CN110712756A - 用于飞行器上的防冰的多模发电机 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于飞行器上的防冰的多模发电机。在飞行器上，多模发电机以可变电压模式工作来为电动机翼防冰系统eWIPS供电，并且以固定电压模式工作来提供备用电力。在大气状况利于冰形成且主发电机工作时，多模发电机以可变电压模式工作，以用第一可变电压或第二可变电压为eWIPS供电。值取决于大气状况的第一可变电压用于防冰工作。可以是最大输出电压的第二可变电压用于除冰工作。不同可变电压电平之间的过渡不是瞬变的，这消除由于瞬态产生的疲劳损坏。如果主发电机发生故障或在大气状况不利于冰形成时，多模发电机以固定电压模式工作，以提供备用电力。

Description

用于飞行器上的防冰的多模发电机
技术领域
本公开总体涉及飞行器防冰/除冰(ice prevention/removal)，具体涉及一种多模发电机(multi-mode generator)，该多模发电机可以工作以向电动机翼防冰系统提供可变电力，或在主发电机出故障时向主母线提供固定电力作为备用电力。
背景技术
飞行器是现代运输的关键元素。飞行器包括飞行面(flying surface)(例如，飞航表面(flight surface))，诸如机翼、水平稳定器、鸭翼等的前缘。可以安装在机首中、机翼下方、附接到机身、或在飞行器的尾部中的一个或更多个发动机提供推力。发动机还驱动一体发电机，这些一体发电机以固定电压电平发电，以便为飞行器上的各种电气负载供电。
在飞行器的飞行面(主要为机翼，而且还有水平稳定器、鸭翼、推进器以及其他飞行面)上的冰形成是公知问题。冰破坏飞行面上的空气的平滑流，这在降低翼面生成升力的能力的同时增大拖曳。结冰可能增大飞行器的失速速度，和/或降低飞行器将失速的冲角。严重的结冰可能使得飞行器不能飞行。
本领域中已知飞行器减冰系统。防结冰指用于在大气状况利于结冰时防止冰在飞行面上的形成的系统。防冰系统包括施加电气的或来自发动机排气的热、和“漏液机翼”系统，这些漏液机翼系统借助在例如机翼前缘中嵌入的网筛分配防冻型流体。除冰指，去除已经形成在飞行面上的冰。除冰系统包括在气动压力下膨胀的可充气罩和在比防结冰用途中更高的强度下工作的加热系统。
商业喷气式客机通常采用用于减冰的“热机翼”气动或电气加热系统(在本领域中被称为机翼防冰系统(WIPS：Wing Ice Prevention System))，但该系统还可以用于除了机翼之外的其他面上。气动系统与发动机性能损失关联，因此开发了电动WIPS(eWIPS)系统。然而，已知eWIPS系统复杂、沉重且昂贵。例如，近来的更多电飞行器上的电热eWIPS使用大控制器、广泛布线，并且需要A级(关键)软件。凭借该方法，由发动机上的发电机生成固定电压电力，并且由大尺寸馈线传输到机首中的电气设备舱中的控制器，在该控制器中，切换电力，并且将其重新路由到机翼上的加热区域。
如图1中描绘的，为了除冰，控制器向机翼上的多个保护区域的全部以全输出电压(100％)来施加电力。为了防结冰，控制器使全输出电压(100％)在有限时段内连续脉冲(pulse)到机翼的各区域或热保护区域。所施加的电力必须从电子设备舱中的控制器转移回到机翼(再次，经由粗线)，在机翼中，该电力施加于贴附到机翼段的电阻面。除了用于eWIPS的传统电压生成和分配的重量和复杂度之外，如在图1中描绘的，突发的全功率脉动将显著的转矩脉冲给予到发动机齿轮箱中，这可能引起过多的磨损和过早失效(或另选地，为了容纳这些转矩脉冲而进行的齿轮箱部件的昂贵增大)。
联合国国际民航组织(ICAN)和美国联邦航空管理局(FAA)定义用于特定多发动机客机的扩展操作(ETOPS)。ETOPS鉴于一个发动机工作的最大额定飞行时间，通过强加飞行器从合适的机场可以飞行的最大距离来约束飞行规划。在对ETOPS的要求当中是用于主发电机故障情况下的备用发电机的存在。关于几乎所有飞行，该备用发电机是从不使用的“静荷重”。
该文献的背景技术章节被提供为在技术和操作背景下放置本公开的方面，以辅助本领域技术人员理解它们的范围和实用性。除非像这样明确地指出，否则这里的陈述，不仅仅因为其包括在背景技术章节中而被承认为是现有技术。
发明内容
下文为了向本领域技术人员提供基本理解而提出本公开的简化概括。该概括不是本公开的广泛概述，并且不旨在识别本公开的方面的关键或重要元素或勾画本公开的范围。该概括的唯一目的是以简化形式提出这里公开的一些概念，作为稍后提出的更详细描述的前奏。
根据这里描述并要求保护的本公开的一个或更多个方面，一个或更多个多模发电机以可变电压模式工作来为eWIPS供电，并且以固定电压模式工作来提供备用电力。具体地，在大气状况利于冰形成(并且主发电机工作)时，至少一个多模发电机以可变电压模式工作，以用第一可变电压或第二可变电压为eWIPS供电。值取决于大气状况的第一可变电压用于防冰工作。可以是最大输出电压的第二可变电压用于除冰工作。不同可变电压电平之间的过渡不是瞬变的。在主发电机故障时(或在大气状况不利于冰形成时)，多模发电机以固定电压模式工作，以提供备用电力，例如，115V或230V二者之一的备用电力。
一个方面涉及一种方法，该方法操作第一多模发电机，以为向飞行器的飞行面施加热的电动机翼防冰系统(eWIPS)供电。监测大气状况。在利于冰形成的大气状况期间且在足够的主发电机工作并向主飞行器电气母线供电时，以可变电压模式操作第一多模发电机，并且向eWIPS提供可变电压。在不利于冰形成的大气状况期间或在一个或更多个主发电机发生故障时，以固定电压模式操作第一多模发电机，并且向主飞行器电气母线提供预定固定电压，作为备用电力。
另一个方面涉及一种飞行器。飞行器包括两个机翼、主飞行器电气母线、向主飞行器电气母线提供固定电压的一个或更多个主飞行器母线发电机、以及被配置为向飞行器的飞行面施加热的电动机翼防冰系统(eWIPS)。飞行器还包括：大气状况传感器；和处理电路，该处理电路接收大气状况传感器的输出。处理电路工作以控制eWIPS。第一多模发电机被配置为：在处理电路确定大气状况利于冰形成时且在足够的主飞行器母线发电机工作时，以可变电压模式工作，并且向eWIPS提供可变电压。第一多模发电机还工作以进行如下操作：在处理电路确定大气状况不利于冰形成时或在一个或更多个主飞行器母线发电机发生故障时，以固定电压模式工作，并且向主飞行器电气母线提供预定固定电压，作为备用电力。
附图说明
现在将在下文中参照示出了本公开的方面的附图更完全地描述本公开。然而，本公开不应被解释为限于这里阐述的方面。相反，提供这些方面，使得本公开将彻底且完整，并且将向本领域技术人员完全传达本公开的范围。同样的附图标记自始至终提及同样的元件。
图1是在除冰和防结冰工作这两者中的、用于eWIPS的现有技术电压生成的信号图。
图2是为eWIPS提供可变电压的辅助发电机的框图。
图3是在除冰和防结冰工作这两者中的、用于eWIPS的可变电压生成的信号图。
图4是向主母线提供固定电压作为备用电力的辅助发电机的框图。
图5是操作多模发电机来为eWIPS供电的方法的流程图。
图6是为eWIPS提供可变电压电力的双可变发电机的框图。
图7是eWIPS中的配电的框图。
图8是双可变发电机的框图，一个可变发电机提供230V的固定电压备用电力。
图9是双可变发电机的框图，一个可变发电机提供115V的固定电压备用电力。
图10是用于可变电压生成的处理电路的框图。
具体实施方式
为了简单和例示性目的，通过主要提及本公开的示例性方面来描述本公开。在以下描述中，为了提供对本公开的彻底理解，阐述了大量具体细节。然而，对本领域普通技术人员会容易明显的是，本公开的方面可以在没有对这些具体细节的限制的情况下实践。在该描述中，未详细描述公知方法和结构，以便不使本公开被不必要的模糊。
图2描绘了根据本公开的一个方面的飞行器发电和配电构造。在该方面中，多模发电机(辅助电力单元发电机50)为eWIPS供电(例如，向其施加电力)，该eWIPS向飞行器的飞行面施加热。辅助电力单元发电机50传统上用于提供地面电力，或在一个或更多个主发电机30L、30R发生故障的情况下作为备用向主母线提供。图2描绘了在利于冰形成的大气状况下的正常工作。在图2中的虚线框外部描绘的部件是传统的。
由左机翼上的发动机驱动的左恒定电压发电机30L通过发电机断路器(GCB)32L向左主飞行器230V电气母线34L提供230VRMS的恒定电压电力，该电气母线为各种230V飞行器负载供电。虽然为了清楚起见而被描绘为单线，但本领域技术人员将认识到，左恒定电压发电机30L产生三相AC电力，并且左主飞行器230V电气母线34L分配该三相AC电力。左主飞行器230V电气母线34L由左母联断路器(L BTB：left bus tie breaker)36L与其他电气母线隔离。
变压器38L将来自左主飞行器230V电气母线34L的230V电力逐渐减低至115VRMS，并且借助断路器40L向左主飞行器115V电气母线42L提供它。左主飞行器115V电气母线42L为各种飞行器115V负载供电，并且由左母联断路器(L BTB)44L与其他电气母线隔离。
类似地，如上面对于左侧描述的，由右机翼上的发动机驱动的右恒定电压发电机30R通过发电机断路器(GCB)32R提供230VRMS的恒定电压电力，该电力由右主飞行器230V母线34R和右主飞行器115V母线42R分配给飞行器负载。
可以由在飞行器尾部中的涡轮驱动的辅助电力单元发电机50通常由辅助电力断路器(APB)52隔离，并且在发动机关闭时在地面上使用，或在飞行中在左和右恒定电压发电机30L、30R中的一个或两者故障的情况下使用。根据本公开的一个方面，辅助电力单元发电机50是多模发电机50。在利于冰形成的大气状况下且在主发电机30L、30R工作时，多模发电机50可以以向eWIPS提供可变电压的可变电压模式来工作。另选地，在一个或更多个主发电机30L、30R(或其他设备或部件)故障时，多模发电机50可以以固定电压模式(例如，恒定电压模式)来工作，在该固定电压模式下，多模发电机分别向主飞行器电气母线34L、34R或42L、42R提供预定固定电压，例如，230V或115V二者之一，作为备用电力。
在正常工作期间，即，在利于冰形成的大气状况下且在左和右恒定电压发电机30L、30R这两者工作时，辅助电力单元发电机50经由辅助电力断路器52向可变电压母线54提供可变电压电力。可变电压母线54经由断路器56向eWIPS提供可变电压。可变电压母线54由左和右母联断路器36L、36R与主飞行器230V母线隔离，并且由母联断路器58、44L以及(RBTB)44R与主飞行器115V母线隔离。
图3描绘了在向eWIPS提供可变电压时的多模发电机(在图2的构造的情况下，该多模发电机是辅助电力单元发电机50)的工作。在传感器检测到飞行面上的冰的存在时，处理电路使多模发电机在除冰模式下工作，这向两个机翼上的电阻加热元件的全部四个区域提供第二可变电压，在所描绘的情况下，为全输出电压(100％)。由结冰传感器确定除冰模式工作的时段。
在传感器检测到在飞行面上不再存在冰但大气状况仍利于冰形成时，处理电路使多模发电机在防冰模式下工作。确定适于当前大气状况的第一可变电压，并且多模发电机提供第一可变电压，诸如全功率的25％。处理电路在预定时间内或以预定间隔监测大气状况，该预定时间或预定间隔在这里被称为eWIPS监测时段。在各eWIPS监测时段到期时，处理电路可以维持多模发电机的第一可变电压(例如，电压电平或电压输出)，或者可以调节它。例如，图4描绘了从最大输出电压的25％至50％的、向全部四个区域提供的第一可变电压的增大。这例如可以对应于外部气温的检测到的降低、湿度的增大、或增大冰形成可能性的大气状况的某一其他组合。本领域技术人员将注意，随着eWIPS监测时段减少，系统接近连续、实时监测和调节。
通常，可以响应于飞行器状态(例如，速度、高度等)、结冰检测以及大气状况，定期或连续调节第一或第二可变电压电平二者之一，以向eWIPS提供最佳电平的除冰或防冰电力。在一个方面中，最佳电平的除冰或防冰电力是：在使燃料消耗最小化的同时相应地消除或防止冰形成的电力。
根据本公开的一个方面且如图3描绘的，电压电平之间的过渡(不管是在第二与第一可变电压电平之间(即，在除冰与防冰模式之间)，还是在第一可变电压电平在防冰模式下的连续eWIPS监测时段中的不同值之间)不是瞬变的。即，不同电压电平之间的过渡展示并非无关紧要的转换速率。该方面减小或消除如图1描绘的，由现有技术eWIPS电压生成系统的瞬时全功率脉冲切换特性给予到齿轮箱中的转矩脉冲。减小这些转矩脉冲可以避免过多的磨损，并延长齿轮箱寿命。
图4描绘了遵循左恒定电压发电机30L的故障的飞行器发电和配电构造。多模发电机(在这种情况下，为辅助电力单元发电机50)在固定电压模式下工作，这提供备用电力，在这种情况下为230VRMS的备用电力。辅助电力单元发电机50由断路器56与eWIPS负载隔离，相反经由母联断路器36L连接到左主飞行器230V电气母线34L。在该构造中，辅助电力单元发电机50由断开的母联断路器(BTB)36R和58与其他母线隔离。辅助电力单元发电机50向左主飞行器230V电气母线34L提供固定的230VRMS电压，以向连接到它的飞行器230V负载供电。变压器38L将该电压逐渐减低至115VRMS，并且向左主飞行器115V电气母线42L提供该电压，以对飞行器115V负载供电。该拓扑还可以在不利于冰形成的大气状况期间构造，其中，辅助电力单元发电机50向例如左主飞行器230V电气母线34L提供补充或备用电力。
本领域技术人员可以容易地预想其他拓扑。例如，如果变压器38L将出故障，则辅助电力单元发电机50可以在固定电压模式下工作，这输出115VRMS，并且辅助电力单元发电机可以通过断开母联断路器36L并闭合母联断路器58和44L这两者，来直接连接到左主飞行器115V电气母线42L。右侧上的故障可以类似地减轻。
图5描绘了方法100，该方法100操作多模发电机，以向eWIPS供电，eWIPS向飞行器的飞行面施加热。监测大气状况(块110)。在利于冰形成的大气状况期间(块112)且在足够的主发电机工作并向主飞行器电气母线供电时(块114)，使多模发电机在可变电压模式下工作，并且向eWIPS提供可变电压(块118)。另选地，在不利于冰形成的大气状况期间(块112)或在大气状况利于冰形成时且在一个或更多个主发电机故障时(块114)，使多模发电机在恒定(例如，固定)电压模式下工作，并且向主飞行器电气母线提供预定固定电压，作为备用电力(块116)。然后随着连续或间歇地(例如，各eWIPS监测时段)监测大气状况而重复方法100。
图6描绘了根据本公开的一个方面的飞行器发电和配电构造。在该方面中，两个多模发电机(左可变电压发电机60L和右可变电压发电机60R)为eWIPS供电，该eWIPS向飞行器的飞行面施加热。左和右可变电压发电机60L、60R分别由在左和右机翼上的发电机供电。这些发电机60L、60R直接向在例如机翼前缘上的eWIPS的电阻加热元件供电。避免电力从发动机向机首中的电气设备舱并回到机翼上的eWIPS的转移，这节省材料和重量。图6描绘了在利于冰形成的大气状况下的正常工作。在图6中的虚线框外部描绘的部件是传统的。
恒定电压发电机30L、30R，发电机断路器(GCB)32L、32R，主飞行器230V电气母线34L、34R，左和右母联断路器(L BTB、R BTB)36L、36R，变压器38L、38R，断路器40L、40R，主飞行器115V电气母线42L、42R以及左和右母联断路器(L BTB、R BTB)44L、44R的工作与上面参照图2描述的相同。
左可变电压发电机60L生成固定或可变电压电平的电力，并且经由发电机断路器(GCB)62L向左可变电压母线64L供电。当左可变电压发电机60L在可变电压模式下工作时，左可变电压母线64L经由断路器70L向eWIPS提供第一和第二可变电压。如这里进一步讨论的，eWIPS然后为两个机翼上的电阻加热器供电。如图3描绘的，响应于大气状况确定第一可变电压电平，并且可以在连续eWIPS监测时段中变化。第二可变电压电平可以预先确定，诸如左可变电压发电机60L的最大电压输出。左可变电压母线64L由母联断路器66L和68L与其他电气母线隔离。
右可变电压发电机60R类似地工作。当在可变电压模式下工作时，右可变电压发电机60R经由发电机断路器(GCB)62R向右可变电压母线64R提供第一和第二可变电压。右可变电压母线64R继而经由断路器70R向eWIPS提供第一和第二可变电压。母联断路器(BTB)66R、68R隔离右可变电压母线64R与其他电气母线。
图7描绘了可变电压从可变电压母线64L、64R到机翼上的电阻元件的分配的一个方面。在该方面中，区域1L、1R是机翼前缘的内部区域，而区域4L、4R是另外的外部区域。如所表示的，可以设置另外的区域。另外，可变电压母线64L、64R可以为eWIPS部件供电，这些部件安装在其他飞行面上，诸如水平稳定器、发动机的进气罩、推进器、转子叶片或环境控制进气口的前缘。在该方面中，右可变电压母线64R为两个机翼上的区域1和3供电，并且左可变电压母线64L为两个机翼上的区域2和4供电。这样，如果左或右可变电压发电机60L、60R二者之一(或某一其他部件)出故障，则两个机翼以保持对称机翼性能的方式接收来自剩余可变电压发电机60L、60R的某一除冰或防冰加热。当然，向eWIPS分配可变电压电力的其他构造在本公开的范围内是可能的。
图8描绘了遵循左恒定电压发电机30L的故障的飞行器发电和配电构造。一个多模发电机(在这种情况下，为左可变电压发电机60L)在固定电压模式下工作，这提供备用电力，在这种情况下为230VRMS的备用电力。左可变电压母线64L通过断路器70L与eWIPS负载隔离，相反经由母联断路器66L连接到左主飞行器230V电气母线34L。在该构造中，左可变电压母线64L由断开的母联断路器68L与左主115V电气母线42L隔离。左可变电压发电机60L向左主飞行器230V电气母线34L提供固定的230VRMS电压，以向连接到它的飞行器230V负载供电。变压器38L将该电压逐渐减低至115VRMS，并且向左主飞行器115V电气母线42L提供该电压，以对飞行器115V负载供电。右恒定电压发电机30R的故障可以通过类似地构造右可变电压发电机60R和关联部件来减轻。
图9描绘了遵循左变压器38L的故障的飞行器发电和配电构造。一个多模发电机(在这种情况下，为左可变电压发电机60L)在固定电压模式下工作，这提供备用电力，在这种情况下为115VRMS的备用电力。左可变电压母线64L通过断路器70L与eWIPS负载隔离，相反经由左母联断路器68L连接到左主飞行器115V电气母线42L。在该构造中，左可变电压母线64L由断开的母联断路器66L与左主230V母线34L隔离。左可变电压发电机60L向左主飞行器115V电气母线42L提供固定的115VRMS电压，以向连接到它的飞行器115V负载供电。左主飞行器115V电气母线42L通过断开的断路器40L与故障的变压器38L以及到左主飞行器230V电气母线34L的任意短路可能性隔离。在这种情况下，另外的断路器(未示出)还可以隔离有故障的变压器38L与左主230V母线34L。通常，本领域技术人员将认识到，图2、图4、图6、图8以及图9仅描绘了与本公开的方面的讨论直接相关的电路部件，并且大量另外部件可以以任意给定部署存在。可以通过类似地构造右可变电压发电机60R和关联部件来减轻右变压器38R的故障。
图10描绘了根据本公开的一个方面的、处理电路200内的逻辑处理流程的一个方面的功能框图。处理电路200可以包括：任意顺序状态机(诸如一个或更多个硬件实施的状态机(例如，离散逻辑、FPGA等中))，该顺序状态机可工作以执行作为机器可读计算机程序存储在存储器中的机器指令；连同适当固件一起的可编程逻辑；一个或更多个存储程序通用处理器，诸如微处理器或数字信号处理器(DSP)；或上述的任意组合。虽然图10中未描绘，但本领域技术人员理解，处理电路200可以包括存储器和/或可以在工作上以数据流关系与存储器连接。存储器可以包括本领域中已知或可以开发的任意永久机器可读介质，包括但不限于，磁介质(例如，软盘、硬盘驱动器等)、光介质(例如，CD-ROM、DVD-ROM等)、固态介质(例如，SRAM、DRAM、DDRAM、ROM、PROM、EPROM、闪存、固态盘等)等。
图10中描绘的块表示功能决策或控制流，并且不是必须表示软件或硬件单元的实际划分。多模发电机模式确定块210确定一个或更多个多模发电机(例如，50、60L、60R)将是以固定电压模式块212还是可变电压模式块214工作。固定电压模式块212然后确定固定电压值，例如，115V(块216)或230V(块218)。可变电压模式块214确定多模发电机是将输出第二可变电压(块220)(例如，全输出电压)还是第一可变电压(块222)，该第一可变电压可以响应于大气状况在连续eWIPS监测时段期间变化。块216、218、220以及222中的相关块的输出控制一个或更多个多模发电机50、60L、60R的工作。
到多模发电机模式确定块210的输入包括(但不限于)飞行器构造数据202、飞行器状态204、冰传感器206以及大气状况传感器208。
飞行器构造数据202包括各种系统和部件、这种发电和配电系统、eWIPS等的构造、类型、额定值等。具体地，飞行器构造数据202可以包括：一个或更多个多模发电机50、60L、60R的数量、尺寸、类型、位置、能力等；各种发电机断路器、母联断路器、其他断路器以及有关配电部件和拓扑的位置、尺寸、额定值、控制信息等；以及eWIPS负载的额定功率和数量。飞行器构造数据202可以从存储器(未示出)检索，从驾驶舱中的飞行控制器输入，经由到地基控制计算机的空中或有线连接下载等。
飞行器状态204包括实时信息，该实时信息与飞行器系统和部件(包括发电和配电部件)的工作、状况、温度、电压等有关。例如，飞行器状态204包括一个或更多个恒定电压发电机30L、30R、变压器38L、38R或其他部件出故障或以其他方式需要补充、规避或替换的警报。飞行器状态204可以另外包括与飞行器本身有关的工作信息，诸如高度、速度、前进方向等，该信息连同大气状况数据在确定大气状况是否利于冰形成时可以是有用的。
冰传感器206检测飞行面上的冰的存在。冰传感器206表示对eWIPS的除冰工作(即，第二可变电压220(诸如全功率)的生成)的需要。
大气状况传感器208监测并报告外部空气状况，诸如温度、湿度、气压、雨、冻雨等。大气状况连同飞行器状态信息，一起用于确定大气状况是否利于冰形成和到什么程度或严重性。该确定继而表示对eWIPS的防冰工作以及第一可变电压222的所需或谨慎电压电平的需要。在一个方面中，如图3描绘的，可变电压模式块214连续或定期监测大气状况，并且在预定eWIPS监测间隔的各期满时再次评估冰形成的可能性。在另一个方面中，多模发电机模式确定210和可变电压模式214可以间接经由通信消息(而不是直接从传感器206、208)接收与结冰、大气状况等有关的信息，这些通信消息来自eWIPS容纳的软件应用、专用计算机、逻辑卡或其他独立系统。
响应于飞行器构造数据202、飞行器状态204、冰传感器206以及大气状况传感器208(并且在其他方面，可能另外信息)，处理电路200工作以控制eWIPS。具体地，处理电路200工作以控制一个或更多个多模发电机50、60L、60R，以在处理电路200确定大气状况利于冰形成时且在足够的主飞行器母线发电机工作时，以可变电压模式214工作，并且向eWIPS提供可变电压。进一步地，处理电路200工作以控制一个或更多个多模发电机50、60L、60R，在处理电路200确定大气状况不利于冰形成时或在一个或更多个主飞行器母线发电机30L、30R发生故障时，以固定电压模式212工作，并且向主飞行器电气母线34L、34R、42L、42R提供预定固定电压，作为备用电力。
可变电压模式块214响应于冰传感器206和大气状况传感器208，工作以在大气状况利于冰形成但未检测到冰时，向eWIPS提供第一可变电压222，并且还工作以在检测到冰时向eWIPS提供大于第一可变电压222的第二可变电压220。在一个方面中，第二可变电压220是多模发电机50、60L、60R的最大输出电压。在一个方面中，处理电路200(即，第一可变电压块222)响应于大气状况动态地改变第一可变电压电平，以便提供最佳防冰。在一个方面中，最佳防冰可以包括对于使燃料消耗最小化的冰形成的去除或防止足够的该防冰等级。在一个方面中，第一或第二可变电压电平222、220在eWIPS监测时段期间大致恒定。此外，如图3描绘的，第一与第二可变电压电平222、220之间，或第一可变电压电平220在连续eWIPS监测时段中的不同值之间的过渡不是瞬变的。
固定电压模式块212响应于飞行器状态204(诸如出故障或受损设备或部件的识别)，工作以向主飞行器115V电气母线42L、42R提供第一预定固定电压216，诸如115VRMS，作为备用电力。类似地，固定电压模式块218响应于飞行器状态204(诸如出故障或受损设备或部件的识别)，工作以向主飞行器230V电气母线34L、34R提供第二预定固定电压218，诸如230VRMS，作为备用电力。
在一个方面中，不管是第一可变电压块222还是第二可变电压块220生成控制信号，至少一个多模发电机50、60L、60R向飞行器的两个机翼这两者上的eWIPS的部分供电。
在一个方面中，多模发电机是辅助电力单元发电机50(图2)，该发电机50可以包括在飞行器的飞行期间由涡轮驱动的发电机50。在一个方面中，飞行器包括两个多模发电机(图6)，并且第一多模发电机60L由在飞行器的第一机翼上的发动机驱动，并且第二多模发电机60R由在飞行器的第二机翼上的发动机驱动。在该方面中，如图7描绘的，第一多模发电机60L和第二多模发电机60R中的每一个向在飞行器的第一和第二机翼这两者上的eWIPS的不同部分供电。在该方面中，第一多模发电机60L和第二多模发电机60R二者之一或这两者可以独立向eWIPS提供可变电力或向主飞行器电气母线34L、34R、42L、42R提供固定电力。
本公开的这些方面呈现超过现有技术的eWIPS电力控制系统的大量优点。通过在一系列eWIPS监测时段期间提供用于防结冰的连续可变电压并通过对电压电平过渡边缘实施转换速率，避免作为现有技术eWIPS电力控制系统的特点的全功率瞬时切换。这避免将大转矩脉冲给予到发动机齿轮箱中，这减小应力和磨损。一个或更多个多模发电机可用于在主发电或配电设备或部件发生故障的情况下提供固定电压备用电力。在额外的可变电压发电机的情况下，该备用电力能力补充现有技术系统。在辅助电力单元发电机用作用于为eWIPS供电的多模发电机的情况下，以前是“静荷重”的设备用于飞行工作和安全。在任一情况下，避免对将电力从机翼路由到机首并返回到机翼的需要、以及飞行器电子设备舱中的关键控制器的使用，这也减轻对广泛、沉重、昂贵布线的需要。
进一步地，本公开包括根据以下条款的示例：
条款1.一种方法，该方法操作第一多模发电机，以为向飞行器的飞行面施加热的电动机翼防冰系统(eWIPS)供电；该方法包括以下步骤：监测大气状况；在利于冰形成的大气状况期间且在足够的主发电机工作并向主飞行器电气母线供电时，以可变电压模式操作第一多模发电机，并且向eWIPS提供可变电压；以及在不利于冰形成的大气状况期间或在一个或更多个主发电机发生故障时，以固定电压模式操作第一多模发电机，并且向主飞行器电气母线提供预定固定电压，作为备用电力。
条款2.条款1的方法，还包括以下步骤：监测飞行器飞行面上的冰的存在；并且其中，向eWIPS提供可变电压的操作包括：在大气状况利于冰形成但未检测到冰时，向eWIPS提供第一可变电压；以及在检测到冰时，向eWIPS提供大于第一可变电压的第二可变电压。
条款3.条款2的方法，其中，第二可变电压是第一多模发电机的最大电压输出。
条款4.条款2的方法，其中，响应于大气状况，动态地改变第一可变电压，以便提供最佳防冰。
条款5.条款4的方法，其中，第一可变电压或第二可变电压在eWIPS监测时段期间大致恒定，并且其中，第一可变电压与第二可变电压之间的或第一可变电压在连续eWIPS监测时段中的不同值之间的过渡不是瞬变的。
条款6.条款1的方法，其中，第一多模发电机向在飞行器的两个机翼这两者上的eWIPS的一部分供电。
条款7.条款6的方法，其中，第一多模发电机是辅助电力单元。
条款8.条款7的方法，其中，辅助电力单元包括在飞行器的飞行期间由涡轮驱动的发电机。
条款9.条款6的方法，还包括第二多模发电机，并且其中，第一多模发电机由飞行器的第一机翼上的发动机驱动；第二多模发电机由飞行器的第二机翼上的发动机驱动；并且第一多模发电机和第二多模发电机中的各个多模发电机向在飞行器的第一机翼和第二机翼两者上的eWIPS的不同部分供电。
条款10.条款9的方法，其中，第一多模发电机和第二多模发电机二者之一或两者能够独立向eWIPS提供可变电力或向主飞行器电气母线提供固定电力。
条款11.一种飞行器，该飞行器包括两个机翼、主飞行器电气母线、向主飞行器电气母线提供固定电压的一个或更多个主飞行器母线发电机、以及被配置为向飞行器的飞行面施加热的电动机翼防冰系统(eWIPS)，该飞行器包括：大气状况传感器；处理电路，该处理电路接收大气状况传感器的输出，并且工作以控制eWIPS；以及第一多模发电机，该第一多模发电机被配置为：在处理电路确定大气状况利于冰形成时且在足够的主飞行器母线发电机工作时，以可变电压模式工作，并且向eWIPS提供可变电压；并且在处理电路确定大气状况不利于冰形成时或在一个或更多个主飞行器母线发电机发生故障时，以固定电压模式工作，并且向主飞行器电气母线提供预定固定电压，作为备用电力。
条款12.条款11的飞行器，还包括：结冰传感器，这些结冰传感器在通信上联接到处理电路，并且被配置为检测飞行器的飞行面上的冰的存在；并且其中，第一多模发电机被配置为通过以下方式向eWIPS提供可变电压：在处理电路确定大气状况利于冰形成但未检测到冰时，向eWIPS提供第一可变电压；并且在处理电路确定检测到冰时，向eWIPS提供大于第一可变电压的第二可变电压。
条款13.条款12的飞行器，其中，第二可变电压是第一多模发电机的最大电压输出。
条款14.条款12的飞行器，其中，处理电路响应于大气状况，动态地改变第一可变电压，以便提供最佳防冰。
条款15.条款12的飞行器，其中，第一可变电压或第二可变电压在eWIPS监测时段期间大致恒定，并且其中，第一可变电压与第二可变电压之间的或第一可变电压在连续eWIPS监测时段中的不同值之间的过渡不是瞬变的。
条款16.条款11的飞行器，其中，第一多模发电机向在飞行器的两个机翼两者上的eWIPS的一部分供电。
条款17.条款11的飞行器，其中，第一多模发电机是辅助电力单元。
条款18.条款17的飞行器，其中，辅助电力单元包括在飞行器的飞行期间由涡轮驱动的发电机。
条款19.条款11的飞行器，还包括第二多模发电机，并且其中，第一多模发电机由飞行器的第一机翼上的发动机驱动；第二多模发电机由飞行器的第二机翼上的发动机驱动；并且第一多模发电机和第二多模发电机中的各个多模发电机向在飞行器的第一机翼和第二机翼两者上的eWIPS的不同部分供电。
条款20.条款19的飞行器，其中，第一多模发电机和第二多模发电机二者之一或两者能够独立向eWIPS提供可变电力或，向主飞行器电气母线提供固定电力。
当然，本公开可以在不偏离本公开的基本特性的情况下以除了这里专门阐述的方式之外的方式来进行。本方面在所有方面上都被认为是例示性的，而不是限制性的，并且预期在所附权利要求中包含在所附权利要求的意义和等同范围内的所有变化。

Claims (15)

1.一种操作第一多模发电机(50、60L、60R)以向电动机翼防冰系统eWIPS供电从而向飞行器的飞行面施加热的方法(100)，该方法(100)包括以下步骤：
监测(110)大气状况；
在利于冰形成(112)的大气状况期间，且当足够的主发电机(30L、30R)进行工作(114)并向主飞行器电气母线(34L、34R、42L、42R)供电时，以可变电压模式(214)操作(118)所述第一多模发电机(50、60L、60R)，并且向所述eWIPS提供可变电压(220、222)；以及
在不利于冰形成(112)的大气状况期间，或在一个或更多个主发电机(30L、30R)发生故障时(114)，以固定电压模式(212)操作(116)所述第一多模发电机(50、60L、60R)，并且向所述主飞行器电气母线(34L、34R、42L、42R)提供预定固定电压(216、218)，作为备用电力。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
监测所述飞行器飞行面上的冰的存在；并且
其中，向所述eWIPS提供可变电压的操作包括：
在大气状况利于冰形成但未检测到冰时，向所述eWIPS提供第一可变电压；以及
当检测到冰时，向所述eWIPS提供大于所述第一可变电压的第二可变电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二可变电压是所述第一多模发电机的最大电压输出。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，响应于所述大气状况，动态地改变所述第一可变电压，以便提供最佳防冰。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一可变电压或所述第二可变电压在eWIPS监测时段期间大致恒定，并且其中，所述第一可变电压与所述第二可变电压之间的或所述第一可变电压在连续eWIPS监测时段中的不同值之间的过渡不是瞬变的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一多模发电机向在所述飞行器的两个机翼两者上的eWIPS的一部分供电。
7.根据权利要求6所述的方法，
其中，所述第一多模发电机是辅助电力单元，并且
其中，所述辅助电力单元包括在所述飞行器的飞行期间由涡轮驱动的发电机。
8.根据权利要求6所述的方法，还包括第二多模发电机，并且其中，
所述第一多模发电机由所述飞行器的第一机翼上的发动机驱动；
所述第二多模发电机由所述飞行器的第二机翼上的发动机驱动；并且
所述第一多模发电机和所述第二多模发电机中的各个多模发电机向在所述飞行器的第一机翼和第二机翼两者上的eWIPS的不同部分供电，并且
其中，所述第一多模发电机和所述第二多模发电机二者之一或两者能够独立向所述eWIPS提供可变电力，或向所述主飞行器电气母线提供固定电力。
9.一种飞行器，该飞行器包括两个机翼、主飞行器电气母线(34L、34R、42L、42R)、向所述主飞行器电气母线(34L、34R、42L、42R)提供固定电压的一个或更多个主飞行器母线发电机(30L、30R)、以及被配置为向所述飞行器的飞行面施加热的电动机翼防冰系统eWIPS，该飞行器包括：
大气状况传感器(208)；
处理电路(200)，该处理电路(200)接收所述大气状况传感器(208)的输出，并且进行工作以控制所述eWIPS；以及
第一多模发电机(50、60L、60R)，该第一多模发电机(50、60L、60R)被配置为：
当所述处理电路(200)确定大气状况利于冰形成(112)时且当足够的主飞行器母线发电机(30L、30R)工作时(114)，以可变电压模式(214)进行工作(118)，并且向所述eWIPS提供可变电压(220、222)；以及
当所述处理电路(200)确定大气状况不利于冰形成(112)时或在一个或更多个主飞行器母线发电机(30L、30R)发生故障时(114)，以固定电压模式(212)进行工作(116)，并且向所述主飞行器电气母线(34L、34R、42L、42R)提供预定固定电压(216、218)，作为备用电力。
10.根据权利要求9所述的飞行器，所述飞行器还包括：
结冰传感器，所述结冰传感器在通信上联接到所述处理电路，并且被配置为检测所述飞行器的飞行面上的冰的存在；并且
其中，所述第一多模发电机被配置为通过以下方式向所述eWIPS提供可变电压：
当所述处理电路确定大气状况利于冰形成但未检测到冰时，向所述eWIPS提供第一可变电压；以及
当所述处理电路确定检测到冰时，向所述eWIPS提供大于所述第一可变电压的第二可变电压。
11.根据权利要求10所述的飞行器，其中，发生以下内容中的至少一个：
所述第二可变电压是所述第一多模发电机的最大电压输出；
所述处理电路响应于大气状况，动态地改变所述第一可变电压，以便提供最佳防冰；以及
所述第一可变电压或所述第二可变电压在eWIPS监测时段期间大致恒定，并且其中，所述第一可变电压与所述第二可变电压之间的或所述第一可变电压在连续eWIPS监测时段中的不同值之间的过渡不是瞬变的。
12.根据权利要求9所述的飞行器，其中，所述第一多模发电机向在所述飞行器的两个机翼两者上的eWIPS的一部分供电。
13.根据权利要求9所述的飞行器，其中，所述第一多模发电机是辅助电力单元。
14.根据权利要求13所述的飞行器，其中，所述辅助电力单元包括在所述飞行器的飞行期间由涡轮驱动的发电机。
15.根据权利要求9所述的飞行器，所述飞行器还包括第二多模发电机，并且其中，
所述第一多模发电机由所述飞行器的第一机翼上的发动机驱动；
所述第二多模发电机由所述飞行器的第二机翼上的发动机驱动；并且
所述第一多模发电机和所述第二多模发电机中的各个多模发电机向在所述飞行器的第一机翼和第二机翼两者上的eWIPS的不同部分供电，并且
其中，所述第一多模发电机和所述第二多模发电机二者之一或两者能够独立向所述eWIPS提供可变电力，或向所述主飞行器电气母线提供固定电力。
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