CN109110137A - 用于航空器的推进系统及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开的一种混合动力电动推进系统包括涡轮机和连接到所述涡轮机的电机。本申请还公开了一种用于操作所述混合动力电动推进系统的方法，其包括接收指示所述涡轮机的可操作性参数的信息；至少部分地基于接收到的指示所述涡轮机的所述可操作性参数的所述信息来确定所述涡轮机在预定可操作性范围内操作；以及响应于确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作而以发电模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机产生电力。

Description

用于航空器的推进系统及其操作方法
技术领域
本申请主题大体上涉及一种用于飞行器的混合动力电动航空器推进系统，且更具体来说，涉及一种用于为所述混合动力电动航空器推进系统的电能存储单元充电的方法。
背景技术
典型的航空器推进系统包括一个或多个燃气涡轮发动机。对于某些推进系统，燃气涡轮发动机一般包括布置成彼此流动连通的风扇和核心。另外，燃气涡轮发动机的核心一般包括呈串流次序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气从风扇提供到压缩机区段的入口，在所述压缩机区段，一个或多个轴向压缩机渐进地压缩空气，直到空气到达燃烧区段为止。燃料与压缩空气混合且在燃烧区段内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段传送到涡轮区段。通过涡轮区段的燃烧气体流驱动涡轮区段，且接着被传送通过排气区段例如到大气。
已提出混合动力电动型推进系统，在一些情况下除至少一个燃气涡轮发动机之外还包括电风扇。为了增大此类混合动力电动推进系统的效率，本申请的发明人已认识到，可包括电池组来存储电力且在整个飞行包线中最必要时提供此类电力到例如电风扇。然而，本申请的发明人进一步认识到，在未能以合适的方式将电力提供到电池组的情况下，电池组可能易受损坏和失效，且另外，对电池组充电可能取决于例如燃气涡轮发动机的一个或多个操作情况而对燃气涡轮发动机的性能有不利影响。因此，这样一种混合动力电动推进系统将是适用的：其具有用于对能量存储单元充电的同时使能量存储单元的损坏、能量存储失败和/或不利地影响燃气涡轮发动机单元性能的风险最小化的系统。
发明内容
本申请的各方面和优势将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过实施本公开而习得。
在本申请的一个示范性方面中，提供一种用于操作航空器的混合动力电动推进系统的方法。所述混合动力电动推进系统包括涡轮机和连接到所述涡轮机的电机。所述方法包括：接收指示涡轮机的可操作性参数的信息；至少部分地基于接收到的指示涡轮机的可操作性参数的信息来确定涡轮机在预定可操作性范围内操作；以及响应于确定涡轮机在预定可操作性范围内操作而以发电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机产生电力。
在某些示范性方面，接收指示涡轮机的可操作性参数的信息包括接收指示涡轮机的排出气体温度的信息，且其中确定涡轮机在预定可操作性范围内操作包括确定涡轮机的排出气体温度低于排出气体温度阈值。
在某些示范性方面，接收指示涡轮机的可操作性参数的信息包括接收指示涡轮机的失速裕度的信息，且其中确定涡轮机在预定可操作性范围内操作包括确定涡轮机的失速裕度高于失速裕度阈值。
在某些示范性方面，接收指示涡轮机的可操作性参数的信息包括接收指示涡轮机的加速需求的信息，且其中确定涡轮机在预定可操作性范围内操作包括确定涡轮机的加速需求低于预定阈值。
在某些示范性方面，所述混合动力电动推进系统还包括电能存储单元，其中以发电模式操作混合动力电动推进系统以产生电力包括响应于确定涡轮机在预定可操作性范围内操作而以充电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机对电能存储单元充电。
举例来说，在某些示范性方面，所述方法还包括确定电能存储单元处于充电接受模式，其中以充电模式操作混合动力电动推进系统包括响应于确定电能存储单元处于充电接受模式且响应于确定涡轮机在预定可操作性范围内操作而以充电模式操作混合动力电动推进系统。
举例来说，在某些示范性方面，确定电能存储单元处于充电接受模式包括确定电能存储单元的荷电状态低于预定最大水平。
举例来说，在某些示范性方面，确定电能存储单元处于充电接受模式包括接收指示电能存储单元的温度的信息并确定电能存储单元的温度在规定范围内。
举例来说，在某些示范性方面，所述方法还包括确定涡轮机在稳态状态下操作，且其中以充电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机对电能存储单元充电还包括同样响应于确定涡轮机在稳态状态下操作而以充电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机为电能存储单元充电。
举例来说，在某些示范性方面，以充电模式操作混合动力电动推进系统以对电能存储单元充电包括利用涡轮机使电机旋转且将电力从电机提供到电能存储单元以对电能存储单元充电。
举例来说，在某些示范性方面，以充电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机对电能存储单元充电还包括调节提供到电能存储单元的电力的量。
举例来说，在某些示范性方面，调节提供到电能存储单元的电力的量包括至少部分地基于电能存储单元的荷电状态来调节提供到电能存储单元的电力的量。
举例来说，在某些示范性方面，调节提供到电能存储单元的电力的量包括至少部分地基于接收到的指示涡轮机的可操作性参数的信息来调节提供到电能存储单元的电力的量。
举例来说，在某些示范性方面，以充电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机对电能存储单元充电包括向电能存储单元提供至少约五千瓦的电力。
根据权利要求1的方法，其中所述电机是第一电机，其中所述混合动力电动推进系统还包括第二电机和连接到第二电机的第二推进器，其中以发电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机产生电力包括将电力从混合动力电动推进系统的第一电机提供到第二电机以驱动第二推进器且为航空器提供推进益处。
在某些示范性方面，以充电模式操作混合动力电动推进系统包括修改涡轮机的操作以维持基本上恒定的输出功率。
在某些示范性方面，以发电模式操作混合动力电动推进系统以产生电力包括使用电机来从涡轮机获取电力且将此类电力传输到航空器上的负载或混合动力电动推进系统的电动风扇中的至少一个。
在本申请的示范性实施例中，提供一种混合动力电动推进系统。所述混合动力电动推进系统包括：涡轮机；电气系统，其包括连接到所述涡轮机的电机和可电连接到所述电机的电能存储单元；以及控制器。所述控制器配置成至少部分地基于接收到的指示涡轮机的可操作性参数的信息来确定涡轮机在预定可操作性范围内操作，且进一步配置成响应于确定涡轮机在预定可操作性范围内操作而以充电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机对电能存储单元充电。
在某些示范性实施例中，电能存储单元配置成存储至少约五十千瓦小时的电力。
在某些示范性实施例中，可操作性参数是涡轮机的排出气体温度、涡轮机的失速裕度和涡轮机的加速需求中的一个或多个。
本申请技术方案1公开了一种用于操作航空器的混合动力电动推进系统的方法，所述混合动力电动推进系统包括涡轮机和连接到所述涡轮机的电机，所述方法包括接收指示所述涡轮机的可操作性参数的信息；至少部分地基于接收到的指示所述涡轮机的所述可操作性参数的所述信息来确定所述涡轮机在预定可操作性范围内操作；以及响应于确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作而以发电模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机产生电力。
本申请技术方案2根据技术方案1所述的方法，其中，接收指示所述涡轮机的所述可操作性参数的信息包括接收指示所述涡轮机的排出气体温度的信息，且其中确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作包括确定所述涡轮机的所述排出气体温度低于排出气体温度阈值。
本申请技术方案3根据技术方案1所述的方法，其中，接收指示所述涡轮机的所述可操作性参数的信息包括接收指示所述涡轮机的失速裕度的信息，且其中确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作包括确定所述涡轮机的所述失速裕度高于失速裕度阈值。
本申请技术方案4根据技术方案1所述的方法，其中，接收指示所述涡轮机的所述可操作性参数的信息包括接收指示所述涡轮机的加速需求的信息，且其中确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作包括确定所述涡轮机的所述加速需求低于预定阈值。
本申请技术方案5根据技术方案1所述的方法，其中，所述混合动力电动推进系统还包括电能存储单元，其中以所述发电模式操作所述混合动力电动推进系统以产生电力包括响应于确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作而以充电模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机对所述电能存储单元充电。
本申请技术方案6根据技术方案5所述的方法，其中，还包括确定所述电能存储单元处于充电接受模式，其中确定所述电能存储单元处于所述充电接受模式包括确定所述电能存储单元的荷电状态低于预定最大水平；其中以所述充电模式操作所述混合动力电动推进系统包括响应于确定所述电能存储单元处于所述充电接受模式且响应于确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作而以所述充电模式操作所述混合动力电动推进系统。
本申请技术方案7根据技术方案6所述的方法，其中，确定所述电能存储单元处于所述充电接受模式包括接收指示所述电能存储单元的温度的信息并确定所述电能存储单元的所述温度在规定范围内。
本申请技术方案8根据技术方案5所述的方法，其中，以所述充电模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机对所述电能存储单元充电还包括调节提供到所述电能存储单元的电力的量。
本申请技术方案9根据技术方案8所述的方法，其中，调节提供到所述电能存储单元的电力的所述量包括至少部分地基于所述电能存储单元的荷电状态来调节提供到所述电能存储单元的电力的所述量。
本申请技术方案10根据技术方案1所述的方法，其中，以所述发电模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机产生电力包括响应于确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作而以电传输模式操作所述混合动力电动推进系统以将电力传输到所述混合动力电动推进系统的负载或所述航空器的负载。
本申请技术方案11根据技术方案10所述的方法，其中，以所述电传输模式操作所述混合动力电动推进系统以将电力传输到所述负载包括调节提供到所述负载的电力的量。
本申请技术方案12根据技术方案11所述的方法，其中，调节提供到所述负载的电力的所述量包括至少部分地基于接收到的指示所述涡轮机的所述可操作性参数的所述信息来调节提供到所述负载的电力的所述量。
本申请技术方案13根据技术方案10所述的方法，其中，以所述电传输模式操作所述混合动力电动推进系统以将电力传输到所述负载包括为所述负载提供至少约五千瓦的电力。
本申请技术方案14根据技术方案10所述的方法，其中，还包括确定所述负载处于电接受模式；其中以所述电传输模式操作所述混合动力电动推进系统包括响应于确定所述负载处于所述电接受模式且响应于确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作而以所述电传输模式操作所述混合动力电动推进系统。
本申请技术方案15根据技术方案10所述的方法，其中，还包括确定所述涡轮机以稳态状态操作，且其中以所述电传输模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机对所述电能存储单元充电还包括还响应于确定所述涡轮机以所述稳态状态操作而以所述电传输模式操作所述混合动力电动推进系统。
本申请技术方案16根据技术方案10所述的方法，其中，以所述电传输模式操作所述混合动力电动推进系统包括使所述电机随着所述涡轮机旋转。
本申请技术方案17根据技术方案1的方法，其中，所述电机是第一电机，其中所述混合动力电动推进系统还包括第二电机和连接到所述第二电机的第二推进器，其中以所述发电模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机产生电力包括将电力从所述混合动力电动推进系统的所述第一电机提供到所述第二电机以驱动所述第二推进器且为所述航空器提供推进益处。
本申请技术方案18根据技术方案1所述的方法，其中，以所述充电模式操作所述混合动力电动推进系统包括修改所述涡轮机的操作以维持基本上恒定的输出功率。
本申请技术方案19公开了一种混合动力电动推进系统，包括涡轮机；电气系统，其包括连接到所述涡轮机的电机和可电连接到所述电机的电能存储单元；以及控制器，其配置成至少部分地基于接收到的指示所述涡轮机的可操作性参数的信息来确定所述涡轮机在预定可操作性范围内操作，且进一步配置成响应于确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作而以充电模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机对所述电能存储单元充电。
本申请技术方案20根据技术方案19所述的混合动力电动推进系统，其中，所述可操作性参数是所述涡轮机的排出气体温度、所述涡轮机的失速裕度和所述涡轮机的加速需求中的一个或多个。
参考以下描述和所附权利要求书，本申请的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入于本说明书中且构成本说明书的一部分的附图示出本申请的实施例，且连同所述描述一起用于解释本申请的原理。
附图说明
本说明书中针对所属领域的技术人员来阐述本申请的完整和启发性公开内容，包括其最佳模式，本说明书参考了附图，其中：
图1是根据本申请的各种示范性实施例的航空器的俯视图。
图2是安装到图1的示范性航空器的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。
图3是根据本申请的示范性实施例的电风扇组合件的示意性横截面图。
图4是根据本申请的示范性实施例的混合动力电动推进系统的示意图。
图5是根据本申请的示范性方面的操作航空器的混合动力电动推进系统的方法的示意图。
图6是根据本申请的示范性方面的操作航空器的混合动力电动推进系统的方法的流程图。
图7是根据本申请的另一示范性方面的操作航空器的混合动力电动推进系统的方法的流程图。
图8是根据本申请的又一示范性方面的操作航空器的混合动力电动推进系统的方法的流程图。
图9是根据本申请的实例方面的计算系统。
具体实施方式
现将详细参考本申请的当前实施例，其中的一个或多个实例示于附图中。详细描述中使用数字和字母标示来指代图中的特征。图中和描述中使用相同或类似的标示来指代本申请的相同或类似部分。
如本文中所使用，词语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以区分一个部件与另一部件，且并不在于表示个别部件的位置或重要性。
词语“前”和“后”指代燃气涡轮发动机或运载工具内的相对位置，且指代所述燃气涡轮发动机或运载工具的正常操作姿态。举例来说，相对于燃气涡轮发动机，前是指更接近发动机入口的位置，而后是指更接近发动机喷嘴或排气口的位置。
词语“上游”和“下游”是指相对于路径中的流的相对方向。举例来说，相对于流体流，“上游”是指流体流出的方向，而“下游”是指流体流向的方向。然而，如本文所使用，词语“上游”和“下游”还可指代电流。
除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一”以及“所述”包括复数参考物。
如本文在整个说明书和权利要求书中所使用，估计性措辞用于修饰任何数量表示，所述数量表示可在不引起其相关的基本功能改变的情况下以许可的方式变化。因此，由例如“约”、“大约”和“大体上”等词语修饰的值并不限于所指定的确切值。在至少一些情况下，估计性措辞可对应于用于测量值的仪器的精确度，或对应于用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精确度。举例来说，估计性措辞可指在百分之十的裕度内。
此处以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制会进行组合和/或互换，除非上下文或措辞另外指示，否则认定此类范围包括其中含有的所有子范围。举例来说，本文公开的所有范围包括端点，且所述端点可独立地彼此组合。
本申请大体上涉及一种以一定方式操作航空器的混合动力电动推进系统以使用连接到涡轮机的电机来对混合动力电动推进系统的电能存储单元充电的方法。所述方法大体上可操作以对电能存储单元充电，同时最小化电能存储单元的损坏风险；同时防止涡轮机的损害、磨损和/或失速；和/或同时避免对涡轮机和航空器的性能的任何不利影响。
在广义上，所述方法可首先包括确定电能存储单元处于充电接受模式。另外，所述方法可包括接收指示涡轮机的可操作性参数的信息，并且至少部分地基于接收到的指示涡轮机的可操作性参数的信息来确定涡轮机在预定可操作性范围下操作。响应于作出此类确定，所述方法可以充电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机对电能存储单元充电。
举例来说，在某些示范性方面，所述方法可在确定是否对电能存储单元充电(即，在充电接受模式)时确保电能存储单元当前并未充电过度、过热等。
并且，举例来说，在某些示范性方面，可操作性参数可以是或可指示高于涡轮机的排出气体温度、涡轮机失速裕度、涡轮机加速需求等。在此类示范性方面，所述方法可在例如涡轮机在所不希望的排出气体温度限度范围内操作时、在涡轮机操作而不当地接近失速裕度、涡轮机并未尝试加速等情况下确保混合动力电动推进系统不从涡轮机获取功率。这样可最小化损坏/过早磨损涡轮机的风险，且进一步可最小化涡轮机失速风险。另外，这可确保涡轮机能够产生足够的推力以供航空器使用。从下文论述将了解，与大型混合动力推进系统相关的潜在高功率获取量，来自涡轮机的功率获取率可高得足以影响涡轮机的推力输出。
现参考各图，其中相同数字在各图中指示相同的元件，图1提供可并入有本申请的各种实施例的示范性航空器10的俯视图。如图1中所示，航空器10限定延伸自其穿过的纵向中心线14、侧向方向L、前端16和后端18。此外，航空器10包括从航空器10的前端16纵向延伸到航空器10的后端18的机身12和在航空器10的后端的尾翼19。另外，航空器10包括机翼组合件，所述机翼组合件包括第一左舷侧机翼20和第二右舷侧机翼22。第一机翼20和第二机翼22各自相对于纵向中心线14向外侧向延伸。第一机翼20和机身12的一部分一起限定航空器10的第一侧24，且第二机翼22和机身12的另一部分一起限定航空器10的第二侧26。对于所描绘的实施例，航空器10的第一侧24被配置为航空器10的左舷侧，且航空器10的第二侧26被配置为航空器10的右舷侧。
所描绘的示范性实施例的机翼20、22中的每个包括一个或多个前边缘襟翼28和一个或多个后边缘襟翼30。航空器10还包括、或实际上航空器10的尾翼19包括具有用于偏航控制的方向舵襟翼(未示出)的垂直安定面32和各自具有用于俯仰控制的升降舵襟翼36的一对水平安定面34。机身12还包括外表面或蒙皮38。然而，应了解，在本申请的其它示范性实施例中，航空器10可另外或替代地包括任何其它合适的配置。举例来说，在其它实施例中，航空器10可包括任何其它的安定面配置。
现还参考图2和3，图1的示范性航空器10还包括混合动力电动推进系统50，其具有第一推进器组合件52和第二推进器组合件54。图2提供第一推进器组合件52的示意性横截面图，且图3提供第二推进器组合件54的示意性横截面图。对于所描绘的实施例，第一推进器组合件52和第二推进器组合件54各自以翼下安装配置进行配置。然而，如将在下文论述，在其它示范性实施例中，第一推进器组合件52和第二推进器组合件54中的一个或两个可安装在任何其它合适的位置处。
更具体地说，总体上参考图1到3，示范性混合动力电动推进系统50大体上包括：第一推进器组合件52，其具有涡轮机和主要推进器(对于图2的实施例，这两者一起配置为燃气涡轮发动机，或实际上作为涡扇发动机100)；电机56(对于图2中所描绘的实施例，这是指电动机/发电机)，其传动连接到涡轮机；第二推进器组合件54(对于图3的实施例，其被配置为电动推进器组合件200)；电能存储单元55(可电连接到电机56和/或电动推进器组合件200)；控制器72；以及电力总线58。电动推进器组合件200、电能存储单元55和电机56各自可通过电力总线58的一个或多个电线60电连接到彼此。举例来说，电力总线58可包括各种开关或可移动以选择性地电连接混合动力电动推进系统50的各种部件的其它电力电子件。另外，电力总线58可进一步包括用于调节或转换混合动力电动推进系统50内的电力的电力电子件，例如，逆变器、转换器、整流器等。
如应了解，控制器72可配置成在混合动力电动推进系统50的各种部件之间分配电力。举例来说，控制器72可结合电力总线58(包括一个或多个开关或其它电力电子件)操作以向电机56等各种部件提供电力或从中汲取电力，从而在各种操作模式之间操作混合动力电动推进系统50并且执行各种功能。这示意性地描绘为延伸穿过控制器72的电力总线58的电线60，下文将更详细地进行论述。
控制器72可以是专用于混合动力电动推进系统50的独立控制器，或另一选择为，其可并入到航空器10的主系统控制器、用于示范性涡扇发动机100的单独控制器(例如涡扇发动机100的全权数字发动机控制系统，也称为FADEC)等中的一个或多个中。举例来说，控制器72可以按与下文参考图9描述的示范性计算系统500基本相同的方式来配置(且可配置成执行下文描述的示范性方法300的一个或多个功能)。
另外，电能存储单元55可配置为一个或多个电池，例如一个或多个锂离子电池，或另一选择为，可配置为任何其它合适的电能存储装置。应了解，对于本文所描述的混合动力电动推进系统50，电能存储单元55配置成存储相对大量的电力。举例来说，在某些示范性实施例中，电能存储单元可配置成存储至少约五十千瓦小时的电力，例如至少约六十五千瓦小时的电力、例如至少约七十五千瓦小时的电力以及高达约一千千瓦小时的电力。
现在尤其参考图1和2，第一推进器组合件52包括安装到或被配置成安装到航空器10的第一机翼20的燃气涡轮发动机。更具体地说，对于图2的实施例，燃气涡轮发动机包括涡轮机102和推进器，所述推进器是风扇(参考图2，称为“风扇104”)。因此，对于图2的实施例，燃气涡轮发动机被配置成涡扇发动机100。
涡扇发动机100限定轴向方向A1(平行于出于参考目的而提供的纵向中心线101延伸)和径向方向R1。如前所述，涡扇发动机100包括风扇104和安置在风扇104下游的涡轮机102。
所描绘的示范性涡轮机102大体上包括基本上为管状的外部壳体106，所述外部壳体限定环形入口108。外部壳体106包住呈串流关系的：压缩机区段，其包括增压机或低压(LP)压缩机110和高压(HP)压缩机112；燃烧区段114；涡轮区段，其包括第一高压(HP)涡轮116和第二低压(LP)涡轮118；以及喷气排气喷嘴区段120。压缩机区段、燃烧区段114和涡轮区段一起至少部分地限定穿过涡轮机102的核心空气流动路径121。
涡扇发动机100的示范性涡轮机102还包括可与涡轮区段的至少一部分，以及对于所描绘的实施例，压缩机区段的至少一部分，一起旋转的一个或多个轴。更具体地说，对于所描绘的实施例，涡扇发动机100包括高压(HP)轴或转轴122，其以传动方式将HP涡轮116连接到HP压缩机112。另外，示范性涡扇发动机100包括低压(LP)轴或转轴124，其以传动方式将LP涡轮118连接到LP压缩机110。
此外，所描绘的示范性风扇104被配置为具有以间隔开的方式连接到盘130的多个风扇叶片128的变距风扇。风扇叶片128大体上沿着径向方向R1从盘130向外延伸。凭借风扇叶片128可操作地连接到合适的致动构件132，每个风扇叶片128可相对于盘130围绕相应的桨距轴线P1旋转，所述致动构件配置成共同变化风扇叶片128的桨距。风扇104以机械方式连接到LP轴124，使得风扇104由第二LP涡轮118以机械方式驱动。更具体地说，包括风扇叶片128、盘130和致动构件132的风扇104通过动力齿轮箱134以机械方式连接到LP轴124，且可通过跨越动力齿轮箱134的LP轴124围绕纵向轴线101旋转。动力齿轮箱134包括多个齿轮以用于将LP轴124的转速逐步降到更高效的旋转风扇速度。因此，风扇104由涡轮机102的LP系统(包括LP涡轮118)提供动力。
仍参考图2的示范性实施例，盘130由可旋转的前毂136覆盖，所述前毂具有空气动力学轮廓以促进气流通过多个风扇叶片128。另外，涡扇发动机100包括周向包围风扇104和/或涡轮机102的至少一部分的环形风扇壳体或外短舱138。因此，所描绘的示范性涡扇发动机100可称作“涵道式”涡扇发动机。此外，相对于涡轮机102，短舱138通过多个周向间隔开的出口导叶140支撑。短舱138的下游区段142在涡轮机102的外部部分上方延伸，以便在其间限定旁通气流通道144。
仍参考图2，混合动力电动推进系统50还包括电机56，对于所描绘的实施例，所述电机被配置为电动机/发电机。对于所描绘的实施例，电机56从核心空气流动路径121向内设置于涡扇发动机100的涡轮机102内，且与涡扇发动机100的一个轴连接/机械连通。更具体地说，对于所描绘的实施例，所述电机通过LP轴124连接到第二LP涡轮118。电机56可配置成将LP轴124的机械功率转换为电功率(使得LP轴124驱动电机56)，或另一选择为，电机56可以被配置成将提供给它的电功率转换为用于LP轴124的机械功率(使得电机56驱动或帮助驱动LP轴124)。
然而，应了解，在其它示范性实施例中，电机56可以替代地位于涡轮机102内任何其它合适位置处或其它地方。举例来说，在其它实施例中，电机56可在涡轮区段内与LP轴124同轴地安装，或另一选择为，可从LP轴124偏移且通过合适的齿轮系驱动。另外或替代地，在其它示范性实施例中，电机56可改为由HP系统、即由HP涡轮116通过例如HP轴122提供动力，或通过双驱动系统由LP系统(例如LP轴124)和HP系统(例如HP轴122)提供动力。而在其它实施例中，另外或替代地，电机56可包括多个电机，例如，其中一个传动连接到LP系统(例如LP轴124)且一个传动连接到HP系统(例如HP轴122)。此外，尽管电机56被描述为电动机/发电机，但在其它示范性实施例中，电机56可能仅配置为发电机。
仍参考图1和2，涡扇发动机100还包括控制器150和多个传感器(未示出)。控制器150可以是全权数字发动机控制系统，也称为FADEC。涡扇发动机100的控制器150可配置成控制例如致动构件132、燃料递送系统等的操作。另外，还返回参考图1，涡扇发动机100的控制器150以可操作方式连接到混合动力电动推进系统50的控制器72。此外，如应了解，控制器72还可通过合适的有线或无线通信系统(以虚线描述)以可操作方式连接到第一推进器组合件52(包括控制器150)、电机56、第二推进器组合件54和能量存储单元55中的一个或多个。
此外，虽然未描绘，但在某些示范性实施例中，涡扇发动机100可还包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器定位成且被配置成感测指示涡扇发动机100的一个或多个操作参数的数据。举例来说，涡扇发动机100可包括一个或多个温度传感器，所述一个或多个温度传感器被配置成感测涡轮机102的核心空气流动路径121内的温度。举例来说，此类传感器可配置成感测燃烧区段114的出口处的排出气体温度。另外或替代地，涡扇发动机100可包括一个或多个压力传感器以感测指示涡轮机102的核心空气流动路径121内的压力的数据，例如指示涡轮机102的燃烧区段114内的燃烧器内的压力的数据。此外，在又其它示范性实施例中，涡扇发动机100还可包括一个或多个速度传感器，所述一个或多个速度传感器被配置成感测指示涡扇发动机100的一个或多个部件的转速的数据，例如指示LP转轴124或HP转轴122中的一个或多个的转速的数据。另外，在某些示范性实施例中，涡扇发动机100可包括一个或多个传感器，其被配置成感测指示涡扇发动机内的各种部件的振动量的数据，例如指示LP压缩机110、HP压缩机112或各种支撑结构的振动量的数据。
另外应了解，图2中所描绘的示范性涡扇发动机100在其它示范性实施例中可具有任何其它合适的配置。举例来说，在其它示范性实施例中，风扇104可能不是变距风扇，且另外在其它示范性实施例中，LP轴124可直接机械连接到风扇104(即，涡扇发动机100可不包括齿轮箱134)。此外，应了解，在其它示范性实施例中，涡扇发动机100可配置为任何其它合适的燃气涡轮发动机。举例来说，在其它实施例中，涡扇发动机100可改为配置为涡轮螺旋桨发动机、无涵道涡扇发动机、涡轮喷气发动机、涡轮轴发动机等。
现尤其参考图1和3，如先前所陈述，示范性混合动力电动推进系统50还包括第二推进器组合件54，对于所描绘的实施例，所述第二推进器组合件安装到航空器10的第二机翼22。尤其参考图3，第二推进器组合件54大体上配置为包括电动机206和推进器/风扇204的电动推进器组合件200。电动推进器组合件200限定沿着延伸自其穿过以供参考的纵向中心线轴线202延伸的轴向方向A2以及径向方向R2。对于所描绘的实施例，风扇204通过电动机206可围绕中心线轴线202旋转。
风扇204包括多个风扇叶片208和风扇轴210。多个风扇叶片208附接到风扇轴210/可随着所述风扇轴旋转，且大体上沿着电动推进器组合件200的周向方向(未示出)间隔开。在某些示范性实施例中，多个风扇叶片208可以固定方式附接到风扇轴210，或者例如所描绘的实施例，多个风扇叶片208可相对于风扇轴210旋转。举例来说，多个风扇叶片208各自限定相应的桨距轴线P2，且对于所描绘的实施例，所述风扇叶片附接到风扇轴210，使得多个风扇叶片208中的每个的桨距可通过变桨机构211例如一致地改变。改变多个风扇叶片208的桨距可增大第二推进器组合件54的效率和/或可允许第二推进器组合件54实现所要推力分布。在此类示范性实施例的情况下，风扇204可称作变距风扇。
此外，对于所描绘的实施例，所描绘的电动推进器组合件200还包括通过一个或多个支撑杆或出口导叶216附接到电动推进器组合件200的核心214的风扇壳体或外短舱212。对于所描绘的实施例，外短舱212基本上完全包围风扇204，尤其包围所述多个风扇叶片208。因此，对于所描绘的实施例，电动推进器组合件200可称作涵道式电风扇。
仍尤其参考图3，风扇轴210以机械方式连接到核心214内的电动机206，使得电动机206通过风扇轴210驱动风扇204。风扇轴210由一个或多个轴承218支撑，所述轴承例如一个或多个滚柱轴承、滚珠轴承或任何其它合适的轴承。另外，电动机206可以是内转电动机(即，包括从定子朝内径向设置的转子)，或另一选择为，可以是外转电动机(即，包括从转子朝内径向设置的定子)，或另一选择为，还可以是轴向通量电动机(即，其中转子既不在定子外部也不在定子内部，而是沿电动机轴线从定子偏移)。
如上文简单提及，电源(例如电机56或电能存储单元55)与电动推进器组合件200(即，电动机206)电连接以用于将电力提供到电动推进器组合件200。更具体地说，电动机206通过电力总线58、且更具体地说通过在其间延伸的一个或多个电缆或电线60与电机56和/或电能存储单元55电连通。
然而，应了解，在其它示范性实施例中，示范性混合动力电动推进系统50可具有任何其它合适的配置，且另外，可以任何其它合适的方式集成到航空器10中。举例来说，在其它示范性实施例中，混合动力电动推进系统50的电动推进器组合件200可改为配置为多个电动推进器组合件200，和/或混合动力电动推进系统50可还包括多个燃气涡轮发动机(例如涡扇发动机100)和电机56。
此外，在其它示范性实施例中，电动推进器组合件200和/或燃气涡轮发动机以及电机56可在任何其它合适的位置以任何其它合适的方式安装到航空器10(包括例如尾部安装配置)。举例来说，在某些示范性实施例中，电动推进器组合件可配置成摄取边界层空气并且重新激励这种边界层空气，从而为航空器提供推进益处(所述推进益处可以是推力，或可能仅仅是通过降低对航空器的拖曳来增加航空器的总体净推力)。
此外，在又其它示范性实施例中，示范性混合动力电动推进系统50还可具有其它配置。举例来说，在其它示范性实施例中，混合动力电动推进系统50可能不包括“纯”电动推进器组合件。举例来说，现简单参考图4，提供根据本申请的又一示范性实施例的混合动力电动推进系统50的示意图。图4中所描绘的示范性混合动力电动推进系统50可以与上文参考图1到3所描述的一个或多个示范性混合动力电动推进系统50类似的方式配置。
举例来说，图4的示范性混合动力电动推进系统50大体上包括第一推进器组合件52和第二推进器组合件54。第一推进器组合件大体上包括第一涡轮机102A和第一推进器104A，且类似地，第二推进器组合件54大体上包括第二涡轮机102B和第二推进器104B。第一涡轮机102A和第二涡轮机102B中的每一个大体上包括具有通过低压轴124传动连接到低压涡轮118的低压压缩机110的低压系统，以及具有通过高压轴122传动连接到高压涡轮116的高压压缩机112的高压系统。另外，第一推进器104A传动连接到第一涡轮机102A的低压系统，且第二推进器104B传动连接到第二涡轮机102B的低压系统。在某些示范性实施例中，第一推进器104A和第一涡轮机102A可配置为第一涡扇发动机，且类似地，第二推进器104B和第二涡轮机102B可配置为第二涡扇发动机(例如，类似于图2的示范性涡扇发动机100)。然而，另一选择为，这些部件可改为配置为涡轮螺旋桨发动机或任何其它合适的涡轮机驱动的推进装置的部分。此外，在某些示范性实施例中，第一推进器组合件52可安装到航空器的第一机翼，且第二推进器组合件54可安装到航空器的第二机翼(例如，类似于图1的示范性实施例)。当然，在其它示范性实施例中，可提供任何其它合适的配置(例如，两个推进器组合件均可安装到同一机翼、一个或两个推进器组合件可安装到航空器的尾部等)。
此外，图4的混合动力电动推进系统50还包括电气系统。所述电气系统包括第一电机56A、第二电机56B以及可电连接到第一电机56A和第二电机56B的电能存储单元55。第一电机56A另外连接到第一涡轮机102A。更具体地说，对于所描绘的实施例，第一电机56A连接到第一涡轮机102A的高压系统，且还更具体地说，连接到第一涡轮机102A的高压转轴122。以此方式，第一电机56A可从第一涡轮机102A的高压系统获取功率和/或向第一涡轮机102A的高压系统提供功率。
此外，应了解，对于所描绘的实施例，第二推进器组合件54未被配置为纯电动推进器组合件。替代地，第二推进器组合件54被配置为混合动力电动推进器的部分。更具体地说，第二电机56B连接到第二推进器104B，且进一步连接到第二涡轮机102B的低压系统。以此方式，第二电机56B可从第二涡轮机102B的低压系统获取功率和/或向第一涡轮机102A的低压系统提供功率。更具体地说，在某些示范性方面，第二电机56可驱动或帮助驱动第二推进器104B。
还如图4中所描绘，示范性混合动力电动推进系统50还包括控制器72和电力总线58。第一电机56A、第二电机56B和电能存储单元55各自可通过电力总线58的一个或多个电线60彼此电连接。举例来说，电力总线58可包括各种开关或其它电力电子件，其可移动以选择性地电连接混合动力电动推进系统50的各种部件，并且视需要转换或调节通过其传输的电力。
此外，应了解，还在其它示范性实施例中，示范性混合动力电动推进系统50可具有其它合适的配置。举例来说，虽然图4的示范性实施例包括连接到第一涡轮机102A的高压系统的第一电机56A和连接到第二涡轮机102B的低压系统的第二电机56B，但在其它示范性实施例中，电机56A、56B中的每一个可连接到低压系统，或者可连接到高压系统。或者，在其它示范性实施例中，电气系统可进一步包括连接到第一涡轮机102A的低压系统的另外的电机和/或连接到第二涡轮机102B的高压系统的另外的电机。
如上文所陈述，本申请大体上提供操作用于航空器的混合动力电动推进系统的方法，且更具体地说，提供对航空器的混合动力电动推进系统的电能存储单元充电的方法。举例来说，现参考图5，提供描绘本申请的示范性方面的示意图300。
如所描绘，示意图300首先包括在302处确定混合动力电动推进系统的电能存储单元是否处于充电接受模式。在某些示范性方面，在302处确定电能存储单元是否处于充电接受模式可包括确定充电水平或荷电状态低于预定阈值(例如最大阈值)。另外或替代地，在某些示范性方面，在302处确定电能存储单元是否处于充电接受模式可包括确定电能存储单元是否处于故障状态。举例来说，确定电能存储单元是否处于故障状态可包括监测电能存储单元的稳定性，例如确定电能存储单元的温度是否在规定范围内。所述规定范围可以是电能存储单元的安全操作范围。超出此范围进行充电或尝试充电可能潜在损害电能存储单元。然而，值得注意的是，确定电能存储单元是否处于故障状态可包括监测电能存储单元的任何其它稳定性相关的参数。因此，举例来说，在302处，逻辑可响应于确定荷电状态低于预定阈值和/或响应于确定电能存储单元未处于故障状态(例如电能存储单元的温度在规定范围内)而确定电能存储单元处于充电接受模式。
另外，流程图300中所描绘的逻辑包括在304处确定涡轮机的操作参数是否在预定可操作性范围内。在某些示范性方面，可操作性参数可以是涡轮机的排出气体温度、涡轮机的失速裕度、涡轮机的加速需求、涡轮机的功率电平、涡轮机的排出空气需求(例如从低压压缩机下游和高压压缩机上游的涡轮机压缩机区段排出的空气量)等中的一个或多个。因此，响应于确定例如涡轮机的排出气体温度低于预定阈值、涡轮机的失速裕度大于预定阈值、涡轮机的加速需求低于预定阈值、涡轮机的功率级高于最小阈值(例如高于空转)和/或排出空气需求低于某一阈值(例如发动机在低于某一功率级下操作，其中例如航空器从涡轮机汲取大量的排出空气)，逻辑可在304处确定涡轮机在预定可操作性范围内。可使用涡轮机内的一个或多个传感器来确定这些操作参数值。另外，这些操作参数值在相应的预定可操作性范围内可指示：可在相对低风险的损坏/过早地磨损涡轮机的情况下、在不限制涡轮机在需要时提供增大的推力的能力的情况下以及另外在相对低风险的使涡轮机失速的情况下获得功率。
如所描绘，流程图300中所描绘的逻辑可响应于在302处确定电能存储单元并非以充电接受模式操作和/或在304处确定涡轮机的可操作性参数并非在预定可操作性范围内而在306处以电备用模式操作混合动力电动推进系统。当处于备用模式时，电能存储单元可例如向电机或别处提供电力，或者可仅仅保持空转。
然而，相比之下，响应于在302处确定电能存储单元处于充电接受模式以及在304处确定涡轮机的可操作性参数在预定可操作性范围内，逻辑可在308处以充电模式操作混合动力电动推进系统。当在308处以充电模式操作混合动力电动推进系统时，混合动力电动推进系统可通过使连接到涡轮机的电机随着涡轮机旋转而将所述电机作为发电机操作，且将此类电力提供到电能存储单元以对电能存储单元充电。
值得注意的是，对于图5中所描绘的示范性方面，示意图300中所描绘的逻辑还包括在310处修改涡轮机的操作以在308处以充电模式操作混合动力电动推进系统时维持基本上恒定的输出功率。因此，举例来说，在某些示范性方面，在以充电模式操作混合动力电动推进系统时，所描绘的逻辑可增大流向涡轮机的燃料流以顾及因通过电机获得电力而引起的对涡轮机的有效拖曳。
接着，逻辑绕回来在302处确保电能存储单元保持在充电接受模式内且在304处确保涡轮机的可操作性参数保持在预定可操作性范围内，以便在308处继续以充电模式操作混合动力电动推进系统或在条件已改变的情况下在308处停止操作。
应了解，尽管上文(和下文)相对于图5所论述的逻辑可能看起来与单个涡轮机对单个电能存储单元充电的配置相关，但本申请的各方面可另外涉及利用一个或多个涡轮机(和相关电机)来对一个或多个电能存储单元充电。举例来说，如果第一电能存储单元不处于充电接受模式，那么可将电力分流到第二电能存储单元(假设第二电能存储单元处于充电接受模式)。类似地，如果第一涡轮机的可操作性参数并非在预定可操作性参数范围内，那么第二涡轮机(和相关电机)可将电力提供到所述一个或多个电能存储单元(假设第二涡轮机的可操作性参数在预定可操作性参数范围内)。
现参考图6，提供根据本申请的示范性方面的用于操作航空器的混合动力电动推进系统的方法400。图6的方法400可类似于上文参考图5所描述的示范性逻辑，且另外可结合上文参考图1到4所描述的一个或多个示范性混合动力电动推进系统进行操作。因此，举例来说，所述示范性混合动力电动推进系统可大体上包括涡轮机、连接到所述涡轮机的电机和电能存储单元。
方法400大体上包括在(402)处确定电能存储单元处于充电接受模式。在(402)处确定电能存储单元处于充电接受模式可大体上包括确保电能存储单元处于接受充电的状态。举例来说，对于所描绘的示范性方面，在402处确定电能存储单元处于充电接受模式大体上包括在(404)处确定电能存储单元的荷电状态或充电水平低于预定水平。所述预定水平可以是预定最大水平，例如低于电能存储单元的最大充电水平。另外或替代地，所述预定水平可以是用于执行起动涡轮机或重新起动涡轮机等某些操作的预定最小水平。
同样对于所描绘的示范性方面，在(402)处确定电能存储单元处于充电接受模式还包括在(406)处接收指示电能存储单元的温度的信息和在(408)处确定电能存储单元的温度在规定范围内。所述规定范围可以是确定在此范围内对电能存储单元充电所引起的对电能存储单元的损坏的风险极小的温度范围。举例来说，某些电能存储单元在电能存储单元的温度低于温度下限阈值时在充电或尝试充电时可能易受损坏，且另外在电能存储单元温度高于温度上限阈值时在充电或尝试充电时可能易受损坏(例如热逸溃事件)。
此外，尽管未描绘，但应了解，在其它示范性方面，在(402)处确定电能存储单元处于充电接受模式可还包括任何其它合适的确定以确保电能存储单元处于适合接受充电的状态。举例来说，在至少某些示范性方面，在(402)处确定电能存储单元处于充电接受模式可还包括确定电能存储单元不存在充电相关故障指示。
仍参考图6中所描绘的方法400的示范性方面，方法400还包括在(410)处接收指示涡轮机的可操作性参数的信息以及在(412)处至少部分地基于在(410)处接收到的指示涡轮机的可操作性参数的信息来确定涡轮机在预定可操作性范围内操作。此外，如下文将更详细地论述，图6中所描绘的方法400的示范性方面包括响应于确定涡轮机在预定可操作性范围内操作而以发电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机产生电力，且更具体地说包括在(414)处响应于在(402)处确定电能存储单元处于充电接受模式以及响应于在(412)处确定涡轮机在预定可操作性范围内操作而以充电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机对电能存储单元充电。
举例来说，现简单参考图7，提供所描绘的方法400的示范性方面的流程图，在至少某些示范性方面，在(410)处接收指示涡轮机的可操作性参数的信息包括在(416)处接收指示涡轮机的排出气体温度的信息。此外，在此类示范性方面的情况下，在(412)处确定涡轮机在预定可操作性范围内操作包括在(418)处确定涡轮机的排出气体温度低于排出气体温度阈值。以此方式，方法400可确保涡轮机并未被置于安全或所要操作条件限制之外，以便对电能存储单元充电。这样可减小损坏或过早地磨损涡轮机的风险。
另外或替代地，在至少某些示范性方面，在(410)处接收指示涡轮机的可操作性参数的信息包括在(420)处接收指示涡轮机的失速裕度的信息。此外，在此类示范性方面的情况下，在(412)处确定涡轮机在预定可操作性范围内操作包括在(422)处确定涡轮机的失速裕度高于失速裕度阈值。以此方式，方法400可确保涡轮机并未处于增强失速风险的状态，以便对混合动力电动推进系统的电能存储单元充电。在(420)处接收到的指示失速裕度的信息可以是例如涡轮机内的一个或多个温度、涡轮机内的压力、涡轮机内的各种部件的转速、涡轮机的稳定性劣化系数等。
另外或替代地，还在至少某些示范性方面，在(410)处接收指示涡轮机的可操作性参数的信息包括在(424)处接收指示涡轮机的加速需求的信息。在此类示范性方面的情况下，在(412)处确定涡轮机在预定可操作性范围内操作包括在(426)处确定涡轮机的加速需求低于加速需求阈值。以此方式，方法400可以不危害混合动力电动推进系统以及尤其是涡轮机在驱动时提供增大的推力的能力。举例来说，当操作混合动力电动推进系统以执行阶段爬升时，所述方法可辨识到涡轮机相对高的加速需求且防止混合动力电动推进系统以充电模式操作或停止以充电模式操作混合动力电动推进系统，从而允许涡轮机以所要方式加速。
另外或替代地，尽管未描绘，但还在其它示范性方面，在(410)处接收指示涡轮机的可操作性参数的信息可包括接收指示任何其它合适的可操作性参数的信息。举例来说，在(410)处接收指示涡轮机的可操作性参数的信息可包括接收指示涡轮机的功率级、涡轮机的排出空气需求(例如低压压缩机下游和高压压缩机上游的涡轮机压缩机区段排出的空气量)等的信息。因此，应了解，在某些示范性方面，在(412)处确定涡轮机在预定可操作性范围内操作可还包括确定涡轮机的功率级高于最小阈值(例如高于空转)、排出空气需求低于某一阈值(例如发动机在低于某一功率级下操作，其中例如航空器从涡轮机汲取大量的排出空气)等。
此外，返回尤其参考图6中所描绘的方法400的示范性方面，方法400包括另外的保障措施以在以充电模式操作混合动力电动推进系统之前确保混合动力电动推进系统以所要方式操作。更具体地说，图6的示范性方法400还包括在(428)处确定涡轮机在稳态操作条件中操作。举例来说，至少某些示范性方面，在(428)处确定涡轮机以稳态状态操作可包括在一段时间内监测涡轮机内的一个或多个温度和/或压力以确定此类温度和/或压力保持基本上恒定、监测来自机组人员的输入(例如节流)和/或指示这些输入的数据等。另外或替代地，在某些示范性方面，在(428)处确定涡轮机以稳态状态操作可包括监测涡轮机内的一个或多个旋转部件的已校正的或是物理的转速以及确定此类转速保持基本上恒定。此外，如所描绘，在此类示范性方面的情况下，在(414)处以充电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机对电能存储单元充电还包括在(430)处还响应于在(428)处确定涡轮机以稳态状态操作而以充电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机对电能存储单元充电。
然而，应了解，图6中所描绘的方法400的示范性方面仅作为举例，且在其它示范性方面，方法400可能不包括所描绘的示范性检查中的一个或多个。举例来说，在某些示范性方面，方法400可能在涡轮机并未稳态操作时希望对电能存储单元中的一个或多个充电。
仍参考在(414)处混合动力电动推进系统的充电模式操作，对于图6中所描绘的方法400的示范性方面，在(414)处以充电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机对电能存储单元充电还包括在(432)处使电机随着涡轮机旋转以及在(434)处将电力从电机提供到电能存储单元以对电能存储单元充电。值得注意的是，尽管未描绘，但在至少某些示范性方面，在(434)处将电力从电机提供到电能存储单元可还包括通过一个或多个电力电子件提供电力以调节或转换电力。举例来说，电力可通过电力电子件从交流电(“AC”)电力转换成直流电(“DC”)电力。因此，在此类示范性方面的情况下，所述电力电子件可包括整流器或其它电力电子件。
此外，对于图6中所描绘的方法400的示范性方面，在(414)处以充电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机对电能存储单元充电还包括在(436)处调节提供到电能存储单元的电力的量。举例来说，在图6中所描绘的示范性方面，在(436)处调节提供到电能存储单元的电力的量可包括在(438)处至少部分地基于接收到的指示涡轮机的可操作性参数的信息来调节提供到电能存储单元的电力的量。举例来说，如果涡轮机的实际排出气体温度远低于排出气体温度阈值，那么可将相对高量的电力从电机提供到电能存储单元以对电能存储单元充电。相比之下，如果涡轮机的实际排出气体温度仅略微低于排出气体温度阈值，那么可将相对低量的电力从电机提供到电能存储单元以对电能存储单元充电。当可操作性参数是指涡轮机的失速裕度或涡轮机的加速需求时，类似逻辑适用。
另外或替代地，如虚线所描绘，在至少某些示范性方面，在(436)处调节提供到电能存储单元的电力的量可包括在(440)处至少部分地基于在(402)处确定电能存储单元处于充电接受模式，且更具体地说，至少部分地基于所确定的电能存储单元的荷电状态，调节提供到电能存储单元的电力的量。举例来说，在电能存储单元的荷电状态远低于所要荷电状态的情况下，可将相对高量的电力从电机提供到电能存储单元以对电能存储单元充电。相比之下，在电能存储单元的荷电状态仅略微低于所要荷电状态的情况下，可将相对低量的电力从电机提供到电能存储单元以对电能存储单元充电。另外或替代地，在(440)处至少部分地基于确定电能存储单元处于充电接受模式来调节提供到电能存储单元的电力的量可包括至少部分地基于电能存储单元的温度来调节提供到电能存储单元的电力的量。举例来说，提供到电能存储单元的电能的量可随着温度接近相关温度限值而减小。
此外，如上文参考示范性实施例所论述，应了解，所述电能存储单元是相对大的电能存储单元且所述电机是相对大功率的电机。举例来说，所述电能存储单元可配置成存储至少约五十千瓦小时的电力。另外，在某些示范性方面，在(414)处以充电模式操作混合动力电动推进系统可包括提供至少约五千瓦的电力。
仍参考图6中所描绘的方法400的示范性方面，如上文所论述，在至少某些示范性方面，混合动力电动推进系统可还包括连接到第二推进器的第二电机。举例来说，第二推进器可配置为电动推进器组合件的部分(例如电风扇)，或另一选择为，可结合第二涡轮机配置为例如第二涡扇发动机。在这些实施例中的一个或多个的情况下，方法400可还包括(如以虚线描绘)在(442)处将电力从电机和电能存储单元中的至少一个提供到混合动力电动推进系统的第二电机，使得第二电机可至少部分地驱动第二推进器且为航空器提供推进益处(例如推力)。值得注意的是，尽管描绘为单独的元件，但在某些示范性方面，响应于确定涡轮机在预定可操作性范围内操作而以发电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机产生电力可包括将电力从电机和电能存储单元中的至少一个提供到混合动力电动推进系统的第二电机。
另外或替代地，还在所描绘的方法400的其它示范性方面中，方法400可还包括将电力从电能存储单元提供到电机以驱动或帮助驱动涡轮机、推进器或这两者。
根据上文示范性方面中的一个或多个操作混合动力电动推进系统可允许对电能存储单元充电而不损害例如混合动力电动推进系统的涡轮机等混合动力电动推进系统的其余部件的所要操作且减小损坏或过早地磨损涡轮机的风险。
此外，尽管方法400(和逻辑300)大体上针对确定何时利用电机对电能存储单元充电，但应了解，方法400(和逻辑300)可进一步以更通用的方式应用以确定何时使用电机从涡轮机获取功率以例如将电力提供到航空器的负载或混合动力电动推进系统的负载。
举例来说，现简要参考图8，提供根据本申请的另一示范性方面的方法400的流程图。如所描绘，图8中所描绘的方法400的示范性方面大体上包括在(410)处接收指示涡轮机的可操作性参数的信息和在(412)处至少部分地基于接收到的指示涡轮机的可操作性参数的信息来确定涡轮机在预定可操作性范围内操作。另外，图8中所描绘的方法400的示范性方面还包括在(415)处响应于确定涡轮机在预定可操作性范围内操作而以发电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机产生电力。在某些示范性方面，在(415)处以发电模式操作混合动力电动推进系统可包括以充电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机对电能存储单元充电(参看例如图6的(414))。然而，另一选择为，方法400可用于提供电力到航空器的或混合动力电动推进系统的任何其它合适的负载。如本文所使用，术语“负载”是指能够接受电力的任何部件。举例来说，所述负载可以是配置成对航空器的一个或多个特征或部件供电的航空器电气系统、混合动力电动推进系统的电风扇、混合动力电动推进系统的电能存储单元等。
因此，对于所描绘的示范性方面，在(415)处以发电模式操作混合动力电动推进系统包括在(444)处响应于在(412)处确定涡轮机在预定可操作性范围内操作而以电传输模式操作混合动力电动推进系统以将电力传输到混合动力电动推进系统的负载或航空器的负载。
值得注意的是，在其它方面，图8中所描述的方法400的更通用方面可类似于上文所描述的方法400的其它示范性方面。举例来说，如所描述，对于图8的方法400的示范性方面，在(444)处以电传输模式操作混合动力电动推进系统包括在(446)处调节提供到负载的电力的量。更具体地说，在(446)处调节提供到负载的电力的量包括在(448)处至少部分地基于在(410)处接收到的指示涡轮机的可操作性参数的信息来调节提供到负载的电力的量。此外，对于所描绘的示范性方面，在(444)处以电传输模式操作混合动力电动推进系统包括在(450)处为负载提供至少约五千瓦的电力和在(451)处使电机随着涡轮机旋转。
另外，对于图8的方法400的示范性方面，所述方法包括在(452)处确定负载处于电接受模式。(例如，当负载是电能存储单元时，所述电接受模式可以是充电接受模式，但在其它方面，所述电接受模式一般可以指其中部件可能需要接受电力、能安全接受电力等的部件模式。)在此类示范性方面的情况下，在(444)处以电传输模式操作混合动力电动推进系统包括在(454)处响应于在(452)处确定负载处于电接受模式且响应于在(412)处确定涡轮机在预定可操作性范围内操作而以电传输模式操作混合动力电动推进系统。
此外，对于图8的方法400的示范性方面，所述方法还包括在(456)处确定涡轮机以稳态状态操作。在此类示范性方面的情况下，在(444)处以电传输模式操作混合动力电动推进系统还包括在(458)处还响应于在(456)处确定涡轮机以稳态状态操作而以电传输模式操作混合动力电动推进系统。
因此，应了解，在此类示范性方面的情况下，方法400可更广义地包括响应于确定涡轮机在预定可操作性范围内操作而以发电模式操作混合动力电动推进系统以利用电机产生电力(与以充电模式操作混合动力电动推进系统相反)，且进一步可将产生的此类电力提供到航空器或推进系统的任何合适的负载。
现参考图9，描绘根据本申请的实例实施例的实例计算系统500。计算系统500可例如用作混合动力电动推进系统50的控制器72。计算系统500可包括一个或多个计算装置510。计算装置510可包括一个或多个处理器510A和一个或多个存储器装置510B。一个或多个处理器510A可包括任何合适的处理装置，例如微处理器、微控制器、集成电路、逻辑装置和/或其它合适的处理装置。一个或多个存储器装置510B可包括一个或多个计算机可读媒体，包括但不限于非暂时性计算机可读媒体、RAM、ROM、硬盘驱动器、闪存驱动器和/或其它存储器装置。
一个或多个存储器装置510B可存储可由一个或多个处理器510A存取的信息，包括可由一个或多个处理器510A执行的计算机可读指令510C。指令510C可为任何指令集，其在由一个或多个处理器510A执行时使一个或多个处理器510A执行操作。在一些实施例中，指令510C可由一个或多个处理器510A执行以使得一个或多个处理器510A执行操作，例如计算系统500和/或计算装置510配置以用于的操作和功能、如本文所描述的用于操作航空器的混合动力电动推进系统的操作(例如方法300)和/或一个或多个计算装置510的任何其它操作或功能中的任一种。因此，应了解，在某些示范性方面，上文参考图5到8所描述的示范性方法300、400可以是计算机实施的方法，使得使用一个或多个计算装置来实施上文所描述的相应步骤中的一个或多个。指令510C可以是以任何合适的编程语言编写的软件，或可在硬件中实施。另外和/或替代地，指令510C可在处理器510A上在逻辑上和/或实际上分开的线程中执行。存储器装置510B可另外存储可由处理器510A存取的数据510D。举例来说，数据510D可包括指示混合动力电动推进系统的操作模式、电能存储单元的电力储备量、涡轮机的一个或多个轴或转轴的转速和/或涡轮机的一个或多个轴或转轴上的一个或多个负载的数据。
计算装置510还可包括用于例如与系统500的其它部件通信(例如通过网络)的网络接口510E。网络接口510E可包括用于与一个或多个网络接口连接的任何合适的部件，包括例如发送器、接收器、端口、控制器、天线和/或其它合适的部件。一个或多个外部显示装置(未描绘)可被配置成从计算装置510接收一个或多个命令。
本文中所论述的技术参考了基于计算机的系统和由基于计算机的系统采取的行动以及发送到基于计算机的系统和来自基于计算机的系统的信息。所属领域的技术人员应认识到，基于计算机的系统的固有灵活性允许大量可能的配置、组合以及任务和功能性在部件之间和当中的划分。例如，本文中所论述的过程可使用单个计算装置或组合工作的多个计算装置来实施。数据库、存储器、指令和应用程序可在单个系统上实施或跨越多个系统分布。分布式部件可依序或并行操作。
虽然各种实施例的具体特征可能在一些图中示出而未在其它图中示出，但这仅仅是为了方便起见。根据本申请的原理，可结合任何其它附图的任何特征来引用和/或要求保护某一附图的任何特征。
本书面描述使用实例来公开本发明，包括最优模式，并且还使所属领域的技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可获专利的范围由权利要求书界定，并且可包括所属领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实例包括并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么它们既定在权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种用于操作航空器的混合动力电动推进系统的方法，所述混合动力电动推进系统包括涡轮机和连接到所述涡轮机的电机，所述方法包括：
接收指示所述涡轮机的可操作性参数的信息；
至少部分地基于接收到的指示所述涡轮机的所述可操作性参数的所述信息来确定所述涡轮机在预定可操作性范围内操作；以及
响应于确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作而以发电模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机产生电力。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，接收指示所述涡轮机的所述可操作性参数的信息包括接收指示所述涡轮机的排出气体温度的信息，且其中确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作包括确定所述涡轮机的所述排出气体温度低于排出气体温度阈值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，接收指示所述涡轮机的所述可操作性参数的信息包括接收指示所述涡轮机的失速裕度的信息，且其中确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作包括确定所述涡轮机的所述失速裕度高于失速裕度阈值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，接收指示所述涡轮机的所述可操作性参数的信息包括接收指示所述涡轮机的加速需求的信息，且其中确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作包括确定所述涡轮机的所述加速需求低于预定阈值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述混合动力电动推进系统还包括电能存储单元，其中以所述发电模式操作所述混合动力电动推进系统以产生电力包括响应于确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作而以充电模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机对所述电能存储单元充电。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，还包括：
确定所述电能存储单元处于充电接受模式，其中确定所述电能存储单元处于所述充电接受模式包括确定所述电能存储单元的荷电状态低于预定最大水平；
其中以所述充电模式操作所述混合动力电动推进系统包括响应于确定所述电能存储单元处于所述充电接受模式且响应于确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作而以所述充电模式操作所述混合动力电动推进系统。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，以所述发电模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机产生电力包括响应于确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作而以电传输模式操作所述混合动力电动推进系统以将电力传输到所述混合动力电动推进系统的负载或所述航空器的负载。
8.根据权利要求1的方法，其中，所述电机是第一电机，其中所述混合动力电动推进系统还包括第二电机和连接到所述第二电机的第二推进器，其中以所述发电模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机产生电力包括将电力从所述混合动力电动推进系统的所述第一电机提供到所述第二电机以驱动所述第二推进器且为所述航空器提供推进益处。
9.一种混合动力电动推进系统，包括：
涡轮机；
电气系统，其包括连接到所述涡轮机的电机和可电连接到所述电机的电能存储单元；以及
控制器，其配置成至少部分地基于接收到的指示所述涡轮机的可操作性参数的信息来确定所述涡轮机在预定可操作性范围内操作，且进一步配置成响应于确定所述涡轮机在所述预定可操作性范围内操作而以充电模式操作所述混合动力电动推进系统以利用所述电机对所述电能存储单元充电。
10.根据权利要求9所述的混合动力电动推进系统，其中，所述可操作性参数是所述涡轮机的排出气体温度、所述涡轮机的失速裕度和所述涡轮机的加速需求中的一个或多个。
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