CN111268149A - 一种应急能源系统 - Google Patents

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周明智
柯兵
康林春
周连骏
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    • B64D41/00—Power installations for auxiliary purposes
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Abstract

本发明涉及一种应急能源系统，属于航空应急动力技术领域。应急能源系统的作为时在飞机处于应急状态为飞机提供应急液压能和应急电能。飞机正常飞行过程，本应急能源系统处于待命状态。飞机发生主液压系统故障时，系统的冲压空气涡轮不工作，发电机以电动机工况工作，驱动液压泵向飞机提供应急液压能；飞机发生主电源系统故障时，系统的冲压空气涡轮不工作，液压泵以马达工况工作，驱动发电机向飞机提供应急电源；飞机主液压系统和主电源系统同时故障时，系统的冲压空气涡轮工作，驱动发电机和液压泵同时工作，向飞机提供液压能和应急电能。

Description

一种应急能源系统
技术领域
航空应急动力的作用为在飞机主能源系统出现故障时，为飞机提供应急能源，保证飞机的可操控性，从而保证飞机保证适航性、安全性要求。飞机正常飞机过程，应急动力处于待命“陪飞”状态，当飞机发生主液压系统故障和/或主电源系统故障时，应急动力根据飞机需要，输出对应的应急能源，供飞机关键用户使用。
背景技术
飞机为了保证适航性、安全性要求，通常配备了多套备份能源系统，例如同时配备液压马达发电机、电动泵、RAT等。当飞机遇到能源系统故障时，优先使用液压马达发电机或电动泵，最后使用RAT。多套应急能源系统的配套，造成了飞机应急系统架构的复杂化，带来了飞机可靠性降低、重量增加等问题。
发明内容
本发明的目的：设计一种新的应急能源系统，降低应急能源系统的复杂程度，提高可靠性，减小应急能源系统总重量。
本发明的技术方案：一种应急能源系统，包括冲压空气涡轮1、齿轮箱2、发电机3、控制器4、液压泵5等部分。齿轮箱2有三个机械接口，分别与冲压空气涡轮1、发电机3和液压泵5连接，可以进行旋转机械能的传递，控制器4用于发电机3的控制。飞机发生主液压系统故障时，冲压空气涡轮1不工作，发电机3以电动机工况工作，驱动液压泵5向飞机提供应急液压能；飞机发生主电源系统故障时，冲压空气涡轮1不工作，液压泵5以马达工况工作，驱动发电机3向飞机提供应急电源；飞机主液压系统和主电源系统同时故障时，冲压空气涡轮1工作，驱动发电机3和液压泵5同时工作，向飞机提供应急电能和液压能。
进一步的：齿轮箱2内设计有一个单向超越离合器，旋转机械能只能从冲压空气涡轮1端向齿轮箱2端传递，不能从齿轮箱2端向冲压空气涡轮1逆向传递。
进一步的：发电机3为一种具有电动机功能和发电机功能的两用能量转换装置，它可为直流电机或交流电机。
进一步的：液压泵5为一种具有液压泵功能和液压马达功能的两用能量转换装置，它可以为定量泵或变量泵。
本发明的有益效果：1)兼顾液压马达发电机、电动泵及电液混合式冲压空气涡轮系统功能，可根据飞机不同故障模式对应急能源类型的需求，输出针对性的应急能源；2)应急能源系统构成简单，降低了飞机应急能源系统的复杂程度，可提高飞机可靠性；3)一个系统兼顾多种功能，可有效减小飞机应急能源系统总重量。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图。
其中，1-冲压空气涡轮、2-齿轮箱、3-发电机、4-控制器、5-液压泵
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明设计的应急能源系统设置1个冲压空气涡轮1、1个齿轮箱2、1个发电机3、1个控制器4和1个液压泵5。
齿轮箱2有三个机械接口，分别与冲压空气涡轮1、发电机3和液压泵5连接，其中冲压空气涡轮1所产生旋转机械能可以向齿轮箱2单向传递，发电机3与齿轮箱2可以实现旋转机械能的双向传递，液压泵5与齿轮箱2也可以实现旋转机械能的双向传递。控制器4与发电机3通过电缆连接，控制器4与飞机的应急汇流条和飞机管理计算机连接。液压泵低压油口通过油管与飞机的低压油源连接，高压油口通过油管与飞机的高压油源/负载端连接。
飞机发生主液压系统故障时，本应急能源系统以电动泵工作模式工作：冲压空气涡轮1保持在机身内部，无需暴露在机身外的高速气流中工作，即冲压空气涡轮不产生旋转机械能，此工况下，飞机主电源系统完好，应急汇流条有电能，可向控制器4供电，控制器4控制发电机3，以使发电机3以电动机工况工作，产生旋转机械能，该旋转机械能经齿轮箱2传递后，驱动液压泵5工作，液压泵5向飞机提供应急液压能。
飞机发生主电源系统故障时，本应急能源系统以液压马达发电机工作模式工作：冲压空气涡轮1保持在机身内部，无需暴露在机身外的高速气流中工作，即冲压空气涡轮不产生旋转机械能，此工况下，飞机主液压系统完好，高压油源/负载端有高压油，可为液压泵5提供高压油，液压泵5以马达工况工作，产生旋转机械能，该旋转机械能经齿轮箱2传递后，驱动发电机3工作，发电机3向飞机提供应急电能。
飞机主液压系统和主电源系统同时故障时，本应急能源系统以电液混合式冲压空气涡轮系统工作模式工作：冲压空气涡轮1被放置到机身外高速气流中，冲压空气涡轮1产生旋转机械能，该旋转机械能经齿轮箱2传递后，同时驱动发电机3和液压泵5工作，此时应急能源系统向飞机应急汇流条提供电能，向飞机高压油源/负载端的液压用户提供高压油源。
齿轮箱2在与冲压空气涡轮1连接端设计有一个单向超越离合器，旋转机械能只能从冲压空气涡轮1端向齿轮箱2端传递，不能从齿轮箱2端向冲压空气涡轮1端逆向传递。当飞机发生主电源系统故障时，本应急能源系统以电动泵工作模式工作，单向超越离合器处于超越状态，发电机3端产生的旋转机械能不能传递到冲压空气涡轮1端，冲压空气涡轮1保持静止状态，不消耗系统旋转机械能，从而减小系统能力损耗；当飞机发生主电源系统故障时，本应急能源系统以液压马达发电机工作模式工作，单向超越离合器处于超越状态，液压泵5端产生的旋转机械能不能传递到冲压空气涡轮1端，冲压空气涡轮1保持静止状态，不消耗系统旋转机械能，从而减小系统能力损耗；飞机主液压系统和主电源系统同时故障时，本应急能源系统以电液混合式冲压空气涡轮系统工作模式工作，单向超越离合器闭合状态，冲压空气涡轮1产生的旋转机械能经齿轮箱2分别传递到发电机3端和油液泵5端，驱动发电机3和油液泵5工作。
发电机3为一种具有电动机功能和发电机功能的两用能量转换装置，它可为直流电机或交流电机。当飞机发生主液压系统故障时，本应急能源系统以电动泵工作模式工作，发电机3以电动机工作模式工作，产生旋转机械能，经齿轮箱传递到液压泵5端，产生应急液压能；当飞机发生主电源系统故障时，本应急能源系统以液压马达发电机工作模式工作，发电机3以发电机工作模式工作，油液泵5端产生的旋转机械能，经齿轮箱传递到发电机3，驱动发电机3工作，产生应急电能。飞机主液压系统和主电源系统同时故障时，本应急能源系统以电液混合式冲压空气涡轮系统工作模式工作，发电机3以电动机工作模式工作，冲压空气涡轮1产生的旋转机械能经齿轮箱2分别传递到发电机3端和油液泵5端，驱动发电机3和油液泵5工作，同时输出应急电能和液压能。
液压泵5为一种具有液压泵功能和液压马达功能的两用能量转换装置，它可以为定量泵或变量泵。当飞机发生主液压系统故障时，本应急能源系统以电动泵工作模式工作，油液泵5以液压泵工作模式工作，发电机3端产生旋转机械能，经齿轮箱传递到液压泵5端，产生应急液压能；当飞机发生主电源系统故障时，本应急能源系统以液压马达发电机工作模式工作，液压泵5以液压马达工作模式工作，产生的旋转机械能，经齿轮箱传递到发电机3，驱动发电机3工作，产生应急电能。飞机主液压系统和主电源系统同时故障时，本应急能源系统以电液混合式冲压空气涡轮系统工作模式工作，液压泵5以电动机工作模式工作，冲压空气涡轮1产生的旋转机械能经齿轮箱2分别传递到发电机3端和油液泵5端，驱动发电机3和油液泵5工作，同时输出应急电能和液压能。

Claims (4)

1.一种应急能源系统，其特征在于：包括冲压空气涡轮(1)、齿轮箱(2)、发电机(3)、控制器(4)、液压泵(5)；其中齿轮箱(2)有三个机械接口，分别与冲压空气涡轮(1)、发电机(3)和液压泵(5)连接，用于进行旋转机械能的传递，控制器(4)用于发电机(3)的控制；飞机发生主液压系统故障时，冲压空气涡轮(1)不工作，发电机(3)以电动机工况工作，驱动液压泵(5)向飞机提供应急液压能；飞机发生主电源系统故障时，冲压空气涡轮(1)不工作，液压泵(5)以马达工况工作，驱动发电机(3)向飞机提供应急电源；飞机主液压系统和主电源系统同时故障时，冲压空气涡轮(1)工作，驱动发电机(3)和液压泵(5)同时工作，向飞机提供应急液压能和电能。
2.根据权利要求1所述的应急能源系统，其特征在于：齿轮箱(2)内设计有一个单向超越离合器，旋转机械能只能从冲压空气涡轮(1)向齿轮箱(2)传递，不能从齿轮箱(2)向冲压空气涡轮(1)逆向传递。
3.根据权利要求1所述的应急能源系统，其特征在于：发电机(3)为一种具有电动机功能和发电机功能的两用能量转换装置，其为直流电机或交流电机。
4.根据权利要求1所述的应急能源系统，其特征在于：液压泵(5)为一种具有液压泵功能和液压马达功能的两用能量转换装置，其为定量泵或变量泵。
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