CN104641077B - 集成致动器、燃气涡轮发动机以及相应的操作方法 - Google Patents

Abstract

提供用于操作集成致动器的方法和系统。集成致动器包括致动器体和联接至致动器体的延伸杆。延伸杆包括活塞阀，并且，配置用于在活塞阀完全开放的第一运转模式下的第一位置与活塞阀不及完全开放的第二运转模式下的第二位置之间的选择性移动。集成致动器还包括流动体，该流动体联接至致动器体，以致于流动体容纳活塞阀和联接至延伸杆的调制装置。调制装置可通过延伸杆的移动来操作，并且，在第一运转模式下配置成完全开放，在第二运转模式下配置成不及完全开放。还提供相应的燃气涡轮发动机及操作方法。

Description

集成致动器、燃气涡轮发动机以及相应的操作方法

背景技术

本文中所描述的实施例通常涉及冷却系统，更具体地，涉及用于结合设备，例如，燃气涡轮发动机的冷却系统的集成致动器阀。

燃气涡轮发动机，诸如飞机涡轮发动机，原则上可能包括发动机核芯，发动机核芯具有轴流式压缩机、燃料喷射器、燃烧器、轴流式涡轮以及后向式燃气出口。可能存在多级压缩机和多级涡轮。在涡轮发动机运转时，空气被抽吸至发动机中且被压缩机压缩，并且，由燃料喷射器将燃料加到压缩空气。在燃烧器中点燃燃料和压缩空气的混合物。由此产生的热气燃烧物流过涡轮，通过燃气出口而自发动机的后部离开，其中，该涡轮的转动驱动压缩机。更复杂的版本的燃气涡轮发动机使用由发动机核芯驱动的大直径涡轮风扇来增大通过风扇导管的空气的质量流量。

在某些发动机功率设置的期间，在发动机核芯的各种室和位置，诸如涡轮和核芯发动机室，可能要求冷却空气。调制涡轮冷却(MTC)系统使用将必要时允许冷却空气进入涡轮中的阀打开和关闭的致动器来使涡轮冷却。核芯室冷却(CCC)系统使用分配冷却空气的附加致动器及阀来使核芯下整流罩发动机室冷却。MTC系统和CCC系统各自具有其特有的致动器及相关联的构件，这些特有的致动器及相关联的构件增加燃气涡轮发动机的重量、复杂性以及成本。

于是，需要减轻重量、降低成本并简化燃气涡轮发动机的复杂性的经简化的集成致动器。

发明内容

在一个方面，提供集成致动器。集成致动器包括致动器体和联接至致动器体的延伸杆。延伸杆包括活塞阀，配置用于在活塞阀完全开放的第一运转模式下的第一位置与活塞阀不及完全开放的第二运转模式下的第二位置之间的选择性移动。集成致动器还包括流动体，该流动体联接至致动器体，以致于流动体容纳活塞阀和联接至延伸杆的调制装置。调制装置在第一运转模式下配置成完全开放，并且，在第二运转模式下配置成不及完全开放。

在另一个方面，提供燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括涡轮和核芯室。涡轮联接至涡轮冷却系统，而核芯室联接至核芯室冷却系统。燃气涡轮发动机还包括集成致动器，该集成致动器联接至涡轮冷却系统和核芯室冷却系统。集成致动器包括致动器体和联接至致动器体的延伸杆。延伸杆包括活塞阀，并且，配置用于在活塞阀完全开放的第一运转模式下的第一位置与活塞阀不及完全开放的第二运转模式下的第二位置之间的选择性移动。集成致动器还包括流动体，该流动体联接至致动器体，以致于流动体容纳活塞阀和联接至延伸杆的调制装置。调制装置在第一运转模式下配置成完全开放，并且，在第二运转模式下配置成不及完全开放。

在又一方面，提供用于操作集成致动器的方法。方法包括提供集成致动器，该集成致动器包括致动器体和联接至致动器体的延伸杆。延伸杆包括活塞阀。集成致动器还包括联接至延伸杆的流动体，其中，流动体容纳活塞阀。集成致动器还包括联接至延伸杆的调制装置。操作的方法包括在第一运转模式下使延伸杆延伸至第一位置。在第一位置，活塞阀和调制装置完全开放。当在第二运转模式下使延伸杆缩回至第二位置时，活塞阀和调制装置不及完全开放。

附图说明

图1是说明示范性的集成致动器的燃气涡轮发动机的部分地截面的示意侧视图；

图2是第一运转模式期间的示范性的集成致动器的示意侧视图；

图3是第二运转模式期间的示范性的集成致动器的示意侧视图；

图4是沿着图2和图3中的线A-A截取的集成致动器的横截面图；

图5是第一运转模式期间的备选的集成致动器的示意侧视图；

图6是第二运转模式期间的备选的集成致动器的示意侧视图；

图7是沿着图5和图6中的线B-B截取的集成致动器的横截面图。

具体实施方式

图1是说明示范性的集成致动器100的燃气涡轮发动机10的部分地截面的示意侧视图。根据本公开，发动机10包括核芯室冷却(CCC)系统12和调制涡轮冷却(MTC)系统13。示范性的燃气涡轮发动机10还自前向后按照顺序流动的关系包括风扇28、增压器或低压压缩机14、高压压缩机16、燃烧器18、高压涡轮20以及低压涡轮22，所有的这些器件，不包括风扇28，都位于燃气涡轮发动机10的核芯室15内。高压涡轮20和低压涡轮22两者都包括多级(未示出)，每级都包括转子盘(未示出)和从转子盘向外径向地延伸的多个周向地隔开的转子叶片(未示出)。高压涡轮20利用第一转子轴24来驱动性地连接至高压压缩机16，低压涡轮22利用第二转子轴26来驱动性地连接至低压压缩机14，第二转子轴26围绕发动机10的纵向中心线轴线同轴地安置于轴24内。发动机10用于通过轴延伸部分32来驱动风扇28。

通过来自燃烧器18、涡轮20以及涡轮22的辐射和燃烧来对核芯室15加热，燃烧器18、涡轮20以及涡轮22全都在非常高的温度下运转。利用CCC系统12来使核芯室15冷却，以使发动机10免于过热。CCC系统12包括风扇排放入口30、可变旁通阀34、空气导管36、集成致动器100以及冷却歧管38。集成致动器100安装于核芯室15的外表面45。CCC系统12从至少风扇排放入口30接收空气，空气通过空气导管36而进入集成致动器100中。CCC系统12可以从其他来源，诸如旁通阀34接收空气。在第一运转模式102期间，集成致动器100完全开放，以给冷却歧管38分配空气，从而使燃气涡轮发动机10的核芯构件冷却。来自歧管38的空气典型地越过核芯室15而排放，通过后排气孔35而退出。在第二运转模式104下，集成致动器不及完全开放，给CCC系统12分配较少的冷却空气。在下文中更详细地描述运转模式102和运转模式104以及集成致动器100的运转。

MTC系统13包括压缩机14与涡轮20之间的管道(未示出)和周向地围绕涡轮20的另一个管道(未示出)。MTC系统13还包括集成致动器100，集成致动器100联接至自涡轮20起向外径向地定位的调制装置，诸如致动阀40。在发动机10运转期间，涡轮20，包括相关联的转子盘和转子叶片，在非常高的温度下运转并要求直接冷却。MTC系统13是一个用来将冷却空气引导至涡轮20，包括转子盘和转子叶片中，必要时使用集成致动器100来调制致动阀40以控制冷却空气进入涡轮20中的流量的系统。具体地，在第一运转模式102期间，集成致动器100配置成将阀40完全开放，从而与当在不要求来自MTC系统13的冷却空气的情况下，集成致动器100将阀40至少部分地关闭以限制被引导至涡轮20的冷却空气的量时的第二运转模式104期间相比，允许更大的质量流量的冷却空气进入涡轮20中。在下文中更详细地描述运转模式102和运转模式104以及集成致动器100的运转。

在示范性的实施例中，燃气涡轮发动机10在各种运转模式下运转。例如，发动机10能够在相应地与相对地较高的功率设置和相对地较低的功率设置，诸如起飞和巡航相对应的第一运转模式102和第二运转模式104下运转。与在巡航运转，第二运转模式104的期间生成的在低功率设置下输出的相对地较小的量的推进功率相比，在起飞和滑行，第一运转模式102的期间，发动机10对生成在高功率设置下输出的相对地较大的推进功率有效。

由于燃气的温度在起飞期间比在巡航期间显著地更高，因而在第一运转模式102期间，冷却空气典型地由CCC系统12提供给下整流罩核芯室15，并且，由MTC系统13提供给涡轮20及其相关联的构件，以便降低在燃烧器18和涡轮20内生成的温度。在第一运转模式102期间，集成致动器100配置成完全开放，从而将冷却空气通过CCC系统12而引导至核芯室15，并且，将阀40完全开放，以允许MTC系统13使涡轮20冷却。

然而，在发动机10产生较小的推进功率且燃气的温度较低的情况下，如在巡航飞行期间的第二运转模式104下，核芯室15和涡轮20不要求像在第一运转模式102期间那么多的冷却空气。在第二运转模式104期间，集成致动器100配置成不及完全开放，以允许至少有限的量的冷却空气到达CCC系统12，并且，将阀40至少部分地关闭，以致于MTC系统13在第二运转模式104期间给涡轮20提供较少的冷却空气。

集成致动器100的运转受电输出信号控制，由电控制单元(ECU)44基于燃气涡轮发动机10的功率设置而根据限定第一运转模式102和第二运转模式104的预定的控制进程来生成该电输出信号。在第一运转模式102期间，诸如在滑行和起飞期间，ECU 44控制集成致动器100的运转，以便允许CCC系统12将冷却空气引导至核芯室15，并且，允许MTC系统13将阀40完全开放，以将冷却空气引导至涡轮20。在第二运转模式104期间，诸如在巡航飞行期间，ECU 44进一步控制集成致动器100的运转，以便限制由CCC系统12引导至核芯室15的冷却空气的量，并且，将阀40至少部分地关闭，以限制由MTC系统13引导至涡轮20的冷却空气的量。CCC系统12和MTC系统13在相同的进程下运转，以致于在核芯室15或涡轮20要求冷却时，如由ECU 44根据控制进程而确定的，将集成致动器100接合，以允许冷却空气到达核芯室15和涡轮20两者。

图2是第一运转模式102期间的示范性的集成致动器100的示意侧视图。图3是第二运转模式104期间的示范性的集成致动器100的示意侧视图。图4是沿着图2和图3中的线A-A截取的集成致动器的横截面图。在示范性的实施例中，集成致动器100在形状上为圆柱形，包括致动器体106和从致动器体106沿向后方向延伸的流动体114。联接至致动器体106并沿径向方向延伸的是电连接部126、液压头128、液压杆130以及液压排水管132。电连接部126联接至ECU 44(在图1中示出)，配置成从ECU 44接收信号。液压头128、液压杆130以及液压排水管132联接至将液压流体引导至集成致动器100的致动器体106中的液压线(未示出)。

气流入口110和气流出口112从流动体114径向地延伸，沿着流动体114以一定距离间隔开。气流入口110联接至空气导管36(在图1中示出)，配置成在CCC系统12(在图1中示出)的空气导管36与流动体114之间引导冷却空气。气流出口112联接至CCC系统12的歧管38(在图1中示出)，配置成在流动体114与歧管38之间引导冷却空气。流动体114在与致动器体106相反的一端处包括端壁122，端壁122在其中心处包括按尺寸加工并成形为容纳滑动套管124的孔。延伸杆116在其第一端115处联接至致动器体106的后端107，在流动体114内延伸，以穿过端壁122。端壁包括滑动套管124，以支撑延伸杆116。推/拉缆索(cable)120通过机械链接件118来与致动器体106相反地联接至延伸杆116的第二端117。在示范性的实施例中，缆索120配置成操纵调制装置，诸如MTC系统13的阀40(在图1中示出)。

集成致动器100还包括活塞阀108，活塞阀108在流动体114内联接至延伸杆116。在示范性的实施例中，活塞阀108按尺寸加工并成形，以致于在活塞阀108与流动体114之间存在周向间隙134。即，在示范性的实施例中，流动体114的直径大于活塞阀108的直径，以致于围绕活塞阀108限定间隙134。活塞阀108配置成根据如ECU 44所命令的延伸杆116的移动而选择性地可在流动体114内移动。

图2说明第一运转模式102期间的集成致动器100，其中，诸如在滑行和起飞期间，燃气涡轮发动机10在高温下运转，并且，核芯室15(在图1中示出)和涡轮20(在图1中示出)要求冷却空气以防止故障。在第一运转模式102下，ECU 44根据预定的进程而发送电子信号，以将集成致动器100完全开放，以致于活塞阀108移动至第一位置101。在第一位置101，活塞阀108同样地完全开放。

于是，冷却空气能够流入入口30中且/或流过阀34和导管36，并且，经由气流入口110而流入集成致动器100的流动体114中。来自ECU 44的信号促使集成致动器100的致动器体106将延伸杆116朝向端壁122沿向后方向移动，以致于活塞阀108位于第一位置101。冷却空气垂直于致动器体106的移动的方向地进入和退出集成致动器100。在第一位置101，活塞阀108允许气流入口110、流动体114以及气流出口112之间的流动连通，以致于冷却空气能够流过CCC系统12，更具体地，流过集成致动器100，并且，将冷却空气排放至核芯室15的下整流罩中。

在第一位置101处的集成致动器100的运转的示范性的实施例中，延伸杆116贯穿端壁122，更具体地，贯穿滑动套管124，以致于机械链接件118接合缆索120，以将阀40(在图1中示出)完全开放。在阀40完全开放时，MTC系统13将冷却空气引导至涡轮20(在图1中示出)中，以降低其运转温度。在示范性的实施例中，机械链接件118是U字形链接件，但它可以是使集成致动器100能够如本文中所描述地起作用的任何机械链接件。备选地，可能机械链接件和延伸杆116不可以延伸与阀40的全距离。此外，阀40可以是可通过延伸杆来操作的任何装置。即，使延伸杆116活动以将活塞阀108放置于第一位置101的过程不仅允许引导流体通过集成致动器100，在示范性的实施例中，引导冷却空气通过集成致动器100，而且还操作可以联接至延伸杆116的第二端117的装置。

在第一运转模式102期间，ECU 44命令集成致动器100的致动器体106沿轴方向延伸一定距离，以致于活塞阀108移动至完全开放的第一位置101，并且，缆索120经由机械链接件118而联接至延伸杆116，将阀40完全开放。来自ECU 44的信号促使这些动作同时地发生，以致于在第一运转模式102期间，活塞阀108和阀40同时地位于第一位置101。即，CCC系统12和MTC系统13按照共同的进程，以致于即使ECU确定只有一个系统12或13要求冷却空气，系统12和系统13也两者都由ECU 44启动。更具体地，当涡轮20在要求来自MTC系统13的冷却空气以防止故障，但核芯室15可以不要求冷却空气的温度下运转时，ECU 44命令集成致动器100启动，以将阀40完全开放，并且，允许MTC系统13使涡轮20冷却。使延伸杆116活动以接合阀40的过程将活塞阀108移动至第一位置101，并且，尽管那时不被要求，但还是允许CCC系统12将冷却空气引导至核芯室15。

图3说明第二运转模式104期间的集成致动器100，其中，燃气涡轮发动机10在比第一运转模式102期间，诸如巡航飞行期间更低的温度下运转。在第二运转模式下，核芯室15(在图1中示出)和涡轮20(在图1中示出)要求比在第一模式102下要求的冷却空气更少的冷却空气以防止故障。在第二运转模式104下，ECU 44根据预定的进程而发送电子信号，以控制集成致动器100，以致于活塞阀108和阀40移动至不及完全开放的第二位置103。由于在第二运转模式104期间，核芯室15或涡轮20两者都不要求与在第一模式102期间相同的量的冷却空气，因而集成致动器100配置成限制在第二运转模式104期间提供给CCC系统12和MTC系统13两者的冷却空气的量。

在第二位置103处的集成致动器100的运转的示范性的实施例中，活塞阀108不及完全开放，以引导有限的量的冷却空气通过CCC系统12。来自ECU 44的信号促使集成致动器100的致动器体106将延伸杆116朝向致动器体106并远离端壁122而与第一模式102下的移动的方向相反地沿向前方向移动，以致于活塞阀108在第二位置103不及完全开放。在第二位置103，活塞阀108配置成至少部分地防止气流入口110、流动体114以及气流出口112之间的流动连通，以致于冷却空气至少部分地被活塞阀108阻塞，并且，比在第一运转模式102期间更少的冷却空气被引导通过CCC系统12，更具体地，通过集成致动器100。

在示范性的实施例中，在第二运转模式104期间流入集成致动器100中的冷却空气通过间隙134而被引导于活塞阀108周围，经由气流出口112而退出集成致动器100。在示范性的实施例中，活塞阀108和间隙134配置成，在活塞阀位于第二位置103时，限制在第二运转模式104期间流过集成致动器100，并因此流过CCC系统12的冷却空气的量。备选地，活塞阀108可以是与流动体114相同的直径，以致于在其间未限定间隙，并且，活塞阀108可以配置成用作防止任何冷却空气被引导通过CCC系统12，更具体地，通过集成致动器100的密封件。

在第二位置103处的集成致动器100的运转的示范性的实施例中，致动器体106将延伸杆116朝向致动器体106并远离端壁122而沿向前方向拉动，以致于机械链接件118拉动缆索120，以将阀40(在图1中示出)至少部分地关闭。于是，与在阀40完全开放时的第一运转模式102期间相比，在阀40不及完全开放时，MTC系统13将减少的量的冷却空气引导至涡轮20(在图1中示出)中。在示范性的实施例中，机械链接件118是U字形链接件，但它可以是使集成致动器100能够如本文中所描述地起作用的任何机械链接件。备选地，可能机械链接件和延伸杆116不可以延伸与阀40的全距离。此外，阀40可以是可通过延伸杆来操作的任何装置。即，使延伸杆116活动以将活塞阀108放置于第一位置101的过程不仅允许引导流体通过集成致动器100，在示范性的实施例中，引导冷却空气通过集成致动器100，而且还操作可以联接至延伸杆116的远端117的任何装置。

在第二运转模式104期间，ECU 44命令集成致动器100的致动器体106使延伸杆116朝向致动器体106沿轴方向缩回一定距离，以致于活塞阀108移动至不及完全开放的第二位置103，以限制通过CCC系统12而提供给核芯室的冷却空气的量。此外，延伸杆116的缩回促使经由机械链接件118而联接至延伸杆116的缆索120操纵阀40，以致于通过MTC系统13而提供给涡轮20的冷却空气的量减少。来自ECU 44的信号促使这些动作同时地发生，以致于在第二运转模式104期间，活塞阀108和阀40同时地位于第二位置103。即，CCC系统12和MTC系统13按照共同的进程，以致于在ECU 44确定核芯室或涡轮两者都不要求像在第一模式102下要求的冷却空气那么多的冷却空气以防止故障时，在第二运转模式104期间，系统12和系统13两者都相应地给核芯室15和涡轮20提供减少的量的冷却空气。更具体地，在核芯室15和涡轮20在要求较少的相应地来自CCC系统12和MTC系统13的冷却空气以防止故障的温度下运转时，ECU 44命令集成致动器100使延伸杆116缩回，以将活塞阀108和阀40移动至不及完全开放的第二位置103，从而相应地限制流过CCC系统12和MTC系统13的冷却空气。

图5是第一运转模式102期间的备选的集成致动器200的示意侧视图。图6是第二运转模式104期间的备选的集成致动器200的示意侧视图。图7是沿着图5和图6中的线B-B截取的集成致动器的横截面图。在本文中，对与集成致动器100的构件完全相同的集成致动器200的构件类似地进行描述和编号。在示范性的实施例中，集成致动器200在形状上为圆柱形，包括致动器体106和从致动器体106沿向后方向延伸的流动体114。联接至致动器体106并沿径向方向延伸的是电连接部126、液压头128、液压杆130以及液压排水管132。电连接部126联接至ECU 44(在图1中示出)，配置成从ECU 44接收信号。液压头128、液压杆130以及液压排水管132是将液压流体引导至集成致动器200的致动器体106中的联接液压线(未示出)。

气流入口110和气流出口112从流动体114径向地延伸，沿着流动体114以一定距离间隔开。气流入口110联接至空气导管36(在图1中示出)，配置成在CCC系统12(在图1中示出)的空气导管36与流动体114之间引导冷却空气。气流出口112联接至CCC系统12的歧管38(在图1中示出)，配置成在流动体114与歧管38之间引导冷却空气。流动体114在与致动器体106相反的一端处包括柔性橡胶波纹管205。延伸杆116在其第一端115处联接至致动器体106的后端107，在流动体114内延伸，并且，在延伸杆第二端117处经由机械链接件118而联接至推/拉缆索120。波纹管205配置成形成围绕延伸杆116的密封件以防止空气泄漏。备选地，波纹管205可以配置成掩盖机械链接件118和至少一部分缆索120，以致于缆索120穿过波纹管205中的开口206，并且，密封件在开口206处围绕缆索120设置，以防止空气从集成致动器200泄漏。在示范性的实施例中，缆索120配置成操纵MTC系统13的阀40(在图1中示出)。波纹管205还可以包含任何从机械链接件118断裂或解除的零件。如果机械链接件118发生故障，则波纹管205防止机械链接件118的构件落入发动机10中且引起进一步的损伤。

集成致动器200还包括活塞阀108，活塞阀108在流动体114内联接至延伸杆116。在示范性的实施例中，活塞阀108按尺寸加工并成形，以致于在活塞阀108与流动体114之间存在间隙134。即，在示范性的实施例中，流动体114的直径大于活塞阀108的直径，以致于围绕活塞阀108限定间隙134。活塞阀108配置成根据如ECU 44所命令的延伸杆116的移动而选择性地可在流动体114内移动于第一位置101与第二位置103之间。

图5说明第一运转模式102期间的集成致动器200，其中，诸如在滑行和起飞期间，燃气涡轮发动机10在高温下运转，并且，核芯室15(在图1中示出)和涡轮20(在图1中示出)要求冷却空气以防止故障。在第一运转模式102下，ECU 44根据预定的进程而发送电子信号，以接合集成致动器200，以致于活塞阀108移动至完全开放的第一位置101。

于是，冷却空气能够流入入口30和/或阀34中，流过导管36，并且，经由气流入口110而流入集成致动器200的流动体114中。来自ECU 44的信号促使集成致动器200的致动器体106将延伸杆116，并因此将活塞阀108朝向波纹管205而沿向后方向移动，以致于活塞阀108位于完全开放的第一位置101。冷却空气垂直于致动器体106的移动的方向而进入和退出集成致动器200。在第一位置101，活塞阀108完全开放，以允许气流入口110、流动体114以及气流出口112之间的流动连通，以致于冷却空气能够流过CCC系统12，更具体地，流过集成致动器200，并且，将冷却空气排放至核芯室15的下整流罩中。

在第一位置101处的集成致动器200的运转的示范性的实施例中，延伸杆116经由机械链接件118而推动缆索120，以致于波纹管205平行于流动体114而沿轴方向膨胀，并且，缆索120接合，将阀40(在图1中示出)完全开放。在阀40完全开放时，MTC系统13将冷却空气引导至涡轮20(在图1中示出)中，以降低其运转温度。在示范性的实施例中，机械链接件118是U字形链接件，但它可以是使集成致动器200能够如本文中所描述地起作用的任何机械链接件。备选地，可能机械链接件和延伸杆116不可以延伸与阀40的穿过波纹管205的全距离。此外，阀40可以是可通过延伸杆来操作的任何装置。即，使延伸杆116活动以将活塞阀108放置于第一位置101的过程不仅允许引导流体穿过集成致动器100，在示范性的实施例中，引导冷却空气穿过集成致动器100，而且还操作可以联接至延伸杆116的第二端117的任何装置。

在第一运转模式102期间，ECU 44命令集成致动器200的致动器体106沿轴方向延伸一定距离，以致于活塞阀108移动至完全开放的第一位置101，并且，经由机械链接件118而联接至延伸杆116的缆索120将阀40完全开放。来自ECU 44的信号促使这些动作同时地发生，以致于在第一运转模式102期间，活塞阀108和阀40同时地位于第一位置101。即，CCC系统12和MTC系统13按照共同的进程，以致于即使ECU确定只有一个系统12或13要求冷却空气，系统12和系统13也两者都由ECU 44启动。更具体地，当涡轮20在要求来自MTC系统13的冷却空气以防止故障，但核芯室15可能不要求冷却空气的温度下运转时，ECU 44命令集成致动器200启动，以将阀40完全开放，并且，允许MTC系统13使涡轮20冷却。使延伸杆116活动以接合阀40的过程将活塞阀108移动至第一位置101，并且，尽管那时不被要求，但还是允许CCC系统12将冷却空气引导至核芯室15。

图6说明第二运转模式104期间的集成致动器200，其中，燃气涡轮发动机10在比在第一运转模式102期间，诸如在巡航飞行期间更低的温度下运转。在第二运转模式下，核芯室15(在图1中示出)和涡轮20(在图1中示出)要求比在第一模式102下要求的冷却空气更少的冷却空气以防止故障。在第二运转模式104下，ECU 44根据预定的进程而发送电子信号，以控制集成致动器100，以致于活塞阀108和阀40移动至不及完全开放的第二位置103。由于在第二运转模式104期间，核芯室15或涡轮20两者都不要求与在第一模式102期间相同的量的冷却空气，因而集成致动器200配置成限制在第二运转模式104期间提供给CCC系统12和MTC系统13两者的冷却空气的量。

在第二位置103处的集成致动器200的运转的示范性的实施例中，活塞阀108不及完全开放，以引导有限的量的冷却空气通过CCC系统12。来自ECU 44的信号促使集成致动器200的致动器体106将延伸杆116朝向致动器体106而与第一模式102下的移动的方向相反地沿向前方向移动，以致于活塞阀108在第二位置103不及完全开放。在第二位置103，活塞阀108配置成至少部分地防止气流入口110、流动体114以及气流出口112之间的流动连通，以致于冷却空气至少部分地被活塞阀108阻塞，并且，比在第一运转模式102期间更少的冷却空气被引导通过CCC系统12，更具体地，通过集成致动器200。

在示范性的实施例中，流入集成致动器200中的冷却空气通过间隙134而被引导于活塞阀108周围，并且，经由气流出口112而退出集成致动器200。在示范性的实施例中，活塞阀108和间隙134配置成，在活塞阀108位于第二位置103且旁通阀34仅部分地打开或泄漏时，在第二运转模式104期间，允许减少的量的冷却空气流过集成致动器200，并因此流过CCC系统12。备选地，活塞阀108可以是与流动体114相同的直径，以致于未在其间限定间隙，并且，活塞阀108可以配置成用作防止任何冷却空气被引导通过CCC系统12，更具体地，通过集成致动器200的密封件。

在第二位置103处的集成致动器200的运转的示范性的实施例中，致动器体106将延伸杆116朝向致动器体106而沿向前方向拉动，以致于波纹管205收缩，并且，机械链接件118拉动缆索120，以将阀40(在图1中示出)至少部分地关闭。于是，与在阀40完全开放时的第一运转模式102期间相比，在阀40不及完全开放时，MTC系统13将减少的量的冷却空气引导至涡轮20(在图1中示出)中。在示范性的实施例中，机械链接件118是U字形链接件，但它可以是使集成致动器200能够如在本文中所描述地起作用的任何机械链接件。备选地，可能机械链接件和延伸杆116不可以延伸与阀40的穿过波纹管205的全距离。此外，阀40可以是可通过延伸杆来操作的任何装置。即，使延伸杆116活动以将活塞阀放置于第一位置101的过程不仅允许引导流体通过集成致动器200，在示范性的实施例中，引导冷却空气通过集成致动器200，而且还操作可以联接至延伸杆116的第二端117的任何装置。

在第二运转模式104期间，ECU 44命令集成致动器200的致动器体106使延伸杆116朝向致动器体106而沿轴方向缩回一定距离，以致于活塞阀108移动至不及完全开放的第二位置103，以限制通过CCC系统12而提供给核芯室的冷却空气的量。此外，延伸杆116的缩回促使波纹管205收缩，并且，经由机械链接件118而联接至延伸杆116的缆索120操纵阀40，以致于通过MTC系统13而提供给涡轮20的冷却空气的量减少。来自ECU 44的信号促使这些动作同时地发生，以致于在第二运转模式104期间，活塞阀108和阀40同时地位于第二位置103。即，CCC系统12和MTC系统13按照共同的进程，以致于在ECU 44确定核芯室或涡轮两者都不要求像在第一模式102下要求的冷却空气那么多的冷却空气以防止故障时，系统12和系统13两者都相应地给核芯室15和涡轮20提供减少的量的冷却空气。更具体地，当核芯室15和涡轮20在要求较少的相应地来自CCC系统12和MTC系统13的冷却空气以防止故障的温度下运转时，ECU 44命令集成致动器100使延伸杆116缩回，以将活塞阀108和阀40移动至不及完全开放的第二位置103，从而相应地限制流过CCC系统12和MTC系统13的冷却空气。

本文中所描述的集成致动器的实施例为控制冷却空气至两个分开的系统的流动的单个致动器及阀作准备。在第一运转模式下，致动器体使延伸杆延伸，以将活塞阀放置于允许冷却空气流过集成致动器的完全开放的第一位置，以致于冷却空气能够被引导至核芯室并促进降低核芯室的温度。同样地在第一运转模式下，延伸杆将调制装置或阀完全开放，以致于阀允许冷却空气流入涡轮中，以促进降低涡轮构件的温度。由于活塞阀和调制装置两者都联接至致动的延伸杆，因而集成致动器能够同时地执行这些任务。在第二运转模式下，致动器体使延伸杆缩回，以将延伸杆带到活塞阀大体上阻塞冷却空气的流动以限制被引导通过集成致动器的冷却空气的量的不及完全开放的第二位置。同样地在第二运转模式下，延伸杆操纵调制装置，以致于阀不及完全开放，以限制供给至涡轮的冷却空气的量。通过仅使用单个致动器来控制冷却空气至两个分开的冷却系统的流动，从而如上所述的集成致动器减轻重量、降低成本并简化现代的燃气涡轮发动机的设计。

在上文中详细地描述燃气涡轮发动机的集成致动器的示范性的实施例。集成致动器和冷却系统不限于本文中所描述的具体实施例，而宁可说是，系统的构件和/或方法的步骤可以与本文中所描述的其他构件和/或步骤独立地且单独地利用。例如，方法还可以与要求双重功能的集成致动器的其他系统组合而使用，不限于仅利用如本文中所描述的冷却系统及方法来实践。更确切地说，能够结合要求双重功能的集成致动器的许多其他应用来实现并利用示范性的实施例。

虽然本公开的各种实施例的具体特征可以在一些附图中示出，而在其他附图中不示出，这只是为了方便起见。根据本公开的原理，附图的任何特征都可以与任何其他附图的任何特征组合而参考且/或要求承认权利。

本书面描述使用示例来公开最佳模式，并且，还使任何本领域技术人员都能够实践本公开，包括制作并使用任何装置或系统和执行任何合并的方法。本公开的可取得专利权的范围由权利要求限定，并且，可以包括本领域技术人员所想到的其他示例。如果这样的其他示例具有并不与权利要求的文字语言不同的结构元件，或者，如果这样的其他示例包括与权利要求的文字语言无实质的差异的等效的结构元件，则这样的其他示例旨在处于权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于在燃气涡轮发动机中使用的集成致动器，所述集成致动器包括：

致动器体；

延伸杆，联接至所述致动器体，所述延伸杆包括活塞阀，其中，所述延伸杆配置用于在所述活塞阀完全开放的第一运转模式下的第一位置与所述活塞阀不及完全开放的第二运转模式下的第二位置之间的选择性移动；

流动体，联接至所述致动器体，所述流动体容纳所述活塞阀；以及

调制装置，联接至所述延伸杆，所述调制装置在所述第一运转模式下配置成完全开放，并且，在所述第二运转模式下配置成不及完全开放。

2.根据权利要求1所述的集成致动器，还包括气流入口和气流出口，其中，所述气流入口和气流出口垂直于所述延伸杆而从所述流动体延伸，并且，所述气流入口和气流出口沿着所述流动体以一定距离间隔开。

3.根据权利要求1所述的集成致动器，还包括控制单元，该控制单元配置成基于所述燃气涡轮发动机的功率设置而根据限定所述第一运转模式和所述第二运转模式的预定的控制进程来控制所述集成致动器。

4.根据权利要求3所述的集成致动器，其中，所述控制单元在所述第一运转模式下命令所述延伸杆到达所述第一位置，并且，在所述第二运转模式下命令所述延伸杆到达所述第二位置。

5.根据权利要求1所述的集成致动器，其中，所述活塞阀联接至核芯室冷却系统，且所述调制装置联接至涡轮冷却系统，所述活塞阀和所述调制装置配置成在所述第一运转模式和第二运转模式下相应地操作所述核芯室冷却系统和所述涡轮冷却系统。

6.根据权利要求1所述的集成致动器，其中，所述延伸杆联接至机械链接件，其控制缆索来操作所述调制装置。

7.根据权利要求1所述的集成致动器，其中，所述集成致动器包括从所述流动体延伸的柔性波纹管，所述柔性波纹管配置成形成围绕所述延伸杆的密封件。

8.根据权利要求1所述的集成致动器，其中，所述活塞阀的直径小于所述流动体的直径，以致于在所述活塞阀与所述流动体之间形成周向间隙。

9.一种燃气涡轮发动机，包括：

涡轮，联接至涡轮冷却系统；

核芯室，联接至核芯室冷却系统；

集成致动器，联接至所述涡轮冷却系统和所述核芯室冷却系统，所述集成致动器包括：

致动器体；

延伸杆，联接至所述致动器体，所述延伸杆包括活塞阀，其中，所述延伸杆配置用于在所述活塞阀完全开放的第一运转模式下的第一位置与所述活塞阀不及完全开放的第二运转模式下的第二位置之间的选择性移动；

流动体，联接至所述致动器体，所述流动体容纳所述活塞阀；以及

调制装置，联接至所述延伸杆，所述调制装置在所述第一运转模式下配置成完全开放，并且，在所述第二运转模式下配置成不及完全开放。

10.根据权利要求9所述的燃气涡轮发动机，还包括气流入口和气流出口，其中，所述气流入口和气流出口垂直于所述延伸杆而从所述流动体延伸，并且，所述气流入口和气流出口沿着所述流动体以一定距离间隔开。

11.根据权利要求9所述的燃气涡轮发动机，还包括控制单元，该控制单元配置成基于所述燃气涡轮发动机的功率设置而根据限定所述第一运转模式和所述第二运转模式的预定的控制进程来控制所述集成致动器。

12.根据权利要求11所述的燃气涡轮发动机，其中，所述控制单元在所述第一运转模式下命令所述延伸杆到达所述第一位置，并且，在所述第二运转模式下命令所述延伸杆到达所述第二位置。

13.根据权利要求9所述的燃气涡轮发动机，其中，所述核芯室冷却系统和所述涡轮冷却系统在共同的进程下运转，以致于所述核芯室冷却系统和所述涡轮冷却系统两者都处于所述第一运转模式或处于所述第二运转模式，并且，以致于所述活塞阀和所述调制装置位于相应的所述第一位置或所述第二位置。

14.根据权利要求9所述的燃气涡轮发动机，其中，所述活塞阀联接至所述核芯室冷却系统，并且，所述调制装置联接至所述涡轮冷却系统，所述活塞阀和所述调制装置配置成在所述第一运转模式和第二运转模式下相应地操作核芯室冷却系统和涡轮冷却系统。

15.根据权利要求9所述的燃气涡轮发动机，其中，所述活塞阀的直径小于所述流动体的直径，以致于在所述活塞阀与所述流动体之间形成周向间隙。

16.根据权利要求9所述的燃气涡轮发动机，其中，所述延伸杆联接至机械链接件，其控制缆索来操作所述调制装置。

17.一种用于操作集成致动器的方法，所述方法包括：

提供集成致动器，该集成致动器包括：

致动器体；

延伸杆，联接至所述致动器体，所述延伸杆包括活塞阀；

流动体，联接至所述致动器体，所述流动体容纳所述活塞阀；

调制装置，联接至所述延伸杆；

在第一运转模式下使所述延伸杆延伸至第一位置，其中，在所述第一位置，所述活塞阀和所述调制装置完全开放；以及

在第二运转模式下使所述延伸杆缩回至第二位置，其中，在所述第二位置，所述活塞阀和所述调制装置不及完全开放。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括基于控制单元的读数而根据限定所述第一运转模式和所述第二运转模式的预定的控制进程来控制所述集成致动器，以致于所述活塞阀和所述调制装置在所述第一位置处完全开放，并且，在所述第二位置处不及完全开放。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述活塞阀联接至核芯室冷却系统，所述调制装置联接至涡轮冷却系统，所述活塞阀和所述调制装置配置成在所述第一运转模式和第二运转模式下相应地操作所述核芯室冷却系统和所述涡轮冷却系统。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述核芯室冷却系统和所述涡轮冷却系统在共同的进程下运转，以致于所述核芯室冷却系统和所述涡轮冷却系统两者都处于所述第一运转模式或处于所述第二运转模式，并且，以致于所述活塞阀和所述调制装置位于相应的所述第一位置或所述第二位置。