CN109863085B - 使用双压缩机四轮式涡轮机预冷却环境控制系统的先进方法和飞行器 - Google Patents

Abstract

一种用于使用燃气涡轮发动机将放气提供至飞行器的环境控制系统的方法和飞行器，包括确定环境控制系统的放气需求，将低压和高压放气选择性供应至环境控制系统，其中控制选择性供应，使得调节的空气流满足确定的放气需求。

Description

使用双压缩机四轮式涡轮机预冷却环境控制系统的先进方法 和飞行器

背景技术

现代飞行器具有放气系统，其从飞行器的发动机获取热空气，用于在包括环境控制系统(ECS)的飞行器上的其它系统中使用，如空气调节、加压以及除冰。ECS可包括对从放气系统接收的放气的压力或温度的限制。目前，飞行器发动机放气系统使用预先冷却器热交换器以将来自发动机的热空气预调节至可经得住的温度，如由其它飞行器系统要求或使用的那样。预先冷却器热交换器产生废热，其典型地在未使用的情况下被从飞行器排出。

发明内容

在本公开的一个方面中，一种使用燃气涡轮发动机将放气提供至环境控制系统的方法包括：确定环境控制系统的放气需求；将来自燃气涡轮发动机的压缩机的低压放气和高压放气选择性供应至涡轮空气循环机的第一压缩机区段或第二压缩机区段中的至少一者以及第一涡轮区段，其中第一涡轮区段放出冷却空气流并且第一压缩机区段或第二压缩机区段中的至少一者放出压缩空气流；将冷却空气流选择性供应至第二涡轮区段，其中第二涡轮区段放出进一步冷却的空气流；以及将从涡轮区段放出的冷却空气流或从第二涡轮区段放出的进一步冷却的空气流中的至少一者与从第一压缩机区段或第二压缩机区段中的至少一者放出的压缩空气流组合，以形成调节的空气流，其中控制选择性供应低压放气和高压放气以及选择性供应冷却空气流使得调节的空气流满足确定的放气需求。

在本公开的另一方面中，一种飞行器包括环境控制系统、燃气涡轮发动机、涡轮空气循环机、上游涡轮喷射器、以及下游涡轮喷射器，该环境控制系统具有放气入口，该燃气涡轮发动机具有至少一个低压放气供应源和至少一个高压放气供应源，该涡轮空气循环机具有旋转联接的第一涡轮区段、第二涡轮区段、和第一压缩机区段，以及选择性旋转联接的第二压缩机区段，上游涡轮喷射器将低压和高压放气供应源选择性地流体联接至第一压缩机区段或第二压缩机区段中的至少一者以及第一涡轮区段，下游涡轮喷射器将来自第一涡轮区段或第二涡轮区段中的至少一者的流体输出与来自第一压缩机区段或第二压缩机区段中的至少一者的流体输出流体地组合成共流，该共流被供应至环境控制系统的放气入口。

在本公开的又一方面中，一种将空气提供至飞行器的环境控制系统的方法，该方法包括将周围环境空气、低压放气或高压放气中的至少一些选择性供应至涡轮空气循环机，以根据环境控制系统的操作需求预调节放气，其中选择性供应包括基于期望的流量容量(flow capacity)选择性供应至第一压缩机区段或第二压缩机区段中的至少一者，其中预调节包括将从涡轮空气循环机的第一涡轮区段放出的流体输出选择性地提供至涡轮空气循环机的第二涡轮区段，以用于进一步的冷却。

附图说明

在附图中：

图1为根据本文中描述的各个方面的具有放气系统的飞行器的透视图。

图2为可在图1的飞行器中使用的示例性飞行器燃气涡轮发动机的部分的示意性截面视图。

图3为根据本文中描述的各个方面的可在图1的飞行器中使用的燃气涡轮发动机放气系统的示意图。

图4为根据本文中描述的各个方面的可在图1的飞行器中使用的两个燃气涡轮发动机放气系统架构的示意图。

图5为可在如图3和图4中示出的涡轮喷射器中使用的阀的示意图。

图6为根据本文中描述的各个方面的示出将放气提供至环境控制系统的方法的流程图的示例。

具体实施方式

图1示出本公开的实施例，其示出飞行器10，飞行器10可包括放气系统20，为了清楚起见仅示出了其一部分。如示出的，飞行器10可包括多个发动机(如燃气涡轮发动机12)、机身14、定位在机身14中的驾驶员座舱16、以及从机身14向外延伸的机翼组件18。飞行器还可包括环境控制系统(ECS)48。仅为了例示性目的，ECS 48示意性地示出在飞行器10的机身14的部分中。ECS 48与放气系统20流体地联接，以接收来自燃气涡轮发动机12的放气供应。

放气系统20可连接至燃气涡轮发动机12，使得从燃气涡轮发动机12接收的高温、高压空气、低压空气、低温或其组合可在飞行器10内使用，用于飞行器10的环境控制。更具体而言，发动机可包括沿着燃气涡轮发动机12长度或操作级布置的成组放出端口24，使得可在对应的成组放出端口24处从燃气涡轮发动机12接收、捕获或移除放气。在这种意义上，各种放气特性(包括但不限于放气质量流率(例如，以磅/分钟为单位)、放气温度或放气压力)可基于放气系统20的期望操作或放气需求来选择。此外，设想的是，周围环境空气可在飞行器10内使用，以用于飞行器10的环境控制。如本文中使用的，飞行器10的环境控制，即，飞行器10的ECS 48，可包括用于对飞行器的部分进行防冰或除冰、用于使机舱或机身加压、使机舱或机身加热或冷却等的子系统。ECS 48的操作可随飞行器10乘客的数量、飞行器10飞行阶段或ECS 48的操作子系统中的至少一者变化。飞行器10飞行阶段的示例可包括但不限于地面怠速、滑行、起飞、爬升、巡航、下降、保持、以及着陆。ECS对放气系统20的需求可为动态的，因为例如子系统是基于飞行器10的条件而被需要的。

虽然示出商用飞行器10，但是设想的是，本发明的实施例可用在任何类型的飞行器10中。此外，虽然两个燃气涡轮发动机12被示出在机翼组件18上，但是将理解的是，可包括任何数量的燃气涡轮发动机12，其包括在机翼组件18上的单个燃气涡轮发动机12，或甚至安装在机身14中的单个燃气涡轮发动机。

图2示出飞行器10的燃气涡轮发动机12的截面。燃气涡轮发动机12可包括呈串联关系的风扇22、压缩机区段26、燃烧区段25、涡轮区段27、以及放气区段29。压缩机区段26可包括呈串联关系的多级低压压缩机30和多级高压压缩机32。

燃气涡轮发动机12还示出为包括低压放出端口34和高压放出端口36，低压放出端口34布置成从低压压缩机30引出、吸取或接收低压放气，高压放出端口36布置成从高压压缩机32引出，吸取或接收高压放气。放出端口34,36还示出为与各种传感器28联接，其可提供对应的输出信号。作为非限制性示例，传感器28可包括相应的温度传感器、相应的流率传感器、或相应的压力传感器。虽然仅单个低压放出端口34被示出，但是低压压缩机30可包括成组的低压放出端口34，其布置在压缩机30的多个级处，以引出，吸取或接收各种放气特性，包括但不限于放气质量流率、放气温度或放气压力。类似地，虽然仅单个高压放出端口36被示出，但是高压压缩机32可包括成组的高压放出端口36，以引出，吸取或接收各种放气特性，包括但不限于放气质量流率、放气温度或放气压力。本公开的非限制性实施例还可包括这样的构造：其中低压放出端口34或高压放出端口36中的至少一者可包括来自辅助动力单元(APU)或地面设备车单元(GCU)的放出端口，使得APU或GCU可提供增大压力和调节温度的气流，以作为对发动机放出端口34,36的补充或者代替发动机放出端口34,36。

在燃气涡轮发动机12操作期间，风扇22的旋转吸入空气，使得空气的至少一部分被供应至压缩机区段26。空气由低压压缩机30加压至低压，并且接着由高压压缩机32进一步加压至高压。在发动机操作中的该点处，低压放出端口34和高压放出端口36分别从低压压缩机30吸取低压空气并从高压压缩机32吸取高压空气，并且将空气供应至放气系统，以用于将空气供应至ECS 48。未由高压放出端口36吸取的高压空气输送至燃烧区段25，在该区段处高压空气与燃料混合并燃烧。燃烧的气体向下游输送至涡轮区段27，其由经过涡轮区段27的气体旋转。涡轮区段27的旋转继而使涡轮区段27上游的风扇22和压缩机区段26旋转。最后，燃烧的气体通过放气区段29从燃气涡轮发动机12排出。

图3示出飞行器10的包括燃气涡轮发动机12、放气系统20以及ECS 48的部分的示意图。如示出的，放气系统20可包括涡轮空气循环机38，其在上游与成组的燃气涡轮发动机(仅示出为单个燃气涡轮发动机12)流体联接并且在下游与ECS 48流体联接。涡轮空气循环机38可包括第一涡轮区段40a、第二涡轮区段40b、第一压缩机区段42a，以及第二压缩机区段42b，它们全部可以可旋转地联接在公共轴41上。在这种意义上，涡轮空气循环机38可包括四个轮(wheel)：第一涡轮区段40a和第二涡轮区段40b以及第一压缩机区段42a和第二压缩机区段42b。涡轮空气循环机38的放气系统20可包括位于涡轮空气循环机38下游的流混合器或涡轮喷射器44。

低压放出端口34和高压放出端口36可经由比例混合或可控阀组件45与涡轮空气循环机38流体联接。可控阀组件45的非限制性示例可包括混合、比例混合或非混合构造。在另一非限制性示例中，比例混合组件可包括比例混合-喷射器阀组件。在一个方面中，比例混合-喷射器阀组件或可控阀组件45可布置成将低压和高压放气供应至涡轮空气循环机38。比例混合-喷射器阀组件或可控阀组件45的非限制性示例可包括涡轮-喷射器或混合-喷射器组件，其中高压放出端口36夹带低压放出端口34的低压放气的至少一部分，或者从低压放出端口34“引出”空气，并且将混合的、组合的或夹带的空气提供至涡轮空气循环机38。

本公开的实施例可包括这样的方面：其中低压放气和高压放气的供应比可选择为永远不低于预定比，或者备选地，永远不超过该预定比。例如，可包括或者可确定供应比的方面，以维持涡轮空气循环机38的涡轮区段40a,40b和压缩机区段42a,42b之间的能量或功率平衡。可包括比例混合-喷射器阀组件或可控阀组件45的另一非限制性示例，其中燃气涡轮发动机12的低压放出端口34可经由第一可控阀46和阀86与涡轮空气循环机38的第一压缩机区段42a和第二压缩机区段42b流体联接。此外，燃气涡轮发动机12的高压放出端口36可经由第二可控阀50与涡轮空气循环机38的第一涡轮区段40a直接流体联接。第一可控阀46或第二可控阀50或者阀86的非限制性示例可包括全比例阀或连续阀。

可控阀46被示出为与包括集成止回阀46a的源选择选项组合。以该方式，第一可控阀46用作用于供应周围环境气流或低压放出气流66的源选择阀。在这种意义上，第一可控阀46可操作成供应周围环境气流或低压放出气流66中的仅一者或另一者。可包括本公开的实施例，其中集成止回阀46a选择或构造成提供从周围环境空气入口朝向低压放出气流66的流体穿越(traversal)或选择性流体穿越。在另一示例中，集成止回阀46a可选择或构造成使得集成止回阀46a关闭，或者在背压下(即，在低压放出气流导管内的压力高于或大于周围环境空气入口的空气压力时)自行促动至关闭位置。在另一示例中，集成止回阀46a可构造成选择为相对于足以操作涡轮空气循环机38的预定空气压力自行促动。在这种意义上，集成止回阀46a可防止低放出压力空气回流到周围环境空气入口中。此外，集成止回阀可构造成提供本文中描述的全比例供应能力。

阀86的添加允许气流至第二压缩机区段42b的选择性供应。阀86的控制允许来自第一压缩机区段42a和第二压缩机区段42b的压力匹配。与第一压缩机区段42a并行的第二压缩机区段42b的添加增加了流量容量，而不必增加出口压力或温度。并行操作的双压缩机区段42a,42b与同等操作的单个压缩机区段相比，可以它们的组合容量“更冷地”(即，在较低的操作温度下)可操作地运行。与第一压缩机区段42a并行的第二压缩机区段42b可根据它们的布置减小飞行器中的安装占地面积。这为重要的，因为涡轮空气循环机38的此类部分可在飞行器10的挂架上具有有限的可用空间。在另一非限制性示例中，使用并行的第一压缩机区段42a和第二压缩机区段42b两者允许压缩机级至少部分地基于放气需求(如质量流率(例如，气流)需求)卸载。与本文中描述的方面形成对比，常规系统可能不得不卸载较高容量的单个压缩机。

虽然示出并描述阀86，但是额外的控制机构可代替阀86包括在本公开的方面中。在一个非限制性示例中，可消除阀86，以利于可被包括在内并构造成调节相应压缩机区段42a,42b的出口压力的压缩机出口扩散器。在另一非限制性示例中，可消除阀86，以利于成组的压缩机入口导叶，其可构造成与其它压缩机区段(例如，第二压缩机区段42b)相比改变一个压缩机区段(例如，第一压缩机区段42a)的流引入量(并因此，容量)，直到输出压力匹配，如本文中描述的。压缩机出口扩散器或入口导叶可经由控制器模块60可操作地受控制。

比例阀组件45可响应于、关于飞行器飞行阶段或燃气涡轮发动机12的旋转速度而操作或者随飞行器飞行阶段或燃气涡轮发动机12的旋转速度变化而操作。例如，燃气涡轮发动机12的旋转速度可在操作循环内改变，在此期间，比例混合-喷射器阀组件或可控阀组件45可基于燃气涡轮发动机瞬态或动态条件而调整。本公开的实施例可供应任何比率的低压放气与高压放气，如100％的第一放气和0％的第二放气。类似地，比率可基于对发动机条件的动态响应来预先确定，并且维持能量平衡、能量平衡放气需求或涡轮空气循环机组件的涡轮区段和压缩机区段之间的功率平衡。

由低压放出端口34提供的低压放气可进一步被提供至相应的第一可控阀46和第二可控阀50下游的第一涡轮区段40a，其中将低压放气提供至第一涡轮区段40a的流体联接器(coupling)可包括止回阀52，止回阀52在从低压放出端口34朝向高压放出端口36或涡轮空气循环机38的第一涡轮区段40a的方向上受偏压。在这种意义上，止回阀52构造成使得流体仅可从低压放出端口34流动至高压放出端口36或涡轮空气循环机38的第一涡轮区段40a。

可包括本公开的这样的实施例：其中止回阀52选择或构造成在相应的低压放出端口34朝向高压放出端口36中在流的限定或相应压力下提供从低压放出端口34朝向高压放出端口36的流体穿越。例如，止回阀52可选择或构造成仅提供流体穿越，如示出的，高压放出端口36的空气压力低于或小于低压放出端口34的空气压力。在另一示例中，止回阀52可选择或构造成使得阀52关闭，或者在背压之下(即，在高压放出端口36的压力高于或大于低压放出端口36的空气压力时)自行促动至关闭位置。备选地，本公开的实施例可包括止回阀52或者涡轮-喷射器或混合-喷射器比例组件，其能够控制成提供从低压放出端口34朝向高压放出端口36的选择性流体穿越。

涡轮空气循环机38的第一压缩机区段42a和第二压缩机区段42b可包括压缩机输出54。止回阀88的添加防止从第一压缩机区段42a至第二压缩机区段42b的回流或压力。

断开器80可以可操作地联接至第一压缩机区段42a与第二压缩机区段42b之间的公共轴41的部分。断开器80可为任何合适的机构，其构造成将第二压缩机区段42b与公共轴41或公共轴41的其余部分脱联。断开器80可包括但不限于离合器或机械熔断器。将理解的是，断开器80可为可选的，并且第二压缩机区段42b可备选地总是联接至公共轴41。断开器80构造成将第二压缩机区段42b与第一压缩机区段42a断开，并且允许有随飞行器10的占位率变化的减小的容量。设想的是，断开器80可基于任务要求或放气需求由处理器(如控制器模块60)自动地控制，或者在如由机组人员或用户选择的发动机启动之前人工控制。在一个非限制性示例中，断开器80可在压缩机区段42a,42b操作时(如在飞行中)将第二压缩机区段42b与第一压缩机区段42a或公共轴41可操作地断开。在另一非限制性示例中，断开器80可仅在压缩机区段42a,42b不操作时将第二压缩机区段42b可操作地重新联接至第一压缩机区段42a或公共轴41。仅在压缩机区段42a,42b未操作时的重新联接可能是由于例如在重新联接在操作期间启用的情况下对轴承、齿轮、公共轴41等造成的可能损坏。

第一涡轮区段40a可包括限定冷却气流70的第一涡轮输出56。第一涡轮输出56可以可选地且成比例地供应至第二涡轮区段40b。更具体而言，第一涡轮输出56被示出为流体地联接至第二涡轮区段40b。第一涡轮输出56也可流体地联接至旁通导管43。如示出的，旁通导管43可将第一涡轮区段40a的流体输出56流体地联接至下游涡轮喷射器44，使得流体输出56不需要被提供至第二涡轮区段40b。包括旁通阀47，以选择性地控制通过旁通导管43至下游涡轮喷射器44的流体流。旁通阀47可为任何合适的阀，其包括但不限于比例阀或连续阀。第二涡轮区段40b可包括限定气流的第二涡轮输出71。绕过第二涡轮区段40b的第一涡轮输出56用箭头示意性地示出并且限定旁通气流73。

压缩机输出54、任何第二涡轮输出71以及任何旁通气流73在涡轮空气循环机38下游流体地组合。流混合器布置成将压缩机输出54、任何第二涡轮输出71以及任何旁通气流73流体地组合至共同混合流74，其被供应至ECS 48的放气入口49。以该方式，下游涡轮喷射器44将来自第一涡轮区段40a的成旁通气流73形式的流体输出以及来自第二涡轮区段40b的成第二涡轮输出71形式的流体输出，与来自压缩机区段的成压缩机输出54形式的流体输出流体地组合成共流74，共流74被供应至ECS 48的放气入口49。在这种意义上，放气系统20在放气由ECS 48的放气入口49接收之前预先调节放气。

流体地联接第二涡轮输出71和旁通气流73，以限定组合的涡轮输出气流75或冷却的气流。在流混合器的示出的实施例中，涡轮喷射器44使涡轮输出气流75在其穿越涡轮喷射器44的狭窄部分58或“喉部”时加压，并且将压缩机输出54流体地注射到涡轮喷射器44的狭窄部分中。压缩机输出54到加压的涡轮输出气流75中的注射使压缩机输出54与涡轮输出气流75流体地组合。涡轮喷射器44的共同气流流74在下游与放气入口49处的ECS 48流体地联接。可包括本公开的这样的实施例：其中压缩机输出54、涡轮输出气流75或涡轮喷射器44(例如，在狭窄部分58下游)可包括成组的传感器28。

涡轮喷射器44(有时被称为“喷射泵”或“喷射阀”)通过将来自较高压力源的空气注射到文丘里管限制部(restriction)的输入端部处的喷嘴中来工作，较低压力空气源也供给到该喷嘴中。来自较高压力源的空气以高速度向下游放出到较低压力流中。由于空气流的相邻引起的摩擦使较低压力空气加速(“夹带”)并且由文丘里管限制部吸取。随着喷射到较低压力空气流中的较高压力空气朝向低压空气源的较低压力膨胀，速度增加，进一步加速组合或混合气流的流。在较低压力空气流通过由较高压力源的其夹带加速时，低压源的温度和压力降低，导致更多的能量从涡轮输出被提取或“回收”。可包括本公开的这样的非限制性实施例：其中高压空气源处于比低压空气源更高或更强的温度。然而，在本公开的备选实施例中，夹带和混合过程可在高压空气源不具有比低压空气源更高或更腔的温度的情况下发生。以上描述的实施例应用于在涡轮空气循环机38下游示出的涡轮喷射器44，以及可控阀组件45的涡轮喷射器实施例。

飞行器10或放气系统20还可包括具有处理器62和存储器64的控制器模块60。控制器模块60或处理器62可以可操作地或通信地耦合至放气系统20，包括其传感器28、第一可控阀46、第二可控阀50、旁通阀47以及ECS 48。控制器模块60或处理器62还可与沿着放气系统20的流体联接器分散的传感器28可操作地或通信地耦合。存储器64可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、或一种或多种不同类型的便携式电子存储器，如盘、DVD、CD-ROM等，或这些类型的存储器的任何合适组合。控制器模块60或处理器62还可配置成运行任何合适的程序。可包括本公开的这样的非限制性实施例：其中例如，控制器模块60或处理器62还可与飞行器10的其它控制器、处理器或系统连接，或者可被包括为飞行器10的另一控制器、处理器或系统的部分或子构件。在一个示例中，控制器模块60可包括全权限数字发动机或电子控制器(FADEC)、机载航空电子计算机或控制器，或经由通用数据链路或协议定位的远程模块。

计算机可搜索的信息数据库可存储在存储器64中并且能够由控制器模块60或处理器62访问。控制器模块60或处理器62可运行一组可执行指令，以显示数据库或者访问数据库。备选地，控制器模块60或处理器62可以可操作地耦合至信息数据库。例如，此类数据库可存储在备选的计算机或控制器上。将理解的是，数据库可为任何合适的数据库，包括具有多组数据的单个数据库、链接在一起的多个离散数据库、或甚至简单的数据表。设想的是，数据库可并入多个数据库，或者数据库可实际上为多个单独的数据库。数据库可存储数据，除了别的以外，该数据还可包括与传感器输出的参考值有关的历史数据，以及飞行器10的以及与飞行器机队有关的历史放气系统20数据。数据库还可包括参考值，其包括历史值或总计值。

在燃气涡轮发动机12操作期间，放气系统20沿着低压放出端口34供应低压放出气流66，并且沿着高压放出端口36供应高压放出气流68，如先前阐释的那样。高压放出气流68输送至涡轮空气循环机38的第一涡轮区段40a并可选地输送至涡轮空气循环机38的第二涡轮区段40b，涡轮空气循环机38继而又与(一个或多个)涡轮相互作用，以驱动第一涡轮区段40a和第二涡轮区段40b的旋转。高压放出气流68在第一涡轮输出56处作为第一涡轮输出气流离开第一涡轮区段40a。低压放出气流66的第一部分66a可输送至第一压缩机区段42a，低压放出气流66的第二部分66b可输送至涡轮空气循环机38的第二压缩机区段42b，并且低压放出气流66的第三部分可输送至涡轮空气循环机38的第一涡轮区段40a并可选地输送至涡轮空气循环机38的第二涡轮区段40b，这取决于止回阀52或者上游的涡轮-喷射器或混合-喷射器比例组件的操作，或者相应的低压放出端口34和高压放出端口36的相应气流66,68，如本文中阐释的那样。例如，本公开的实施例可包括这样的操作：其中输送至第一涡轮区段40a并可选地输送至第二涡轮区段40b的气流可包括完全低压放出气流66、无低压放出气流66，或它们之间的部分。如在可控阀50被设定为提供无高压放出气流68时，低压放出气流66的第二部分也可用于驱动第一涡轮区段40a和第二涡轮区段40b的旋转。

将理解的是，控制器模块60构造成操作旁通阀47，以将一定量的第一涡轮输出56供应至涡轮空气循环机38的第二涡轮区段40b。设想的是，控制器60可基于来自任何传感器28的输入来操作旁通阀47，任何传感器28包括组合气流流74、涡轮输出气流75、第一涡轮输出56、其任何组合等的温度传感器。本公开的实施例可包括这样的操作：其中第一涡轮输出56可将少于100％的冷却空气流供应至第二涡轮区段40b，或者其中第一涡轮输出56可将100％的冷却空气流供应至第二涡轮区段40b。

低压放出气流66的第一部分66a可通过第一压缩机区段42a的旋转来压缩。低压放出气流66的第二部分66b可通过第二压缩机区段42b来压缩，第二压缩机区段42b与第一涡轮区段40a和第二涡轮区段40b可旋转地联接。压缩的低压放气在压缩机输出54处作为压缩机输出气流72a和72b离开第一压缩机区段42a和第二压缩机区段42b，压缩机输出气流72a和72b可组合，以形成压缩气流72c。涡轮输出气流75和压缩机输出气流72c在涡轮喷射器44中组合，以形成组合的气流流74，其进一步被提供至ECS 48。在这种意义上，组合的气流流74可被表示为低压放出气流66和高压放出气流68的组合物或成比率的低压放出气流66和高压放出气流68，或组合的涡轮输出气流75和压缩机输出气流72c的组合物或成比率的组合的涡轮输出气流75和压缩机输出气流72c。

通过第一压缩机区段42a和第二压缩机区段42b的低压气流66的压缩生成更高压力且更高温度的压缩机输出气流72c(与低压气流66相比)。此外，由第一涡轮区段40a和第二涡轮区段40b接收的气流(即通过止回阀52经由涡轮-喷射器或混合-喷射器比例组件的高压气流68和选择性低压气流66)生成较低压力且较低温度的涡轮输出气流75(与第一涡轮区段40a输入气流66和第二涡轮区段40b输入气流68相比)。在这种意义上，第一压缩机区段42a和第二压缩机区段42b输出或放出更热且更高压力的气流72c，而与相对的输入气流66,68相比，第一涡轮区段40a输出或放出更冷且更低压力的气流70。第二涡轮区段40b输出或放出甚至更冷的气流71(与气流70相比)。

控制器模块60或处理器62可配置成可操作地接收由例如ECS 48生成的放气需求。放气需求可经由放气需求信号76提供至控制器模块60或处理器62，放气需求信号76可包括放气需求特性，其包括但不限于流率、温度、压力或质量流(例如，气流)。响应于放气需求信号76，控制器模块60或处理器62可将比例量的低压放出气流66和高压放出气流68可操作地供应至涡轮空气循环机38。低压放出气流66和高压放出气流68的比例性可经由相应的第一可控阀46或第二可控阀50以及通过止回阀52或混合-喷射器比例组件的选择性操作来控制。

低压放出气流66和高压放出气流68的比例供应可直接地或几何地与涡轮输出气流75和压缩机输出气流72c或涡轮空气循环机38操作成比例。涡轮输出气流75和压缩机输出气流72c在涡轮空气循环机38下游被组合，并且组合的气流流74被提供至ECS 48。在一个非限制性示例中，压缩机输出气流72c可将涡轮输出气流75驱使到狭窄部分58中并且在利用声波的(sonic)条件下混合。混合流压力将通过组合的气流流74而静态地复原，以在期望的条件下使涡轮喷射器44输出。在这种意义上，组合的气流流74经由放气系统20、可控阀46,50、止回阀52、涡轮-喷射器或混合-喷射器比例组件、涡轮空气循环机38、涡轮输出气流75和压缩机输出气流72c的组合，或其任何组合的操作来调节，以迎合或满足ECS 48对放气的需求。

控制器模块60或处理器62中的一者可包括具有可执行指令集的计算机程序的全部或部分，以用于响应于相应的高压气流66和低压气流68或其组合确定ECS 48的放气需求，成比例地或选择性供应低压放出气流66或高压放出气流68，使可控阀46,50、止回阀52或者涡轮-喷射器或混合-喷射器比例组件的操作运行。如本文中使用的，“成比例地或选择性供应”低压放出气流66或高压放出气流68可包括改变或修改低压放出气流66或高压放出气流68中的至少一者。例如，成比例地或选择性供应低压放出气流66或高压放出气流68可包括改变低压放出气流66而不改变高压放出气流68，或者反之亦然。在另一示例中，成比例地或选择性供应低压放出气流66或高压放出气流68可包括改变低压放出气流66和高压放出气流68。同样，如本文中使用的，“成比例地”供应低压放出气流66或高压放出气流68可包括基于供应的总放出气流66,68来改变或修改低压放出气流66与高压放出气流68的比率。换句话说，可改变或修改低压放出气流66或高压放出气流68的比例，并且可基于低压放出气流66和高压放出气流68的总气流而包括或描述成比例的比率。

不管控制器模块60或处理器62是否控制放气系统20的操作，程序可包括计算机程序产品，其可包括用于携带或具有存储在其上的机器可执行指令或数据结构的机器可读介质。此类机器可读介质可为任何可用介质，其可由通用或专用计算机或者具有处理器的其它机器访问。大体上，此类计算机程序可包括具有执行特定任务或实施特定抽象数据类型的技术效果的例程、程序、对象、构件、数据结构等。机器可执行指令、相关的数据结构以及程序表示用于执行信息的交换的程序代码的示例(如本文中公开的)。机器可执行指令可包括例如指令和数据，它们使通用计算机、专用计算机或专用处理机器执行某一功能或功能组。

虽然低压放出气流66或高压放出气流68的放气特性可在由飞行器10的飞行巡航部分期间保持相对一致或稳定，但是不同的飞行器10或飞行特性(如高度、速度或空转设定、航向、太阳周期，或地理飞行器位置)可在放气系统20中产生不一致的气流66,68。因此，控制器模块60或处理器62还可配置成响应于接收由沿着放气系统20的流体联接器分散的传感器28接收的成组的传感器输入值而操作放气系统20(如本文中阐释的)。例如，控制器模块60或处理器62可包括穿越放气系统20的成组气流66,66a,66b,68,70,71,72a,72b,72c,73,74,75的预定的、已知的、预期的、估计的或计算的值。响应于不同的飞行器10或飞行特性，控制器模块60或处理器62可改变低压放出气流66或高压放出气流68的比例供应，以便迎合或满足ECS 48的放气需求。备选地，存储器64可包括数据库或查找表，使得与低压放出气流66或高压放出气流68有关的比例供应值可响应于控制器模块60接收成组或成分组的传感器28读数、测量结果等来确定。

虽然传感器28被描述为“感测”、“测量”或“读取”相应的温度、流率或压力，但是控制器模块60或处理器62可配置成感测、测量、估计、计算、确定或监测传感器28输出，使得控制器模块60或处理器62解释代表或指示相应温度、流率、压力或其组合的值。此外，传感器28可被包括在先前未表明的额外构件近侧或者与其成一体。例如，本公开的实施例可包括定位成感测组合的气流流74的传感器28，或者可包括位于涡轮喷射器44的狭窄部分58或“喉部”内的传感器28。

在响应操作的另一非限制性示例中，控制器模块60可基于放气系统20的放气需求来操作第二可控阀50。放气需求可包括例如来自涡轮喷射器44的期望或需求的输出气流流74。在这种意义上，控制器模块60可基于涡轮喷射器44的期望或需求的输出气流流74来操作第二可控阀50。控制器模块60可进一步操作例如旁通阀47，使得第一涡轮输出56的旁通气流73在与第二涡轮输出71组合时影响涡轮输出气流75的冷却，这继而又基于放气系统20的放气需求可操作地影响或控制输出气流流74的温度，如输出气流流74的期望或需求的温度。因此，在操作期间，如果输出气流流74的温度低于或小于阈值、需求或期望的温度(如由传感器28感测的)，则旁通阀47可以可操作地开启，使得空气将从第一涡轮输出56流至涡轮输出气流75。在这种意义上，旁通阀47的开启可以可操作地升高输出气流流74的温度。在操作期间，如果输出气流流74的温度高于或大于输出气流流74的阈值、需求或期望的温度(如由传感器28感测的)，则旁通阀47可以可操作地关闭，使得没有旁通气流73被提供至涡轮输出气流75，并且最终不会被提供至输出气流流74。在这种意义上，旁通阀47的关闭可以可操作地降低输出气流流74的温度。

在响应操作的另一非限制性示例中，控制器模块60可基于包括输出气流流74的期望或需求的压力的放气需求来操作第二可控阀50。如果输出气流流74的压力(如由传感器28感测的)低于或小于阈值、需求或期望的压力时，第二可控阀50可以可操作地开启，以提供或允许部分或额外的高压放出气流68至涡轮空气循环机38。在第二可控阀50提供或允许高压放出气流68至涡轮空气循环机38时，涡轮区段40a,40b将更快地旋转，生成更多的旋转功率，这继而又影响压缩机区段42a,42b吸收的总功率量。在这种意义上，第二可控阀50可操作成基于期望或需求的压力来修改或调整输出气流流74的压力。

在另一非限制性响应操作中，第一可控阀46可由控制器模块60可控地操作，并且基于如由传感器28感测的压缩机输出气流72c维持生成功率的涡轮区段40a,40b与吸收功率的压缩机区段42a,42b之间的功率平衡。在这种意义上，控制器模块60可配置成同时操作第一可控阀46和第二可控阀50。

阀46,50,47的上述构造和操作允许、引起或影响涡轮喷射器的效率的绝热变化。

可包括本公开的这样的实施例：其中控制器模块60或处理器62可配置成操作放气系统20，以顾及到成组或成分组的气流66,68,70,71,72a,72b,72c,73,74,75中的传感器28的测量结果。

在本公开的另一实施例中，放气系统20可在没有反馈输入的情况下，即，在没有控制器模块60或处理器62从传感器28接收感测信息的情况下操作。在该备选构造中，考虑到在飞行器10飞行阶段期间所观察的动态响应，控制器模块60或处理器62可配置成基于飞行器10的连续操作来操作第一可控阀46或第二可控阀50等。

具有第二级涡轮40b的以上描述的公开允许涡轮空气循环机38具有增加的冷却能力，从而允许来自燃气涡轮发动机12的更高的放气级提取，并且与具有仅一个涡轮区段的涡轮空气循环机相比允许增加的涡轮发电。包括第二级涡轮旁通允许在较低高压放出端口提取级处的第二级卸载，减少不必要的第二涡轮级过剩功率，并且允许第二级涡轮出口温度控制。

图4为可在飞行器10中使用的两个涡轮发动机放气系统架构的示意图。图3中示出的放气系统被示出为并入到飞行器10的两侧中。相同的部分用相同的数字标识，并且此类部分的以上描述对其适用。将理解的是，此类架构仅作为非限制性示例。

图4示出来自左和右涡轮喷射器44的组合气流流74可流体联接至ECS 48。ECS 48示出为包括左空气调节组件(pack)100和右空气调节组件102两者。来自涡轮喷射器44的组合气流流74可通过任何合适的导管和示意性示出的阀调节装置(valving)流体联接至此类空气调节组件100和102。至空气调节组件100和102的组合气流流74的量由流控制阀112调节。为空气调节组件100和102中的各个安装一个流控制阀112。

隔离阀110也示出为被包括在内。隔离阀110通常为关闭的，并且防止来自左侧放气系统20的空气到达右空气调节组件102，并且反之亦然。隔离阀110可在放气系统20中的一个损失的情况下开启。来自涡轮喷射器44的输出也可通过流控制阀112经由阀114供应至防冰系统116。

空气调节组件100和102可流体联接至混合歧管104，其可将气流最终提供至机舱106和驾驶舱108。更具体而言，来自空气调节组件100和102的放气流流体地联接至混合歧管104，在此它们典型地与过滤的空气混合。来自混合歧管104的气流被引导至分配喷嘴，以供应机舱106和驾驶舱108。止回阀118可被包括在空气调节组件100和102与混合歧管104之间。

图5更详细地示出阀130可被包括在位于涡轮空气循环机38下游的流混合器或涡轮喷射器44中。作为非限制性示例，阀130可包括可控的针栓式注射器，用于控制压缩机输出54到涡轮喷射器44的喉部部分58中的注射。阀130可包括可滑动针132，其沿如由箭头134指示的任一方向被线性地促动。可成比例地&线性地促动可滑动针132或针栓，以增加或减少到喉部58中的喷嘴出口流区域排放，这继而又可以可操作地影响较低压力空气75与注射的较高压力空气72c的夹带比率和作为泵送机构的整体涡轮喷射器效率。较低压力质量气流75与较高压力质量气流72c之比的不同增加或减小了涡轮喷射器的可操作性范围，这影响其效率。在这种意义上，效率随压力、温度以及质量流量比而变化。因此，压力、温度以及质量流量比的任何变化可操作地影响效率输出额定值。针132可例如经由控制器模块60可控地操作，以维持预定的质量流量比，以维持效率额定值，或者以相对于预定阈值或阈值范围操作涡轮喷射器44。

此类阀允许涡轮喷射器效率的控制并且允许低压和高压质量流量比的控制。

图6示出表明使用至少一个燃气涡轮发动机12将放气提供至飞行器的ECS 48的非限制性示例性方法200的流程图。方法200在210处通过确定ECS 48的放气需求开始。确定放气需求可包括确定ECS 48的空气压力、空气温度或流率需求中的至少一者，或其组合。放气需求可随ECS 48的飞行器乘客数量、飞行器飞行阶段或操作子系统中的至少一个变化。放气需求可由ECS 48、控制器模块60或处理器62基于放气需求信号76来确定。

接下来在220处，控制器模块60或处理器62可操作地控制可控阀组件45，以成比例地供应低压和高压放气，使得涡轮空气循环机38放出成旁通气流73形式的来自第一涡轮区段40a或第二涡轮区段40b的冷却空气流，以及来自压缩机区段42a,42b的压缩空气流。如本文中使用的，“冷却的”气流可描述为相比于由第一涡轮区段40a接收的气流具有更低温度的气流。本公开的实施例可包括但不限于供应组合气流流74的高达100％的低压或高压放出气流中的一者和0％的低压或高压放出气流中的对应的另一者。本公开的另一示例性实施例可包括但不限于成比例地供应低压和高压放出气流，其中成比例地供应与燃气涡轮发动机12的飞行器飞行阶段或旋转速度有关或者随其变化。放气的成比例供应可包括连续地成比例供应放气，即，在一段时间内或在飞行器的飞行期间无限期地反复改变低压和高压放出气流的比例供应。

在230处，旁通阀47可由控制器模块60或处理器62控制，使得来自第一涡轮区段40a的输出被引导至第二涡轮区段40b，以产生进一步冷却的空气流或第二涡轮输出71，或者被引导穿过旁通导管43，以产生旁通气流73。如本文中使用的，“进一步冷却”的空气流描述成：第二涡轮输出71的空气流相比于被引导至第二涡轮区段40b的第一涡轮区段40a的输出具有更低的温度。本公开的实施例可包括但不限于旁通阀47被控制成将从0％到100％的任何量的第一涡轮输出56供应至第二涡轮区段40b，并且将其余部分供应至旁通导管43。控制器模块60或处理器62可控制旁通阀47，以便控制组合气流流74的出口温度。

在240处，阀86可由控制器模块60或处理器62控制，使得除了第一压缩机区段42a之外，周围环境空气51或低压放气66还可选择性供应至第二压缩机区段42b。将理解的是，第二压缩机区段42b与第一压缩机区段42a被并行供应。设想的是，控制器模块60或处理器62可基于来自ECS 48的确定的流率需求来确定待供应至第一压缩机区段42a和第二压缩机区段42b的流率，并且基于其控制阀86，以使供应被控制成使得调节的空气流迎合或满足确定的放气需求。

将理解的是，涡轮空气循环机38放出来自第一涡轮区段40a的成旁通气流73形式的冷却空气流或者来自第二涡轮区段40b的成进一步冷却的气流71形式的冷却空气流，以及来自第一压缩机区段42a的压缩空气流72a，和可选地，来自第二压缩机区段42b的压缩空气流72b。

在250处，方法200通过组合成旁通气流73形式的冷却空气流、成第二涡轮输出71和(一个或多个)压缩空气流72a,72b,72c形式的进一步冷却的气流流而继续，以形成调节或组合的气流流74。将理解的是，来自第一压缩机区段42a的压缩空气流72a可与来自第二压缩机区段42b的压缩空气流72b组合，以形成组合的压缩气流流72c。组合的压缩空气流72c可接着与旁通气流73或第二涡轮输出71中的至少一者组合，以形成调节的空气流74。备选地，如果没有气流被供应至第二压缩机区段42b，则压缩气流流72a可与旁通气流73或第二涡轮输出71中的至少一者组合，以形成调节的空气流74。

在220处的成比例供应周围环境空气或低压和高压放气，在230处的选择性供应，以及在240处将冷却空气选择性供应至第二涡轮区段40b由控制器模块60或处理器62控制，使得组合气流流74迎合或满足ECS 48的放气需求(如在210处确定的)。还可包括方法的这样的方面：其中组合气流流74可经由操作可控针栓式注射器、阀130或可滑动针132来改变、修改等。

描绘的序列仅用于例示目的，并且不意味着以任何方式限制方法200，因为理解的是，方法的部分可以以不同的逻辑顺序进行，额外或介入的部分可被包括在内，或者方法的描述部分可分成多个部分，或者可省略方法的描述部分而不会减损描述的方法。

例如，设想的是，方法可包括从温度传感器28接收与调节的空气流或组合的气流流74的温度有关的输出信号。当在310处确定放气需求可包括确定ECS 48的空气温度需求时，控制器60或处理器62可基于确定的空气温度需求和来自温度传感器28的输出信号来计算或以其它方式确定待供应至第二涡轮区段40b的冷却空气流的量。设想的是，这可包括连续地确定待供应至第二涡轮区段40b的冷却空气流的量。

方法可包括基于期望的流量容量成比例地供应第一压缩机区段或第二压缩机区段中的至少一者。方法还可包括将低压放气和高压放气从燃气涡轮发动机的压缩机成比例地供应至涡轮空气循环机，以根据ECS的操作需求来预调节放气，其中预调节包括将从涡轮空气循环机38的第一涡轮区段40a放出的流体输出选择性地提供至涡轮空气循环机38的第二涡轮区段40b，以用于进一步冷却。如以上描述的，这可基于ECS的温度需求。

在一个非限制性示例中，控制器模块60可控制作为主控制的可控阀50开启或关闭，以可操作地控制涡轮喷射器44的组合气流流74的出口压力。在非限制性示例中，控制器模块60还可控制作为主控制的从属装置的第一可控阀46，以可操作地控制涡轮区段40a,40b与压缩机区段42a,42b之间的能量平衡。这可被认为是基线系统逻辑中的主控制。控制器模块60可控制可控阀46，以控制涡轮空气循环机38中的总压缩机功率平衡，并且这可为可控阀50的控制的从属控制。控制器模块60可控制由可控阀46选择的源，并且此源的选择可基于飞行器10的任务时间表来设定。控制器模块60可控制可控阀86，以匹配来自第一压缩机区段42a和第二压缩机区段42b的出口压力。在非限制性示例中，止回阀52可默认为关闭或自闭的。

在一个非限制性示例中，控制器模块60还可同时控制旁通阀47并因此控制涡轮喷射器44的组合气流流74的出口温度，但是与可控阀46独立地控制。例如，在一些情况下，使组合气流流74的出口压力经由第二可控阀50操作降低或减小将也降低或减小组合气流流74的出口温度。在这种意义上，如果旁通阀47的操作为不充分的、不足的、或者另外不能够可操作地控制组合气流流74的温度或压力，则第二可控阀50的操作可作为超控(override)考虑而被包括，以减小或降低组合气流流74的温度或压力中的至少一者，如本文中描述的。例如，如果旁通阀47失效或被致使不可操作，或者如果旁通阀47完全开启或关闭但仍不足以根据需要改变组合气流流74，则系统逻辑可配置成操作第二可控阀50以改变或调整由涡轮区段40a,40b接收的压力，以可操作地改变或调整组合气流流74的温度。

在另一非限制性示例中，控制器60可控制阀130的操作，以基于涡轮喷射器44的期望效率可操作地控制低压和高压质量流率、目标效率等(如本文中描述的)。

在另一非限制性示例中，控制器模块60可在备用系统逻辑中操作，包括但不限于紧急操作，例如，如在高压放气源被禁用、移除或关闭时。在此类操作中，可控阀50被关闭，并且控制器模块60可作为主控制控制可控阀46，以控制涡轮喷射器44的组合气流流74的出口压力。在这种情况下，止回阀52可开启，允许或使得低压放出气流66能够流动至涡轮区段40a,40b。控制器模块60可控制旁通阀47，以可操作地控制涡轮喷射器44的组合气流流74的出口温度。在包括阀130的情况下，控制器60可独立于效率的考虑控制阀130的操作，以通过按需要调整低压和高压质量流量比例来可操作地控制能量平衡。在另一示例中，控制器60可如描述的那样但是通过按需要或在预定阈值或阈值范围内可操作地控制能量平衡或高压/低压质量流量比来控制阀130的操作，以便防止至涡轮输出的回流。

在方法的另一非限制性示例中，使气流选择性供应至成组压缩机可包括基于期望的压缩机输出气流72c来操作阀86。例如，控制器模块60可基于压缩机输出气流72a和72b的感测或测量来控制阀86开启或关闭。例如，控制器模块60可控制阀86，使得压缩机输出压力72a,72b在温度、质量流量或其组合方面匹配、均匀或相似。可包括本公开的这样的方面：其中，例如，控制器模块60或阀86的操作可考虑到与至第二压缩机区段42b的入口路径中的阻力相比，至第一压缩机区段42a的入口路径中的压降阻力的不同或变化，以及这如何可影响所得的压缩机输出压力72a,72b的匹配，如本文中描述的。在这种意义上，控制器模块60可作为第一可控阀46的从属装置控制阀86，以可操作地控制总压缩机输出72c，这取决于功率平衡经由第一可控阀46的控制。

在又一非限制性示例中，使气流选择性供应至成组压缩机可包括不将空气供应至第二压缩机区段42b。在这种情况下，使气流选择性供应至成组压缩机可包括例如经由控制器模块60基于航班上的乘客的占位数量来操作阀86。在这种意义上，航班上的乘客的占位数量可修改放气需求。阀86的可控操作可因此在机组人员或用户将占位数量输入到车载计算机系统中之后设定、改变、修改或启用，该车载计算机系统可对放气需求进行转换、计算等，因而实现单或双压缩机区段42a,42b操作。

使气流选择性供应至成组压缩机还可包括例如在使飞行器飞行或者使燃气涡轮发动机启动之前将第二压缩机区段42b与公共轴41断开。如果放气需求导致单压缩机区段42a操作，则阀86可设定成不将气流提供至第二压缩机区段42b，并且可激活或启用断开器80，以将第二压缩机区段42b与公共轴41机械地断开。更具体而言，控制器60或处理器62可操作断开器80，以使第二压缩机区段42b在空气不提供至第二压缩机区段42b时或者在不需要额外的流量容量时不会可操作地联接至公共轴41。

通过本公开设想到除了上图中示出的实施例和构造之外的许多其它可行的实施例和构造。例如，可包括本公开的这样的实施例：其中第二可控阀50可用也与低压放出端口34联接的放出喷射器或混合阀来替代。在另一非限制性示例中，涡轮喷射器44、压缩机输出54或第一涡轮输出56可构造成防止来自下游构件的回流进入涡轮空气循环机38。

在本公开的又一非限制性示例性实施例中，止回阀52或涡轮-喷射器比例组件可包括第三可控阀或者可由该第三可控阀替代，并且由如本文中阐释的控制器模块60控制，以操作或影响供应至第一涡轮区段40a并可选地供应至第二涡轮区段40b的低压放出气流66和高压放出气流68的比率。此外，可重新布置各种构件(如阀、泵或导管)的设计和放置，使得可实现许多不同的串联式(in-line)构造。

本文中公开的实施例提供用于将放气提供至环境控制系统的方法和飞行器。技术效果在于以上描述的实施例实现从燃气涡轮发动机接收的放气的预调节，使得选择放气的调节和组合以迎合或满足环境控制系统的放气需求。此外，涡轮喷射器允许两种不同的空气流在不同压力下的混合，同时回收另外与涡轮的背压相关的能量。

可在以上实施例中实现的一个优点在于，与传统的预先冷却器热交换器系统相比，以上描述的实施例对于ECS而言具有优异的放气调节，而不会浪费过多的热量。可实现的另一优点在于通过消除过多热量的浪费，系统可进一步减少与废热有关的来自发动机的放气提取。通过减少放气提取，发动机以改进的效率操作，从而产生燃料成本节省，并且增加飞行器的可操作飞行范围。

可由以上实施例实现的又一优点在于，放气系统可为ECS提供可变的放气调节。可变放气可例如在子系统操作或者停止操作时迎合或满足由于可变ECS负载而产生的ECS中的放气的可变需求。这包括将低级放气转换为适合于ECS的空气的能力的优点。低压放气压力和周围环境空气压力可增加到ECS的期望压力。

又一优点包括可使用兰妃的冷却能量来进一步辅助冷却用于在ECS中使用的空气的温度。

又一优点包括并行操作第一和第二压缩机区段的能力，与操作或卸载常规系统中的更高容量的单个压缩机相比，这允许压缩机级至少部分地基于放气需求(如质量流量(例如，气流)需求)来卸载。操作较大的压缩机或具有更宽范围容量的压缩机可包括与在卸载或减速(spooling down)期间将其容量减少至不止一半相关联的性能特性。在一些情况下，较大的压缩机可不得不减速至其推荐的轴最小旋转速度以下，以便维持轮本身和空气轴承支承件的适当平衡(例如，以防止摆动，或者引起涡轮机本身失速)。换句话说，可调用较大的压缩机以在不太理想的条件下操作，以便满足放气需求，其如果低于推荐的最小速度，则可导致故障。如本文中描述的并行运行较小压缩机的优点是，较小的压缩机不必卸载或者减速至相同的低水平最小旋转速度，以便减小气流容量。因此，本公开的方面可在更宽范围的放气需求下包括更高的性能特性。

在尚未描述的程度上，各种实施例的不同特征和结构可按需要与彼此组合使用。可能在所有实施例中未示出的那一个特征并不意味着被解释为其不能，而是为了描述简短而这样做。因此，不同实施例的各种特征可按需要混合和匹配来形成新实施例，而不论是否清楚描述了该新实施例。此外，虽然描述了“成组的”各种元件，但是将理解的是，“成组”可包括任何数量的相应元件，包括仅一个元件。本文中描述的特征的组合或置换由本公开覆盖。

本书面描述使用示例来公开本发明的实施例(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本发明的实施例(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有不异于权利要求书的字面语言的结构要素，或者如果此类其它示例包括与权利要求书的字面语言无显著差别的等同结构要素，则此类其它示例旨在处于权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种使用燃气涡轮发动机将放气提供至环境控制系统的方法，所述方法包括：

确定所述环境控制系统的放气需求；

将低压放气和高压放气从所述燃气涡轮发动机的压缩机选择性供应至涡轮空气循环机的第一压缩机区段或第二压缩机区段中的至少一者以及第一涡轮区段，其中所述第一涡轮区段放出冷却空气流并且所述第一压缩机区段或所述第二压缩机区段中的至少一者放出压缩空气流；

将所述冷却空气流选择性供应至第二涡轮区段，其中所述第二涡轮区段放出进一步冷却的空气流；以及

将从所述第一涡轮区段放出的所述冷却空气流或从所述第二涡轮区段放出的所述进一步冷却的空气流中的至少一者与从所述第一压缩机区段或所述第二压缩机区段中的所述至少一者放出的所述压缩空气流组合，以形成调节的空气流；

其中控制所述选择性供应低压放气和高压放气以及选择性供应所述冷却空气流，使得所述调节的空气流满足所确定的放气需求。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择性供应低压放气和高压放气包括将低压放气选择性供应至所述第一压缩机区段和所述第二压缩机区段两者。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一压缩机区段和所述第二压缩机区段被并行地供应。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述放气需求包括确定所述环境控制系统的流率需求。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于所确定的流率需求确定待供应至所述第一压缩机区段和所述第二压缩机区段的流率。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述冷却空气流选择性供应至所述第二涡轮区段包括将少于100％的所述冷却空气流供应至所述第二涡轮区段。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述冷却空气流选择性供应至所述第二涡轮区段包括将100％的所述冷却空气流供应至所述第二涡轮区段。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择性供应低压放气还包括将低压放气和周围环境空气选择性供应至所述第一压缩机区段或所述第二压缩机区段中的至少一者。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，选择性供应低压放气和周围环境空气包括供应所述低压放气或周围环境空气中的一者的100％以及所述低压放气或周围环境空气中的另一者的0％。

10.一种飞行器，包括：

环境控制系统，其具有放气入口；

燃气涡轮发动机，其具有至少一个低压放气供应源和至少一个高压放气供应源；

涡轮空气循环机，其具有旋转联接的第一涡轮区段、第二涡轮区段、和第一压缩机区段，以及选择性旋转联接的第二压缩机区段；

上游涡轮喷射器，其将所述低压放气供应源和所述高压放气供应源选择性地流体联接至所述第一压缩机区段或所述第二压缩机区段中的至少一者以及所述第一涡轮区段；以及

下游涡轮喷射器，其将来自所述第一涡轮区段或所述第二涡轮区段中的至少一者的流体输出与来自所述第一压缩机区段或所述第二压缩机区段中的所述至少一者的流体输出流体地组合成共流，所述共流被供应至所述环境控制系统的所述放气入口。

11.根据权利要求10所述的飞行器，其特征在于，所述第一压缩机区段和所述第二压缩机区段为并行的。

12.根据权利要求11所述的飞行器，其特征在于，所述第一涡轮区段、所述第二涡轮区段以及所述第一压缩机区段旋转地联接至公共轴。

13.根据权利要求12所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括离合器组件、断开机构或机械熔断器中的至少一者，其构造成将所述第二压缩机区段选择性地联接至所述公共轴。

14.根据权利要求10所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括旁通导管，其将所述第一涡轮区段的所述流体输出流体地联接至所述下游涡轮喷射器。

15.根据权利要求14所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括旁通阀，其构造成选择性地控制穿过所述旁通导管的流体流。

16.根据权利要求10所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器还包括源阀，其将周围环境空气供应源流体地联接至所述上游涡轮喷射器中的所述低压放气供应源。

17.根据权利要求16所述的飞行器，其特征在于，所述上游涡轮喷射器构造成将所述低压放气供应源同时供应至所述压缩机区段和所述周围环境空气供应源。

18.一种将空气提供至飞行器的环境控制系统的方法，所述方法包括：

将周围环境空气、低压放气或高压放气中的至少一些选择性供应至涡轮空气循环机，以根据所述环境控制系统的操作需求预调节所述放气；

其中所述选择性供应包括基于期望的流量容量选择性供应至第一压缩机区段或第二压缩机区段中的至少一者；

其中所述预调节包括将从所述涡轮空气循环机的第一涡轮区段放出的流体输出选择性地提供至所述涡轮空气循环机的第二涡轮区段，以用于进一步的冷却。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将来自所述涡轮空气循环机的所述第一压缩机区段或所述第二压缩机区段中的所述至少一者的流体输出选择性供应至从所述涡轮空气循环机的所述第一涡轮区段或所述涡轮空气循环机的所述第二涡轮区段中的至少一者放出的流体输出。

20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使所述第二压缩机区段断开。

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