CN110195656A - 混合涡轮喷气发动机及操作其的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混合涡轮喷气发动机及操作其的方法。所述混合涡轮发动机包括：包括带有涡轮旋转轴的涡轮机的第一推力产生装置；和离合器，所述离合器包括离合器输出部以及操作地联接至所述涡轮旋转轴的离合器输入部。所述离合器限定接合状态和脱离状态。所述混合涡轮发动机还包括：旋转电机，所述旋转电机包括操作地联接至所述离合器输出部的电机旋转轴；操作地联接至所述电机旋转轴的第二推力产生装置；以及电力系统。所述旋转电机被构造成：选择性地从所述电力系统接收电力输入，以诸如选择性地生成附加推力；以及选择性地从所述电机旋转轴接收输入转矩，以诸如选择性地生成附加电力。

Description

混合涡轮喷气发动机及操作其的方法
技术领域
本公开大体上涉及混合涡轮喷气发动机以及操作混合涡轮喷气发动机的方法。
背景技术
涡轮喷气发动机可以用于为诸如飞机的飞行器提供动力和/或对其进行运输。这种涡轮喷气发动机依赖于来自燃料燃烧的气体膨胀以提供用于使一个或多个压缩机和/或涡轮机旋转的原动力。这样，涡轮喷气发动机在其操作期间可能需要恒定地供应燃料并且可能连续地燃烧或消耗所述燃料。
尽管涡轮喷气发动机可以高效地生成推力，但可能有与其操作相关的低效。作为一个例子，必须为了例如在采用涡轮喷气发动机的飞行器的加速期间、在飞行器的起飞期间和/或在飞行器的发动机停车状态期间可能采用的最大所需推力而设定涡轮喷气发动机的尺寸。这样，涡轮喷气发动机在恒定或巡航速度下的操作效率可能比为了恒定速度设定涡轮喷气发动机的尺寸的情况下可能的操作效率低。作为另一例子，在飞行器的减速期间，飞行器的动能可能损失。作为又一例子，在飞行器的下降期间，飞行器的势能可能损失。该损失的动能和/或势能通常不会恢复，并且分别代表最初用于加速飞行器和/或获得给定海拔高度的能量的损失。
上述定尺寸限制和/或能量损失代表当前涡轮喷气发动机设计的非有效性并且未被当前混合发动机设计解决。由此，存在对改进的混合涡轮喷气发动机以及操作该改进的混合涡轮喷气发动机的方法的需求。
发明内容
这里公开了混合涡轮发动机及操作其的方法。所述混合涡轮发动机包括第一推力产生装置，所述第一推力产生装置包括带有涡轮旋转轴的涡轮机。所述混合涡轮发动机还包括离合器，所述离合器包括离合器输出部以及操作地联接至所述涡轮旋转轴的离合器输入部。所述离合器限定：接合状态，在所述接合状态中，所述离合器输入部旋转地联接至所述离合器输出部；和脱离状态，在所述脱离状态中，所述离合器输入部从所述离合器输出部旋转地断开联接。所述混合涡轮发动机还包括旋转电机，所述旋转电机包括操作地联接至所述离合器输出部的电机旋转轴。所述混合涡轮发动机进一步包括：第二推力产生装置，所述第二推力产生装置操作地联接至所述电机旋转轴；以及电力系统。所述旋转电机被构造成：选择性地从所述电力系统接收电力输入，并且响应于接收所述电力输入而生成经由所述电机旋转轴使所述第二推力产生装置旋转的输出转矩。所述旋转电机还被构造成：选择性地从所述电机旋转轴接收输入转矩，以响应于接收所述输入转矩而生成电力输出并且将所述电力输出提供给所述电力系统。所述旋转电机可以被构造成选择性地从所述电力系统接收电力输出，并且在所述离合器处于所述接合状态和/或脱离状态时生成输出转矩。作为实施例，在所述离合器处于所述接合状态时，所述旋转电机可以用于起动所述混合涡轮发动机。
所述方法包括在第一推力产生装置的涡轮机中燃烧燃料，以使所述第一推力产生装置的涡轮旋转轴旋转。所述方法还包括向所述旋转电机选择性地提供电力输入，以生成使电机旋转轴和第二推力产生装置旋转的输出转矩。所述方法进一步包括由所述旋转电机从所述第二推力产生装置选择性地接收输入转矩，以及响应于接收所述输入转矩由所述旋转电机生成电力输出。
附图说明
图1是根据本公开可以包括和/或采用混合涡轮发动机和/或方法的飞行器的视图。
图2是示出了根据本公开的混合涡轮发动机的实施例的示意性剖视图。
图3是示出了根据本公开的混合涡轮发动机的实施例的较少示意性剖视图。
图4是示出了根据本公开的混合涡轮发动机的实施例的较少示意性剖视图。
图5是图4的混合涡轮发动机的正视图。
图6是沿图4的线6-6剖的、图4至图5的混合涡轮发动机的一部分的剖视图。
图7是示出了根据本公开的混合涡轮发动机的实施例的较少示意性剖视图。
图8是示出了根据本公开的混合涡轮发动机的实施例的较少示意性剖视图。
图9是描述操作混合涡轮发动机的根据本公开的方法的流程图。
图10是示出了根据本公开的混合涡轮发动机的操作模式的实施例的图。
具体实施方式
图1至图9提供了根据本公开的混合涡轮发动机20、操作混合涡轮发动机的方法200以及/或者可以包括和/或采用混合涡轮发动机20和/或方法200的飞行器10的示例性非排他性实施例。在各图1至图9中用于相似或至少基本相似目的的元件用相同的附图标记标识，并且这里可能不会参照各图1至图9对这些元件详细地论述。类似的是，所有的元件可能不会在各图1至图9中都标识，但是为了一致性这里会采用与之关联的附图标记。这里参照图1至图9中一幅或多幅图论述的元件、部件和/或特征可以包含在图1至图9的任一幅图中和/或被其采用，而不脱离本公开的范围。
通常，可能包含在给定(即，具体)实施方式中的元件用实线表示，而对于给定实施方式可选的元件用点划线表示。但是，用实线表示的元件不是对于所有实施方式都是必需的，并且可以在不脱离本公开的范围的情况下从给定实施方式省略用实线表示的元件。
图1是根据本公开可以包括和/或采用混合涡轮发动机20和/或方法200的飞行器10的视图。飞行器10可以包括机身12、一个或多个机翼14、水平尾翼16和/或竖直尾翼18。飞行器10还包括一个或多个混合涡轮发动机20，这里公开了混合涡轮发动机的实施例。飞行器10的实施例包括飞机、商用飞行器和/或军用飞行器。
图2是示出了根据本公开的混合涡轮发动机20的实施例的示意性剖视图。图3至图4以及图7至图8是示出了根据本公开的混合涡轮发动机20的实施例的较少示意性剖视图。图5是图4的混合涡轮发动机的正视图，并且图6是沿图4的线6-6剖切的、图4至图5的混合涡轮发动机的一部分的剖视图。
如图2至图8共同所示，混合涡轮发动机20包括第一推力产生装置30，第一推力产生装置30包括涡轮机32，涡轮机32包括涡轮旋转轴34。混合涡轮发动机20还包括离合器50，离合器50包括离合器输出部54和操作地联接至涡轮旋转轴34的离合器输入部52。离合器50限定了至少包括接合状态和脱离状态的多个操作状态，在所述接合状态，离合器输入部旋转地联接至离合器输出部，在所述脱离状态，离合器输入部从离合器输出部旋转地脱离联接。混合涡轮发动机20进一步包括旋转电机60，旋转电机60包括操作地联接至离合器输出部54的电机旋转轴62。混合涡轮发动机20还包括电力系统100和操作地联接至电机旋转轴62的第二推力产生装置80。
在混合涡轮发动机20的操作期间，如这里将更详细地论述的，第一推力产生装置30和/或其涡轮机32可以用于提供用于涡轮旋转轴34旋转的原动力。另外，离合器50可以用于选择性地且旋转地接合或脱离涡轮旋转轴34和电机旋转轴62，从而选择性地提供用于电机旋转轴62旋转的原动力。
此外，旋转电机60可以或可以被构造成选择性地从电力系统100接收电力输入105。响应于接收电力输入105，旋转电机60可以产生和/或生成经由电机旋转轴62使第二推力产生装置80旋转的输出转矩。换言之，电力系统100可以用于经由旋转电机60为第二推力产生装置80提供动力。更换言之，响应于接收电力输入105，旋转电机60可以用于为第二推力产生装置80提供动力。例如当离合器50处于接合状态时，第二推力产生装置80的该提供动力可以增补第一推力产生装置30。替代的是，例如当离合器50处于脱离状态时，第二推力产生装置80的该提供动力可以独立于第一推力产生装置30。
旋转电机60还可以或可以被构造成选择性地从电机旋转轴62接收输入转矩。响应于接收输入转矩，旋转电机60可以产生和/或生成可以提供给电力系统100的电力输出107。换言之，旋转电机60可以是或可以用作可用于对电力系统100充电或再充电的电力源，诸如发电机和/或交流发电机。例如当离合器50处于接合状态并且电机旋转轴62从第一推力产生装置接收输入转矩时，电力输出107的生成可以由第一推力产生装置30提供动力。附加或替换的是，例如当离合器50处于脱离状态并且电机旋转轴62从第二推力产生装置80接收输入转矩时，电力输出107的生成可以独立于第一推力产生装置30的操作。
第一推力产生装置30可以包括任何合适的涡轮机32或者甚至涡轮组件，其包括涡轮旋转轴34并且/或者被构造成生成第一推力。作为实施例并且如图2中的短划线以及图3至图4和图7至图8中的实线所示，涡轮旋转轴34可以是以低速轴旋转频率旋转的低速涡轮旋转轴34。在这些情况下，第一推力产生装置30还可以包括以高速轴旋转频率旋转的高速涡轮旋转轴36。高速轴旋转频率可以大于低速轴旋转频率。
第一推力产生装置30还可以包括可被构造成接收并燃烧燃料以为第一推力产生装置提供动力的燃烧室38。第一推力产生装置30可以进一步包括压缩机40，其在这里还可以被称为低压压缩机40。压缩机40可以位于燃烧室38的上游或者相对于燃烧室38定位在上游方向48，可以操作地联接至涡轮旋转轴34，并且/或者可以被构造成随涡轮旋转轴旋转。
第一推力产生装置30还可以包括涡轮机42，其在这里还可以被称为低压涡轮机42。涡轮机42可以位于燃烧室38的下游或者相对于燃烧室38定位在下游方向49，可以操作地联接至涡轮旋转轴34，并且/或者可以被构造成随涡轮旋转轴旋转。
如图2至图4所示，第一推力产生装置30可以进一步包括高压压缩机44。高压压缩机44(当存在时)可以位于低压压缩机40的下游，可以位于燃烧室38的上游，可以操作地联接至高速涡轮旋转轴36，并且/或者可以被构造成随高速涡轮旋转轴旋转。
如图2至图4以及图7至图8所示，第一推力产生装置30还可以包括高压涡轮机46。高压涡轮机46(当存在时)可以位于燃烧室38的下游，可以位于低压涡轮机42的上游，可以操作地联接至高速涡轮旋转轴36，并且/或者可以被构造成随高速涡轮旋转轴旋转。
第二推力产生装置80可以包括任何合适的结构，其可以操作地联接至电机旋转轴62并且/或者可以被构造成生成独立于由第一推力产生装置30生成的第一推力的第二推力。第二推力产生装置80的实施例可以包括风扇82(如图2至图6所示)和/或推进器84(如图2以及图7至图8所示)。风扇82(当存在时)可以包括多个风扇叶片83。推进器84(当存在时)可以包括多个推进器叶片85。当第二推力产生装置80包括风扇82时，混合涡轮发动机20在这里还可以被称为涡轮风扇混合涡轮发动机、混合涡轮风扇发动机和/或涡轮风扇发动机。当第二推力产生装置80包括推进器84时，混合涡轮发动机20在这里还可以被称为涡轮螺旋桨混合涡轮发动机、混合涡轮螺旋桨发动机和/或涡轮螺旋桨发动机。
离合器50可以包括任何合适的结构，其可以适于、被构造成、被设计成和/或被构成为包括离合器输入部52和离合器输出部54(如图2所示)并且/或者限定至少接合状态和脱离状态。离合器50的实施例包括超越离合器、单向离合器、单向锥形离合器、齿轮离合器和/或同步离合器。
如图2中的短划线所示，混合涡轮发动机20和/或其离合器50可以包括同步结构56。同步结构56(当存在时)可以被构造成使离合器输入部52和离合器输出部54同步，以例如在离合器输入部52和/或离合器输出部54旋转的同时允许离合器50从脱离状态转变为接合状态和/或从接合状态转变为脱离状态。同步结构56的实施例包括速度控制器57，速度控制器57被构造成控制旋转电机60的旋转频率以使离合器输入部和离合器输出部同步。这可以包括将离合器输出部54和离合器输入部52同步为相同或相似的相应旋转频率，以例如允许和/或便于离合器50在任何合适的同步旋转频率下的低摩擦接合和/或脱离。
落在本公开的范围内的是，离合器50可以包括并且/或者是自动的或被自动致动的离合器50。该自动离合器50可以被构造成：当离合器输入部的离合器输入部旋转频率高于离合器输出部的离合器输出部旋转频率时，自动将离合器输入部52旋转地联接至离合器输出部54。该自动离合器50可以另外或替代地被构造成：当离合器输入部旋转频率低于离合器输出部旋转频率时，自动将离合器输入部52从离合器输出部54旋转地断开联接。
还落在本公开的范围内的是，离合器50可以包括并且/或者是被选择致动的离合器50。该被选择致动的离合器50可以被构造成例如由混合涡轮发动机20的操作者或者由控制系统选择性地在接合状态与脱离状态之间被致动。这可以按任何合适的方式实现。作为实施例并且继续参照图2，离合器50可以包括接合结构58，接合结构58被构造成选择性地使离合器在接合状态与脱离状态之间转变。接合结构58的实施例包括致动器、杆、电致动接合结构、机械致动接合结构和/或液压致动接合结构。
旋转电机60可以包括任何合适的结构，其可以包括电机旋转轴62、可以被构造成从其接收电力输入105并产生输出转矩、和/或可以被构造成从其接收输入转矩并生成电力输出107。作为实施例，旋转电机60可以包括并且/或者是发电机、交流发电机、电马达和/或永磁体无刷交流(AC)异步轴向电机。
作为附加实施例，旋转电机60可以包括转子64，如图2至图8所示。转子64(当存在时)可以操作地附接至电机旋转轴62和/或第二推力产生装置80，并且/或者可以随电机旋转轴62和/或第二推力产生装置80旋转。作为又一实施例，旋转电机60可以包括定子68。定子68(当存在时)可以操作地附接至混合涡轮发动机20的发动机壳体结构22。
落在本公开的范围内的是，电机旋转轴62可以与涡轮旋转轴34对准或者轴向对准，如图2至图4所示。替代地，还落在本公开的范围内的是，电机旋转轴62可以相对于涡轮旋转轴34偏移或者轴向偏移，如图7至图8所示。电机旋转轴62可以与涡轮旋转轴34平行或者至少基本平行。
如图2中的短划线以及图3至图4和图7至图8中的实线所示，第二推力产生装置80可以包括中央轮毂86。如图2至图3以及图7至图8所示，旋转电机60的至少一部分可以在中央轮毂内、定位在中央轮毂的内部、操作地联接至中央轮毂和/或由中央轮毂限定。该旋转电机这里可以被称为轮毂驱动旋转电机61。
作为实施例，旋转电机60的定子68可以在中央轮毂86内。作为更具体的实施例，定子68可以包括励磁线圈70，励磁线圈70可以操作地附接至发动机壳体结构22并且还可以在中央轮毂86内。如所示，定子68可以限定中央开口69，并且电机旋转轴62可以在中央开口内和/或穿过中央开口延伸。
该构造可允许和/或便于在混合涡轮发动机20中包括前方轴承24。前方轴承24可以位于旋转电机60和/或第二推力产生装置80的至少一部分的前方或上游方向48，并且可以被构造成在定子68的前部、前方或上游侧支撑或可支撑电机旋转轴62和/或中央轮毂86。混合涡轮发动机20可以进一步包括后轴承26，后轴承26还可以例如在中央轮毂的后侧支撑中央轮毂86。
如所论述的，旋转电机60可以包括转子64，并且转子64可以被构造成相对于定子68旋转。如图2中的短划线以及图3和图7至图8中的实线所示，转子64可以包括多个磁体65，这些磁体可以操作地附接至中央轮毂86。磁体65(当存在时)可以定位在定子68与中央轮毂86之间，如所示。换言之，磁体65可以在中央轮毂86内或位于中央轮毂86的内部。
转向图2的示意图以及图3至图6的更具体图示，当第二推力产生装置80包括风扇82时，风扇82可以包括风扇叶片83，风扇叶片83可以操作地附接至中央轮毂86和/或可以从中央轮毂86延伸。磁体65(当存在时)可以与定子68位置对准地操作地附接至风扇叶片83的周边和/或可以从风扇叶片83的周边延伸，如图4至图6所示。换言之，磁体65可以在风扇叶片的与中央轮毂86相反的周边极端处在风扇叶片83内或位于风扇叶片83的内部。附加或替代地并且如图2中示意性所示以及图7至图8中较少示意性所示，当第二推力产生装置80包括螺旋桨或推进器84时，推进器84可以包括推进器叶片85，推进器叶片85可以操作地附接至中央轮毂86和/或可以从中央轮毂86延伸。
混合涡轮发动机20还可以包括变桨控制装置28。变桨控制装置28(当存在时)可以被构造成调节风扇叶片83和/或推进器叶片85的旋角。作为实施例，变桨控制装置28可以被构造成使风扇叶片83和/或推进器叶片85相对于中央轮毂86和/或绕其长轴旋转。变桨控制装置28的至少一部分可以操作地附接至中央轮毂86和/或被构造成随中央轮毂86旋转。
现在转向图2的示意图以及图4至图6的较少示意图，示出了呈环驱动旋转电机72形式的旋转电机60的替代实施例。在旋转电机60的该实施例中，发动机壳体结构22可以环绕第二推力产生装置80的至少一部分，诸如第二推力产生装置的外周边区域88。在这些情况下，旋转电机60的至少一部分可以操作地附接至外周边区域88和/或壳体结构22的环绕外周边区域88的部分。
作为实施例，旋转电机60的定子68可以操作地附接至发动机壳体结构22，或者发动机壳体结构22的环绕外周边区域88的部分。作为更具体实施例，定子68的励磁线圈70可以操作地附接至发动机壳体结构22的环绕外周边区域88的部分。作为另一实施例，旋转电机60的转子64可以操作地附接至外周边区域88。作为更具体实施例并且当第二推力产生装置80包括风扇82时，转子64可以操作地附接至风扇叶片83的外周边区域88。
当与未附接至和/或未形成环驱动旋转电机的一部分的推力产生装置相比较时，在环驱动旋转电机72中，在第二推力产生装置80的外周边区域88上存在转子64可以在第二推力产生装置上引入附加力。考虑此，第二推力产生装置80和/或环驱动旋转电机72可以进一步包括稳定环90，如在图2和图6中可能最佳所示。稳定环90(当存在时)可以操作地互连风扇叶片83、风扇叶片83的末端区域和/或风扇叶片83的外周边区域88，以例如使风扇叶片83相对于彼此稳定和/或抵抗因环驱动旋转电机72的存在而产生的附加力。
如图2至图4中的实线所示，离合器输入部52可以直接或间接并操作地联接至涡轮旋转轴34。还如图1至图4中的实线所示，离合器输出部54可以直接或间接并操作地联接至电机旋转轴62。
但是，并不需要该构造，并且落在本公开的范围内的是，一个或多个结构可以在离合器输入部52与涡轮旋转轴34之间延伸或者将离合器输入部52操作地联接至涡轮旋转轴34。附加或替代的是，一个或多个结构可以在离合器输出部54与电机旋转轴62之间延伸或者将离合器输出部54操作地联接至电机旋转轴62。
作为实施例并且如图2中的短划线以及图7至图8中的实线所示，混合涡轮发动机20可以包括齿轮箱110。齿轮箱110(当存在时)可以定位在第一推力产生装置30与第二推力产生装置80之间和/或在涡轮旋转轴34与电机旋转轴62之间。在该构造中，齿轮箱110可以被构造成：当离合器50处于接合状态时，在涡轮旋转轴与电机旋转轴之间提供预定的旋转频率比。作为实施例并且当混合涡轮发动机20包括呈推进器84形式的第二推力产生装置80时(即，当混合涡轮发动机是涡轮螺旋桨混合涡轮发动机时)，可能期望的是当相比于涡轮旋转轴34时降低电机旋转轴62的旋转频率。
落在本公开的范围内的是，齿轮箱110可以定位在涡轮旋转轴34与离合器50之间或者可以操作地联接涡轮旋转轴34和离合器50。换言之，离合器输入部52可以经由齿轮箱110操作地联接至涡轮旋转轴34。在图1中示意性地并且在图8中较少示意性地示出了该构造。在这些情况下，齿轮箱110可以包括齿轮箱输入部112，齿轮箱输入部112可以操作地联接至或直接操作地联接至涡轮旋转轴34。另外，齿轮箱110可以包括输出短轴118，输出短轴118可以操作地联接至或直接操作地联接至离合器输入部52。
附加或替代地，还落在本公开的范围内的是，齿轮箱110可以定位在离合器50和电机旋转轴62之间或者可以操作地联接离合器50和电机旋转轴62。换言之，离合器输出部54可以经由齿轮箱110操作地联接至电机旋转轴62。在图2中示意性地并且在图7中较少示意性地示出了该构造。在这些情况下，齿轮箱110可以包括输入短轴116，输入短轴116可以操作地联接至或直接操作地联接至离合器输出部54。另外，齿轮箱110可以包括齿轮箱输出部114，齿轮箱输出部114可以操作地联接至或直接操作地联接至电机旋转轴62。
如所论述的，混合涡轮发动机20包括电力系统100。电力系统100可以包括任何合适的结构，其可以被构造成向旋转电机60提供电力输入105并且还从旋转电机接收电力输出107。作为实施例，电力系统100可以包括能量储存装置102，能量储存装置102可以被构造成向旋转电机60提供电力输入105并且还从旋转电机接收电力输出107。能量储存装置102可以包括任何合适的结构，其可以被构造成选择性地储存和/或提供电流。能量储存装置102的实施例包括电池104。
如图2中的短划线以及图3至图4和图7至图8中的实线所示，电力系统100还可以包括供电管道106。供电管道106可以在能量储存装置102与旋转电机60之间延伸，可以被构造成从能量储存装置102和/或向旋转电机60或定子68传输电力输入105，并且/或者可以被构造成从旋转电机60或定子68和/或向能量储存装置102传输电力输出107。供电管道106的实施例包括至少一个导电体、至少一根线、至少一根绝缘线和/或至少一根电线。
还如图2中的短划线以及图3至图4和图7至图8中的实线所示，电力系统100可以进一步包括电力调节器108，电力调节器108在这里还被称为电力变换器108。电力调节器108(当存在时)可以被构造成从能量储存装置102接收未经调节的电力输入125、调节未经调节的电力输入以生成和/或产生经调节的电力输入135、和/或将经调节的电力输入提供给旋转电机60。附加或替代的是，电力调节器108可以被构造成从旋转电机60接收未经调节的电力输出127、调节未经调节的电力输出以生成和/或产生经调节的电力输出137、和/或将经调节的电力输出提供给能量储存装置102。未经调节的电力输入125的实施例包括直流(DC)未经调节的电力输入。经调节的电力输入135的实施例包括交流(AC)经调节的电力输入、单相AC经调节的电力输入和/或三相AC经调节的电力输入。未经调节的电力输出127的实施例包括交流(AC)未经调节的电力输出、单相AC未经调节的电力输出和/或三相AC未经调节的电力输出。经调节的电力输出137的实施例包括DC经调节的电力输出。
图9是描述操作混合涡轮发动机(诸如图1至图8的混合涡轮发动机20)和/或包括混合涡轮发动机20的飞行器10的、根据本公开的方法200的流程图。方法200包括在210燃烧燃料并且可以包括在220转变离合器。方法200还包括在230选择性地提供电力输入以及在240选择性地接收输入转矩。方法200可以进一步包括在250使飞行器加速、在260使飞行器减速、在270使飞行器下降、在280使飞行器巡航和/或在290起动飞行器。
在210燃烧燃料可以包括在第一推力产生装置的涡轮机中燃烧燃料。这可以包括燃烧以使第一推力产生装置的涡轮旋转轴以涡轮旋转轴旋转频率旋转。涡轮旋转轴操作地联接至离合器的离合器输入部。离合器还包括操作地联接至旋转电机的电机旋转轴的离合器输出部。电机旋转轴以电机旋转轴旋转频率旋转，并且第二推力产生装置操作地联接至电机旋转轴。
这里参照图2至图4以及图7至图8的第一推力产生装置30公开了第一推力产生装置的实施例。这里参照图2至图4以及图7至图8的涡轮旋转轴34公开了涡轮旋转轴的实施例。这里参照图2至图4以及图7至图8的离合器50公开了离合器的实施例。这里参照图2至图4以及图7至图8的旋转电机60公开了旋转电机的实施例。这里参照图2至图4以及图7至图8的第二推力产生装置80公开了第二推力产生装置的实施例。
在220转变离合器可以包括在接合状态与脱离状态之间转变离合器，在所述接合状态中，离合器输入部旋转地联接至离合器输出部，在所述脱离状态中，离合器输入部从离合器输出部旋转地断开联接。在220转变可以包括以任何合适的方式和/或基于任何合适的标准进行转变。作为实施例，在220转变可以包括基于包括混合涡轮发动机的飞行器的操作状态进行转变。
作为另一实施例，在220转变可以包括当涡轮旋转轴旋转频率至少与电机旋转轴旋转频率一样大时转变至接合状态。该构造可以允许和/或便于由第一推力产生装置为第二推力产生装置提供动力。附加或替代的是，该构造可以允许和/或便于用第一推力产生装置向旋转电机施加输入转矩。
作为又一实施例，在220转变可以包括当涡轮旋转轴旋转频率小于电机旋转轴旋转频率时转变至脱离状态。该构造可以允许和/或便于独立于第一推力产生装置由旋转电机为第二推力产生装置提供动力。附加或替代的是，该构造可以允许用第二推力产生装置施加输入转矩，如在这里将更详细地论述。
在230选择性地提供电力输入可以包括：由电力系统向旋转电机选择性地提供电力输入以及在235生成使电机旋转轴和第二推力产生装置旋转的输出转矩。可以响应于由旋转电机接收电力输入由旋转电机生成输出转矩。
在240选择性地接收输入转矩可以包括：由旋转电机从第二推力产生装置选择性地接收输入转矩、在245生成电力输出以及将该电力输出提供给电力系统。可以响应于接收输入转矩由旋转电机生成所述电力输出。
混合涡轮发动机可以操作地附接至飞行器，并且在250使飞行器加速可以包括通过、借助和/或采用混合涡轮发动机使飞行器加速。在250加速可以在飞行器起飞和/或上升期间执行。
在250加速可以在离合器处于接合状态的同时进行，诸如可以在220转变期间、在210燃烧期间以及在230选择性地提供期间实现。在这些情况下，混合涡轮发动机的第二推力产生装置80可以由第一推力产生装置30(诸如借助在高推力输出状态中在210进行燃烧)和电力系统100(诸如借助在230处的提供)二者提供动力。当与执行在210的燃烧但不执行在220的转变和在230选择性地提供的涡轮发动机相比时，该构造可以允许根据本公开的混合涡轮发动机产生更大量的整体推力和/或具有更小的第一推力产生装置(例如涡轮机)。
替代的是，在250处加速可以在离合器处于脱离状态的同时进行，诸如可以在220转变期间以及在230选择性地提供期间实现。在这些情况下，在210处燃烧可以包括在低燃料燃烧状态、怠速状态和/或低推力输出状态下进行燃烧，以诸如减少第一推力产生装置的燃料消耗，并且在250加速可以由电力系统100主要或者甚至仅借助第二推力产生装置80来实现或提供动力。
在260使飞行器减速可以包括通过、借助和/或采用混合涡轮发动机使该飞行器减速。在260减速可以例如在飞行器下降和/或着陆期间执行。在260减速可以包括降低飞行器的动能。在260减速可以在离合器处于脱离状态的同时进行，诸如可以在220转变期间实现。在260减速期间，在210燃烧可以包括在低燃料燃烧状态、怠速状态和/或低推力输出状态下进行燃烧，以诸如减少第一推力产生装置30的燃料消耗。
在260减速期间，穿过第二推力产生装置80的空气流可以使第二推力产生装置旋转，从而提供用于在240选择性地接收的原动力。换言之，在240选择性地接收可以在260减速期间或与其同时执行，以诸如便于在245生成和/或对电力系统100充电或再充电。更换言之并且在260减速期间，在260减速期间降低的飞行器的动能的一部分可以借助第二推力产生装置和旋转电机被转换成可以由电力系统储存的电能。这可以增加飞行器和/或为飞行器提供动力的混合涡轮喷气发动机的整体效率。该构造在这里可以被称为风车制动模式。
作为在260减速的另一实施例，可以采用在230选择性地提供以由第二推力产生装置80产生反推力。可以通过使第二推力产生装置80沿反推力方向旋转和/或通过展开混合涡轮发动机的推力反向器组件并使第二推力产生装置80沿向前推力方向旋转而产生该反推力。向前推力方向可以是产生向前推动飞行器的向前推力的旋转方向，诸如顺时针和逆时针中的一者。对照的是，反推力方向可以是产生向后推动飞行器的反推力的旋转方向，诸如顺时针和逆时针中的另一者。
在270使飞行器下降可以包括使飞行器的高度减少和/或减少飞行器与低于飞行器的地面之间的距离。在270下降可以包括诸如借助飞行器与地面之间的减少而减少飞行器的势能或重力势能。在270下降可以在离合器处于脱离状态的同时进行，诸如可以在220转变期间实现。在270下降期间，在210燃烧可以包括在低燃料燃烧状态、怠速状态和/或低推力输出状态下进行燃烧，以诸如减少第一推力产生装置30的燃料消耗。
在270下降期间，穿过第二推力产生装置80的空气流可以使第二推力产生装置旋转，从而提供用于在240选择性地接收的原动力。换言之，在240选择性地接收可以在270下降期间或与其同时执行，以诸如便于在245生成和/或对电力系统100充电或再充电。更换言之并且在270下降期间，在270下降期间降低的飞行器的势能的一部分可以借助第二推力产生装置和旋转电机被转换成可以由电力系统储存的电能。这可以增加飞行器和/或为飞行器提供动力的混合涡轮喷气发动机的整体效率。该构造在这里可以被称为风车发电模式。
在280使飞行器巡航可以包括使飞行器以恒定或至少基本恒定的速度和/或高度巡航。方法200可以包括在离合器处于接合状态的同时并且在280巡航期间执行在210燃烧，以诸如对第二推力产生装置80和第一推力产生装置30二者提供动力。附加或替代的是，方法200可以包括在280巡航期间执行在240选择性地接收，以诸如向电力系统提供电力输出(作为在245生成的结果)和/或对电力系统进行充电。换言之并且在280巡航期间，第一推力产生装置30可以用于提供用于在240选择性地接收的原动力。
在290起动飞行器可以包括通过、借助和/或采用旋转电机60起动飞行器。这可以包括在离合器处于接合状态的同时执行在240选择性地接收，以通过旋转电机60使涡轮旋转轴旋转和/或允许、便于和/或开始在210燃烧。
图10是示出了混合涡轮发动机(诸如图1至图8的混合涡轮发动机20)和/或包括混合涡轮发动机的飞行器的操作模式的实施例的图。以高度-时间图的形式示出了这些操作模式。
在图10的实施例中，飞行器最初可以位于地面上和/或可以在地面上处于怠速状态达例如少于时间t0的时间。在该状态的至少一部分期间，混合涡轮发动机可以关闭、可以未运行和/或可以未消耗燃料。随后，混合涡轮发动机可以起动，诸如这里参照图9的在290起动所述的。一旦起动混合涡轮发动机，混合涡轮发动机在这里可以称为运行和/或处于运行状态。
在混合涡轮发动机运行的情况下，飞行器可以开始起飞，诸如在图10中从时间t0至时间t1。在起飞期间，可以采用混合涡轮发动机使飞行器加速。这可以包括采用图2至图8的第一推力产生装置30和/或第二推力产生装置80方便的加速。
作为实施例，第二推力产生装置80可以定尺寸以单独为起飞提供足够的推力和/或不用第一推力产生装置30增补。在这些情况下，第一推力产生装置30可以处于怠速状态，并且电力系统100可以用于向旋转电机60提供电力输入105，诸如这里参照图9的在230选择性地提供所述的。响应于接收电力输入，旋转电机可以生成和/或产生可以为第二推力产生装置80提供动力的输出转矩，诸如这里参照图9的在235生成所述的。然后第二推力产生装置80可以生成足以为了起飞使飞行器加速的推力。在该实施例中，在飞行器起飞期间，离合器50可以处于脱离状态。
作为另一实施例，第一推力产生装置30和第二推力产生装置80一起或合作地可以用于为了起飞使飞行器加速。在这些情况下，离合器50可以处于接合状态，并且诸如借助同时执行图9的在210燃烧、在230提供以及在235生成，可以利用第一推力产生装置和第二推力产生装置二者生成推力。
在达到足够的速度时，飞行器可以开始上升，如在图10中在时间t1和t3之间所示。在上升期间，可以单独利用第一推力产生装置30，可以单独利用第二推力产生装置80，并且/或者可以同时和/或合作地利用第一推力产生装置和第二推力产生装置。作为实施例并且当为了巡航效率而定第一推力产生装置的尺寸时，可以同时和/或合作地利用第一推力产生装置和第二推力产生装置，并且离合器可以处于接合状态。作为另一实施例并且当为了提供用于上升的足够推力而定第一推力产生装置的尺寸时，可以单独利用第一推力产生装置并且离合器可以处于脱离状态。作为又一实施例并且当为了提供用于上升的足够推力而定第二推力产生装置的尺寸时，可以单独利用第二推力产生装置并且离合器可以处于脱离状态。
作为另一实施例并且如图10所示，可以至少部分地顺序利用第一推力产生装置和第二推力产生装置。在这些情况下，最初可以同时利用第一推力产生装置和第二推力产生装置并且使离合器处于接合状态，以提供最大推力，如在时间t1和t2之间所示。一旦达到阈值速度和/或高度，就可以单独利用第二推力产生装置并且使离合器处于脱离状态，诸如在时间t2和t3之间所示。该构造可以提供起飞和初始上升可能需要的高加速，并且同时减少了整体燃料消耗。
一旦到达巡航高度并且如在时间t3和t4之间所示，可以单独利用第一推力产生装置30以提供足以保持飞行器的高度和/或速度的推力。在该时间段期间，离合器可以处于接合状态并且第一推力产生装置可以向第二推力产生装置和/或旋转电机提供输入转矩，从而便于由旋转电机生成输出电流并允许对电力系统充电。
如果期望高度增加并且如图10中在时间t4和t5之间所示，可以利用第二推力产生装置以提供附加推力，以诸如增补第一推力产生装置或替代第一推力产生装置。这可以允许实现高度增加并同时允许第一推力产生装置保持在高效的操作区域中。如图10中在时间t5和t6之间所示，巡航操作可以继续。
在飞行器下降期间并且如图10中在时间t6和t7之间以及还在时间t10和t11之间所示，离合器可以脱离并且第一推力产生装置可以处于怠速或低燃料消耗状态。另外，第二推力产生装置分别由于速度和/或高度减少以及动能和/或势能的相应减少而可以接收输入转矩，从而允许生成电力输出并便于电力系统的充电或再充电。
如果有必要增加飞行器的速度和/或高度，诸如可能由于飞行器转向和/或着陆延迟并且如图10中在时间t8和t9之间所示，可以利用混合涡轮发动机增加飞行器的速度和/或高度。这可以如这里参照时间t1和t3之间的上升所述的来实现。
在飞行器着陆时，诸如图10中大于时间t11的时间所示，可能需要附加减速。可以利用传统的推力反向组件来实现该附加减速，使得由第一推力产生装置和/或第二推力产生装置提供推力。替代的是，混合涡轮发动机可以不包括传统的推力反向组件。在这些情况下，可以使第二推力产生装置的旋转反向(即，可以沿相反方向驱动旋转电机)，以生成反推力。该构造可以允许在不增加或甚至不利用由第一推力产生装置产生的推力的情况下生成反推力。
在下面列举段落中描述了根据本公开发明主题的示例性、非排他实施例：
A1.一种混合涡轮发动机，所述混合涡轮发动机包括：
包括涡轮机的第一推力产生装置，其中所述涡轮机包括涡轮旋转轴；
离合器，所述离合器包括离合器输出部以及操作地联接至所述涡轮旋转轴的离合器输入部，其中所述离合器限定：
(i)接合状态，在所述接合状态中，所述离合器输入部旋转地联接至所述离合器输出部；和
(ii)脱离状态，在所述脱离状态中，所述离合器输入部从所述离合器输出部旋转地断开联接；
旋转电机，所述旋转电机包括操作地联接至所述离合器输出部的电机旋转轴；
第二推力产生装置，所述第二推力产生装置操作地联接至所述电机旋转轴；以及电力系统；
其中所述旋转电机被构造成：
(i)选择性地从所述电力系统接收电力输入，并且响应于接收所述电力输入而生成经由所述电机旋转轴使所述第二推力产生装置旋转的输出转矩；以及
(ii)选择性地从所述电机旋转轴接收输入转矩，以响应于接收所述输入转矩而生成电力输出并且将所述电力输出提供给所述电力系统。
A2.根据段落A1所述的混合涡轮发动机，其中所述涡轮旋转轴是以低速轴旋转频率旋转的低速涡轮旋转轴，并且进一步地其中所述第一推力产生装置包括以高速轴旋转频率旋转的高速涡轮旋转轴，所述高速轴旋转频率大于所述低速轴旋转频率。
A3.根据段落A2所述的混合涡轮发动机，其中所述第一推力产生装置进一步包括以下中的至少一者：
(i)燃烧室；
(ii)压缩机或低压压缩机，其可选地位于所述燃烧室的上游，可选地操作地联接至所述涡轮旋转轴或所述低速涡轮旋转轴，并且可选地被构造成随所述涡轮旋转轴或所述低速涡轮旋转轴旋转；
(iii)涡轮机或低压涡轮机，其可选地位于所述燃烧室的下游，可选地操作地联接至所述涡轮旋转轴或所述低速涡轮旋转轴，并且可选地被构造成随所述涡轮旋转轴或所述低速涡轮旋转轴旋转；
(iv)高压压缩机，所述高压压缩机可选地位于所述低压压缩机的下游，可选地位于所述燃烧室的上游，可选地操作地联接至所述高速涡轮旋转轴，并且可选地被构造成随所述高速涡轮旋转轴旋转；
(v)高压涡轮机，所述高压涡轮机可选地位于所述低压涡轮机的上游，可选地位于所述燃烧室的下游，可选地操作地联接至所述高速涡轮旋转轴，并且可选地被构造成随所述高速涡轮旋转轴旋转。
A4.根据段落A1至A3中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述第二推力产生装置进一步包括以下中的至少一者：
(i)风扇；以及
(ii)推进器。
A5.根据段落A1至A4中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述离合器包括超越离合器、单向离合器、单向锥形离合器、齿轮离合器和同步离合器中的至少一者。
A6.根据段落A1至A5中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述离合器包括同步结构，所述同步结构被构造成在允许所述离合器从所述脱离状态转变为所述接合状态之前使所述离合器输入部和所述离合器输出部同步。
A7.根据段落A6所述的混合涡轮发动机，其中所述同步结构包括速度控制器，所述速度控制器被构造成控制所述旋转电机的旋转频率以使所述离合器输出部同步于所述离合器输入部。
A8.根据段落A1所述的混合涡轮发动机，其中所述离合器是自动致动的离合器。
A9.根据段落A8所述的混合涡轮发动机，其中所述自动致动的离合器被构造成：当离合器输入部旋转频率高于离合器输出部旋转频率时，自动将所述离合器输入部旋转地联接至所述离合器输出部。
A10.根据段落A8至A9中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述自动致动的离合器被构造成：当离合器输入部旋转频率低于离合器输出部旋转频率时，自动将所述离合器输入部从所述离合器输出部旋转地断开联接。
A11.根据段落A1至A10中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述离合器包括被选择致动的离合器。
A12.根据段落A11所述的混合涡轮发动机，其中所述被选择致动的离合器包括接合结构，所述接合结构被构造成选择性地使所述离合器在所述接合状态与所述脱离状态之间转变。
A13.根据段落A12所述的混合涡轮发动机，其中所述接合结构包括电致动接合结构和机械致动接合结构中的至少一者。
A14.根据段落A1至A13中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述旋转电机包括转子，所述转子操作地附接至如下中的至少一者并随其旋转：
(i)所述电机旋转轴；和
(ii)所述第二推力产生装置。
A15.根据段落A1至A14中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述旋转电机包括定子，所述定子操作地附接至所述混合涡轮发动机的发动机壳体结构。
A16.根据段落A1至A15中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述电机旋转轴是如下中的至少一者：
(i)与所述涡轮旋转轴轴向对准；以及
(ii)相对于所述涡轮旋转轴轴向偏移。
A17.根据段落A1至A16中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述电机旋转轴与所述涡轮旋转轴平行。
A18.根据段落A1至A17中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述旋转电机包括永磁体无刷交流异步轴向电机。
A19.根据段落A1至A18中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述第二推力产生装置包括中央轮毂，并且进一步地其中所述旋转电机的至少一部分在所述中央轮毂内。
A20.根据段落A19所述的混合涡轮发动机，其中所述旋转电机的定子包括励磁线圈，所述励磁线圈操作地附接至所述混合涡轮发动机的发动机壳体结构并且在所述中央轮毂内。
A21.根据段落A20所述的混合涡轮发动机，其中所述定子包括中央开口，并且进一步地其中所述电机旋转轴穿过所述中央开口延伸。
A22.根据段落A20至A21中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述混合涡轮发动机包括前方轴承，所述前方轴承在所述定子的前侧上支撑所述电机旋转轴。
A23.根据段落A20至A22中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述混合涡轮发动机包括支撑所述中央轮毂的后轴承。
A24.根据段落A19至A23中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述旋转电机的转子包括操作地附接至所述中央轮毂的多个磁体。
A25.根据段落A24所述的混合涡轮发动机，其中所述多个磁体定位在所述旋转电机的定子与所述中央轮毂之间。
A26.根据段落A24至A25中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述多个磁体在所述中央轮毂内。
A27.根据段落A19至A26中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述第二推力产生装置包括从所述中央轮毂延伸的多个风扇叶片。
A28.根据段落A19至A27中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述第二推力产生装置包括推进器，所述推进器包括所述中央轮毂延伸的多个推进器叶片。
A29.根据段落A27至A28中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述混合涡轮发动机包括变桨控制装置，所述变桨控制装置被构造成调节所述多个风扇叶片和/或所述多个推进器叶片的旋角。
A30.根据段落A28至A29中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述变桨控制装置操作地附接至所述中央轮毂。
A31.根据段落A1至A30中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述旋转电机是环驱动旋转电机。
A32.根据段落A1至A31中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述混合涡轮发动机包括环绕所述第二推力产生装置的发动机壳体结构。
A33.根据段落A32所述的混合涡轮发动机，其中所述旋转电机的定子操作地附接至所述发动机壳体结构。
A34.根据段落A32所述的混合涡轮发动机，其中所述定子包括励磁线圈。
A35.根据段落A1至A34中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述第二推力产生装置限定外周边区域，并且进一步地其中所述旋转电机的转子操作地附接至所述外周边区域。
A36.根据段落A1至A35中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述第二推力产生装置包括如下中的至少一者：
(i)风扇，所述风扇包括从所述电机旋转轴径向延伸的多个/所述多个风扇叶片；以及
(ii)推进器，所述推进器包括从所述电机旋转轴径向延伸的多个/所述多个推进器叶片。
A37.根据段落A36所述的混合涡轮发动机，其中所述旋转电机的转子操作地附接至所述多个风扇叶片的外周区域。
A38.根据段落A36至A37中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述第二推力产生装置进一步包括稳定环，所述稳定环操作地互连所述多个风扇叶片中各风扇叶片的末端区域。
A39.根据段落A1至A38中任一项所述的混合涡轮发动机，其中以下中的至少一者：
(i)所述离合器输入部直接操作地联接至所述涡轮旋转轴；以及
(ii)所述离合器输出部直接操作地联接至所述电机旋转轴。
A40.根据段落A1至A39中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述混合涡轮发动机进一步包括齿轮箱。
A41.根据段落A40所述的混合涡轮发动机，其中所述齿轮箱定位在所述第一推力产生装置与所述第二推力产生装置之间。
A42.根据段落A40至A41中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述齿轮箱被构造成：当所述离合器处于所述接合状态时，在所述涡轮旋转轴与所述电机旋转轴之间提供预定的旋转频率比。
A43.根据段落A40至A42中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述齿轮箱包括：齿轮箱输入部，所述齿轮箱输入部操作地联接至或直接操作地联接至所述涡轮旋转轴；和输出短轴，所述输出短轴操作地联接至或直接操作地联接至所述离合器输入部。
A44.根据段落A40至A43中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述离合器输入部借助所述齿轮箱操作地联接至所述涡轮旋转轴。
A45.根据段落A40至A44中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述齿轮箱包括：输入短轴，所述输入短轴操作地联接至或直接操作地联接至所述离合器输出部；和齿轮箱输出部，所述齿轮箱输出部操作地联接至或直接操作地联接至所述电机旋转轴。
A46.根据段落A40至A45中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述离合器输出部借助所述齿轮箱操作地联接至所述电机旋转轴。
A47.根据段落A1至A46中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述电力系统包括能量储存装置，所述能量储存装置被构造成：
(i)向所述旋转电机提供所述电力输入；并且
(ii)从所述旋转电机接收所述电力输出。
A48.根据段落A47所述的混合涡轮发动机，其中所述能量储存装置包括电池。
A49.根据段落A47至A48中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述电力系统包括供电管道，所述供电管道被构造成：
(i)从所述能量储存装置向所述旋转电机和/或所述旋转电机的定子传输所述电力输入；并且
(ii)从所述旋转电机或所述定子接收所述电力输出。
A50.根据段落A47至A49中任一项所述的混合涡轮发动机，其中所述电力系统包括电力调节器，所述电力调节器被构造成：
(i)从所述能量储存装置接收未经调节的电力输入、调节所述未经调节的电力输入以生成经调节的电力输入以及将所述经调节的电力输入提供给所述旋转电机；并且
(ii)从所述旋转电机接收未经调节的电力输出、调节所述未经调节的电力输出以生成经调节的电力输出以及将所述经调节的电力输出提供给所述能量储存装置。
A51.根据段落A50所述的混合涡轮发动机，其中所述电力调节器包括如下中的至少一者：
(i)电子速度控制器；
(ii)AC/DC转换器；以及
(iii)DC/AC变流器。
A52.根据段落A50至A51中任一项所述的混合涡轮发动机，其中如下中的至少一者：
(i)所述未经调节的电力输入包括或是DC未经调节的电力输入；
(ii)所述经调节的电力输入包括或是AC经调节的电力输入；
(iii)所述未经调节的电力输出包括或是AC未经调节的电力输出；以及
(iv)所述经调节的电力输出包括或是DC经调节的电力输出。
A53.一种飞行器，所述飞行器包括根据段落A1至A52中任一项所述的混合涡轮发动机。
B1.一种操作混合涡轮发动机的方法，所述方法包括：
在第一推力产生装置的涡轮机中燃烧燃料，以使所述第一推力产生装置的涡轮旋转轴以涡轮旋转轴旋转频率旋转，其中所述涡轮旋转轴操作地联接至离合器的离合器输入部，其中所述离合器包括操作地联接至旋转电机的电机旋转轴的离合器输出部，其中所述电机旋转轴以电机旋转轴旋转频率旋转，并且进一步地其中第二推力产生装置操作地联接至所述电机旋转轴；
由电力系统向所述旋转电机选择性地提供电力输入，其中响应于由所述旋转电机接收所述电力输入，所述方法进一步包括生成使所述电机旋转轴和所述第二推力产生装置旋转的输出转矩；以及
由所述旋转电机从所述第二推力产生装置选择性地接收输入转矩，其中响应于由所述旋转电机接收所述输入转矩，所述方法进一步包括由所述旋转电机生成电力输出以及将所述电力输出提供给所述电力系统。
B2.根据段落B1所述的方法，其中所述离合器限定：
(i)接合状态，在所述接合状态中，所述离合器输入部旋转地联接至所述离合器输出部；和
(ii)脱离状态，在所述脱离状态中，所述离合器输入部从所述离合器输出部旋转地断开联接。
B3.根据段落B2所述的方法，其中所述方法包括：当所述涡轮旋转轴旋转频率至少与所述电机旋转轴旋转频率一样大时将所述离合器转变至所述接合状态。
B4.根据段落B2至B3中任一项所述的方法，其中所述方法包括：当所述涡轮旋转轴旋转频率小于所述电机旋转轴旋转频率时将所述离合器转变至所述脱离状态。
B5.根据段落B1至B4中任一项所述的方法，其中所述混合涡轮发动机操作地附接至飞行器。
B6.根据段落B5所述的方法，其中所述方法包括使所述飞行器加速。
B7.根据段落B6所述的方法，其中在所述加速期间，所述方法包括：在所述离合器处于接合状态的同时执行向所述旋转电机选择性地提供电力输入，以由所述第一推力产生装置和所述旋转电机二者向所述第二推力产生装置提供动力。
B8.根据段落B6至B7中任一项所述的方法，其中所述加速包括在所述飞行器起飞和上升中的至少一者期间进行加速。
B9.根据段落B6至B8中任一项所述的方法，其中在所述加速期间，所述方法包括：在所述离合器处于脱离状态的同时执行所述选择性地提供。
B10.根据段落B5至B9中任一项所述的方法，其中所述方法包括如下中的至少一者：
(i)使所述飞行器减速，并且进一步地其中在所述减速期间，所述方法包括在所述离合器处于脱离状态的同时执行所述选择性地接收；以及
(ii)使所述飞行器下降，并且进一步地其中在所述下降期间，所述方法包括在所述离合器处于脱离状态的同时执行所述选择性地接收。
B11.根据段落B5至B10中任一项所述的方法，其中所述方法包括使所述飞行器减速，并且进一步地其中在所述减速期间，所述方法包括在所述离合器处于脱离状态的同时执行所述选择性地提供，以由所述第二推力产生装置生成反推力。
B12.根据段落B11所述的方法，其中如下中的至少一者：
(i)通过使所述第二推力产生装置沿反推力方向旋转而生成所述反推力；以及(ii)通过展开推力反向器组件并使所述第二推力产生装置沿向前推力方向旋转而生成所述反推力。
B13.根据段落B11至B12中任一项所述的方法，其中所述减速包括在所述飞行器下降和着陆中的至少一者期间进行减速。
B14.根据段落B5至B13中任一项所述的方法，其中所述方法包括使所述飞行器以恒定或至少基本恒定的速度巡航，并且进一步地其中在所述巡航期间，所述方法包括在所述离合器处于所述接合状态的同时执行所述选择性地接收，以对所述电力系统进行充电。
B15.根据段落B1至B14中任一项所述的方法，其中所述方法包括在所述离合器处于接合状态的同时执行所述选择性地提供，以由所述旋转电机使所述涡轮旋转轴旋转并且开始所述燃烧。
B16.根据段落B1至B15中任一项所述的方法，利用段落A1至A52中的任一项所述的混合涡轮发动机或段落A53所述的飞行器执行所述方法。
如这里所用的，术语“选择”和“选择性地”当修饰设备的一个或多个部件或特性的动作、运动、构造或其它活动时，意思是具体的动作、运动、构造或其它活动是所述设备(的一个或多个部件)的一方面的使用者操纵的直接或间接结果。
如这里所用的，术语“适于”和“被构造成”意思是元件、部件或其它主题被设计和/或旨在执行特定功能。由此，使用术语“适于”和“被构造成”不应被理解为意味着给定的元件、部件或其它主题仅仅“能够”执行特定功能，而是意味着为了执行所述功能的目的而具体选择、生成、实现、利用、编程和/或设计所述元件、部件和/或其它主题。也落在本公开的范围内的是，被阐述成适于执行具体功能的元件、部件和/或其它阐述主题可以额外或替代地被描述为被构造成执行所述功能，反之亦然。类似的是，被阐述为被构造成执行具体功能的主题可以额外或替代地被描述为进行操作以执行所述功能。
如这里所用的，涉及一列一个或多个实体的列表的用语“至少一个”应理解为意指从这列实体中任一个或多个实体选择的至少一个实体，但不必包括在这列实体中具体列出的各个且每一个实体中的至少一个并且不排除这列实体中实体的任何组合。该限定也允许除了这列实体中用语“至少一个”提及的具体指明的实体之外，可以可选地存在实体，而不管是否与具体指明的实体有关。由此，作为非限制性实施例，“A和B中的至少一个”(或等价地“A或B中的至少一个”，或等价地“A和/或B中的至少一个”)：在一个实施方式中可以指在没有B存在情况下的至少一个(可选地包括多于一个)A(并且可选地包括除了B之外的实体)；在另一实施方式中，可以指在没有A存在情况下的至少一个(可选地包括多于一个)B(并且可选地包括除了A之外的实体)；在又一实施方式中，可以指至少一个(可选地包括多于一个)A以及至少一个(可选地包括多于一个)B(并且可选地包括其它实体)。换言之，用语“至少一个”、“一个或多个”以及“和/或”是在操作中既连接又转折的开放式表述。例如，各表述“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”、“A、B或C中的一个或多个”以及“A、B和/或C”可以指单独A、单独B、单独C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、A、B和C一起以及可选地上面与至少一个其它实体的任意组合。
这里公开的设备的各种公开元件以及方法的步骤不是对于根据本公开的所有设备和方法都是必需的，并且本公开包括这里公开的各种元件和步骤的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。另外，这里公开的各种元件和步骤中的一者或多者可以限定与整个公开的设备或方法分开且脱离的独立的发明主题。因而，这样的发明主题无需与这里明确公开的具体设备和方法相关联，并且这样的发明主题可以在这里未明确公开的设备和/或方法中找到效用。
如这里所用的，用语“例如”、用语“作为实施例”和/或仅仅术语“实施例”当参照根据本公开的一个或多个部件、特征、细节、结构、实施方式和/或方法使用时旨在传达的是，所述部件、特征、细节、结构、实施方式和/或方法是根据本公开的部件、特征、细节、结构、实施方式和/或方法的示例性、非排他性实施例。由此，所述部件、特征、细节、结构、实施方式和/或方法并不旨在限制、需要或排他/穷尽；并且包括在结构和/或功能方面类似和/或等价的部件、特征、细节、结构、实施方式和/或方法的其他部件、特征、细节、结构、实施方式和/或方法也落在本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种混合涡轮发动机，所述混合涡轮发动机包括：
包括涡轮机的第一推力产生装置，其中所述涡轮机包括涡轮旋转轴；
离合器，所述离合器包括离合器输出部以及操作地联接至所述涡轮旋转轴的离合器输入部，其中所述离合器限定：
(i)接合状态，在所述接合状态中，所述离合器输入部旋转地联接至所述离合器输出部；和
(ii)脱离状态，在所述脱离状态中，所述离合器输入部从所述离合器输出部旋转地断开联接；
旋转电机，所述旋转电机包括操作地联接至所述离合器输出部的电机旋转轴；
第二推力产生装置，所述第二推力产生装置操作地联接至所述电机旋转轴；以及
电力系统；
其中所述旋转电机被构造成：
(i)选择性地从所述电力系统接收电力输入，并且响应于接收所述电力输入而生成经由所述电机旋转轴使所述第二推力产生装置旋转的输出转矩；以及
(ii)选择性地从所述电机旋转轴接收输入转矩，以响应于接收所述输入转矩而生成电力输出并且将所述电力输出提供给所述电力系统。
2.根据权利要求1所述的混合涡轮发动机，其中所述离合器包括同步结构，所述同步结构被构造成在允许所述离合器从所述脱离状态转变为所述接合状态之前使所述离合器输入部和所述离合器输出部同步。
3.根据权利要求1所述的混合涡轮发动机，其中所述离合器包括自动致动的离合器，其中所述自动致动的离合器被构造成：
(i)当离合器输入部旋转频率高于离合器输出部旋转频率时，自动将所述离合器输入部旋转地联接至所述离合器输出部；以及
(ii)当所述离合器输入部旋转频率低于所述离合器输出部旋转频率时，自动将所述离合器输入部从所述离合器输出部旋转地断开联接。
4.根据权利要求1所述的混合涡轮发动机，其中所述离合器包括被选择致动的离合器，其中所述被选择致动的离合器包括接合结构，所述接合结构被构造成选择性地使所述离合器在所述接合状态与所述脱离状态之间转变。
5.根据权利要求1所述的混合涡轮发动机，其中所述旋转电机包括转子，所述转子操作地附接至如下中的至少一者并随其旋转：
(i)所述电机旋转轴；和
(ii)所述第二推力产生装置。
6.根据权利要求1所述的混合涡轮发动机，其中所述旋转电机包括定子，所述定子操作地附接至所述混合涡轮发动机的发动机壳体结构。
7.根据权利要求1所述的混合涡轮发动机，其中所述第二推力产生装置包括中央轮毂，并且进一步地其中所述旋转电机的至少一部分在所述中央轮毂内。
8.根据权利要求7所述的混合涡轮发动机，其中所述第二推力产生装置包括如下中的至少一者：
(i)风扇，所述风扇包括从所述中央轮毂延伸的多个风扇叶片；以及
(ii)推进器，所述推进器包括从所述中央轮毂延伸的多个推进器叶片。
9.根据权利要求1所述的混合涡轮发动机，其中所述旋转电机是环驱动旋转电机，其中所述混合涡轮发动机包括环绕所述第二推力产生装置的发动机壳体结构，并且进一步地其中所述旋转电机的定子操作地附接至所述发动机壳体结构。
10.根据权利要求9所述的混合涡轮发动机，其中所述第二推力产生装置限定外周区域，并且进一步地其中所述旋转电机的转子操作地附接至所述外周区域。
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