CN110615106B - 用于飞机的加压空气系统及相关方法 - Google Patents

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Abstract

本文描述了用于飞机的加压空气系统及相关方法。示例加压空气系统包括具有压缩机入口和压缩机出口的压缩机。压缩机入口接收来自第一空气源的空气，并且压缩机出口将加压空气供应到环境控制系统(ECS)。加压空气系统包括：涡轮，其具有涡轮入口以接收来自第二空气源的空气；第一超越离合器，其可操作地联接在附件齿轮箱的输出轴和压缩机之间，附件齿轮箱可操作地联接到从飞机的发动机延伸的驱动轴；和第二超越离合器，其可操作地联接在压缩机和涡轮之间。第一和第二超越离合器使得附件齿轮箱能够在第一操作模式期间驱动压缩机并且使得涡轮能够在第二操作模式期间驱动压缩机。

Description

用于飞机的加压空气系统及相关方法
技术领域
本公开大体上涉及飞机，并且更具体地涉及用于飞机的加压空气系统及相关方法。
背景技术
商用飞机通常包括使用加压空气操作的一个或多个系统。例如，商用飞机通常采用环境控制系统(ECS)来对飞机的客舱和/或热防结冰系统(thermal anti-icing system)加压，以提供用于防结冰应用的加热空气，飞机的客舱和热防结冰系统二者均在加压空气下操作。通常通过从飞机发动机的压缩机提取或以其他方式提供的引气(bleed air)向这些系统提供空气供应。为了满足各种飞机系统的压力和/或温度要求，通常从压缩机的较高级提取引气，该较高级提供具有高于各种系统所需的压力和/或温度的引气。然后，在将引气提供给系统之前，通常经由预冷器冷却加压的引气，并经由压力调节阀减压。因此，当冷却引气和/或降低引气压力时，发动机用于产生引气而耗费的大部分能量被浪费，因此，以这种方式提取高压引气可能降低发动机的效率。
发明内容
本文公开了一种用于飞机的示例加压空气系统。加压空气系统包括具有压缩机入口和压缩机出口的压缩机。压缩机入口用于接收来自第一空气源的空气，并且压缩机出口用于将加压空气供应到飞机的环境控制系统(ECS)。加压空气系统包括：涡轮，其具有涡轮入口以接收来自第二空气源的空气；第一超越(overrunning)离合器，其可操作地联接在附件齿轮箱的输出轴和压缩机之间，附件齿轮箱可操作地联接到从飞机的发动机延伸的驱动轴；和第二超越离合器，其可操作地联接在压缩机和涡轮之间。第一和第二超越离合器使得附件齿轮箱能够在第一操作模式期间驱动压缩机，并使得涡轮能够在第二操作模式期间驱动压缩机。
本文公开的示例方法包括在第一操作模式下经由控制器操作加压空气系统。加压空气系统包括经由第一超越离合器可操作地联接到附件齿轮箱的压缩机。压缩机的压缩机出口流体地联接到飞机的接收加压空气的一个或多个系统。加压空气系统还包括经由第二超越离合器可操作地联接到压缩机的涡轮，其中，在第一操作模式期间，附件齿轮箱驱动压缩机以产生加压空气。该方法进一步包括经由控制器确定飞机的发动机的操作速度，并且当操作速度低于阈值速度时，通过经由控制器发送命令信号以打开设置在涡轮和发动机的引气端口之间的涡轮入口阀以第二操作模式操作加压空气系统使得引气被供应到涡轮来为涡轮提供动力以驱动压缩机来产生加压空气。
本文公开的示例飞机达成了一种经由加压空气操作的系统、可操作地联接到从发动机延伸的驱动轴并由该驱动轴驱动的附件齿轮箱以及加压空气系统。加压空气系统包括压缩机，该压缩机具有流体地联接到经由加压空气操作的系统的压缩机出口。压缩机可操作地联接到附件齿轮箱。加压空气系统还包括涡轮和可操作地联接在压缩机和涡轮之间的超越离合器。附件齿轮箱用于以第一操作模式驱动压缩机以产生加压空气，并且涡轮用于以第二操作模式驱动压缩机以产生加压空气。超越离合器用于在附件齿轮箱以第一操作模式驱动压缩机时将压缩机与涡轮断开。
附图说明
图1图示了能够实现本文公开的示例的示例飞机。
图2是能够结合图1的示例飞机的发动机实现的示例加压空气系统的示意图。在图2中，该系统操作第一操作模式，在第一操作模式下，从发动机延伸的径向驱动轴用于为压缩机提供动力以产生加压空气。
图3A和图3B是能够在图2的示例加压空气系统中实现的示例斜撑离合器(spragclutch)的横截面视图。
图4示出了在第二操作模式下操作的图2的示例加压空气系统的示意图，在第二操作模式下，涡轮用于为压缩机提供动力以产生加压空气。
图5示出了在第三操作模式下操作的图2的示例加压空气系统的示意图，在第三操作模式下，涡轮用于起动发动机。
图6是包括用于起动飞机发动机的单独的起动器涡轮的示例加压空气系统的示意图。
图7是包括用于为压缩机提供动力和/或起动飞机的发动机的电动马达的示例加压空气系统的示意图。
图8图示了可以结合图2、图6和图7的系统中的任一种来实现的第一超越离合器的替代布置。
图9图示了可以结合图2、图6和图7的系统中的任一种来实现的第二超越离合器的替代布置。
图10是表示为飞机的一个或多个系统产生加压空气的示例方法的流程图，该方法可以由图2、图6和图7的系统中的任一种实现。
图11是表示起动飞机发动机的示例方法的流程图，该方法可以由图2、图6和图7的系统中的任一种实现。
图12是被构造为执行图10和图11的方法以实现图2、图6和/或图7的示例系统中的任一种的示例控制系统的示例处理平台的框图。
这些附图不是按比例的。一般而言，在全部(一个或多个)附图和随附的书面描述中将使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。如在本专利中所使用的，写明任何部件(例如，层、膜、区域、区或板)以任何方式在(例如，定位在、位于、设置在或形成在等)另一部件上表示所提到的部件与另一部件接触，或者所提到的部件在另一部件之上，其中一个或多个中间部件位于其间。写明任何部件与另一部件接触意味着这两个部件之间没有中间部件。
具体实施方式
本文公开了示例加压空气系统及相关方法。本文公开的示例加压空气系统利用压缩机来产生加压空气，该加压空气能够被供应到操作和/或利用高压空气的飞机的一个或多个系统。这样的系统包括例如环境控制系统(ECS)、热防结冰系统(诸如机翼和/或发动机、防结冰系统)、气动供应系统(用以供应气动装置)和/或飞机的需要使用高压/压缩空气的任何其他系统。
本文公开的示例加压空气系统在第一操作模式和第二操作模式之间操作，在第一操作模式下，压缩机通过飞机发动机经由机械连接被供以动力，在第二操作模式下，使用另一个动力源(例如涡轮)为压缩机提供动力。具体地，压缩机经由第一超越离合器可操作地联接到附件齿轮箱。附件齿轮箱由连接到飞机发动机的驱动轴(线轴(spool))的径向驱动轴驱动。在第一操作模式下，第一超越离合器接合，使得飞机发动机经由径向驱动轴和附件齿轮箱为压缩机提供动力。在一些示例中，在发动机以中速或高速操作的某些飞行条件期间(例如在起飞、爬升和/或巡航期间)，该系统以第一操作模式操作。在大部分飞行中产生加压空气的有效方式是使用径向驱动轴为压缩机提供动力，而不是从发动机中提取和利用引气。
如果发动机以可能无法向压缩机供应足够的动力的较低的转速操作，例如在空闲或下降期间，则系统能够切换到第二操作模式，在第二操作模式下，涡轮用于为压缩机提供动力以产生加压空气。涡轮经由从飞机发动机的压缩机提取的引气而被供以动力。提取的引气以相对高的速度驱动涡轮，以使得涡轮能够在发动机驱动轴不以足够高的转速旋转时为压缩机提供动力，从而为压缩机提供足够的动力。在示例系统中，第二超越离合器可操作地联接在压缩机和涡轮之间。在第一操作模式下，第二超越离合器脱离，这使得压缩机能够在不驱动涡轮的情况下操作。然而，在第二操作模式下，第二超越离合器接合，这使得涡轮能够驱动压缩机。而且，当处于第二操作模式时，第一超越离合器(其可操作地联接在压缩机和附件齿轮箱之间)脱离，这使得涡轮能够在不驱动附件齿轮箱的情况下驱动压缩机。因此，使用两个超越离合器使得附件齿轮箱或涡轮能够独立于另一个而为压缩机提供动力。
在一些示例中，该系统还包括起动飞机发动机的功能。例如，该系统能够在涡轮用于起动飞机发动机的第三操作模式下操作。已知的飞机系统包括单独的起动器涡轮，其通常为系统增加更多的重量和部件。本文公开的示例系统能够利用来自加压空气系统的涡轮来起动飞机发动机，从而降低飞机的总重量。示例系统能够包括第三超越离合器，其可操作地联接在涡轮和附件齿轮箱上的起动器输入装置之间。在示例操作中，向涡轮提供高压空气，这然后经由第三超越离合器驱动起动器输入装置。一旦发动机起动，第三超越离合器就会脱离，因为起动器输入装置轴比来自涡轮的输入装置旋转得更快。因此，第三超越离合器使得涡轮能够在起动操作期间驱动附件齿轮箱(并且因此驱动飞机发动机)，但也使得涡轮能够在发动机一旦运行时与附件齿轮箱(并且因此与飞机发动机)断开。在本文公开的另一些示例中，单独的起动器涡轮能够用于在第三操作模式期间起动飞机发动机。一旦起动，该系统用于在第一操作模式或第二操作模式下产生加压空气。
本文还公开了在第二操作模式期间利用电动马达而不是涡轮为压缩机提供动力的示例系统。在这样的示例中，第二超越离合器可操作地联接在压缩机和电动马达之间。第二超越离合器使得压缩机能够在第一操作模式期间独立于电动马达操作，但也使得电动马达能够在第二操作模式期间驱动压缩机。电动马达也能够在第三操作模式下使用以起动飞机发动机。
图1示出了示例飞机100，其中能够实现本文公开的示例。飞机100包括限定客舱的机身102、联接到机身102的第一机翼104以及联接到机身102的第二机翼106。在所示的示例中，飞机100包括由第一机翼104承载的第一发动机108和由第二机翼106承载的第二发动机110。在另一些示例中，飞机100可以仅包括一个发动机，或者可以包括两个以上的发动机。(一个或多个)发动机能够被联接到第一机翼104和/或第二机翼106和/或飞机100上(例如，机身102的尾部上)的另一结构。
每个飞机发动机108、110能够采用如本文所公开的专用加压空气系统。本文公开的示例加压空气系统产生压缩或加压空气，该压缩或加压空气能够被供应到一个或多个飞机系统，例如环境控制系统(ECS)、热防结冰系统(诸如机翼和/或发动机、防结冰系统)、气动供应系统(用以供应气动装置)和/或飞机的需要使用压缩空气的任何其他系统。加压空气系统也能够用于起动相应的发动机108、110。
图2是根据本公开的教导构造的示例加压空气系统200(本文中称为系统200)的示意图。示例系统200结合示例飞机100(图1)的第一发动机108(以局部剖视图示出)而被实现。然而，示例系统200能够结合第二发动机110(图1)而被类似地实现。系统200操作以产生能够由飞机100的一个或多个系统使用的压缩或加压空气。例如，如图2所示，系统200流体地联接到ECS 202。ECS 202例如将加压空气调节至舱室压力和/或机舱温度。ECS 202能够包括例如一个或多个ECS包(例如，空气循环制冷系统)，ECS包接收来自系统200的加压空气并将该空气调节或调整至舱室压力和/或温度。附加地或替代地，加压空气能够由飞机100的一个或多个其他系统(例如，热防结冰系统(诸如机翼和/或发动机、防结冰系统)、气动供应系统(用以供应气动装置)等)使用。加压空气系统200还能够包括起动第一发动机108的功能，如本文进一步详细公开的。
在图示的示例中，系统200包括压缩机204，压缩机204用于产生提供给ECS 202和/或一个或多个其他飞机系统的加压空气。系统200可在第一操作模式(其中可操作地联接到第一发动机108的驱动轴206(本文中称为径向驱动轴206)用于为压缩机204提供动力以产生加压空气)(结合图2公开)和第二操作模式(其中涡轮208用于为压缩机204提供动力)(结合图4公开)下操作，以产生加压空气。在一些示例中，系统200还能够在第三操作模式(其中涡轮208用于起动第一发动机108)下操作，这将在下面结合图5进一步详细公开。在详细公开系统200的各方面之前，下面提供第一发动机108的描述。
在图2的图示的示例中，第一发动机108被实现为涡轮风扇发动机，其具有燃气涡轮发动机210(有时称为发动机核心)和风扇212。燃气涡轮发动机210用于驱动风扇212以产生推力。风扇212在第一发动机108的机舱214内旋转。风扇管道216(例如，旁路、通路、通道、喷嘴管道等)被限定在燃气涡轮发动机210的外壁218(有时称为核心罩)和机舱214之间。当风扇212旋转时，风扇212产生气流。一部分气流流动通过风扇管道216并绕过燃气涡轮发动机210以产生向前推力，并且另一部分气流还被提供给燃气涡轮发动机210用于燃烧。
燃气涡轮发动机210通过将空气抽吸通过核心进气口220(在燃气涡轮发动机210的前端)并进入压缩机222来操作。具体地，当燃气涡轮发动机210运行时，一部分来自风扇管道216的气流被转向通过核心进气口220并进入燃气涡轮发动机210的压缩机222。压缩机222能够包括多个压缩机部段。例如，图2的压缩器222是双轴压缩机，其包括两个压缩机：第一压缩机224和第二压缩机226。第一压缩机224和第二压缩机226中的每一个包括各种压缩机级，当空气从核心进气口220流动到燃烧室228时，所述压缩机级逐渐增加空气的压力。第一压缩机224是低压压缩机(LPC)，其提供相对低压的空气，第二压缩机226是高压压缩机(HPC)，其提供相对高压的空气。第一压缩机224联接到第一驱动轴230(有时称为低速线轴或N1)，并且第二压缩机226联接到第二驱动轴232(有时称为高速线轴或N2)。第一驱动轴230联接到第一涡轮234(例如，低压涡轮(LPT))并由第一涡轮234驱动，并且第二驱动轴232联接到第二涡轮236(例如，高压涡轮(HPT))并由第二涡轮236驱动。在本示例中，压缩机222是双轴压缩机，其包括两个压缩机224、226。然而，在另一些示例中，压缩机222能够包括更多或更少的压缩机部段，每个压缩机部段经由相应的轴联接到涡轮。
在离开第二压缩机226(HPC)之后，将高度加压的空气提供给燃烧室228，在燃烧室228，燃料被喷射并与高度加压的空气混合并被点燃。离开燃烧室228的高能量气流转动第一涡轮234和第二涡轮236的叶片，第一涡轮234和第二涡轮236联接到第一驱动轴230和第二驱动轴232中的相应的一个。第一驱动轴230延伸穿过第二驱动轴232并独立于第二驱动轴232旋转。这样，第一驱动轴230和第二驱动轴232的旋转分别转动第一压缩机224和第二压缩机226的叶片。被加热的空气经由喷嘴238向后排出，在喷嘴238，被加热的空气与由风扇管道216中的风扇212提供的加速气流混合，以产生向前推力，该向前推力沿向前方向推进飞机100。虽然在本示例中第一发动机108被实现为涡轮风扇发动机，但是示例系统200能够类似地结合其他类型的发动机(例如，涡轮螺旋桨发动机)而被实现。
在所示的示例中，压缩机204包括压缩机入口240和压缩机出口242。压缩机204在被驱动时增加从压缩机入口240到压缩机出口242的空气压力。压缩机入口240接收来自第一空气源243的空气。在本示例中，第一空气源243是来自第一发动机108的风扇空气管道216的风扇空气。如图2所示，第一通道244从风扇管道216向压缩机入口240提供空气。具体地，第一通道244联接到机舱214中的端口246。因此，第一通道244向压缩机204提供风扇空气，如箭头所示。然而，在另一些示例中，第一空气源243能够是来自一个或多个其他源(例如，环境空气、来自第一压缩机224的引气等)的空气。因此，第一通道244能够流体地联接到另一个位置(例如，燃气涡轮发动机210上的引气端口)。如图2所示，第一阀245联接到第一通道244，以控制空气通过第一通道244到压缩机入口240的流动。在第一操作模式下，第一阀245打开，这使得风扇空气能够从风扇管道216流动到压缩机入口240。压缩机204在操作时增加了从压缩机入口240到压缩机出口242的风扇空气的压力。
在所示的示例中，第二通道247将压缩机出口242流体地联接到ECS 202和/或一个或多个其他系统。这样，压缩机204产生加压空气，该加压空气能够被供应到ECS 202和/或接收加压空气的一个或多个其他飞机系统，如箭头所示。第二阀248联接到第二通道247，以控制空气通过第二通道247到ECS202和/或接收加压空气的一个或多个其他系统的流动。在第一操作模式下，第二阀248打开，这使得高压空气能够通过第二通道247流动到ECS 202和/或接收加压空气的一个或多个其他系统。
在所示的示例中，系统200包括流体地联接第一通道244和第二通道247的第三通道249。第三通道249能够用作增热或再循环路径以提高由压缩机204产生的加压空气的温度。第三阀250(可以称为增热阀或再循环阀)联接到第三通道249。第三阀250能够打开或关闭，这取决于热量是否被增加至加压空气。如果第三阀250关闭，则没有空气流动通过第三通道249。如果第三阀250打开，则离开压缩机出口242(其相对温暖)的一部分加压空气被引导通过第三通道249至第一通道244并且返回到压缩机入口240中。该再循环过程提高了在压缩机出口242处产生的加压空气的温度。例如，当飞机100外部的空气的温度是冷的时，第三阀250能够打开以提高提供给压缩机入口240的风扇空气的温度，从而提高在压缩机出口242处产生的加压空气的温度。
在所示的示例中，压缩机204包括压缩机轴251(在一些示例中，压缩机轴251联接到外壳中的叶轮)。当压缩机轴251被驱动时，压缩机204操作以增加从压缩机入口240移动到压缩机出口242的空气的压力。在一些示例中，压缩机轴251由轴承(例如，空气轴承)支撑以实现压缩机轴251的平滑旋转。
如本文所公开的，系统200可以在不同模式下操作。在第一操作模式下，如图2所示，压缩机轴251由压缩机204和第一发动机108之间的机械连接驱动，并且在第二操作模式下，压缩机轴251由涡轮208(例如，涡轮208可以经由来自第一发动机108的引气被供以动力)驱动。结合图4更详细地公开了第二操作模式。
在第一操作模式下，如图2所示，压缩机204由径向驱动轴206驱动，径向驱动轴206可操作地联接到第一发动机108并由第一发动机108驱动。在某些工况期间，所示示例的径向驱动轴206比涡轮208更有效地向压缩机204提供动力。因此，在某些飞行条件期间使用径向驱动轴206为压缩机204提供动力显著地提高了飞机100的效率(例如，通过使用更少的燃料)。
在所示的示例中，系统200包括辅助或附件齿轮箱252(例如，分动箱)，其可操作地联接到径向驱动轴206并由径向驱动轴206提供动力。径向驱动轴206的第一端254可操作地联接到第一发动机108。在本示例中，径向驱动轴206的第一端254联接到第一齿轮256。第一齿轮256与第二齿轮258接合，第二齿轮258联接到燃气涡轮发动机210的第二驱动轴232(高速线轴)。在示出的示例中，第一齿轮256和第二齿轮258是基本上彼此垂直定向的锥齿轮。径向驱动轴206的第二端259可操作地联接到附件齿轮箱252。当第一发动机108正在操作时，第二驱动轴232绕其纵向轴线旋转。与第一齿轮256接合的第二齿轮258使第一齿轮256旋转，并因此使径向驱动轴206绕其纵向轴线旋转。结果，径向驱动轴206为附件齿轮箱252提供动力。在另一些示例中，径向驱动轴206可以可操作地联接到燃气涡轮发动机210的第一驱动轴230(低速线轴)。
附件齿轮箱252包括一个或多个输出轴(动力输出装置)，其能够用于为飞机的一个或多个附件(例如，泵、发电机等)提供动力。附件齿轮箱252能够被配置为在径向驱动轴206和不同的输出轴之间提供不同的齿轮比。在所示的示例中，压缩机204联接到附件齿轮箱252的第一输出轴260。在一些示例中，附件齿轮箱252在径向驱动轴206和第一输出轴260之间提供2：1的齿轮比。这样，当燃气涡轮发动机210的第二驱动轴232(高速线轴)以20000RPM旋转时，第一输出轴260以40000RPM旋转。系统200包括第一超越离合器261(有时称为自由轮、无后离合器或单向滚子离合器)，其可操作地联接在压缩机204和第一输出轴260之间。具体地，第一超越离合器261联接压缩机轴251和第一输出轴260。第一超越离合器261在接合或锁定状态和脱离或超控状态之间操作。在接合状态下，第一输出轴260使压缩机轴251旋转，从而将动力从附件齿轮箱252传递到压缩机204。在脱离状态下，压缩机轴251能够比第一输出轴260更快地旋转，从而使得压缩机204能够独立于附件齿轮箱252操作，如本文进一步详细公开的。在附图中，交叉影线用于指示超越离合器接合，而点(点画)用于指示超越离合器脱离。
图3A和图3B图示了示例斜撑离合器300，其能够被实现为第一超越离合器261(以及本文进一步详细公开的第二超越离合器265和第三超越离合器276)。斜撑离合器300包括外座圈302、内座圈304和设置在外座圈302和内座圈304之间的多个可移动斜撑306(其中一个参考图3A和图3B)。在本示例中，第一输出轴260(其由附件齿轮箱252提供动力)联接到外座圈302，并且压缩机轴251联接到内座圈304。斜撑306可绕其中心(延伸到页面中)枢转。图3A示出处于接合或锁定状态的斜撑离合器300。在图3A中，外座圈302沿顺时针方向旋转。这例如在第一操作模式期间发生，此时附件齿轮箱252驱动压缩机204。外座圈302和斜撑306之间的相互作用导致斜撑306枢转进入并接合内座圈304。结果，外座圈302、斜撑306和内座圈304全部一起旋转(沿图3A中的顺时针方向)。因此，当第一输出轴260使外座圈302旋转时，外座圈302使内座圈304旋转，并因此使压缩机轴251沿相同方向旋转。
图3B示出了处于脱离或超控(overriding)状态的斜撑离合器300。在图3B中，内座圈304独立于(快于)外座圈302沿顺时针方向旋转。这例如在第二操作模式期间发生，此时涡轮208代替地驱动压缩机轴251(如在本文中进一步详细公开的)。如图3B所示，内座圈304沿斜撑306的内表面滑动。然而，这种相互作用不会使斜撑306与外座圈302摩擦接合。因此，内座圈304沿顺时针方向旋转而不会引起外座圈302的旋转。如果外座圈302旋转达到与内座圈304的旋转速度匹配的速度，则斜撑306枢转到内座圈304中，并且外座圈302最终过驱动(overdrive)内座圈304。因此，内座圈304至少与外座圈302一样快地旋转。相反，当外座圈302旋转时，内座圈304能够以比外座圈302更快的旋转速度独立地旋转，这不会影响外座圈302。参见图2，第一超越离合器261有利地使附件齿轮箱252能够在第一操作模式下驱动压缩机204，同时使涡轮208能够在第二操作模式下驱动压缩机204而不驱动附件齿轮箱252。这种类型的超越离合器也有利地操作而不需要任何动力或致动机构。
在图2中，系统200在第一发动机108机械地为压缩机204提供动力的第一操作模式下操作。具体地，第一发动机108操作，这为附件齿轮箱252提供动力(经由径向驱动轴206)。第一发动机108能够以相对高的转速(高的每分钟转数(RPM))操作，例如在起飞、爬升和/或巡航期间。因此，第一输出轴260以相对高的转速旋转。这样，第一超越离合器261被接合，从而将旋转动力从第一输出轴260传递到压缩机轴251。压缩机204将压缩机入口240处提供的空气的压力增加到压缩机出口242处的更高的压力。加压空气经由第二通道247提供给ECS202和/或接收加压空气的一个或多个其他系统。
ECS 202和/或一个或多个其他系统流体地联接到第二通道247以接收由压缩机204产生的加压空气。在一些示例中，第四阀263设置在ECS 202的上游以控制加压空气从第二通道247流动到ECS 202。类似地，一个或多个其他阀能够设置在(一个或多个)其他系统的上游，以控制加压空气流动到相应的(一个或多个)系统。
在一些示例中，第二加压空气系统(类似于系统200)与第二发动机110结合被实现以产生高压空气。来自第二系统的加压空气与来自系统200的加压空气组合并提供给ECS202和/或一个或多个其他系统。在所示的示例中，第五阀264控制从第二发动机110的第二系统到第二通道247的加压空气的流动，这将加压空气供应到ECS 202和/或一个或多个其他系统。
在所示的示例中，系统200包括可操作地联接在压缩机204和涡轮208之间的第二超越离合器265。具体地，涡轮208包括涡轮轴266，涡轮轴266经由第二超越离合器265被可操作地联接到压缩机轴251。第二超越离合器265能够被实现为斜撑离合器，例如图3A和图3B中所示的斜撑离合器300。例如，涡轮轴266能够联接到外座圈，并且压缩机轴251能够联接到内座圈。这样，第二超越离合器265使得压缩机轴251能够比涡轮轴266更快地旋转。因此，在第一操作模式下，第二超越离合器265脱离(如点画所示)，由此压缩机轴251旋转而不驱动涡轮208。因此，当不使用涡轮时，通过驱动涡轮208不会浪费动力。在第一操作模式下，涡轮208能够关闭(例如，涡轮轴266不旋转)。
在所示的示例中，涡轮208包括涡轮入口268和涡轮出口269。涡轮入口268用于接收来自第二空气源267的空气。第二空气源267能够是高压空气源，例如，来自燃气涡轮发动机210的引气。在本示例中，第二空气源267是来自燃气涡轮发动机210的第二压缩机226(HPC)的引气。在所示的示例中，第四通道270将涡轮入口268流体地联接到第二压缩机226(HPC)的引气端口271。因此，第四通道270能够将高压引气从第二压缩机226传送到涡轮入口268。在所示的示例中，第四通道270接收来自第二压缩机226的最终排放级的引气。然而，在另一些示例中，第二空气源267能够是来自另一个空气源(例如，较下级压缩机)的空气。例如，第四通道270能够流体地联接到燃气涡轮发动机210上的另一个端口，以接收来自第二压缩机226的较下级(例如，中间级)和/或来自第一压缩机224的一级的引气。
在所示的示例中，第六阀272和第七阀273联接到第四通道270，以控制空气通过第四通道270到涡轮入口268的流动。第六阀272和第七阀273在本文中分别称为第一涡轮入口阀272和第二涡轮入口阀273。当系统200在第一操作模式下操作时，如图2所示，第一涡轮入口阀272和第二涡轮入口阀273是关闭的。在所示的示例中，第五通道274将涡轮出口269流体地联接到下游位置。因此，当涡轮208操作时(如结合图4进一步详细公开的)，第五通道274能够将离开涡轮出口269的空气引导到另一位置。在一些示例中，第五通道274将离开涡轮出口269的空气引导到风扇管道216用于推力恢复。例如，第五通道274能够联接到机舱214中的端口以将空气引导到风扇管道216中。
在所示的示例中，涡轮208还可操作地联接到附件齿轮箱252的第二输出轴275，第二输出轴275可以被称为附件齿轮箱252的起动器输入装置。类似于第一输出轴260，第二输出轴275经由附件齿轮箱252中的齿轮系机械地联接到径向驱动轴206。在第三操作模式(其在本文中进一步详细公开)下，涡轮208能够用于通过以下方式起动第一发动机108：驱动为附件齿轮箱252提供动力的第二输出轴275，附件齿轮箱252驱动径向驱动轴206并因此使第一发动机108的第二驱动轴232旋转。
在所示的示例中，系统200包括可操作地联接在附件齿轮箱252的第二输出轴275和涡轮208之间的第三超越离合器276。在本示例中，第一齿轮278联接到涡轮轴266。第一齿轮278与第二齿轮279接合(例如，啮合)。第二齿轮279经由输入驱动轴281联接到行星齿轮箱280。行星齿轮箱280反转输入驱动轴281与输出驱动轴282之间的旋转方向。输出驱动轴282经由第三超越离合器276联接到附件齿轮箱252的第二输出轴275。第三超越离合器276能够被实现为斜撑离合器，例如图3A和图3B中所示的斜撑离合器300。在这样的示例中，输出驱动轴282联接到外座圈，并且第二输出轴275联接到内座圈。这样，第三超越离合器276被配置为使得第二输出轴275能够比输出驱动轴282更快地旋转。因此，在第一操作模式下，第三超越离合器276脱离(如点画所示)，并且因此第二输出轴275能够自由旋转而不使输出驱动轴282(以及因此涡轮208)旋转。因此，当第一发动机108运行并且第二输出轴275旋转时，第二输出轴275可操作地与涡轮208断开。虽然第一超越离合器261、第二超越离合器265和第三超越离合器276被公开为实现为斜撑离合器，但是在另一些示例中，第一超越离合器261、第二超越离合器265和第三超越离合器276能够由其他类型的超越离合器实现，例如滚轴斜坡离合器、卷簧离合器或者楔块式离合器。
在所示的示例中，系统200包括在第二通道247和第四通道270之间的第六通道284。第六通道284能够用于在第三操作模式(发动机起动器模式)(其结合图5进一步详细公开)期间向涡轮208提供高压空气。第八阀285(本文中称为涡轮起动器阀285)联接到第六通道284，以控制空气通过第六通道284的流动。在第一操作模式下，如图2所示，涡轮起动器阀285关闭。在一些示例中，APU 286经由第二通道247流体地联接到第六通道284，以供应用于起动第一发动机108的高压空气，如结合图5进一步详细公开的。第九阀287控制空气从APU286到第二通道247的流动。
在所示的示例中，第七通道290将第二通道247流体地联接到下游位置。第七通道290经由部分第三通道249流体地联接到第二通道247。也能够在起动模式期间使用第七通道290以减小压缩机204在涡轮208上的载荷，如结合图5进一步详细公开的。第十阀292(本文中称为风扇管道入口阀292)联接到第七通道290。在第一操作模式下，风扇管道入口阀292关闭。示例阀245、248、250、263、264、272、273、285、287、292中的任何一个能够被实现为在打开和关闭状态之间操作的阀(例如，隔离阀)和/或执行减压功能的阀(例如，减压截止阀、卸压阀等)。
示例系统200包括控制系统293，以操作各种仪器(例如，阀)并以各种模式控制系统200的操作。例如，控制系统293能够由控制器或处理器实现。控制系统293通信地耦合到阀245、248、250、263、264、272、273、285、287、292以及监测系统200的各种参数的一个或多个传感器。
在所示的示例中，控制系统293包括输入/输出模块294、比较器295和仪器控制器296。输入/输出模块294接收来自一个或多个传感器的信号，所述一个或多个传感器测量系统200的一个或多个参数。比较器295将所述(一个或多个)参数的测量值与一个或多个阈值或阈值范围进行比较。基于所述(一个或多个)参数是否满足阈值或阈值范围，仪器控制器296能够操作(一个或多个)阀245、248、250、263、264、272、273、285、287、292中的一个或多个，以在第一操作模式和第二操作模式之间切换系统200。
例如，第一传感器298a测量燃气涡轮发动机210的第二驱动轴232(高速线轴，N2)的转速(RPM)。第一传感器298a经由输入/输出模块294将信号(对应于第二驱动轴232的转速)提供给控制系统293。如果第一发动机108以中速或高速(例如，在起飞、爬升或巡航期间)操作，则第二驱动轴232是以为压缩机204提供足够动力的转速旋转。然而，如果第一发动机108以较低转速(例如，在下降或空闲期间)操作，则第二驱动轴232可能不会足够快地旋转以为压缩机204提供足够的动力来产生足以满足ECS 202和/或(一个或多个)其他系统的要求的加压空气。比较器295能够将由第一传感器298a测量的转速与例如由查找表提供的转速阈值或范围进行比较。如果转速落在该范围之外(例如，低于阈值转速)，则控制系统293的仪器控制器296可以使(一个或多个)阀245、248、250、263、264、272、273、285、287、292中的一个或多个打开或关闭以切换到第二操作模式，如下面进一步详细公开的，在第二操作模式下，涡轮208代替地用于为压缩机204提供动力。
附加地或替代地，控制系统293能够监测一个或多个其他参数。例如，第二传感器298b联接到压缩机出口242下游的第二通道247。第二传感器298b能够测量压缩机204产生的加压空气的压力和/或流量。第二传感器298b经由输入/输出模块294将信号(对应于空气的测量的压力和/或流量)提供给控制系统293。控制系统293能够确定由第二传感器298b测量的下游压力和/或流量是否在对于给定高度、飞机速度、乘客数量、结冰条件或影响飞机系统200的操作的任何其他条件的预定压力范围(例如，阈值压力、压力需求)内。比较器295能够将由第二传感器298b提供的(一个或多个)信号与例如由查找表提供的压力和/或流量阈值或范围进行比较。如果压力和/或流量落在该范围之外(例如，低于阈值压力或阈值流量)，则控制系统293的仪器控制器296能够使(一个或多个)阀245、248、250、263、264、272、273、285、287、292中的一个或多个打开或关闭以切换到第二操作模式。在另一个示例中，控制系统293能够经由第三传感器298c监测压缩机轴251的转速。类似于上述参数，控制系统293能够将第三传感器298c测量的转速与阈值或范围进行比较，并确定是否在第一和第二操作模式之间切换。
在示例操作中，系统200在径向驱动轴206用于在第一飞行段或条件期间(例如在巡航期间)为压缩机204提供动力的第一操作模式下操作。在一些示例中，经由径向驱动轴206为压缩机204提供动力比经由涡轮208为压缩机204提供动力更有效。第一齿轮256和第二齿轮258与附件齿轮箱252内的齿轮之间的比率可以经选择以在巡航期间为压缩机204提供足够的动力，这通常占飞行任务的大部分，并且因此减少了燃料消耗。然而，因为径向驱动轴206与第二驱动轴232处于固定的齿轮关系，所以当第一发动机108在第二飞行段或条件(例如，诸如在空闲期间或在下降期间)下操作时，径向驱动轴206可能无法向压缩机204提供足够的动力。在空闲或下降时，第一发动机108以比巡航期间更慢的转速操作。在这种情况下，径向驱动轴206可能无法向压缩机204提供足够的动力以满足使用加压空气的(一个或多个)系统的需求。例如，第二驱动轴232(高速线轴)能够以13000RPM旋转，并且第一输出轴260和压缩机驱动轴251仅以26000RPM旋转。因此，系统200能够从第一操作模式切换到第二操作模式，在第二操作模式下，涡轮208被采用来驱动压缩机轴251，并因此驱动压缩机204以将加压空气提供给飞机100的(一个或多个)系统。如果控制系统293确定所述一个或多个参数不满足其对应的阈值(例如，第一发动机108的转速低于阈值)和/或压缩机204又未提供足够的加压空气至所述(一个或多个)系统，则控制系统293操作(一个或多个)阀245、248、250、263、264、272、273、285、287、292中的一个或多个以将系统200从第一操作模式切换到第二操作模式。
图4示出了系统200在第二操作模式下操作并且涡轮208用于为压缩机204提供动力的示例。为了从第一操作模式切换到第二操作模式，控制系统293的仪器控制器296发送命令信号以打开第一涡轮入口阀272和第二涡轮入口阀273。虽然在所示的示例中使用了两个涡轮入口阀，但是在另一些示例中，能够仅使用涡轮入口阀中的一个(例如，仅第一涡轮入口阀272)。当第一涡轮入口阀272和第二涡轮入口阀273打开时，来自第二压缩机226(HPC)的高压引气被供应到涡轮入口268，如箭头所示。涡轮208可以是例如可变几何形状的径向流入涡轮。高压引气驱动涡轮208，这进而驱动压缩机204。具体地，涡轮208通过将热的高压引气膨胀到较低的温度和压力来将引气提供的热能转换成机械能。在这种情况下，涡轮轴266比附件齿轮箱252的第一输出轴260旋转得更快。例如，当第一输出轴260以26000RPM旋转时，涡轮驱动轴266可以以40000RPM旋转。这样，当涡轮轴266的转速达到压缩机轴251的转速时，第二超越离合器265切换到接合或锁定状态(如交叉影线所示)，这使得涡轮轴266能够驱动压缩机轴251。然后，涡轮208开始为压缩机204提供动力，并且因此涡轮208和压缩机204形成涡轮压缩机。而且，压缩机轴251开始比第一输出轴260更快地旋转。例如，涡轮轴266能够以40000RPM驱动压缩机轴251，而第一输出轴260以26000RPM旋转。这样，第一超越离合器261脱离(如点画所示)，这使得压缩机轴251能够独立于(快于)第一输出轴260旋转。因此，压缩机轴251不驱动第一输出轴260。
如上所述，在第二操作模式下，涡轮208为压缩机204提供动力。压缩机204在压缩机出口242处产生加压空气，加压空气经由第二通道247供应到ECS 202和/或一个或多个其他系统。在第二操作模式下，第一阀245保持打开以使风扇空气能够流动到压缩机入口240。第三阀250能够根据加压空气的期望温度打开或关闭。涡轮起动器阀285、第九阀287和风扇管道入口阀292保持关闭。
在一些示例中，第一涡轮入口阀272为在打开和关闭状态之间操作的隔离阀，并且第二涡轮入口阀273为能够调整流动至涡轮入口268的引气的压力的减压截止阀(PRSOV)。根据要提供给压缩机204的期望动力，控制系统293能够控制第二涡轮入口阀273以将压力调整到在涡轮轴266处产生目标转速的期望压力。以这种方式，控制系统293能够控制提供给压缩机204的动力，并因此控制在压缩机出口242处产生的空气的压力和流量。如果第一涡轮入口阀272或第二涡轮入口阀273中的一个变得不可操作(例如，故障开启)，则两个阀配置也在系统中提供冗余。
在所示的示例中，离开涡轮出口269的空气经由第五通道274被引导到风扇管道216中用于推力恢复。附加地或替代地，离开涡轮出口269的空气能够被输送到一个或多个其他位置，例如热防结冰系统(例如，发动机防结冰系统、机翼防结冰系统)和/或涡轮234、236和/或燃气涡轮发动机210发动机的壳体，以帮助冷却第一发动机108。冷却壳体和/或涡轮叶片例如在涡轮叶片和壳体之间维持适当的空隙或间隔(例如，防止由于升高的温度引起的收缩和/或膨胀)。在一些示例中，一个或多个阀可设置在第五通道274中以调整压力和/或提供流体关断。
当系统200以第二模式操作时，涡轮轴266使输出驱动轴282旋转(经由第一齿轮278和第二齿轮279以及行星齿轮箱280)。然而，由于在行星齿轮箱280中发生齿轮减速(gear reduction)，输出驱动轴282以比附件齿轮箱252的第二输出轴275低的转速旋转。例如，附件齿轮箱252的第二输出轴275能够以13000RPM旋转，而输出驱动轴282以3300RPM旋转。这样，第三超越离合器276脱离(如点画所示)，这使得第二输出轴275能够独立于(快于)输出驱动轴282旋转。因此，当系统200以第二操作模式操作时，涡轮208不驱动第二输出轴275。
控制系统293继续监测第一发动机108和/或系统200的一个或多个参数。如果控制系统293确定系统200能够切换回第一操作模式，则控制系统293关闭第一涡轮入口阀272和第二涡轮入口阀273，从而使涡轮208停机。然后，第一超越离合器261重新接合，并且附件齿轮箱252开始驱动压缩机204，如图2中的第一操作模式所示。这样，控制系统293能够监测所述一个或多个参数并在第一操作模式(图2)和第二操作模式(图4)之间来回切换以确保一致供应的加压空气可用于满足ECS 202和/或一个或多个其他系统的需求。
如图5所示，系统200还能够在涡轮208用于起动第一发动机108的第三操作模式(发动机起动器模式)下操作。在第三操作模式下，第一阀272关闭。为了起动第一发动机108，将高压空气提供给涡轮入口268以驱动涡轮208，涡轮208为附件齿轮箱252提供动力，从而驱动径向驱动轴206并因此驱动第一发动机108的第二驱动轴232。在一些示例中，用于驱动涡轮208的高压空气由APU 286提供。在这样的示例中，第九阀287打开，这使得高压空气能够流动通过第二通道247至第六通道284，并且从第六通道284通过第四通道270到达涡轮入口268。第二阀248关闭，第一涡轮入口阀272关闭，并且第二涡轮入口阀273打开。附加地或替代地，高压空气可以由第二发动机110提供。例如，如果第一发动机110首先起动，则由第二发动机110产生的高压空气能够被提供给第一发动机108(有时称为错流引气系统)。在另一些示例中，高压空气能够由一个或多个其他源(例如，地面推车)提供，或者存储在飞机100上或远离飞机100的高压空气瓶中(图1)。
提供给涡轮入口268的高压空气驱动涡轮轴266。涡轮轴266驱动输出驱动轴282(经由第一齿轮278和第二齿轮279、输入驱动轴281和行星齿轮箱280)。行星齿轮箱280能够被配置为将RPM从涡轮轴266减小至输出驱动轴282，并因此减小至附件齿轮箱252的第二输出轴275。例如，行星齿轮箱280能够提供12：1的齿轮比。这样，例如，当涡轮轴266以40000RPM旋转时，输出驱动轴282(并且因此第二输出轴275)以大约3300RPM旋转。第三超越离合器276被接合(如交叉影线所示)。这样，输出驱动轴282使附件齿轮箱252的第二输出轴275旋转。附件齿轮箱252又驱动径向驱动轴206，并从而使第一发动机108的第二驱动轴232(高速线轴，N2)旋转。一旦第二驱动轴232(高速线轴)转动，燃料就在燃烧室228中混合，并且提供火花以点燃混合物并起动燃气涡轮发动机210。一旦燃气涡轮发动机210运行，涡轮起动器阀285和第九阀287就能够关闭，并且第二阀248能够打开。
在第三操作模式期间，离开涡轮出口269的膨胀空气能够经由第五通道274被供应到风扇管道216用于推力恢复。附加地或替代地，如上所述，离开涡轮出口269的空气能够被提供给一个或多个其他位置，例如热防结冰系统(例如，发动机防结冰系统、机翼防结冰系统)和/或涡轮234、236和/或燃气涡轮发动机210的壳体。
在第三操作模式下，第二超越离合器265被接合(如交叉影线所示)。这样，涡轮轴266驱动压缩机轴251，并且因此涡轮208驱动压缩机204。为了减小由压缩机204引起的涡轮208上的负载，控制系统293能够命令第一阀245减少(抑制)到压缩机入口240的空气流的量。例如，第一阀245能够是PRSOV，其能够将空气流的流量或压力减小到较低的流量或压力。因此，较少的空气流被提供给压缩机入口240。附加地或替代地，压缩机204能够包括可变几何特征，例如可调节的入口导向叶片和/或扩散器导向叶片，以在压缩机出口242处实现较低的空气流量和/或压力。在本示例中，第三阀250能够关闭。
为了帮助进一步减小涡轮208上的负载，风扇管道入口阀292能够打开。在一些示例中，风扇管道入口阀292是喘振阀。如上所述，第七通道290流体联接到下游位置，例如风扇管道216。这样，离开压缩机出口242的空气流动通过第二通道247，通过第七通道290，并到达风扇管道216用于推力恢复。因此，第七通道290将第二通道247流体地联接到风扇管道216。在另一些示例中，第七通道290能够将空气流引导到另一个位置，例如飞机100的舷外。通过将出口空气引导到低压区域并且抑制压缩机入口空气，压缩机204在涡轮208上引起最小负载。一旦第一发动机108运行，控制系统293就关闭风扇管道入口阀292。
在第三操作模式期间，压缩机轴251比附件齿轮箱252的第一输出轴260旋转得更快。这样，第一超越离合器261脱离(如点画所示)。
图6图示了根据本公开的教导构造的另一示例加压空气系统600(在本文中称为系统600)。还结合第一发动机108图示了示例系统600。示例系统600的那些与上面结合图2-图5公开的示例系统200的部件基本相似或相同并且具有与那些部件的功能基本相似或相同的功能的部件在下面将不再详细描述。相反，感兴趣的读者参考上面的相应描述。为了便于该过程，相同的附图标记用于相同的结构。
在图6中，系统600利用单独的起动器涡轮602而不是使用涡轮208来起动第一发动机108。在所示的示例中，起动器涡轮602联接到附件齿轮箱252的第二输出轴275。第六通道284联接到起动器涡轮602的涡轮入口604。在第三操作模式(发动机起动器模式)中，来自APU 286和/或第二发动机110的高压空气被供应到涡轮入口604以驱动起动器涡轮602。起动器涡轮602驱动第二输出轴275，这为附件齿轮箱252提供动力，这驱动径向驱动轴206并从而使第二驱动轴232旋转以起动燃气涡轮发动机210。离开起动器涡轮606的涡轮出口606的空气能够被引导到风扇管道216中用于推力恢复和/或被引导到另一个位置。在所示的示例中，超越离合器608设置在起动器涡轮602和第二输出轴275之间，使得一旦第一发动机108起动并运行，起动器涡轮602就能够与第二输出轴275断开。
在第三操作模式期间，涡轮208关闭或不操作，并且第二超越离合器265脱离。第一输出轴260经由第一超越离合器261驱动压缩机204。然而，通过用第一阀245抑制到压缩机204的空气流能够减小负载，并且离开压缩机204的空气能够卸出舷外或经由风扇管道入口阀292进入风扇管道216。
图7图示了根据本公开的教导构造的另一示例加压空气系统700(在本文中称为系统700)。还结合第一发动机108图示了示例系统700。示例系统700的那些与上面结合图2-图5公开的示例系统200的部件基本相似或相同并且具有与那些部件的功能基本相似或相同的功能的部件在下面将不再详细描述。相反，感兴趣的读者参考上面的相应描述。为了便于该过程，相同的附图标记用于相同的结构。
在图7的示例系统700中，涡轮208(图2)已经用电动马达702代替，并且涡轮轴266(图2)已经用电动马达702的电动马达驱动轴704代替。系统700能够基本上与上面公开的系统200相同地操作。具体地，系统700能够在第一操作模式和第二操作模式之间操作，以为压缩机204提供动力以产生加压空气。系统700在图7中被示为在第二模式下操作。
在第一操作模式下，附件齿轮箱252驱动压缩机204，类似于上面结合图2所公开的操作。在第一操作模式下，第一超越离合器261接合，并且第二超越离合器265和第三超越离合器276脱离。控制系统293能够监测系统700的一个或多个参数。如果期望更多动力，则控制系统293能够操作系统700的一个或多个仪器以切换到第二操作模式。控制系统293包括用于控制电动马达702的电动马达控制器706。如果期望更多动力到压缩机204，则电动马达控制器706激活电动马达702，这驱动电动马达驱动轴704。当电动马达驱动轴704达到压缩机轴251的转速，第二离合器265接合，从而使电动马达702能够为压缩机204提供动力。而且，一旦压缩机轴251比第一输出轴260旋转得快，第一超越离合器261脱离。这样，电动马达702能够用于独立于附件齿轮箱252为压缩机204提供动力。为了切换回第一操作模式，电动马达控制器706能够停用电动马达702。因此，类似于上面公开的系统200，系统700能够根据第一发动机108的工况以及ECS 202和/或一个或多个其他系统所需的加压空气的压力和流量在第一操作模式和第二操作模式之间切换。
此外，电动马达702能够在第三操作模式下使用以起动第一发动机108。具体地，为了起动第一发动机108，电动马达控制器706激活电动马达702以驱动电动马达驱动轴704。电动马达驱动轴704驱动输出驱动轴282(经由第一齿轮278和第二齿轮279、输入驱动轴281和行星齿轮箱280)。第三超越离合器276接合，这使得输出驱动轴282能够驱动第二输出轴275，第二输出轴275驱动附件齿轮箱252、径向驱动轴206和燃气涡轮发动机210的第二驱动轴232。类似于结合图5公开的技术，压缩机204引起的负载能够通过用第一阀245抑制到压缩机204的空气流来减少，并且离开压缩机204的空气能够被引导到风扇管道216中或者经由风扇管道入口阀292被引导到另一个位置。
虽然在图2、图6和图7的示例系统200、600、700中第一超越离合器261设置在压缩机204和附件齿轮箱252之间，但是在另一些示例中，第一超越离合器261能够包含到附件齿轮箱252中。例如，图8示出了示例布置，其中第一超越离合器261设置在附件齿轮箱252中的两个或更多个齿轮之间。在本示例中，压缩机204能够直接联接到第一输出轴260(或者，能够认为是压缩机轴251(图2)联接到附件齿轮箱252中的齿轮)。将第一超越离合器261设置在齿轮系中能够用于改变第一超越离合器261所经受的扭矩和/或RPM(例如，以避免超过第一超越离合器261的任何扭矩和/或RPM限制)。即使第一超越离合器261的位置已经改变，第一超越离合器261仍然使压缩机204能够独立于(快于)由径向驱动轴206提供的转速操作。因此，第一超越离合器的位置能够改变，只要第一超越离合器261可操作地联接在径向驱动轴206和压缩机204之间。图8所示的示例布置能够结合本文公开的示例系统200、600、700中的任何一个来实现。
类似地，虽然在图2、图6和图7的示例系统200、600、700中第二超越离合器265设置在压缩机轴251和涡轮轴266(或图7中的电动马达驱动轴704)之间，但是在另一些示例中，第二超越离合器265能够包含在压缩机轴251和涡轮轴266之间的齿轮系中。例如，图9示出了示例布置，其中第二超越离合器265位于压缩机轴251和涡轮轴266之间的齿轮系900中。齿轮系900可用于改变压缩机轴251和涡轮轴266之间的齿轮比。此外，将第二超越离合器265设置在齿轮系900中能够用于改变第二超越离合器265所经受的扭矩和/或RPM(例如，以避免超过离合器的任何扭矩和/或RPM限制)。即使第二超越离合器265的位置已经改变，第二超越离合器265仍可操作地联接在压缩机轴251和涡轮轴266之间，并因此使压缩机204能够独立于(快于)涡轮208在第一操作模式下操作。图9所示的示例布置能够结合本文公开的示例系统200、600、700中的任何一个来实现。
结合任何部件(例如，阀门、通道等)或模式使用术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于将一个部件或模式与另一个部件或模式区分开来。这些术语是非限制性的，并不旨在指示特定顺序或特定数量的部件或模式。
虽然在图2、图6和图7中图示了实现示例系统200、600、700的控制系统293的示例方式，但是图2、图6和图7中所示的元件、过程和/或设备中的一个或多个可以以任何其他方式组合、划分、重新布置、省略、消除和/或实现。此外，示例输入/输出模块294、示例比较器295、示例仪器控制器296、示例电动马达控制器706和/或更通常地图2、图6和图7的示例控制系统293可以通过硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合来实现。因此，例如，示例输入/输出模块294、示例比较器295、示例仪器控制器296、示例电动马达控制器706和/或更通常地示例控制系统293中的任何一个能够由一个或多个模拟或数字电路、逻辑电路、(一个或多个)可编程处理器、(一个或多个)可编程控制器、(一个或多个)图形处理单元(GPU)、(一个或多个)数字信号处理器(DSP)、(一个或多个)应用特定集成电路(ASIC)、(一个或多个)可编程逻辑器件(PLD)和/或(一个或多个)现场可编程逻辑器件(FPLD)来实现。当阅读本专利的用以涵盖纯软件和/或固件实施方式的任何装置或系统权利要求时，示例输入/输出模块294、示例比较器295、示例仪器控制器296和/或示例电动马达控制器706中的至少一个在此明确定义为包括非暂时性计算机可读存储设备或存储盘，诸如存储器、数字通用盘(DVD)、压缩盘(CD)、蓝光盘等，包括软件和/或固件。此外，图2、图6和图7的示例控制系统293的示例除了或代替图2、图6和图7中所示的那些之外还可以包括一个或多个元件、过程和/或设备，和/或可以包括任何或所有图示的元件、过程和设备中的不止一个。如本文所使用的，包括其变体的短语“通信”包含直接通信和/或通过一个或多个中间部件的间接通信，并且不需要直接物理(例如，有线)通信和/或持续通信，而是另外包括周期性间隔、计划间隔、非周期性间隔和/或一次性事件的选择性通信。
表示用于实现图2、图6和图7的示例控制系统293的示例硬件逻辑、机器可读指令、硬件实现的状态机和/或其任何组合的流程图在图10和图11中示出。机器可读指令可以是可执行程序或可执行程序的一部分，用于由计算机处理器(例如，下面结合图12讨论的示例处理器平台1200中示出的处理器1212)执行。该程序可以体现在存储在非暂时性计算机可读存储介质(例如，CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、DVD、蓝光盘或与处理器1212相关联的存储器)上的软件中，但是整个程序和/或其部分能够替代地由除处理器1212之外的设备执行和/或体现在固件或专用硬件中。此外，尽管参考图10和图11中所示的流程图描述了示例程序，但是实现图2、图6和图7的示例控制系统293的许多其他方法可以被替代地使用。例如，框的执行顺序可以改变，和/或所描述的一些框可以改变、消除或组合。附加地或替代地，任何或所有框可以由被构造成在不执行软件或固件的情况下执行相应操作的一个或多个硬件电路(例如，离散和/或集成的模拟和/或数字电路、FPGA、ASIC、比较器、运算放大器(op-amp)、逻辑电路等)来实现。
如上所述，图10和图11的示例过程可以使用存储在非暂时性计算机和/或机器可读介质(例如硬盘驱动器、闪存、只读存储器、压缩盘、数字通用盘、缓存、随机存取存储器和/或其中信息被存储任何持续时间(例如，用于较长的时间段、永久地、用于简短的情况、用于暂时缓冲和/或用于缓存信息)的任何其他存储设备或存储盘)上的可执行指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现。如本文所使用的，术语“非暂时性计算机可读介质”明确地定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘并且排除传播信号并排除传输介质。
“包括”和“包含”(及其所有形式和时态)在本文中被使用为开放式术语。因此，每当权利要求采用任何形式的“包括”或“包含”(例如，包含(comprises)、包括(includes)、包含(comprising)、包括(including)、具有等)作为前序或在任何种类的权利要求记载中采用任何形式的“包括”或“包含”时，应理解为可以存在附加元素、术语等，而不落在相应的权利要求或记载的范围之外。如本文所使用的，当短语“至少”被用作例如权利要求的前序中的过渡术语时，它以与术语“包含”和“包括”为开放式的相同的方式为开放式的。术语“和/或”当例如以诸如A、B和/或C的形式使用时是指A、B、C的任何组合或子集，例如(1)A单独地，(2)B单独地，(3)C单独地，(4)A与B，(5)A与C，(6)B与C，(7)A与B且与C。
图10是表示用于为诸如飞机100的飞机的一个或多个系统产生加压空气的示例方法1000的流程图，该系统可以通过本文公开的示例系统200、600、700中的任何一种来实现。方法1000能够至少部分地由通过控制系统293执行的机器可读指令实现。结合图2和图4的示例系统200描述了示例方法1000。然而，应当理解，示例方法1000能够结合系统600或700类似地实现。
在框1002处，控制系统293确定第一发动机108是否正在操作或运行。控制系统293可以接收来自与第一发动机108相关联的一个或多个传感器(例如，第一传感器298a)的信号，并且基于来自所述(一个或多个)传感器的测量值确定第一发动机108是否正在操作。如果第一发动机108未操作，则飞机100不操作，并且因此一个或多个系统通常不需要加压空气。这样，示例方法1000结束。
如果第一发动机108正在操作，则在框1004处，控制系统293经由通过输入/输出模块294从第一传感器298a接收的信号确定第一发动机108的操作速度(例如，RPM)。在本示例中，第一传感器298a测量第一发动机108的第二驱动轴232(高速线轴)的转速(例如，RPM)。
在框1006处，比较器295将操作速度与阈值进行比较以确定速度是否满足阈值。如果发动机转速满足阈值(例如，第二驱动轴232的RPM高于阈值)，则在框1008处，控制系统293的仪器控制器296发送命令信号以关闭第一涡轮入口阀272和/或第二涡轮入口阀273，使得不向涡轮208提供引气并且不使用涡轮208。如果第一涡轮入口阀272和第二涡轮入口阀273先前处于其关闭状态，则控制系统293允许第一涡轮入口阀272和第二涡轮入口阀273保持关闭。这样，系统200以其中径向驱动轴206和附件齿轮箱252为压缩机204提供动力的第一操作模式操作。示例方法1000重复。
如果第一发动机108的操作速度不满足阈值(例如，第二驱动轴232的RPM低于阈值)，则在框1010处，控制系统293的仪器控制器296发送命令信号打开第一涡轮入口阀272和/或第二涡轮入口阀273。结果，引气被提供给涡轮208，这驱动涡轮208为压缩机204提供动力。如果第一涡轮入口阀272和第二涡轮入口阀273先前打开，则控制系统293允许第一涡轮入口阀272和第二涡轮入口阀273保持打开。这样，系统200以其中涡轮208为压缩机204提供动力的第二操作模式操作。示例方法1000重复。示例方法1000能够循环运行并且以某一时间间隔(例如，每10秒)重复。在一些示例中，控制系统293操作第二涡轮入口阀273以调整提供给涡轮208的引气的压力，以控制涡轮208的转速并因此控制提供给压缩机204的动力。在一些示例中，控制系统293在某些飞行条件期间(例如在起飞、爬升和巡航期间)以第一操作模式操作系统200，并且在其他飞行条件期间(例如在下降或空闲期间)以第二操作模式操作系统200。
虽然在图10中结合监测第一发动机108的第二驱动轴232的转速来描述示例方法1000，但是在另一些示例中，能够通过监测一个或多个其他参数(例如，离开压缩机出口242的空气的压力或流量(例如，经由第二压力传感器298b)和/或压缩机轴251的转速(例如，经由第三传感器298c))来类似地执行方法1000。
示例方法1000还能够结合系统700执行，在系统700中使用电动马达702代替涡轮208。在这样的示例中，示例方法1000包括经由电动马达控制器706激活或停用电动马达702，而不是打开或关闭阀(框1008和框1010)。当系统700在第二操作模式下操作时，电动马达控制器706能够提高或降低电动马达702的转速以控制压缩机204产生的加压空气的量。
图11是表示用于起动飞机发动机(例如第一发动机108)的示例方法1100的流程图，该飞机发动机可以通过本文公开的示例系统200、600、700中的任何一种来实现。方法1000能够至少部分地由通过控制系统293执行的机器可读指令来实现。示例方法1100结合图5所示的在第三操作模式下操作的示例系统200来描述。然而，应理解，示例方法1100能够与系统600或700类似地实现。
在框1102处，控制器系统293的仪器控制器296控制一个或多个阀以产生向涡轮208提供高压空气的流动路径。例如，仪器控制器296发送命令信号以关闭第二阀248，打开涡轮起动器阀285，并打开第二涡轮入口阀273，这产生用于将高压空气提供给涡轮入口268的流动路径。高压空气能够由另一发动机(例如，第二发动机110)和/或APU 286提供。在另一些示例中，高压空气能够由另一个源提供。高压空气驱动涡轮轴266，涡轮轴266将动力传递到第二输出轴275(经由第三超越离合器276)，为附件齿轮箱252提供动力，驱动径向驱动轴206，使燃气涡轮发动机210的第二驱动轴232(高速线轴)旋转。
在一些示例中，在框1104处，控制系统293的仪器控制器296能够控制一个或多个阀以抑制提供给压缩机入口240的空气。例如，仪器控制器296向第一阀245发送命令信号以减小通过第一通道244到压缩机入口240的空气的压力或流量。另外，仪器控制器296发送命令信号以打开风扇管道入口阀292，这使得离开压缩机出口242的空气能够被引导到风扇管道216或另一个位置(例如，卸出舷外)。当涡轮208正在操作时，该过程显著减少了压缩机204消耗的动力。
当燃气涡轮发动机210的第二驱动轴232旋转时，燃料在燃烧室228中混合并被点燃以起动第一发动机108。在框1106处，控制系统293确定第一发动机108是否已经起动。控制系统293能够基于来自一个或多个传感器的测量值(例如，来自第一传感器298a的信号)确定第一发动机108是否已经起动。如果第一发动机108尚未起动，则控制返回到框1102，并且控制系统293使高压流动路径保持打开。
如果第一发动机108已经起动，则在框1108处，控制系统293的仪器控制器296控制一个或多个阀以切断到涡轮208的高压空气的流动。例如，仪器控制器296能够发送命令信号以关闭涡轮起动器阀285。仪器控制器296还能够发送命令信号以关闭风扇管道入口阀292，打开第一阀245，并打开第二阀248。在框1108处，示例方法1110结束。在一些示例中，该过程前进到图10的方法1000，使得系统200能够开始向飞机的接收加压空气的一个或多个系统提供加压空气。
示例方法1100还能够结合系统700执行，在系统700中使用电动马达702代替涡轮208。在这样的示例中，示例方法1100包括经由电动马达控制器706激活电动马达702，而不是控制(一个或多个)阀来为涡轮208提供动力(框1102)。电动马达702能够用于类似地起动第一发动机108。一旦第一发动机108起动，电动马达控制器706停用电动马达702。
图12是被构造为执行图10和图11的指令以实现图2、图6和图7的控制系统293的示例处理器平台1200的框图。处理器平台1200能够是例如服务器、个人计算机、工作站、自学习机(例如，神经网络)、因特网设备或任何其他类型的计算设备。
所示示例的处理器平台1200包括处理器1212。所示示例的处理器1212是硬件。例如，处理器1212能够由来自任何期望的系列或制造商的一个或多个集成电路、逻辑电路、微处理器、GPU、DSP或控制器实现。硬件处理器可以是基于半导体的(例如，基于硅的)设备。在本示例中，处理器1212实现示例输入/输出模块294、示例比较器295、示例仪器控制器296、示例电动马达控制器706和/或更通常地示例控制系统293。
所示示例的处理器1212包括本地存储器1213(例如，缓存)。所示示例的处理器1212经由总线1218与包括易失性存储器1214和非易失性存储器1216的主存储器通信。易失性存储器1214可以由同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、动态随机存取存储器/>和/或任何其他类型的随机存取存储器设备实现。非易失性存储器1216可以由闪存和/或任何其他期望类型的存储器设备实现。对主存储器1214、1216的访问由存储器控制器控制。
所示示例的处理器平台1200还包括接口电路1220。接口电路1220可以由任何类型的接口标准(例如，以太网接口、通用串行总线(USB)、接口、近场通信(NFC)接口和/或PCI express接口)实现。
在所示的示例中，一个或多个输入设备1222连接到接口电路1220。在本示例中，所述(一个或多个)输入设备1222能够包括传感器298a-298c。附加地或替代地，所述(一个或多个)输入设备1222允许用户将数据和/或命令输入到处理器1212中。所述(一个或多个)输入设备能够通过例如音频传感器、麦克风、摄影机(静物或视频)、键盘、按钮、鼠标、触摸屏、触控板、轨迹球、等点和/或语音识别系统实现。
一个或多个输出设备1224还连接到所示示例的接口电路1220。所述(一个或多个)输出设备1224能够包括例如阀245、248、250、263、264、272、273、285、287、292。附加地或替代地，所述(一个或多个)输出设备1224能够例如通过显示设备(例如，发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、液晶显示器(LCD)、阴极射线管显示器(CRT)、平面转换(IPS)显示器、触摸屏等)、触觉输出设备、打印机和/或扬声器实现。因此，所示示例的接口电路1220能够包括图形驱动器卡、图形驱动器芯片和/或图形驱动器处理器。
所示示例的接口电路1220还包括通信设备，诸如发射器、接收器、收发器、调制解调器、常驻网关、无线接入点和/或网络接口，以促进数据通过网络1226与外部机器(例如，任何种类的计算设备)的交换。通信能够通过例如以太网连接、数字用户线(DSL)连接、电话线连接、同轴电缆系统、卫星系统、直线对传式无线系统、蜂窝电话系统等。
所示示例的处理器平台1200还包括用于存储软件和/或数据的一个或多个大容量存储设备1228。这种大容量存储设备1228的示例包括软盘驱动器、硬盘驱动器、压缩盘驱动器、蓝光盘驱动器、独立磁盘冗余阵列(RAID)系统和数字通用盘(DVD)驱动器。
图10和图11的机器可执行指令1232可以存储在大容量存储设备1228中，存储在易失性存储器1214中，存储在非易失性存储器1216中，和/或存储在可移除的非暂时性计算机可读存储介质(例如CD或DVD)上。
从前述内容将理解，已经公开了示例系统和方法，其使得压缩机能够通过附件齿轮箱或其他动力源(例如涡轮或电动马达)以不同的操作模式独立地操作，以产生能够用于飞机的一个或多个系统的加压空气。使用轴驱动的压缩机产生加压空气比提取引气并降低空气的温度/压力的已知引气系统更有效。此外，通过使用涡轮或电动马达在某些条件下驱动压缩机，能够消除复杂和重的变速传动。示例系统利用超越离合器来断开某些部件以减小否则将在系统上引起的负载。示例系统和方法还使涡轮能够用于双重目的，并因此减少了增加到飞机的部件量和重量。因此，示例系统和方法提高了飞机的燃料效率。
此外，本公开包括根据以下条款的实施例：
条款1.一种用于飞机(100)的加压空气系统(200)，所述加压空气系统包含：
压缩机(204)，其具有压缩机入口(240)和压缩机出口(242)，所述压缩机入口用于接收来自第一空气源(243)的空气并且所述压缩机出口用于将加压空气供应到所述飞机的环境控制系统即ECS(202)；
涡轮(208)，其具有涡轮入口(268)以接收来自第二空气源(267)的空气；
第一超越离合器(261)，其可操作地联接在附件齿轮箱(252)的输出轴(260)和所述压缩机之间，所述附件齿轮箱可操作地联接到从所述飞机的发动机(108)延伸的驱动轴(206)；和
第二超越离合器(265)，其可操作地联接在所述压缩机和所述涡轮之间，所述第一超越离合器和所述第二超越离合器使得所述附件齿轮箱能够在第一操作模式期间驱动所述压缩机并且使得所述涡轮能够在第二操作模式期间驱动所述压缩机。
条款2.根据条款1所述的加压空气系统，还包括第三超越离合器(276)，其可操作地联接在所述附件齿轮箱的起动器输入轴(275)和所述涡轮之间，其中，在第三操作模式期间，高压空气被供应到所述涡轮以驱动所述起动器输入轴以起动所述发动机。
条款3.根据条款2所述的加压空气系统，其中所述涡轮经由行星齿轮箱(280)可操作地联接到所述第三超越离合器，所述行星齿轮箱提供从所述涡轮到所述附件齿轮箱的所述起动器输入轴的齿轮减速。
条款4.根据条款2所述的加压空气系统，还包括：
第一通道(247)，其流体地联接所述压缩机出口和所述ECS；
第二通道(290)，其将所述第一通道流体地联接到所述发动机的风扇管道(216)；和
风扇管道入口阀(292)，其可操作地联接到所述第二通道，其中，在所述第三操作模式期间，所述风扇管道入口阀打开以将由所述压缩机出口供应的所述加压空气引导到所述发动机的所述风扇管道。
条款5.根据条款1所述的加压空气系统，其中所述第二空气源是来自所述发动机的高压压缩机(226)的引气。
条款6.根据条款5所述的加压空气系统，还包括：
通道(270)，其流体地联接所述高压压缩机的引气端口(271)和所述涡轮入口；和
涡轮入口阀(272或273)，其可操作地联接到所述通道，其中在所述第一操作模式期间，所述涡轮入口阀关闭，使得引气不被供应到所述涡轮，并且在所述第二操作模式期间，所述涡轮入口阀打开以将来自所述高压压缩机的所述引气供应到所述涡轮入口，以为所述涡轮提供动力以驱动所述压缩机。
条款7.根据条款1所述的加压空气系统，其中所述第一空气源是来自所述发动机的风扇管道(216)的风扇空气。
条款8.根据条款1所述的加压空气系统，其中所述第一超越离合器和所述第二超越离合器是斜撑离合器。
条款9.根据条款1所述的加压空气系统，还包括起动器涡轮(602，图6)，其可操作地联接到所述附件齿轮箱的起动器输入轴(275)，并且其中，在第三操作模式期间，高压空气被供应到所述起动器涡轮以驱动所述附件齿轮箱并起动所述发动机。
条款10.一种方法，其包含：
经由控制器(293)以第一操作模式操作加压空气系统(200)，所述加压空气系统包括：
压缩机(204)，其经由第一超越离合器(261)可操作地联接到附件齿轮箱(252)，所述压缩机的压缩机出口(242)流体地联接到飞机(100)的接收加压空气的一个或多个系统(202)；和
涡轮(208)，其经由第二超越离合器(265)可操作地联接到所述压缩机，其中，在所述第一操作模式期间，所述附件齿轮箱驱动所述压缩机以产生所述加压空气；
经由所述控制器确定所述飞机的发动机(108)的操作速度；以及
当所述操作速度低于阈值速度时，通过经由所述控制器发送命令信号以打开设置在所述涡轮和所述发动机的引气端口(271)之间的涡轮入口阀(272和/或273)以第二操作模式操作所述加压空气系统使得引气被供应到所述涡轮以为所述涡轮提供动力从而驱动所述压缩机来产生所述加压空气。
条款11.根据条款10的方法，还包括：
当所述操作速度高于所述阈值速度时，通过经由所述控制器发送命令信号以关闭所述涡轮入口阀，以所述第一操作模式操作所述加压空气系统。
条款12.根据条款10所述的方法，其中所述涡轮经由第三超越离合器(276)可操作地联接到所述附件齿轮箱，所述方法还包括：
在以所述第一操作模式操作所述加压空气系统之前，通过经由所述控制器发送命令信号以打开设置在高压空气源和所述涡轮之间的涡轮起动器阀(285)以第三操作模式操作所述加压空气系统使得高压空气被供应到所述涡轮以驱动所述涡轮为所述附件齿轮箱提供动力并起动所述发动机。
条款13.根据条款12所述的方法，其中所述高压空气源是所述飞机的辅助动力单元即APU(286)或另一发动机(100)中的至少一个。
条款14.根据条款12所述的方法，其中所述加压空气系统包括风扇管道入口阀(292)，所述风扇管道入口阀(292)联接到通道(247、290)，所述通道将所述压缩机出口流体地联接到所述发动机的风扇管道(216)，所述方法还包括：
在所述第三操作模式期间，经由所述控制器发送命令信号以打开所述风扇管道入口阀来将离开所述压缩机出口的空气引导到所述发动机的所述风扇管道。
条款15.根据条款10所述的方法，其中所述加压空气系统包括可操作地联接到所述附件齿轮箱的起动器涡轮(602，图6)，所述方法还包括：
在以所述第一操作模式操作所述加压空气系统之前，通过经由所述控制器发送命令信号以打开设置在高压空气源和所述起动器涡轮之间的涡轮起动器阀(285)以第三操作模式操作所述加压空气系统使得高压空气被供应到所述起动器涡轮来驱动所述涡轮为所述附件齿轮箱提供动力并起动所述发动机。
条款16.一种飞机(100)，其包含：
系统(202)，其经由加压空气操作；
附件齿轮箱(252)，其可操作地联接到从发动机(108)延伸的驱动轴(206)并由所述驱动轴(206)提供动力；和
加压空气系统(200)，其包括：
压缩机(204)，其具有流体地联接到所述系统的压缩机出口(242)，所述压缩机经由加压空气操作，所述压缩机可操作地联接到所述附件齿轮箱；
涡轮(208)；和
超越离合器(265)，其可操作地联接在所述压缩机和所述涡轮之间，其中所述附件齿轮箱用于以第一操作模式驱动所述压缩机以产生加压空气，并且所述涡轮用于以第二操作模式驱动所述压缩机以产生所述加压空气，所述超越离合器用于在所述附件齿轮箱以所述第一操作模式驱动所述压缩机时使所述压缩机与所述涡轮断开。
条款17.根据条款16所述的飞机，其中所述超越离合器(265)是第一超越离合器，其还包括可操作地联接在所述附件齿轮箱和所述压缩机之间的第二超越离合器(261)，所述第二超越离合器用于在所述涡轮以所述第二操作模式驱动所述压缩机时使所述压缩机与所述附件齿轮箱断开。
条款18.根据条款17所述的飞机，还包括可操作地联接在所述附件齿轮箱的输入轴和所述涡轮之间的第三超越离合器(276)，其中，在第三操作模式期间，高压空气被供应到所述涡轮以驱动所述输入轴以起动所述发动机。
条款19.根据条款16所述的飞机，其中所述涡轮包括流体地联接到所述发动机的风扇管道(216)的涡轮出口(269)，使得离开所述涡轮的空气在所述第二操作模式期间被提供给所述风扇管道用于推力恢复。
条款20.根据条款16所述的飞机，其中经由加压空气操作的所述系统包括环境控制系统即ECS或防结冰系统中的至少一个。
尽管本文已经公开了某些示例方法、装置、系统和制品，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利涵盖了完全落入本专利权利要求范围内的所有方法、装置、系统和制品。

Claims (10)

1.一种用于飞机(100)的加压空气系统(200)，所述加压空气系统(200)包含：
压缩机(204)，其具有压缩机入口(240)和压缩机出口(242)，所述压缩机入口(240)用于接收来自第一空气源(243)的空气并且所述压缩机出口(242)用于将加压空气供应到所述飞机(100)的环境控制系统即ECS(202)；
涡轮(208)，其具有涡轮入口(268)以接收来自第二空气源(267)的空气；
第一超越离合器(261)，其可操作地联接在附件齿轮箱(252)的输出轴(260)和所述压缩机(204)之间，所述附件齿轮箱(252)可操作地联接到从所述飞机(100)的发动机(108)延伸的驱动轴(206)；和
第二超越离合器(265)，其可操作地联接在所述压缩机(204)和所述涡轮(208)之间，所述第一超越离合器(261)和所述第二超越离合器(265)使得所述附件齿轮箱(252)能够在第一操作模式期间驱动所述压缩机(204)并且使得所述涡轮(208)能够在第二操作模式期间驱动所述压缩机(204)。
2.根据权利要求1所述的加压空气系统(200)，还包括第三超越离合器(276)，其可操作地联接在所述附件齿轮箱(252)的起动器输入轴(275)和所述涡轮(208)之间，其中，在第三操作模式期间，高压空气被供应到所述涡轮(208)以驱动所述起动器输入轴以起动所述发动机(108)。
3.根据权利要求2所述的加压空气系统(200)，其中所述涡轮(208)经由行星齿轮箱(280)可操作地联接到所述第三超越离合器，所述行星齿轮箱提供从所述涡轮(208)到所述附件齿轮箱(252)的所述起动器输入轴的齿轮减速。
4.根据权利要求2所述的加压空气系统(200)，还包括：
第一通道(247)，其流体地联接所述压缩机出口(242)和所述ECS(202)；
第二通道(290)，其将所述第一通道流体地联接到所述发动机(108)的风扇管道(216)；和
风扇管道入口阀(292)，其可操作地联接到所述第二通道，其中，在所述第三操作模式期间，所述风扇管道入口阀打开以将由所述压缩机出口(242)供应的所述加压空气引导到所述发动机(108)的所述风扇管道。
5.根据权利要求1所述的加压空气系统(200)，其中所述第二空气源是来自所述发动机的高压压缩机的引气，并且所述加压空气系统(200)还包括通道(270)，所述通道流体地联接所述高压压缩机的引气端口(271)和所述涡轮入口(268)；和
涡轮入口阀(272或273)，其可操作地联接到所述通道，其中在所述第一操作模式期间，所述涡轮入口阀关闭，使得引气不被供应到所述涡轮(208)，并且在所述第二操作模式期间，所述涡轮入口阀打开以将来自所述高压压缩机的所述引气供应到所述涡轮入口(268)，以为所述涡轮(208)提供动力以驱动所述压缩机(204)。
6.根据权利要求1所述的加压空气系统(200)，其中，所述第一空气源(243)是来自所述发动机(108)的风扇管道(216)的风扇空气，并且所述第二空气源(267)是来自所述发动机(108)的高压压缩机(226)的引气。
7.根据权利要求1所述的加压空气系统(200)，还包括起动器涡轮(602)，其可操作地联接到所述附件齿轮箱(252)的起动器输入轴(275)，并且其中，在第三操作模式期间，高压空气被供应到所述起动器涡轮以驱动所述附件齿轮箱(252)并起动所述发动机(108)。
8.一种用于操作加压空气系统(200)的方法，所述加压空气系统(200)包含：
压缩机(204)，其经由第一超越离合器(261)可操作地联接到附件齿轮箱(252)，所述压缩机(204)的压缩机出口(242)流体地联接到飞机(100)的接收加压空气的一个或多个系统(202)；和
涡轮(208)，其经由第二超越离合器(265)可操作地联接到所述压缩机(204)；
所述方法包含：
经由控制器以第一操作模式操作所述加压空气系统(200)，在所述第一操作模式中，引气不被供应到所述涡轮(208)并且所述附件齿轮箱(252)驱动所述压缩机(204)以产生所述加压空气；
经由所述控制器确定所述飞机(100)的发动机(108)的操作速度；以及
当所述操作速度低于阈值速度时，通过经由所述控制器发送命令信号以打开设置在所述涡轮(208)和所述发动机(108)的引气端口(271)之间的涡轮入口阀(272和/或273)以第二操作模式操作所述加压空气系统(200)，使得引气被供应到所述涡轮(208)以为所述涡轮(208)提供动力从而驱动所述压缩机(204)来产生所述加压空气。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
当所述操作速度高于所述阈值速度时，通过经由所述控制器发送命令信号以关闭所述涡轮入口阀，以所述第一操作模式操作所述加压空气系统(200)。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述涡轮(208)经由第三超越离合器(276)可操作地联接到所述附件齿轮箱(252)，所述方法还包括：
在以所述第一操作模式操作所述加压空气系统(200)之前，通过经由所述控制器发送命令信号以打开设置在高压空气源和所述涡轮(208)之间的涡轮起动器阀(285)以第三操作模式操作所述加压空气系统(200)，使得高压空气被供应到所述涡轮(208)以驱动所述涡轮(208)为所述附件齿轮箱(252)提供动力并起动所述发动机(108)。
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