所引用的部件与其他部件接触，或者所引用的部件处于其中一个或多个中间部件位于其间的其他部件之上。任何部件与另一部件接触这一陈述是指这两个部件之间无中间部件。
具体实施方式
发动机放气通常由飞机发动机的压缩机提供，以为飞机的各种系统提供动力。例如，放气往往用于为飞机的环境控制系统(ECS)和/或热防结冰系统提供动力。放气经由压缩机外壳中的放气端口从飞机发动机的压缩机泄放。然而，放气压力随诸如发动机转速、操作高度等操作条件而变化很大。
为了确保放气具有足够压力和/或温度来为飞机的各种系统提供动力，放气往往从压缩机的第一放气端口(例如，低压放气端口)提取，该压缩机为系统提供足够压力。此外，当低压放气的压力不足以供给系统时，放气也可经由高压放气端口提供。例如，放气往往在高的发动机转速期间从飞机发动机的第八级压缩机提取且在高空中和/或在低发动机转速操作过程中从第十五级压缩机提取。因此，如果不完全使用，则许多由发动机为产生放气所消耗的能量被浪费。
此外，从发动机提取的放气往往超过利用放气的飞机系统的温度阈值。因此，在供给放气到例如ECS之前，冷却放气。为了降低放气温度，商用飞机通常采用预冷器(例如，空气至空气换热器)，放气经过预冷器且该预冷器通常位于邻近发动机的挂架上。由飞机的发动机操作的风扇提供冷空气到该预冷器，以在供给放气到飞机的系统之前冷却放气。风扇空气往往在流过预冷器之后向机外倾出。因此，经由风扇冷却放气往往降低飞机发动机的效率。此外，预冷器通常具有相对大的尺寸蒙皮，这增加了额外重量且要求风扇空气进入和排出——其产生阻力。因此，预冷器的相对大尺寸蒙皮也可以影响飞机发动机的效率。另外或可选地，预冷器的入口端口位于发动机放气端口的下游和/或与该发动机放气端口相对取向，其中该发动机放气端口提供放气给预冷器。因此，放气往往使用紧密弯曲肘形件输送到预冷器的入口，这造成放气的能量损失。
在一些已知的实例中，到飞机各系统的压缩空气经由电驱动压缩机提供。然而，电驱动压缩机对于相对较小飞机可能不是有效的。在其他已知实例中，放气系统采用涡轮压缩机，该涡轮压缩机从大气入口接收环境空气。然而，大气入口产生阻力。此外，大气入口往往容易结冰，并且因此，要求增加成本和系统复杂性的防结冰系统。进一步地，压缩机可能必须相对大，以产生足以为飞机的系统提供动力的压力变化。
本文所公开的实例放气系统和相关方法采用涡轮压缩机，以提供压缩空气或增压空气到飞机的各个系统，如环境控制系统(ECS)、热防结冰系统(例如，机翼和/或发动机防结冰系统)、气动供给系统(以供给气动装置)和/或任何其他要求使用压缩空气的飞机系统。与已知的系统不同，本文所公开的实例放气系统接收比诸如上述那些的已知放气系统相对较低压力的放气(例如，来自第五级压缩机)。因此，发动机需要较少能量来产生放气。进一步地，与采用涡轮压缩机的已知系统不同，本文所描述的实例放气系统和相关方法能够使用相对较小的涡轮压缩机。
采用本文所公开的实例涡轮压缩机系统显著地减少满足飞机的环境控制系统的需求所需要的高压放气(或具有相对较高压力的放气)的量。更具体地，本文所公开的放气系统和相关方法使用具有相对较低压力和/或温度的放气来为飞机的系统提供动力。例如，本文所公开的一些实例放气系统和相关方法采用涡轮压缩机，该涡轮压缩机从低压压缩机级(例如，第五级)的低压放气端口提取放气。换句话说，本文所公开的实例放气系统和相关方法从具有比通常由已知系统提取的放气相对较低的压力的压缩机级提取放气。通过从飞机发动机的较低压缩机级提取放气，放气中的较少能量被浪费，这这显著地降低发动机的耗油率(specific fuel consumption)。
因此，利用本文所公开的实例，放气从发动机提取，具有比例如在已知系统中提取的放气中的能量的量相对较低的能量(例如，温度)。更具体地，因为由本文所公开的实例采用的涡轮压缩机可以增加放气的压力，所以具有相对较低压力的放气可从发动机提取，需要来自发动机的较少能量以产生充分增压的放气。特别地，涡轮压缩机增加低压放气的压力到足以被飞机各系统使用的压力。因此，具有比已知系统更少能量(例如，相对更低压力和/或温度)的放气可从发动机(例如，发动机的核心)提取。提取具有相对较少能量的放气导致较少能量浪费，从而显著地增加飞机发动机(例如，涡轮风扇发动机)的燃料效率。
在一些实例中，本文所公开的涡轮压缩机能够在不同压力和/或温度下从飞机发动机的不同级接收放气。例如，当飞机发动机正以相对高推力(例如，在起飞过程中和/或在巡航高度下)操作时，来自飞机发动机的低压压缩机的放气可具有比例如当发动机正以相对低推力操作时(例如，当空转时)的来自低压压缩机的放气更高的压力和/或温度。因此，在不同飞行条件下可利用具有不同压力和/或温度的放气，以满足飞机控制系统(例如，环境控制系统ECS、防结冰系统等)的压力和/或温度需求，从而降低涡轮压缩机的尺寸蒙皮(例如，尺寸和重量)。
图1A示出具有飞机发动机102(例如，涡轮风扇发动机)的实例商用飞机100，其可体现本公开的教导的方面。图1B是图1A的实例飞机发动机102的截面图。飞机100的每个发动机102可采用专用放气系统104，和/或可采用公共放气系统104。进一步地，图1B的实例放气系统104不采用预冷器。图1B的放气系统104提供压缩空气或增压空气到飞机系统106，如环境控制系统108(ECS)、热防结冰系统110(例如，发动机和/或机翼防结冰系统)等。
详细转向图1B，实例放气系统104采用涡轮压缩机112，该涡轮压缩机112具有压缩机114和涡轮116。如图1B中所示，涡轮压缩机112设置在发动机102的短舱118内。虽然如图1B中所示涡轮压缩机112设置在短舱118内，但是在一些实例中，涡轮压缩机112可设置在相对于短舱118的远位置处或飞机100的任何其他合适位置。
涡轮压缩机112的压缩机114从发动机102的低压源120(例如，压缩机的低压级)接收低压放气。压缩机114压缩放气且排出所压缩的放气到飞机100的ECS108。涡轮116从发动机102的高压源122(例如，压缩机的高压级)接收高压放气，提供的放气具有比由低压源120提供的放气更高的压力。因此，提供到涡轮116的放气具有的压力和/或温度比提供到压缩机114的放气的压力和/或温度相对更高。高压放气操作涡轮116，涡轮116又操作压缩机114。涡轮116在相对较低压力和/或温度下排出放气，这用于供给飞机100的热防结冰系统110。
进一步地，所示实例的放气系统104包括温度提升或喷射器124(例如，喷射器导管)。如果放气的温度低于热防结冰操作所需的最低温度，喷射器124提升从涡轮116排出的放气的温度。可采用一个或多个控制系统、温度传感器、阀等，以控制放气经由喷射器124到防结冰系统110的流动。
图2是根据本公开的教导的用实例放气系统202实施的飞机(例如，飞机100)的发动机200的局部剖视图。参照图2，发动机200是具有风扇204和压缩机208的气体涡轮，该风扇204将空气吸入进气段206。压缩机208可包括多个压缩机段。例如，如所示，所示实例的压缩机208是包括第一压缩机210和第二压缩机212的双轴向压缩机。此外，压缩机210和212每个都包括各种不同压缩机级，随着空气从进气段206流动到燃烧室214，各种不同压缩机级逐渐增加空气的压力。例如，第一压缩机210是提供相对低压空气的低压压缩机，并且第二压缩机212是提供相对高压空气的高压压缩机。压缩机210和212连接到各自的轴216和218。第一轴216操作地连接到低压涡轮220，并且第二轴218操作地连接到高压涡轮222。
在离开高压压缩机212之后，提供高度增压的空气到燃烧室214，其中燃料被喷射且与高压空气混合并点燃。离开燃烧室214的高能量气流转动涡轮220和222的叶片224，所述叶片224连接到各自的轴216和218。轴216和218的旋转转动压缩机210和212的轮叶226。加热空气经由喷嘴(未示出)排出，其中加热空气与绕过发动机核心产生向前推力的由风扇204提供的冷空气混合。
为了给飞机的各系统供给增压空气，实例放气系统202在燃烧室214之前从压缩机208转移或提取一些压缩空气(例如，放气)。在所示的实例中，放气系统202包括涡轮压缩机230，该涡轮压缩机230具有压缩机232和涡轮234。特别地，所示实例的压缩机232具有压缩机入口236，该压缩机入口236流体连接到低压压缩机210的放气端口238。导管或通道240流体连接低压压缩机210的放气端口238和压缩机入口236。涡轮压缩机230的压缩机232压缩从低压压缩机210提取的放气，以在压缩机出口242处提供相对较高压力的放气。实例放气系统202不采用预冷器。因此，与已知系统不同，本文所描述的实例放气系统202不倾出或浪费由风扇204提供的空气，从而提高发动机200的效率。
为了防止到低压压缩机210的回流压力，所示实例的放气系统202采用流动控制构件或回流防止器244(例如，止回阀)。流动控制构件244设置在低压压缩机210的放气端口238和压缩机入口236之间，以防止在由涡轮压缩机230产生的压力骤增过程中增压气流朝向发动机200的低压压缩机210。换句话说，如果压缩机232在压缩机入口236处生成的背压大于从发动机200的低压压缩机210提取的放气的压力，流动控制构件244防止较高压力放气从压缩机入口236流入低压压缩机210。
在所示的实例中，压缩机入口236流体连接到低压源，如低压压缩机210的第五级。虽然在所示的实例中，压缩机入口236从低压压缩机210的专用压缩机级(例如，第五级)接收放气，但是压缩机入口236可以可选地从低压压缩机210的另一级(例如，第四级、第八级等)接收放气。
另外或可选地，在一些实例中，压缩机入口236可流体连接到高压压缩机212的高压源或级。在一些这样的实例中，实例放气系统202可包括双入口放气端口。在这种情况下，第一端口从低压压缩机210的第一级(例如，诸如第五级的低压级)提供放气到压缩机入口236，并且第二端口从低压压缩机210的第二级(例如，诸如第八级的低压级)或高压压缩机212的级(例如，诸如第十五级的高压级)提供放气到压缩机入口236。在一些这样的实例中，可采用一个或多个流动控制设备或阀，以引导放气从双端口之一到压缩机入口236。例如，当发动机正以相对高推力(例如，在起飞过程中和/或在巡航高度下)操作时，该流动控制设备可从低压压缩机210引导放气。可选地，当发动机正以相对低推力操作时(例如，当空转时)，该流动控制设备从低压压缩机210或高压压缩机212的较高级引导放气流到压缩机入口236。
如图2中所示，压缩机出口242流体连接到飞机的控制系统246。例如，通道或导管248流体连接压缩机出口242到环境控制系统250(ECS)。ECS250调整由压缩机出口242提供的放气到舱压力和/或舱温度。例如，ECS250可包括一个或多个ECS包(例如，空气循环制冷系统)，其从涡轮压缩机230接收放气且调整或调节放气到舱压力和/或温度。流动控制构件252(例如，减压调节器)设置在压缩机出口242和ECS250之间。例如，流动控制构件252可经配置在供给放气到ECS250之前调节在压缩机出口242处的放气压力到预先设定或预先确定的压力值。此外，流动控制构件252可提供流体流动截流阀(例如，减压截流阀或PRSOV)。
所示实例的压缩机出口242也流体连接到热防结冰系统254。在所示的实例中，热防结冰系统254是机翼防结冰系统。通道248流体连接压缩机出口242到机翼防结冰系统254的通道或导管256。流动控制构件258可设置在压缩机出口242和机翼防结冰系统254之间。如所示，流动控制构件258和/或通道256流体连接到从流动控制构件252向下游的通道248。然而，在其他实例中，流动控制构件258和/或通道256可流体连接到在流动控制构件252上游的通道248。所示实例的流动控制构件258是压力调节器，该压力调节器调节放气的压力到适合机翼防结冰系统254的预先设定压力。此外，流动控制构件258也可以是截流阀(例如，PRSOV)。
为了驱动压缩机232，涡轮压缩机230采用涡轮234。涡轮234经由轴260操作地连接到压缩机232。为了驱动涡轮234，涡轮入口262流体连接到发动机200的高压压缩机212。导管或通道264流体连接发动机200的高压压缩机212的放气端口266和涡轮入口262。例如，所示实例的放气端口266流体连接高压压缩机212的第十五级到涡轮入口262。然而，在其他实例中，涡轮入口262可流体连接到高压压缩机212的任何其他级。为了在流入涡轮入口262之前调节从高压压缩机212提取的放气压力到预先设定或预先确定的压力值，所示实例的放气系统202采用流动控制构件或压力调节器268。如图2中所示，流动控制构件268设置在高压压缩机212和涡轮入口262之间的通道264内。此外，流动控制构件268也可以是截流阀(例如，PRSOV)。由高压压缩机212提供的高压放气驱动涡轮234，该涡轮234又经由轴260驱动压缩机232。通过膨胀由高压压缩机212提供的热高压放气到较低温度和压力，涡轮234将由高压压缩机212的放气提供的热能转换成机械能。
涡轮出口270流体连接到飞机100的热防结冰系统272。在图2的所示实例中，热防结冰系统272是发动机防结冰系统。导管或通道274流体连接涡轮出口270和发动机防结冰系统272，使在涡轮出口270处的放气能够供给发动机防结冰系统272。所示实例的发动机防结冰系统272经配置倾出放气离开涡轮出口270。如图2中所示，流动控制构件或压力调节器276设置在涡轮出口270和发动机防结冰系统272之间的通道274内。例如，流动控制构件276可在供给发动机防结冰系统272之前调节在涡轮出口270处的放气压力。此外，流动控制构件276也可以是截流阀(例如，PRSOV)。虽然未示出，但是在其他实例中，在涡轮出口270处提供的放气也可用于供给机翼防结冰系统254。
在操作中，涡轮234从发动机200的高压压缩机212接收高压放气。涡轮234操作压缩机232，并且放气离开涡轮出口270，以供给发动机防结冰系统272。压缩机232从发动机200的低压压缩机210接收低压放气，且压缩低压放气成为相对较高压力放气，以供给ECS250和/或机翼防结冰系统254。
放气系统202可采用控制系统280，以操作各种流动控制构件252、258、268和276。所示实例的控制系统280包括微处理器282、输入/输出模块284、比较器286和阀控制器288。例如，流动控制构件252下游的传感器290可在经由输入/输出模块284提供与在流动到ECS250之前的放气的压力对应的信号到微处理器282。控制系统280可确定由传感器290测量的下游压力是否在飞机的给定高度和/或给定速度的预先确定压力范围内。例如，比较器286可比较由传感器290提供的信号与例如由查找表提供的压力阈值或范围。如果压力在该范围之外，控制系统280可使得流动控制构件252调节放气压力在预先确定的压力范围内。控制系统280可以类似方式操作其他流动控制构件258、268和276。在一些实例中，该控制系统可使得流动控制构件252、258、268和276在关闭位置之间操作，以限制流体流动穿过各个通道248、256、264或系统250、254、272。进一步地，控制系统280可以是飞机的主控制系统292的一部分。
图3示出本文所描述的另一实例放气系统302。下面将不会再次详细描述实例放气系统302的那些组件，其与上述实例放气系统202的组件基本类似或相同且具有的功能与那些组件的功能基本类似或相同。代替地，感兴趣的读者参考上面相应描述。为了促进这一过程，相似结构将使用类似参考标记。
参照图3，实例放气系统302采用补充放气旁路系统304。特别是，补充放气旁路系统304流体连接来自高压压缩机212的放气到压缩机出口242。如图3中所示，补充放气旁路系统304包括导管或通道306，以流体连接高压压缩机212的放气端口308到从压缩机出口242向下游的通道248。例如，如果另一发动机200的放气系统(例如，放气系统202)不能提供足够的增压空气到ECS250和/或机翼防结冰系统254，补充放气旁路系统304提升压力和/或温度到ECS250和/或机翼防结冰系统254。以这种方式，涡轮压缩机230的尺寸可以小于支撑两个或更多飞机系统(ECS和/或防结冰系统)可能另外需要的涡轮压缩机的尺寸。因此，补充放气旁路系统304使涡轮压缩机230能够具有相对较小尺寸蒙皮。
补充放气旁路系统304可采用流动控制设备310，如数字式压力调节截流阀。所示实例的流动控制设备310设置在高压压缩机212的放气端口308和从压缩机出口242向下游的通道248之间的通道306中。可采用传感器312，以检测或测量从压缩机出口242向下游的放气的压力和/或温度，并且生成与测得的压力和/或温度对应的信号到控制系统280。控制系统280从传感器312接收信号，且可经配置经由比较器286比较测得的压力和/或温度与阈值。如果放气的压力和/或温度小于阈值，则控制系统280可使得流动控制设备310移动到打开位置，以允许放气从高压压缩机212流动到在压缩机出口242下游的通道248。可选地，如果控制系统280接收到指示飞机的另一发动机的放气系统不提供足够增压的放气的信号(例如，从主控制系统292)，控制系统280可操作流动控制设备310(例如，移动其到打开位置)。
图4示出本文所描述的另一实例放气系统402。下面将不会再次详细描述实例放气系统402的那些组件，其与上述实例放气系统202的组件基本类似或相同且具有的功能与那些组件的功能基本类似或相同。代替地，感兴趣的读者参考上面相应描述。为了促进这一过程，相似结构将使用类似参考标记。同样地，虽然未示出，但是实例放气系统402也可采用图3的补充放气旁路系统304。
图4的放气系统402包括混流旁路系统404。所示实例的混流旁路系统404流体连接涡轮出口270和压缩机出口242，使来自涡轮出口270的放气能够与在压缩机出口242处提供的放气混合。特别是，当在涡轮出口270和压缩机出口242处的放气的各自压力基本相等时，混流旁路系统404使在涡轮出口270处的放气能够与从压缩机出口242向下游的放气混合。因此，较少量的来自涡轮出口270的放气在操作过程中经由发动机防结冰系统272在向机外倾出。
在图4的所示实例中，第一通道或导管406流体连接涡轮出口270和压缩机出口242下游的通道248，并且第二通道或导管408流体连接涡轮出口270和发动机防结冰系统272。流动控制设备或阀410，如三通压力调节阀设置在涡轮出口270、压缩机出口242和发动机防结冰系统272之间。在操作中，流动控制构件410经由通道412从涡轮出口270接收放气，并且流动控制构件410引导放气到通道406和/或通道408。
诸如压力传感器的第一传感器414检测或测量在压缩机出口242处的放气的压力(例如，静压力)，并且诸如压力传感器的第二传感器416检测或测量在涡轮出口270处的放气的压力(例如，静压力)。传感器414和416经由输入/输出模块284提供各自的信号到飞机100的控制系统280。控制系统280经由比较器286比较与由传感器414和416提供的信号值对应的压力值。微处理器282基于比较的压力值命令阀控制器288操作流动控制设备410。例如，流动控制设备410可以是数字式压力调节截流阀。
在操作中，如果测得的在压缩机出口242处的放气压力和测得的在涡轮出口270处的放气压力之间的比较指示压力基本相等，则控制系统280发送信号到阀控制器288，其操作流动控制设备410，以允许在涡轮出口270处的放气流动到压缩机出口242。以这种方式，在涡轮出口270处的放气与在压缩机出口242处的放气混合，导致较少的放气在操作过程中向机外倾出。另外或可选地，流动控制设备410可经配置在混合之前调节或降低在涡轮出口270处的放气压力，以基本匹配在压缩机出口242处的放气压力。进一步地，在混合操作过程中，流动控制设备410可经配置也经由通道408提供来自涡轮出口270的放气到发动机防结冰系统272。因此，混流旁路系统404可引导所有在涡轮出口270处的放气到压缩机出口242，或者仅引导一部分在涡轮出口270处的放气到压缩机出口242。
涡轮出口270和压缩机出口242之间的不平衡压力可改变或影响压缩机232和/或涡轮234的操作。例如，大于在涡轮出口270处的放气压力的由在压缩机出口242处的放气提供的压力(例如，背压)可影响涡轮234的操作，并且大于在压缩机出口242处的放气压力的由在涡轮出口270处的放气提供的压力(例如，背压)可影响压缩机232的操作。因此，如果传感器414和416提供指示在压缩机出口242和涡轮出口270处的放气的各自压力不同或者在预先确定的压力范围之外(例如，小于一定压力范围、大于一定压力范围或在一定压力范围之外)的信号，控制系统280使得流动控制设备410防止在涡轮出口270处的放气经由通道406流动到压缩机出口242，并且控制系统280使得流动控制设备410允许在涡轮出口270处的放气流动到发动机防结冰系统272。
如上所述，图4的实例系统减少在操作过程中向机外倾出的放气的量。因此，发动机200的效率增加，因为放气中存储的能量的量用在飞机的各个系统(例如，ECS250、机翼防结冰系统254等)中，且不向机外倾出、不浪费或不损耗。
图5示出本文所描述的另一实例放气系统502。下面将不会再次详细描述实例放气系统502的那些组件，其与上述实例放气系统202和402的组件基本类似或相同且具有的功能与那些组件的功能基本类似或相同。代替地，感兴趣的读者参考上面相应描述。为了促进这一过程，相似结构将使用类似参考标记。
图5的实例放气系统502包括防结冰升压旁路系统504。所示实例的防结冰升压旁路系统504提供较高温度和/或较高压力流体，以补充或供给热防结冰系统，如发动机防结冰系统272。例如，在发动机200的某些操作条件下(例如，当发动机200空转时)，发动机200可用相对较低的动力设置操作。因此，在涡轮出口270处的放气的压力和/或温度可以低于发动机防结冰系统272所需的最低温度。为了增加在涡轮出口270处的放气的压力和/或温度，防结冰升压旁路系统504提升提供至发动机防结冰系统272的放气的温度。
为了提升供给至发动机防结冰系统272的放气的温度，防结冰升压旁路系统504允许放气经由通道或导管506从高压放气端口266直接流动到发动机防结冰系统272。为了控制流体经过通道506的流动，防结冰升压旁路系统504采用设置在放气端口266和通道506之间的流动控制设备或调节阀508。例如，流动控制设备508是数字式压力调节阀。通道264流体连接流动控制设备508到高压压缩机212，并且通道506流体连接流动控制设备508到发动机防结冰系统272的通道408。因此，防结冰升压旁路系统504提供较高温度的放气到发动机防结冰系统272，而不冲击或影响用于飞机客舱且由ECS250提供的放气的温度。防结冰升压旁路系统504可以是喷射器导管。
另外或可选地，防结冰升压旁路系统504可流体连接到ECS250和/或机翼防结冰系统254，以经由流动控制设备410和通道406、408和506提供来自高压压缩机212的较高压力和/或温度的放气到压缩机出口242。这样的实例可包括一个或多个压力调节器和/或流动控制设备，以调节来自防结冰升压旁路系统504的放气压力到在压缩机出口242下游的放气压力。可选地，虽然未示出，但是图5的实例放气系统502可采用图3的补充放气旁路系统304，而不是提供放气到ECS250和/或机翼防结冰系统254的防结冰升压旁路系统504。
为了确定到发动机防结冰系统272、ECS250和/或机翼防结冰系统254的压力和/或温度是否需要提升，防结冰升压旁路系统504采用控制系统280。控制系统280可采用一个或多个传感器510、512、514，如温度传感器(例如，热电偶)或压力传感器，以测量流动到发动机防结冰系统272的在涡轮出口270处的压力和/或温度，和/或在压缩机出口242处的压力和/或温度。压力/温度传感器510、512、514提供信号到控制系统280，该信号表示通道248、406和/或408中放气的压力和/或温度。例如，如果控制系统280确定通道408中放气的压力和/或温度低于最低阈值压力和/或温度值，则控制系统280使得阀控制器288操作流动控制设备508，以允许放气经由通道506和408从高压压缩机212流动到发动机防结冰系统272。如果通道408中放气的压力和/或温度大于温度阈值，控制系统280使得流动控制设备508防止来自高压压缩机212的放气经由通道506流动到发动机防结冰系统272。进一步地，如果控制系统280确定在压缩机出口242的下游需要压力和/或温度提升，则控制系统280可经配置使得流动控制设备410允许来自通道506和406的流体流动。
可选地，在上面所描述的实例放气系统202、302、402、502(以及下面所描述的602和702)中，控制系统280可基于发动机200的操作条件操作各种流动控制构件252、258、268、276、310、410和/或508。例如，在操作过程中，不同发动机转速和/或不同高度显著地改变由低压压缩机210和高压压缩机212提供的放气的压力和/或温度。例如，在高推力操作过程中，由低压压缩机210和高压压缩机212提供的放气的压力显著高于当发动机200处于空转时提供的放气的压力。因此，控制系统280可接收发动机200的(来自各种传感器290、312、414、416、510、512、514、616和/或主控制系统292)的操作参数或条件的指示，并且可相应地操作各种流动控制构件252、258、268、310、410和/或508。例如，如果控制系统280确定发动机200空转时，控制系统280可使得流动控制设备508移动到打开位置，以允许较高温度和/或较高压力的放气从高压压缩机212流动到发动机防结冰系统272。
此外，因为防结冰升压旁路系统504采用流动控制设备508，所以可移除发动机防结冰流动控制设备276(例如，压力调节器)。否则，如图5中所示，发动机防结冰流动控制设备276提供多余或安全阀设备。在其他实例中，图4中所述的混流旁路系统404可从图5中所述的放气系统502移除。
图6示出本文所描述的另一实例放气系统602。下面将不会再次详细描述实例放气系统602的那些组件，其与上述实例放气系统202的组件基本类似或相同且具有的功能与那些组件的功能基本类似或相同。代替地，感兴趣的读者参考上面相应描述。为了促进这一过程，相似结构将使用类似参考标记。同样地，虽然未示出，但是实例放气系统602可采用图3的补充放气旁路系统304。进一步地，图6的中间冷却器可与本文公开的其他实例放气系统104、202、302、402、502和702一起使用。
与本文所公开的放气系统104、202、302、402、502和702不同，实例放气系统602采用中间冷却器604(例如，空气至空气换热器)。图6的放气系统602包括涡轮压缩机230，该涡轮压缩机230具有压缩机232和涡轮234。特别是，压缩机232的压缩机入口236流体连接到低压压缩机210的放气端口238。在压缩机入口236从放气端口238接收放气之前，放气流过中间冷却器入口606和中间冷却器出口608之间的中间冷却器604。为了冷却放气，中间冷却器604接收由发动机200的风扇204提供的空气。风扇空气流过入口610和出口612之间的中间冷却器604。在入口610和出口612之间流动的冷却器风扇空气降低在中间冷却器入口606和中间冷却器出口608之间流动的放气的温度。
为了控制在中间冷却器出口608处的放气的温度，放气系统602采用风扇空气阀614。风扇空气阀614改变由风扇204提供的冷却风扇气流，且由此控制在预冷器出口608处的放气的空气温度。可选地，中间冷却器604可从大气入口接收环境空气。
所示实例的放气系统604采用从中间冷却器出口608向下游的传感器616(例如，温度传感器)，以感测或检测放气的温度。传感器616将与在中间冷却器出口608处的放气温度对应的信号发送到控制系统280。控制系统280确定在中间冷却器出口608处的温度值是否在阈值或者在阈值范围内。例如，如果控制系统280(例如经由比较器)确定放气的温度高于阈值温度值，则控制系统280指示阀控制器288，以命令风扇空气阀614允许更多风扇空气流到入口610中。如果在中间冷却器出口608处的放气温度低于该阈值，则控制系统280命令阀控制器288减少流动到入口610的风扇空气量。离开出口612的风扇空气向机外倾出。在一些实例中，离开中间冷却器604的出口612的风扇空气可按照规定路线发送以在飞机的其他系统中使用。
与已知的预冷器不同，所示实例的中间冷却器604采用基本较小尺寸蒙皮和重量，因为中间冷却器604不需要制定尺寸来容纳采用已知预冷器的已知放气系统所要求的最小体积。进一步地，中间冷却器604确保供应相对较小尺寸的涡轮压缩机(例如，比涡轮压缩机230更小)。另外或可选地，中间冷却器604显著地降低在压缩机出口242处的放气温度(例如，涡轮压缩机230的排气温度)。因此，中间冷却器604减少通常由ECS250提供的冷却量。以这种方式，可以减少ECS250的ECS包换热器的尺寸和/或数量，从而引起较小的飞机阻力。通过显著降低在压缩机出口242处的放气温度，中间冷却器604执行一些通常由ECS250提供的冷却功能。
图7是另一实例飞机发动机700的局部剖视图，该实例飞机发动机700具有本文所描述的另一实例放气系统702。下面将不会再次详细描述实例发动机700和实例放气系统702的那些组件，其与上述实例发动机200和实例放气系统202的组件基本类似或相同且具有的功能与那些组件的功能基本类似或相同。代替地，感兴趣的读者参考上面相应描述。为了促进这一过程，相似结构将使用类似参考标记。
在所示的实例中，放气系统702采用涡轮压缩机230，该涡轮压缩机230设置在发动机700的外壳704内。图7的压缩机232从发动机700的低压放气端口238接收低压放气。更具体地，如图7中所示，压缩机入口236从低压压缩机210的第五级接收放气且提供压缩空气或增压空气到例如热防结冰系统254、272、环境控制系统250和/或经由压缩空气操作的飞机的任何其他系统。在一些实例中，放气系统702可采用双入口源使压缩机232能够在第一操作时间段期间(例如，当发动机700空转时)从高压源(例如，高压压缩机212)接收放气，并且使压缩机232能够在第二操作时间段期间(例如，在巡航高度下)从低压源吸入放气。
在所示的实例中，涡轮234经由涡轮入口262从发动机700的高压涡轮222接收高压放气。虽然未示出，但是涡轮234可以可选地从高压压缩机212(例如，不同级的任何一个级)接收放气。在一些实例中，放气系统702可采用双入口源以使涡轮234能够在第一操作时间段期间(例如，当发动机700空转时)从高压源(例如高压涡轮222)接收放气，并且使涡轮234能够在第二操作时间段期间(例如，在起飞过程中)从涡轮222的较低压力级和/或高压压缩机212吸入放气。如上所述，涡轮234经由轴260接收放气，以操作压缩机232。
在所示的实例中，从涡轮234排出的较低温度放气用于冷却。通常，涡轮出口270可流体连接到需要冷却的系统(例如，飞机100的第二系统或其他系统)。例如，如图7中所示，所示实例的涡轮出口270排入低压(LP)涡轮壳体706中。特别是，从涡轮234排出的冷却放气可以用于冷却涡轮叶片708、壳体706等。冷却壳体706和/或叶片708例如维持涡轮叶片708和壳体706之间的适当间隙或间隔(例如，防止由于升高温度引起的收缩和/或膨胀)。在其他实例中，可流体连接涡轮出口270，以冷却涡轮222、224的其他部分和/或飞机发动机700或飞机的任何其他组件。在一些实例中，放气系统702可与上面所公开的实例放气系统104、202、302、402、502和602的任何一个结合。例如，涡轮出口270可排出放气用于冷却和/或在防结冰系统272中使用。
图8是表示实例方法的流程图，该实例方法可用实例放气系统，如图1B的放气系统104、202、302、402、502、602和/或702，和/或控制系统，如图2-7的控制系统280实施。在此实例中，该方法包括用于由处理器如实例控制系统280中所示的处理器282执行的程序。该程序可体现为软件，该软件存储在有形计算机可读介质上，如CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、数字多功能光盘(DVD)或与该处理器和/或控制系统280关联的存储器，但是整个程序和/或其部分可以可选地由除处理器282以外的装置执行，和/或体现为固件或专用硬件。进一步地，虽然参考图8中所示的流程图描述了该实例程序，但是可以可选地使用许多其他实施实例控制系统280和/或阀控制器288的方法。例如，可以改变所述块的执行顺序，和/或可以改变、消除或组合一些所描述的块。
如上面所提到的，图8的实例方法或过程可使用编码指令(例如，计算机可读指令)实施，所述编码指令存储在有形计算机可读介质上，如硬盘驱动器、快闪式存储器、只读存储器(ROM)、压缩磁盘(CD)、数字多功能光盘(DVD)、高速缓冲存储器、随机存取存储器(RAM)和/或其中信息被存储任何持续时间(例如，延长时间段、永久地、用于简要情况、用于暂时缓冲和/或用于信息的高速缓存)的任何其他存储介质。如本文所用，术语有形计算机可读介质明确定义为包括任何类型的计算机可读存储器且排除传播信号。另外或可选地，图8的实例过程可使用编码指令(例如，计算机可读指令)实施，所述编码指令存储在非临时性计算机可读介质上，如硬盘驱动器、快闪式存储器、只读存储器、压缩磁盘、数字多功能光盘、高速缓冲存储器、随机存取存储器和/或其中信息被存储任何持续时间(例如，延长时间段、永久地、用于简要情况、用于暂时缓冲和/或用于信息的高速缓存)的任何其他存储介质。如本文所用，术语非临时性计算机可读介质明确定义为包括任何类型的计算机可读介质且排除传播信号。
出于讨论的目的，结合实例控制系统280和实例阀控制器288描述图8的实例过程800。以这种方式，图8的实例过程800的每个实例操作是实施由图2-7的实例控制系统280或阀控制器288的一个或多个块执行的一个或多个相应操作的实例实施方式。
详细转向图8，控制系统280监视放气系统的系统参数(块802)。例如，控制系统280可经配置监视本文所公开的实例放气系统104、202、302、402、502、602和/或702的一个或多个系统参数。为了监视系统参数，控制系统280从传感器290、312、414、416、510、512、514、616和/或主控制系统292接收一个或多个信号。例如，系统参数可包括放气的压力、放气的温度、发动机200的速度、飞机的高度等。控制系统280经由输入/输出模块284接收信号。
控制系统280比较该系统参数与阈值(块804)。例如，控制系统280可以经由比较器286比较经由传感器290、312、414、416、510、512、514、616接收的放气的压力和/或温度与从查找表或存储器检索的各自阈值或与由传感器290、312、414、416、510、512、514、616接收的其他值。在一些实例中，该系统参数和/或该阈值可以基于飞机的其他操作条件。
然后，控制系统280可确定由例如传感器290、312、414、416、510、512、514、616测量的系统参数是否在该阈值内(块806)。如果该系统参数在该阈值内，则控制系统280返回到块802，以继续监视该系统参数。例如，如果在涡轮出口270处的放气压力基本等于在压缩机出口242处的压力，则控制系统280可使得流动控制构件410保持处于打开位置，以确保经由混流旁路系统404的流动。
如果控制系统280确定该系统参数不在该阈值内，则控制系统280命令阀控制器288操作流动控制构件(块808)。例如，如果在涡轮出口270处的放气压力基本上不等于在压缩机出口242处的压力，控制系统280可使得流动控制构件410移动到关闭位置，以防止经由混流旁路系统404的流动。
图9是根据本公开教导的实施实例放气系统202、302、402、502、602和/或702的实例方法的流程图。虽然是实施实例放气系统的实例方式，但是可以以任何其他方式结合、划分、重新布置、省略、消除和/或实施图8中所示块和/或过程中的一个或多个。更进一步地，图9的实例方法可包括一个或多个过程和/或块，除了或代替图9中所示的那些，和/或可包括一个以上任意或全部所示过程和/或块。进一步地，虽然参照图9中所示的流程图描述实例方法900，但是可以可选地使用许多其他实施放气系统的方法。
参照图9，涡轮压缩机230操作地连接到飞机的发动机200(块902)。涡轮压缩机230的压缩机入口236经由例如放气端口238和通道240流体连接到低压放气源(块904)。涡轮压缩机230的压缩机出口242经由通道248流体连接到飞机的第一系统，如ECS250、机翼防结冰系统254等(块906)。涡轮压缩机230的涡轮入口262经由通道264流体连接到发动机200的高压压缩机212(块908)，并且涡轮压缩机230的涡轮出口270流体连接到飞机的第二控制系统，如发动机防结冰系统272(块910)。另外或可选地，涡轮压缩机230的涡轮出口270可连接到要求冷却的飞机100的系统，如低压(LP)涡轮壳体706(块910)。
在一些实例中，高压放气源或放气端口266可经由升压旁路系统504直接地或流体地连接到第二控制系统272(块912)。
在一些实例中，可基于在涡轮出口270处的放气压力和在压缩机出口242处的放气的压力比较，流体连接涡轮出口270和压缩机出口242，以混合放气(块914)。例如，可采用混流旁路系统404，以流体连接涡轮出口270和压缩机出口242。
在一些实例中，高压放气源(例如，高压压缩机212)可流体连接到压缩机出口242到旁路涡轮压缩机230且基于在压缩机出口242处的放气的体积流率补充放气(块916)。例如，高压放气源212可经由补充放气旁路系统304流体连接到压缩机出口242。
图10示出本文所描述的另一实例放气系统1000。下面将不会再次详细描述实例放气系统1000的那些组件，其与上述实例发动机200和实例放气系统202的组件基本类似或相同且具有的功能与那些组件的功能基本类似或相同。代替地，感兴趣的读者参考上面相应描述。为了促进这一过程，相似结构将使用类似参考标记。
参照图10，实例放气系统1000采用双入口放气系统1002。双入口放气系统1002包括第一双入口放气系统1004和第二双入口放气系统1006，第一双入口放气系统1004与涡轮压缩机230的压缩机232关联，第二双入口放气系统1006与涡轮压缩机230的涡轮234关联。以这种方式，压缩机232能够从低压压缩机210和/或高压压缩机212的不同级接收处于不同压力和/或温度的放气，并且涡轮234能够从高压压缩机212和/或低压压缩机210的不同级接收处于不同压力和/或温度的放气。例如，第一双入口放气系统1004可以从低压压缩机210的第五级或低压压缩机210的第八级提供放气到压缩机232。同样地，第二双入口放气系统1006可以从高压压缩机212的第十五级或高压压缩机212的第八级提供放气到涡轮234。
因此，可在不同飞行条件下利用具有不同压力和/或温度的放气，以满足控制系统246(例如，ECS250、机翼防结冰系统254、发动机防结冰系统272等)的压力和/或温度需求，同时减小涡轮压缩机230的尺寸蒙皮(例如，尺寸和重量)。例如，当发动机200正以相对高推力(例如，在起飞过程中和/或在巡航高度下)操作时，来自低压压缩机210的放气可具有比例如当发动机正以相对低推力操作时(例如，当空转时)来自低压压缩机210的放气更高的压力和/或温度。因此，为了确保来自低压压缩机210的压力和/或温度足以满足控制系统246的需求，涡轮压缩机通常基于在低推力条件下放气的压力和/或温度制定尺寸(例如，提供10：1的比例)。因此，涡轮压缩机可具有比满足在高推力条件下控制系统246的需求所需要的涡轮压缩机相对较大尺寸蒙皮，以满足控制系统246在低推力条件下的需求。因此，通过使用双入口，可在不同飞行条件下提供来自低压压缩机210和/或高压压缩机212的较高级的放气到涡轮压缩机230。通过在低推力条件下(例如，在非飞行条件下或当飞机空转时)从压缩机210和212的较高压力源提供放气到涡轮压缩机230，所示实例的涡轮压缩机230可基于较高压力放气制定尺寸(例如，5:1的比例)，导致涡轮压缩机230具有相对较小的尺寸蒙皮，从而降低与飞机100关联的重量和成本。
如所示实例中示出，第一双入口放气系统1004流体连接压缩机入口236到低压压缩机210和高压压缩机212。如所示，第一双入口放气系统1004包括第一入口通道1008和第二入口通道1010。例如，第一入口通道1008流体连接压缩机入口236到低压压缩机210的低压端口238，并且第二入口通道1010流体连接压缩机入口236到高压压缩机212的低压端口或中间端口1012。例如，低压端口238可提供来自低压压缩机210的第五级的流体，并且中间端口1012可提供来自高压压缩机212的第八级的流体。如上所述，在中间端口1012处的放气压力大于在低压端口238处的放气压力。
类似地，第二双入口放气系统1002流体连接涡轮压缩机230的涡轮234到高压压缩机212的不同级。如在所示实例中所示，第二双入口放气系统1006包括第三入口通道1014和第四入口通道1016。例如，第三入口通道1014流体连接涡轮入口262和高压压缩机212的高压端口266，并且第四入口通道1016流体连接涡轮入口262和高压压缩机212的中间端口1012。高压端口266可提供来自高压压缩机212的第十五级的放气，并且中间端口1012可提供来自高压压缩机212的第八级的放气。在高压端口266处的放气压力大于在中间端口1012处的放气压力。
如所示，压缩机入口236和涡轮入口262流体连接到公共端口(即，中间端口1012)。然而，在其他实例中，压缩机入口236或涡轮入口262可以不流体连接到公共端口。因此，在一些实例中，双入口放气系统1002从低压压缩机210和/或高压压缩机212的公共级或者从低压压缩机210和/或高压压缩机212的不同级提供放气到压缩机232和涡轮234。
为了从端口238和1012之一引导放气到压缩机入口236和/或从端口266和1012之一引导放气到涡轮入口262，双入口放气系统1002采用一个或多个流动控制构件或阀244、268、1018、1020。例如，为了控制低压端口238或中间端口1012和压缩机入口236之间的流体流动，第一双入口放气系统1004采用流动控制构件244(例如，止回阀)和流动控制构件1018(例如，卸压截流阀)，流动控制构件244连接到第一入口通道1008，流动控制构件1018连接到第二入口通道1010。特别地，流动控制构件244定位在低压端口238和压缩机入口236之间，并且流动控制构件1018定位在中间端口1012和压缩机入口236之间。另外，第一入口通道1008和第二入口通道1010从各自的流动控制构件244和1018向下游且从压缩机入口236向上游会聚到通道240中。
同样地，为了控制涡轮入口262和高压端口266或中间端口1012之间的流体流动，第二双入口放气系统1006采用流动控制构件268和流动控制构件1020，流动控制构件268连接到第三入口通道1014，流动控制构件1020连接到第四入口通道1016。特别地，流动控制构件268定位在高压端口266和涡轮入口262之间，并且流动控制构件1020定位在中间端口1012和涡轮入口262之间。第三入口通道1014和第四入口通道1016从各自的流动控制构件268和1020向下游且从涡轮入口262向上游会聚到通道264中。
所示实例中示出的第一双入口放气系统1004的流动控制构件244是止回阀或回流防止器，该止回阀或回流防止器允许流体在基于压力差的一个方向上流动经过流动控制构件244。更具体地，当从流动控制构件244向上游(例如，在端口238处)的放气压力大于从流动控制构件244向下游(例如，在压缩机入口236处)的放气压力时，流动控制构件244移动到打开位置以允许放气从低压端口238流动到压缩机入口236。然而，如果从流动控制构件244向下游(例如，在压缩机入口236处)的压力大于从流动控制构件244向上游(即，在低压端口238处)的放气压力，该流动控制构件移动到关闭位置以防止流体流动经过低压端口238和压缩机入口236之间的流动控制构件244。
同样地，所示实例中示出的第二双入口放气系统1006的流动控制构件1020是止回阀或回流防止器，该止回阀或回流防止器允许流体在基于压力差的一个方向上流动经过流动控制构件1020。更具体地，当从流动控制构件1020向上游(例如，在中间端口1012处)的放气压力大于从流动控制构件1020向下游(例如，在涡轮入口262处)的放气压力时，流动控制构件1020移动到关闭位置以防止流体流动穿过中间端口1012和涡轮入口262之间的流动控制构件1020。然而，如果从流动控制构件1020向上游(例如，在涡轮入口262处)的放气压力小于从流动控制构件244向下游(即，在中间端口1012)的放气压力，流动控制构件1020移动到打开位置以允许放气从中间端口1012流动到涡轮入口262。
所示实例的流动控制构件244和1020基于各自的流动控制构件1018和268的操作在打开位置和关闭位置之间移动。所示实例中示出的各自第一和第二双入口放气系统1004和1006的流动控制构件1018和268是卸压截流阀。流动控制构件1018和268每个在打开位置和关闭位置之间都是可控制或可移动的。例如，当第一双入口放气系统1004的流动控制构件1018在打开位置时，来自中间端口1012的放气经由第二入口通道1010和通道240流过流动控制构件1018到压缩机入口236。因此，因为在中间端口1012处的放气压力大于在低压端口238处的放气压力，所以在压缩机入口236(例如，在流动控制构件244的出口处)的放气压力大于在低压端口238处的放气压力。因此，穿过流动控制构件244的压力差使得流动控制构件244移动到关闭位置，从而防止经由第一入口通道1008从低压端口238到压缩机入口236的流体流动。然而，当流动控制构件1018移动到关闭位置时，防止来自中间端口1012的放气流动到压缩机入口236。因此，在压缩机入口236处的放气压力减小。当从流动控制构件244向下游的压力小于从流动控制构件244向上游的放气压力时，穿过流动控制构件244的压力差又使得流动控制构件244移动到打开位置，从而允许经由第一入口通道1008和通道240从低压端口238到压缩机入口236的流体流动。换句话说，当流动控制构件1018移动到打开位置时，压缩机入口236经由第二入口通道1010从中间端口1012接收放气，并且当流动控制构件1018移动到关闭位置时，压缩机入口236经由第一入口通道1008从低压端口238接收放气。
类似地，当第二双入口放气系统1006的流动控制构件268移动到打开位置时，来自高压端口266的放气经由第三入口通道1014和通道264流过流动控制构件268到涡轮入口262。因此，从流动控制构件1020向上游(例如，在中间端口1012处)的放气压力大于从流动控制构件1020向下游(例如，在中间端口1012处)的放气压力。因此，穿过流动控制构件1020的压力差使得流动控制构件1020移动到关闭位置，从而防止经由第四入口通道1016的在涡轮入口262和中间端口1012之间的流体流动。当流动控制构件268移动到关闭位置时，防止来自高压端口266的放气流动到涡轮入口262。因此，在涡轮入口262处的放气压力减小。当从流动控制构件1020向下游(例如，在涡轮入口262处)的压力小于从流动控制构件1020向上游(例如，在中间端口1012处)的放气压力时，流动控制构件1020又移动到打开位置，允许来自中间端口1012的放气经由第四入口通道1016和通道264流动到涡轮入口262。换句话说，当流动控制构件268移动到关闭位置时，涡轮入口262接收来自中间端口1012的放气，并且当流动控制构件268移动到打开位置时，涡轮入口262接收来自高压端口266的放气。
第一双入口放气系统1004可独立于第二双入口放气系统1006被控制。例如，流动控制构件1018和268可彼此独立操作，以便压缩机入口236可以从中间端口1012接收放气，而涡轮入口262从高压端口266接收放气；压缩机入口236可从低压端口238接收放气，而涡轮入口262从中间端口1012接收放气；压缩机入口236可从低压端口238接收放气，而涡轮入口从高压端口266接收放气；或者压缩机入口236和涡轮入口262可同时从中间端口1012接收放气。换句话说，如果压缩机232或涡轮234中的一个从中间端口1012接收放气，压缩机232或涡轮234中的另一个不需要从中间端口1012接收放气，即使第二入口通道1010与第四入口通道1016流体连通。
控制系统280可操作流动控制构件1018和268。如所示实例中示出的，放气系统1000采用控制系统280操作双入口放气系统1002。例如，为了操作双入口放气系统1002，控制系统280可经配置操作各自的第一和第二双入口放气系统1004和1006的流动控制构件1018和268。另外，控制系统280可经配置如上面所指出的操作各流动控制构件252、258和276。
所示实例的控制系统280包括微处理器282、输入/输出模块284、比较器286和阀控制器288。例如，传感器1022可经由输入/输出模块284提供与放气压力对应的信号到微处理器282。控制系统280可确定由传感器122测量的低压端口238的压力值是否在预先确定的压力范围内和/或在对于飞机100的给定高度和/或给定速度的压力范围内。例如，比较器286可比较由传感器122提供的信号到例如由查找表提供的压力阈值或范围。基于该比较，控制系统280可命令阀控制器288使得流动控制构件1018在允许放气从中间端口1012流动到压缩机入口236的打开位置和允许放气从低压端口238流动到压缩机入口236的关闭位置之间移动。同样地，控制系统280可经由例如传感器1024确定高压端口266的压力值是否大于预先确定的压力范围和/或在对于飞机100的给定高度和/或给定速度的压力范围。例如，比较器286可比较由传感器1024提供的信号与由例如查找表提供的压力阈值或范围。基于该比较，控制系统280可命令阀控制器288使得流动控制构件268在允许放气从中间端口1012流动到涡轮入口262的关闭位置和允许放气从高压端口266流动到涡轮入口262的关闭位置之间移动。在一些实例中，流动控制构件244和/或1020可以是经由控制系统280操作的压力控制阀(例如，类似于流动控制构件1018和268)。
在一些实例中，双入口放气系统1002可经配置(例如，基于在高节流或低节流条件期间放气的压力)手动操作。例如，流动控制构件1018和268可以是压力调节器(例如，弹簧操作的调节器诸如关闭阀门的弹簧)，其基于在不同飞行条件(例如，高推力和低推力条件)下由放气提供的穿过流动控制构件1018和268的压力差在打开位置和关闭位置之间移动。例如，流动控制构件1018可经配置当在中间端口1012处的放气压力大于预先确定的或预先设定的压力值(例如，与高推力条件关联的压力)时移动到关闭位置，且当在中间端口1012处的放气压力小于预先确定的或预先设定的压力值(例如，指示低推力条件的压力)时移动到打开位置。同样，流动控制构件268可经配置当在高压端口266处的放气压力大于预先确定的或预先设定的压力值(例如，与高推力条件关联的压力值)时移动到关闭位置，且当在高压端口268处的放气压力小于预先确定的或预先设定的压力值(例如，指示低推力条件的压力值)时移动到打开位置。
图11是表示实例方法1100的流程图，该实例方法1100可用实例双入口放气系统，如图10的双入口放气系统1002，和/或控制系统，如图10的控制系统280实施。在此实例中，该方法包括用于由处理器如实例控制系统280中所示的处理器282执行的程序。该程序可体现为软件，该软件存储在有形计算机可读介质上，如CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、数字多功能光盘(DVD)或与该处理器和/或控制系统280关联的存储器，但是整个程序和/或其部分可以可选地由除处理器282以外的设备执行，和/或体现为固件或专用硬件。进一步地，虽然参考图11中所示的流程图描述了该实例程序，但是可以可选地使用许多其他实施实例控制系统280和/或阀控制器288的方法。例如，可以改变所述块的执行顺序，和/或可以改变、消除或组合一些所描述的块。
如上面所提到的，图10的实例方法或过程可使用编码指令(例如，计算机可读指令)实施，所述编码指令存储在有形计算机可读介质上，如硬盘驱动器、快闪式存储器、只读存储器(ROM)、压缩磁盘(CD)、数字多功能光盘(DVD)、高速缓冲存储器、随机存取存储器(RAM)和/或其中信息被存储任何持续时间(例如，延长时间段、永久地、用于简要情况、用于暂时缓冲和/或用于信息的高速缓存)的任何其他存储介质。如本文所用，术语有形计算机可读介质明确定义为包括任何类型的计算机可读存储器且排除传播信号。另外或可选地，图11的实例过程可使用编码指令(例如，计算机可读指令)实施，所述编码指令存储在非临时性计算机可读介质上，如硬盘驱动器、快闪式存储器、只读存储器、压缩磁盘、数字多功能光盘、高速缓冲存储器、随机存取存储器和/或其中信息被存储任何持续时间(例如，延长时间段、永久地、用于简要情况、用于暂时缓冲和/或用于信息的高速缓存)的任何其他存储介质。如本文所用，术语非临时性计算机可读介质明确定义为包括任何类型的计算机可读介质且排除传播信号。
出于讨论的目的，结合实例双入口放气系统1002描述图11的实例过程1100。以这种方式，图11的实例过程1100的每个实例操作是由图10的实例双入口放气系统1002执行的一个或多个相应操作的实例实施方式。
详细转向图11，控制系统280监视双入口放气系统1002的系统参数(块1102)。例如，控制系统280可经配置监视本文所公开的实例第一双入口放气系统1004或第二双入口放气系统1006的一个或多个的系统参数。为了监视系统参数，控制系统280从传感器1022、1024和/或主控制系统292接收一个或多个信号。例如，系统参数可包括在低压端口238、高压端口266处的放气的压力和/或温度、发动机200的推力条件、来自主控制系统292的飞机100的速度和/或飞机100的高度等。控制系统280经由输入/输出模块284接收信号。
控制系统280比较该系统参数与阈值(块1104)。例如，控制系统280可以经由比较器286比较测得的经由传感器1022或1024接收的放气压力和/或温度与从查找表或存储器检索的各自的阈值，或者与由传感器1022或1024接收的其他值。
然后，控制系统280可确定由例如第一双入口放气系统1004的传感器1022测量的系统参数是否在该阈值内(块1106)。如果该系统参数值在该阈值内，则控制系统280使得第一双入口放气系统1004提供来自第一压力源的放气(块1108)。例如，控制系统280使得流动控制构件1018移动到关闭位置，以允许来自低压端口238的放气流动到压缩机入口236。
如果该系统参数不在该阈值内，则控制系统280使得第一双入口放气系统1004提供来自第二压力源的放气(块1110)。例如，控制系统280使得流动控制构件1018移动到打开位置以允许来自中间端口1012的放气流动到压缩机入口236。
然后，控制系统280可确定由例如第二双入口放气系统1006的传感器1024测量的系统参数是否在该阈值内(块1112)。如果该系统参数是在该阈值内，则控制系统280使得第二双入口放气系统1006提供来自第三压力源的放气(块1114)。例如，控制系统280使得流动控制构件268移动到打开位置以允许来自高压端口266的放气流动到涡轮入口262。
如果该系统参数不在该阈值内，则控制系统280使得第二双入口放气系统1006提供来自第四压力源的放气(块1116)。例如，控制系统280使得流动控制构件268移动到关闭位置以允许来自中间端口1012的放气流动到涡轮入口262。
在其他实例中，该系统参数可以基于飞机100的速度。例如，控制系统280可接收表示飞机速度的速度值。如果该控制系统确定该速度值大于阈值速度值(例如，表示在飞行中或相对高推力条件的速度)，则控制系统280使得流动控制构件1018和268移动到其各自的关闭位置。如果控制系统280确定该速度值小于该阈值速度值，则控制系统280使得第一和第二流动控制构件1018和268移动到其各自的打开位置。
在其他实例中，控制系统280可基于从压缩机出口242和/或涡轮出口270向上游的系统参数(例如，放气的压力和/或温度)操作第一和第二流动控制构件1018和268。例如，控制系统280可基于在压缩机出口242或涡轮出口270处的放气压力和/或温度相对于预先确定的阈值压力或温度值的比较，使得流动控制构件1018和268在其各自的打开位置和关闭位置之间移动。
图12是根据本公开的教导的实施实例放气系统1002的实例方法1200的流程图。虽然是实施实例放气系统的实例方式，但是可以以任何其他方式结合、划分、重新布置、省略、消除和/或实施图12中所示块和/或过程中的一个或多个。更进一步地，图12的实例方法可包括一个或多个过程和/或块，除了或代替图12中所示的那些，和/或可包括一个以上任意或全部所示过程和/或块。进一步地，虽然参照图12中所示的流程图描述实例方法1200，但是可以可选地使用许多其他实施放气系统1002的方法。
参照图12，涡轮压缩机230操作地连接到飞机100的发动机200(块1202)。更具体地，涡轮压缩机230经由双入口放气系统1002连接到发动机200。特别地，涡轮压缩机230的压缩机入口236经由例如低压端口238和第一入口通道1008流体连接到低压放气源(块1204)。涡轮压缩机230的压缩机入口236经由例如中间端口1012和第二入口通道1010流体连接到中间压力放气源(块1206)。涡轮压缩机230的涡轮入口262经由例如高压端口266和第三入口通道1014流体连接到发动机200的高压放气源(块1208)，并且涡轮压缩机230的涡轮入口262经由例如中间端口1012和第四入口通道1016流体连接到中间压力放气源(块1210)。此外，第一、第二、第三和第四入口通道1008、1010、1014和1016经由一个或多个流体控制装置如流动控制构件244、1018、268和1020流体隔离(块1212)。
在一些实例中，压缩机入口236和涡轮入口262可流体连接到公共中间压力放气源。在其他实例中，压缩机入口236和涡轮入口262可流体连接到不同的中间压力放气源。
在下面列举段落中描述根据本公开的发明主题的说明性的非排他实例：
A1、一种设备，其包括：
涡轮压缩机，其包括：
压缩机，其具有的压缩机入口流体连接到飞机发动机的低压压缩机和该飞机发动机的高压压缩机的中间端口，该压缩机入口基于该飞机的第一系统参数从该低压压缩机或该高压压缩机接收流体；和
涡轮，其具有的涡轮入口流体连接到该飞机发动机的高压压缩机的中间端口和该高压压缩机的高压端口，该涡轮入口基于该飞机的第二系统参数从该高压压缩机的中间端口或该高压压缩机的高压端口接收流体。
A2、根据段落A1所述的设备，其中第一系统参数基本类似于第二系统参数。
A3、根据段落A2所述的设备，其中第一系统参数和第二系统参数的每个都包括该飞机的速度。
A4、根据段落A1所述的设备，其中第一系统参数包括第一压力值，并且第二系统参数包括第二压力值。
A5、根据段落A4所述的设备，其中当来自该低压压缩机的流体压力大于第一压力值时，该压缩机入口从该低压压缩机接收流体，并且当来自该低压压缩机的流体压力小于第一压力值时，该压缩机入口从该高压压缩机的中间端口接收流体。
A6、根据段落A4所述的设备，其中当来自该高压端口的流体压力大于第二压力值时，该涡轮入口从该高压压缩机的中间端口接收流体，并且当来自该高压端口的流体压力小于第二压力值时，该涡轮入口从该高压压缩机的高压端口接收流体。
A7、根据段落A1所述的设备，其进一步包括第一入口通道，以流体连接该低压端口和该压缩机入口，以及第二入口通道，以流体连接该中间端口和该压缩机入口。
A8、根据段落A7所述的设备，其进一步包括第三入口通道，以流体连接该高压端口和该涡轮入口，以及第四入口通道，以流体连接该中间端口和该涡轮入口。
A9、根据段落A8所述的设备，其进一步包括流动控制构件，以控制第一流体入口通道、第二流体入口通道、第三流体入口通道和第四流体入口通道之间的流体流动。
A10、根据段落A9所述的设备，其中流动控制构件包括第一止回阀和第一截流阀，第一止回阀流体连接到该低压端口和该压缩机入口之间的第一入口通道，并且第一截流阀流体连接到该中间端口和该压缩机入口之间的第二入口通道。
A11、根据段落A10所述的设备，其中流动控制构件包括第二截流阀和第二止回阀，第二截流阀流体连接到该高压端口和该涡轮入口之间的第三入口通道，并且第二止回阀流体连接到该中间端口和该涡轮入口之间的第四入口通道。
A12、一种设备，其包括：
涡轮压缩机，其包括压缩机和涡轮；
第一入口通道，以流体连接来自飞机发动机的低压端口到该压缩机的压缩机入口；
第二入口通道，以流体连接来自该飞机发动机的第一中间端口到该压缩机入口；
第三入口通道，以流体连接来自飞机发动机的高压端口到该涡轮的涡轮入口；和
第四入口通道，以流体连接来自该飞机发动机的第二中间端口到该涡轮入口。
A13、根据段落A12所述的设备，其中第一中间端口和第二中间端口是公共端口。
A14、根据段落A12所述的设备，其中独立于经过第三入口通道和第四入口通道的流体流动控制经过第一入口通道和第二入口通道的流体流动。
A15、根据段落A13所述的设备，其进一步包括第一阀和第二阀，第一阀流体连接到该低压端口和该压缩机入口之间的第一入口通道，第二阀流体连接到该中间端口和该压缩机入口之间的第二入口通道，其中第二阀在打开位置和关闭位置之间的操作使得第一阀在打开位置和关闭位置之间移动。
A16、根据段落A15所述的设备，其进一步包括第三阀和第四流体阀，第三阀流体连接到该高压端口和该涡轮入口之间的第三入口通道，第四流体阀流体连接到该中间端口和该涡轮入口之间的第四入口通道，其中第三阀在打开位置和关闭位置之间的操作使得第四阀在打开位置和关闭位置之间移动。
A17、根据段落A16所述的设备，其中第一入口通道和第二入口通道从该压缩机入口向上游且从第一阀和第二阀向下游会聚，并且第三入口通道和第四入口通道从该涡轮入口向上游且从第三阀和第四阀向下游会聚。
A18、一种方法，其包括：
经由第一入口通道流体连接涡轮压缩机的压缩机入口到由飞机发动机的低压压缩机提供的低压放气源，并且经由第二入口通道流体连接该压缩机入口到由该飞机发动机的高压压缩机提供的中间放气源；以及
经由第三入口通道流体连接该涡轮压缩机的涡轮入口到由该飞机发动机的高压压缩机提供的高压放气源，并且经由第四入口通道流体连接该涡轮入口和由高压压缩机提供的中间放气源。
A19、根据段落A18所述的方法，其进一步包括在该飞机的飞行条件下使得该压缩机入口从该低压放气源接收放气，且使得该涡轮入口从该中间放气源接收放气，以及当该飞机发动机空转时在非飞行条件下使得该压缩机入口从该中间放气源接收放气，且使得该涡轮入口从该高压放气源接收放气。
A20、根据段落A18所述的方法，其进一步包括经由流动控制装置隔离第一入口通道、第二入口通道、第三入口通道和第四入口通道。
虽然本文已经描述了某些制造实例方法、设备和物件，但是本专利的覆盖范围并不限于此。相反，本专利涵盖从字面上或在等同原则下公平落入所附权利要求书范围内的所有制造方法、设备和物件。

Claims (17)

1.一种设备，其包括：
涡轮压缩机(230)，其包括：
压缩机(232)，其具有的压缩机入口(236)流体连接到飞机发动机(102、200)的低压压缩机(210)和所述飞机发动机的高压压缩机(212)的中间端口(1012)，所述压缩机入口基于飞机(100)的第一系统参数从所述低压压缩机或所述高压压缩机接收流体；和
涡轮(234)，其具有的涡轮入口(262)流体连接到飞机发动机的所述高压压缩机(212)的中间端口(1012)和所述高压压缩机(212)的高压端口(266)，所述涡轮入口基于所述飞机的第二系统参数从所述高压压缩机的中间端口或所述高压压缩机的高压端口接收流体。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述第一系统参数基本类似于所述第二系统参数。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述第一系统参数和所述第二系统参数的每个都包括所述飞机的速度。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述第一系统参数包括第一压力值，并且所述第二系统参数包括第二压力值。
5.如权利要求4所述的设备，其中当来自所述低压压缩机的流体压力大于所述第一压力值时，所述压缩机入口从所述低压压缩机接收流体，并且当来自所述低压压缩机的流体压力小于所述第一压力值时，所述压缩机入口从所述高压压缩机的中间端口接收流体。
6.如权利要求4所述的设备，其中当来自所述高压端口的流体压力大于所述第二压力值时，所述涡轮入口从所述高压压缩机的中间端口接收流体，并且当来自所述高压端口的流体压力小于所述第二压力值时，所述涡轮入口从所述高压压缩机的高压端口接收流体。
7.如权利要求1所述的设备，其进一步包括第一入口通道(1008)，以流体连接低压端口(238)和所述压缩机入口(236)，以及第二入口通道(1010)，以流体连接所述中间端口(1012)和所述压缩机入口(236)。
8.如权利要求7所述的设备，其进一步包括第三入口通道(1014)，以流体连接所述高压端口(266)和所述涡轮入口(262)，以及第四入口通道(1016)，以流体连接所述中间端口(1012)和所述涡轮入口(262)。
9.如权利要求8所述的设备，其进一步包括流动控制构件(244、268、1018、1020)，以控制所述第一流体入口通道、第二流体入口通道、第三流体入口通道和第四流体入口通道之间的流体流动。
10.如权利要求9所述的设备，其中所述流动控制构件包括第一止回阀(244)和第一截流阀(1018)，所述第一止回阀(244)流体连接到所述低压端口和所述压缩机入口之间的第一入口通道，所述第一截流阀(1018)流体连接到所述中间端口和所述压缩机入口之间的第二入口通道。
11.如权利要求10所述的设备，其中所述流动控制构件包括第二截流阀(268)和第二止回阀(1020)，所述第二截流阀(268)流体连接到所述高压端口和所述涡轮入口之间的第三入口通道，所述第二止回阀(1020)流体连接到所述中间端口和所述涡轮入口之间的第四入口通道。
12.如权利要求8所述的设备，其中独立于经过所述第三入口通道和第四入口通道的流体流动控制经过所述第一入口通道和第二入口通道的流体流动。
13.如权利要求8所述的设备，其进一步包括：
第一阀(244)和第二阀(1018)，所述第一阀(244)流体连接到所述低压端口(238)和所述压缩机入口(236)之间的第一入口通道(1008)，所述第二阀(1018)流体连接到所述中间端口(1012)和所述压缩机入口(236)之间的第二入口通道(1010)，其中所述第二阀在打开位置和关闭位置之间的操作使得所述第一阀在打开位置和关闭位置之间移动；以及
第三阀(268)和第四流体阀(1020)，所述第三阀(268)流体连接到所述高压端口(266)和所述涡轮入口(262)之间的第三入口通道(1014)，所述第四流体阀(1020)流体连接到所述中间端口(1012)和所述涡轮入口(262)之间的第四入口通道(1016)，其中所述第三阀在打开位置和关闭位置之间的操作使得所述第四阀在打开位置和关闭位置之间移动。
14.如权利要求13所述的设备，其中所述第一入口通道和所述第二入口通道从所述压缩机入口向上游且从所述第一阀和第二阀向下游会聚，并且所述第三入口通道和所述第四入口通道从所述涡轮入口向上游且从所述第三阀和第四阀向下游会聚。
15.一种方法，其包括：
经由第一入口通道流体连接涡轮压缩机的压缩机入口到由飞机发动机的低压压缩机提供的低压放气源，并且经由第二入口通道流体连接所述压缩机入口到由所述飞机发动机的高压压缩机提供的中间放气源；以及
经由第三入口通道流体连接所述涡轮压缩机的涡轮入口到由所述飞机发动机的高压压缩机提供的高压放气源，并且经由第四入口通道流体连接所述涡轮入口和由高压压缩机提供的中间放气源。
16.如权利要求15所述的方法，其进一步包括在所述飞机的飞行条件下使得所述压缩机入口从所述低压放气源接收放气，且使得所述涡轮入口从所述中间放气源接收放气，以及当所述飞机发动机空转时在非飞行条件下使得所述压缩机入口从所述中间放气源接收放气，且使得所述涡轮入口从所述高压放气源接收放气。
17.如权利要求15所述的方法，其进一步包括经由流动控制装置隔离所述第一入口通道、第二入口通道、第三入口通道和第四入口通道。
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