CN111894740B - 用于在涡轮发动机中传输机械动力的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在涡轮发动机中传输机械动力的系统和方法，该涡轮发动机(150/151)包括低压阀芯(162)和高压阀芯(156)，该系统(166)包括动力传输单元(168)以及离合器(170)，该动力传输单元(168)耦接在低压阀芯(162)的输出轴(172)与高压阀芯(156)的驱动轴(174)之间，以将低压阀芯(162)机械地链接到高压阀芯(156)，该离合器(170)耦接到动力传输单元(168)，其中，该离合器(170)被配置为将从低压阀芯(162)产生的动力传输到高压阀芯(156)。

Description

用于在涡轮发动机中传输机械动力的系统和方法
技术领域
本公开主要涉及用于在涡轮发动机中传输机械动力的系统和方法，并且更具体地，涉及在涡轮发动机中将动力从第一阀芯(first spool)传输到第二阀芯。
背景技术
现代商用飞机通常由两个或多个涡扇发动机驱动。这些发动机包括风扇，该风扇提供了整个推进系统推力的很大一部分。发动机核心驱动风扇，并通过将排气产物向后引导来产生额外的推力。
除了提供推力来推进飞机，并为飞机液压和气动系统提供动力之外，涡扇发动机还为许多飞机组件(包括环境控制系统、飞机计算机、电机驱动的液压泵和/或其他电机以及电气装置和附件)提供电力。
当飞机处于怠速时，涡扇发动机产生操作附件负载所需的电力。但是，当涡扇发动机用于产生由附件负载决定的电力时，由于风扇的旋转，也会产生过量的怠速推力。怠速时的发动机速度(和因此，燃料流量)由附件负载决定，并且越高的负载需要越高的发动机速度，这使风扇旋转得更快。风扇速度的提高进而在怠速时产生过大的推力。怠速时的任何推力通常由制动使用抵消，并且可能导致比期望的更大的燃料消耗。
因此，需要在这些条件下减少怠速推力和燃料流量两者。
发明内容
在一个示例中，描述了一种用于在包括低压阀芯和高压阀芯的涡轮发动机中传输机械动力的系统。该系统包括动力传输单元，其耦接在低压阀芯的输出轴与高压阀芯的驱动轴之间，以将低压阀芯机械地链接到高压阀芯。在一些示例中，该系统还包括耦接到动力传输单元的离合器，其中，离合器被配置为将从低压阀芯产生的动力传输到高压阀芯。
在另一个示例中，描述了一种用于将涡轮发动机中的机械动力从低压阀芯传输到高压阀芯的系统。该系统包括：动力传输单元以及离合器，该动力传输单元耦接在低压阀芯与高压阀芯之间，以将低压阀芯机械地链接到高压阀芯，该离合器被配置为将动力传输单元选择性地耦接到高压阀芯。
在另一个示例中，描述了一种用于在涡轮发动机中传输机械动力的方法，其中，涡轮发动机包括低压阀芯和高压阀芯。该方法包括将动力传输单元耦接在低压阀芯的输出轴与高压阀芯的驱动轴之间，以将低压阀芯机械地链接到高压阀芯。
在另一个示例中，描述了一种用于在包括低压阀芯和高压阀芯的涡轮发动机中传输机械动力的系统。该系统包括：动力传输单元以及离合器，该动力传输单元耦接在低压阀芯的输出轴与高压阀芯的驱动轴之间，以将低压阀芯机械地链接到高压阀芯，该离合器耦接到动力传输单元，其中，该离合器被配置为将从高压阀芯产生的动力传输到低压阀芯。
已经讨论的特征、功能和益处可以在各种示例中独立地实现，或者可以在其他示例中组合。参考以下描述和附图，可以看到示例的进一步细节。
附图说明
在所附权利要求书中阐述了被认为是说明性示例的特性的新颖特征。然而，当结合附图阅读时，通过参考以下对本公开的说明性示例的详细描述，将最好地理解说明性示例以及优选的使用方式，进一步的目的及其描述，其中：
图1示出了根据示例性实施的飞机。
图2是根据示例性实施的涡轮发动机的示例的截面示意图。
图3示出了根据示例性实施的楔块离合器组件。
图4A是根据示例性实施的涡轮发动机的另一示例的截面示意图。
图4B是根据示例性实施的涡轮发动机的另一示例的另一截面示意图。
图4C是根据示例性实施的涡轮发动机的另一示例的又一截面示意图。
图5示出了根据示例性实施的系统的部分以及与系统通信的其他组件的示例的框图。
图6是示出根据示例性实施的用于在涡轮发动机中传输机械动力的方法的示例的流程图。
图7示出了根据示例性实施的与图6的方法一起使用的示例方法的流程图。
图8示出了根据示例性实施的与图6的方法一起使用的另一示例方法的流程图。
图9示出了根据示例性实施的与图6的方法一起使用的另一示例方法的流程图。
图10示出了根据示例性实施的与图6的方法一起使用的另一示例方法的流程图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更充分地描述所公开的示例，在附图中示出一些但并非全部公开的示例。实际上，可以描述几个不同的示例，并且不应将其解释为限于本文阐述的示例。相反，描述了这些示例，使得本公开将是透彻和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。
在示例中，描述了用于将机械动力从气涡轮发动机的低压阀芯传输到高压阀芯的系统，以及控制动力传输的方法。该系统包括动力传输单元，其可以是发动机附件，并且可以作为选项提供给发动机制造商或航空公司。动力传输单元被操作以将低压阀芯机械地耦接到高压阀芯，并且除了怠速操作或其他编程操作之外，可以将连接断开。当通过离合器接合时，该系统使得能够从低压阀芯中提取机械动力(即，通过减慢低压阀芯的风扇和低压涡轮)并向高压阀芯添加机械动力(通过增加高压阀芯的速度或通过允许发动机维持相同的速度但用更少的燃料流量)。使用该系统的示例益处包括怠速时减小的推力和怠速时减少的燃料流量。
现在参考附图，图1示出了根据示例性实施的飞机100。飞机100包括机头110、机翼120、机身130、机尾140、第一涡轮发动机150和第二涡轮发动机151。例如，第二涡轮发动机151可以与第一涡轮发动机150相同。
图2是根据示例性实施的示例涡轮发动机(诸如第一涡轮发动机150)的截面示意图。第一涡轮发动机150包括经由第一轴155耦接到高压涡轮154的高压压缩机152。高压压缩机152、高压涡轮154和第一轴155一起形成第一涡轮发动机150的高压阀芯(highpressure spool)156。第一涡轮发动机150还包括低压阀芯162。低压阀芯162包括低压压缩机163、低压涡轮160以及耦接在低压压缩机163与低压涡轮160之间的相关联的第二轴161。第一涡轮发动机150还包括经由第二轴161耦接到低压阀芯162的风扇158。第二轴161从第一轴155环形地向内定位，使得低压阀芯162和高压阀芯156可以以不同的速度旋转。在操作中，高压压缩机152压缩进入的空气，然后将其提供给燃烧室164。燃料被喷射到燃烧室164中，在该燃烧室164中，燃料与压缩空气混合并被点燃。所得的热排气产物通过高压涡轮154膨胀以驱动高压压缩机152。排气进一步通过低压涡轮160膨胀以驱动低压压缩机163和风扇158。因此，第一涡轮发动机150被布置为串行流动配置，其中，高压压缩机152压缩进入第一涡轮发动机150的气流，燃烧室164燃烧燃料和空气的混合物，并且低压涡轮160和高压涡轮154从燃烧室164排出的气流中提取动力以生成推力。
第一涡轮发动机150推进飞机100，并且当飞机100在地面上怠速时，第一涡轮发动机150可以被操作以生成用于飞机100的组件的电力。应当认识到，第二涡轮发动机151与第一涡轮发动机150大致相同，并且因此第二涡轮发动机151包括相同的组件并且以与上述相同的方式操作。
随着飞机附件动力需求的增加，已经增加了在由于增加的动力需求而可能更高的怠速速度下运行第一涡轮发动机150和/或第二涡轮发动机151的需要。更具体地，增加发动机怠速速度使得能够在不牺牲压缩机失速裕度的情况下满足增加的动力需求。然而，增加的怠速速度还可以为第一涡轮发动机150或第二涡轮发动机151生成高于飞行怠速下降操作和/或地面怠速操作期间两者所期望的推力水平。随着时间的流逝，在这种怠速操作期间用增加的推力水平继续操作可能增加维护成本，并且增加的燃料流量需求也可能增加飞机操作费用。
图2还示出了用于将第一涡轮发动机150中的机械动力从低压阀芯162传输到高压阀芯156的系统166。系统166包括动力传输单元168和低压阀芯输出轴172，在本文中称为输出轴172。输出轴172耦接在低压阀芯162与动力传输单元168之间。系统166还包括高压阀芯驱动轴174，在本文中称为驱动轴174。驱动轴174耦接在动力传输单元168与高压阀芯156之间。动力传输单元168、输出轴172和驱动轴174将低压阀芯162机械地链接到高压阀芯156。系统166还包括离合器170，其被配置为将低压阀芯162选择性地耦接到高压阀芯156。尽管离合器170被示出为耦接到低压阀芯162的输出轴172，但是在其他示例中，离合器170可以定位在动力传输单元168的另一侧上，以耦接到高压阀芯156的驱动轴174。
在示例中，离合器170将低压阀芯162的输出轴172和高压阀芯156的驱动轴174耦接，以将低压阀芯162机械地链接到高压阀芯156。图2示出了使操作员能够确定动力是否从低压阀芯162传输到高压阀芯156的楔块离合器组件(sprag clutch assembly)176。在下面更详细地描述楔块离合器组件176。楔块离合器组件176是任选的，并且可能未包括在所有示例中。此外，扭矩传感器177可以在适当的位置使用，并且在与楔块离合器组件176相同的位置处使用，以确定动力传输单元168是否正在传输动力以及正在传输多少动力。在图2中，扭矩传感器177在楔块离合器组件176后面以虚线示出，以指示扭矩传感器177的位置和放置。在操作中，EEC 180被配置为从扭矩传感器177接收信号并将接收到的信号与预定值进行比较。然后，比较结果指示动力传输单元168是否在正确地操作，即，在传输动力。在任一选项中，动力传输单元168被配置为将从低压阀芯162产生的动力传输到高压阀芯156。
例如，动力传输单元168可以被实现为变速器齿轮箱、恒速变速器、无级变速器(CVT)或具有变矩器的自动变速器。动力传输单元168可以具有高马力容量，例如250HP或400HP，其如由离合器170所指示的接收来自低压阀芯162的输入并且输出到高压阀芯156。动力传输单元168可以调节或控制从零到最大容量(诸如250HP或400HP)的动力传输量。
通过使用CVT将低压阀芯162的运动链接到高压阀芯156，可以将来自低压阀芯162上过量的可用动力的机械动力引导回高压阀芯156，从而允许高压阀芯156的所需速度得以维持，但燃料流量减少。此外，从低压阀芯162提取动力降低了低压阀芯162的旋转速度，这进而降低了风扇158的旋转速度。因此，减少了不期望的风扇推力，并且第一涡轮发动机150可以利用过量的动力来操作额外的附件而全部都不增加燃料流量。因此，有利地，在怠速时，第一涡轮发动机150的推力和燃料流量两者都减小。
图2中的系统166还包括发动机电子控制器(EEC)180。EEC 180包括处理器，用于执行指令以基于指示飞机100的轮子上的重量(例如，指示飞机100已经着陆)的信号181(图5所示)的接收，或在飞机100的不同操作阶段期间，基于包括飞机100的地面速度的一个或任意组合的许多因素接合离合器170并将动力传输单元168耦接到高压阀芯156的驱动轴174。可以触发离合器170接合的飞机100的示例操作阶段包括飞机100的地面怠速操作、当飞机100正在滑行时、当飞机100进入起飞模式时、在飞机100的下降期间或在飞机100的飞行期间以辅助另一涡轮发动机的重新启动。通常，当第一涡轮发动机150产生可以从低压阀芯162获取的过量的推力以为高压阀芯156提供动力时，离合器170可以在任何时间接合，从而减少燃料燃烧，同时仍实现第一涡轮发动机150的相同或增加的速度。参考图5描述EEC 180的更多细节。
图2示出了具有两个阀芯(例如，高和低)的第一涡轮发动机150。在其他示例中，第一涡轮发动机150可以包括低压阀芯162、高压阀芯156和中压阀芯。在这样的示例中，动力可以从中间阀芯传输到高压阀芯156，或者从低压阀芯162传输到中间阀芯。
图3示出了楔块离合器组件176的示例，该楔块离合器组件176可以用于确定动力是否正在从低压阀芯162传输到高压阀芯156。如上所述，在所示的实施方式中，楔块离合器组件经由驱动轴174耦接在动力传输单元168与高压阀芯156之间。楔块离合器组件176包括楔块离合器178、楔块离合器输入轴186和楔块离合器输出轴187。楔块离合器输入轴186耦接在楔块离合器178与动力传输单元168之间。楔块离合器输出轴187经由驱动轴174耦接在楔块离合器178与高压阀芯156之间。在示例性实施方式中，楔块离合器输出轴187可以与驱动轴174一体地形成。任选地，楔块离合器输出轴187可以与驱动轴174分开地形成，并在组装期间耦接到驱动轴174。
楔块离合器组件176还包括第一速度传感器220和第二速度传感器222，第一速度传感器220被设置在楔块离合器输入轴186上或定位在楔块离合器输入轴186附近，第二速度传感器222被设置在楔块离合器输出轴187上或定位在楔块离合器输出轴187附近。例如，传感器220/222可以被实现为例如安装在相应轴附近的速度拾取器和/或直接安装在轴上的编码器。来自速度传感器220和222的输出被输入到EEC 180，并如下所述进行处理。在操作中，速度传感器220可操作以测量楔块离合器输入轴186的旋转速度，而速度传感器222可操作以测量楔块离合器输出轴187的旋转速度。然后，由EEC 180利用分别由速度传感器220和222测量的各个旋转速度的差异来确定动力是否正在从低压阀芯162传输到高压阀芯156。
作为示例，在操作中，当EEC 180确定楔块离合器输入轴186以与楔块离合器输出轴187完全或近似相同的速度旋转时，楔块离合器178被接合并且动力正在从低压阀芯传输到高压阀芯。在其他实施方式中，当EEC 180确定楔块离合器输入轴186以与楔块离合器输出轴187不同的速度旋转时，楔块离合器178被分离并且没有动力正在从低压阀芯传输到高压阀芯。
在一些示例中，添加到高压阀芯156的马力的突然损失可以导致高压压缩机152喘振(surge)。作为示例，喘振可以由动力传输单元168中的轴故障或离合器故障引起。因此，EEC 180被进一步操作为(i)检测提供给高压阀芯156的动力的减小，以及(ii)使喘振释放阀182打开。在操作中，来自安装在楔块离合器组件176上的速度传感器220和222的信号被传输到EEC 180。然后EEC 180可以利用速度传感器信息将命令信号传输到喘振释放阀182，从而导致喘振释放阀182打开。喘振释放阀182耦接到位于高压压缩机152的出口处的排气管184。因此，排气管184将一些来自高压压缩机152的过量的空气通过排气管184送出，以防止高压压缩机152的喘振。
因此，动力传输单元168和/或EEC 180可操作以检测动力的传输的故障，并且断开或分离离合器170，从而导致正常的怠速推力和燃料流量，从而不会损失发动机为飞机系统产生推力或产生电力、液压动力或引气的能力。
图4A是根据示例性实施的第一涡轮发动机150的另一示例的截面示意图。在图4A中，低压阀芯162的输出轴172耦接到离合器170，该离合器170被示出为位于动力传输单元168的内部。在该示例中，动力传输单元168可以根据需要结合角齿轮箱和/或副轴的功能。高压阀芯156的驱动轴174耦接到90°齿轮箱175以使得能够连接到附件齿轮箱190。然而，由于系统166的放置可以变化，因此90°齿轮箱175是任选的。在进一步示例中，90°齿轮箱175也可以用于图2所示的布置中。
附件齿轮箱190在内部包括传动系，该传动系具有多个齿轮以设置附接到附件齿轮箱190的每个装置的速度。示例附件189和附件191在图4A中被示出为耦接到附件齿轮箱190。附件可以包括发电机、液压泵或其他设备。
在图4A中，动力传输单元168被示出为配置为通过轴193耦接到附件齿轮箱190的齿轮系195。此外，驱动轴174耦接到附件齿轮箱190的齿轮系。因此，当动力传输单元168的离合器170被接合时，存在两种动力传输模式。在第一模式中，驱动附件189和/或191所需的动力大于由低压阀芯162供应的动力。在该模式中，由高压阀芯156经由驱动轴174供应额外的动力。在第二模式中，驱动附件189和/或191所需的动力小于由低压阀芯162供应的动力。在该模式中，来自低压阀芯162的过量的动力经由驱动轴174传输到高压阀芯156。
图4B是根据示例性实施的第一涡轮发动机150的另一示例的另一截面示意图。在图4B中，楔块离合器组件176被示出为在动力传输单元168内部，并且耦接到附件齿轮箱190。
图4C是根据示例性实施的第一涡轮发动机150的另一示例的又一截面示意图。在图4C中，动力传输单元168被示出为耦接到附件齿轮箱190的另一侧。在该示例中，低压阀芯162的输出轴172耦接到低压阀芯角齿轮箱173，该低压阀芯角齿轮箱173然后通过轴连接到附件齿轮箱190。附件齿轮箱190可以在内部包括两个传动系(drive train)，其中一个传动系用于高压阀芯156，而一个传动系用于低压阀芯162。每个传动系具有一个或多个输出轴，以驱动安装在附件齿轮箱190上的附件。齿轮系根据附件的需要设置输入速度与每个输出轴的速度的比率。
在图4C中，动力传输单元168是安装到附件齿轮箱190的单独的单元，其可以被移除和替换。因此，动力传输单元168具有与附件齿轮箱190的两个轴接口，一个接口用于附件齿轮箱190的低压阀芯部分，而一个单独接口用于高压阀芯部分。
图5示出了根据示例性实施的系统166的部分和与系统166通信的其他组件的示例的框图。特别地，图5示出了与动力传输单元168通信(例如，有线或无线)的EEC 180。EEC180可以采用计算装置的形式，并且被示出为如图5所示的独立组件。在一些实施方式中，EEC 180可以直接安装在第一涡轮发动机150上，例如安装在风扇158的壳体(未示出)上，或另一个合适的位置。任选地，EEC 180可以远离第一涡轮发动机150安装在飞机上。
EEC 180包括处理器192和存储指令196的非暂时性数据存储194，当指令196由处理器192执行时，使处理器192执行功能。因此，EEC 180包括处理器192，用于执行指令以基于上述任何因素接合离合器170并将动力传输单元168耦接到高压阀芯156的驱动轴174。这可以包括EEC 180向动力传输单元168发送信号，使动力传输单元168接合离合器170。这可以进一步包括EEC 180向动力传输单元168发送第二信号，使动力传输单元168传输根据该信号而变化的动力量，该动力量是在最小动力值(例如，0马力)到最大动力值(例如，400马力)之间的量。
为了执行上述功能，EEC 180包括通信接口198、输出接口200，并且EEC 180的每个组件连接到通信总线201。EEC 180还可以包括硬件，以使得能够在EEC 180内以及在EEC180与其他装置(未示出)之间通信。例如，硬件可以包括发送器、接收器和天线。
通信接口198可以是无线接口和/或一个或多个有线接口，其允许到一个或多个网络或到一个或多个远程装置的短距离通信和长距离通信两者。因此，通信接口198可以被配置为从一个或多个装置接收输入数据，并且还可以被配置为向其他装置发送输出数据。
非暂时性数据存储194可以包括存储器或采取存储器的形式，诸如可以由处理器192读取或访问的一个或多个计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以包括易失性和/或非易失性存储组件，诸如光学、磁性、有机或其他存储器或磁盘存储，其可以全部或部分地与处理器192集成。非暂时性数据存储194被认为是非暂时性计算机可读介质。在一些示例中，可以使用单个物理装置(例如，一个光学、磁性、有机或其他存储器或磁盘存储单元)来实现非暂时性数据存储194，而在其他示例中，可以使用两个或多个物理装置来实现非暂时性数据存储194。
因此，非暂时性数据存储194是计算机可读介质，并且指令196被存储在其上。指令196包括计算机可执行代码。
处理器192可以是通用处理器或专用处理器(例如，数字信号处理器、专用集成电路等)。处理器192可以从通信接口198以及从其他传感器接收输入，并且处理该输入以生成存储在非暂时性数据存储194中的输出。处理器192可以被配置为执行指令196(例如，计算机可读程序指令)，该指令196被存储在非暂时性数据存储194中并且可执行以提供本文所述的EEC 180的功能。
输出接口200输出用于报告或存储的信息，并且因此，输出接口200可以类似于通信接口198，并且也可以是无线接口(例如，发送器)或有线接口。
图5还包括向EEC 180提供输出的组件。即，计算装置202、系统166的楔块离合器组件176、起落架传感器204和控制开关206都向EEC 180提供输出。在一些实施方式中，离合器可以由飞行员经由控制开关206操作。在其他实施方式中，离合器的操作基于到EEC 180的输入而自动进行。更多或更少的组件也可以向EEC 180提供输出。这些输出可以由EEC 180用于确定何时提供指令以接合离合器170并将动力传输单元168耦接到高压阀芯156的驱动轴174。
例如，楔块离合器组件176可操作以将低压阀芯162侧上的楔块离合器输出轴187的旋转速度和高压阀芯156侧上的楔块离合器输入轴186的旋转速度的测量输出到EEC180。EEC 180可以基于从速度传感器220和222接收的输入来验证动力是否正在从低压阀芯162传输到高压阀芯156。如上所述，基于从速度传感器220和222接收的输入，EEC 180可操作以检测高压阀芯156侧上的楔块离合器输出轴187的旋转速度小于低压阀芯162侧上的楔块离合器输入轴186的旋转速度，并响应地采取行动。
类似地，计算装置202可以向EEC 180提供输出，诸如飞机100的地面速度、飞机100的操作状态(例如，地面怠速操作)、指示当飞机100正在滑行的信息、指示当飞机100进入起飞模式的信息、指示飞机100正进入下降着陆的信息或其他信息。EEC 180可以使用来自计算装置202的任何该信息来确定何时接合离合器170或何时激活视觉或听觉信号以通知飞行员可能期望接合和/或分离离合器170。EEC 180可以被编程为如果第一涡轮发动机150的速度前进超过中等阈值则进一步分离离合器170，或者在下降期间接合离合器170并且随后分离离合器170。进一步选项可以包括EEC 180基于飞机100的襟翼位置和发动机速度接合或分离离合器170。可以考虑将这些事件的任何组合或顺序用于确定动力的传输的优选方案，以及由EEC 180对动力传输单元168的自动控制。
起落架传感器204可以向EEC 180提供指示飞机100的轮子上的重量的信号181，该信号指示飞机100已经着陆。同样，EEC 180可以使用来自起落架传感器204的该信息来确定何时接合离合器170。
更进一步地，提供了控制开关206，其是用于离合器170的手动控制的手动或先导(pilot operated)控制开关。可选地，可以使用控制旋钮或其他装置代替控制开关。
因此，在操作中，EEC 180可以接合或分离离合器170以改变通过动力传输单元168传输的动力量。示例操作包括与零动力传输接合，以避免离合器170上的磨损，并且然后增加动力传输以减少怠速推力和燃料流量。控制开关206使飞行员能够手动接合或分离离合器170。EEC 180还可以向动力传输单元168发送信号以控制从低压阀芯162传输到高压阀芯156的动力量。
图6是示出根据示例性实施的用于在第一涡轮发动机150中传输机械动力的方法230的示例的流程图。例如，图6中所示的方法230呈现了可以与图1中所示的飞机100或图2中所示的系统166一起使用的方法的示例。此外，装置或系统可以被用于或被配置为执行图6所示的逻辑功能。在一些情况下，装置和/或系统的组件可以被配置为执行功能，使得组件实际上被配置和构造(用硬件和/或软件)以实现这种性能。在其他示例中，装置和/或系统的组件可以被布置为适于、能够或适应于执行功能，诸如当以特定方式操作时。方法230可以包括如由框232至240中的一个或多个所示的一个或多个操作、功能或动作。尽管按顺序示出了框，但是这些框也可以并行地和/或以与本文描述的顺序不同的顺序来执行。另外，各种框可以基于期望的实现被组合成更少的框、被划分成额外的框和/或被移除。
应当理解，对于本文公开的这个以及其他过程和方法，流程图示出了本示例的一种可能实现的功能和操作。就这一点而言，每个框或每个框的部分可以表示模块、片段或程序代码的一部分，其包括可由处理器执行的一个或多个指令，用于实现过程中的特定逻辑功能或步骤。例如，程序代码可以存储在任何类型的计算机可读介质或数据存储(诸如包括磁盘或硬盘驱动器的存储装置)上。此外，程序代码可以以机器可读格式在计算机可读存储介质上或者在其他非暂时性介质或制品上编码。例如，计算机可读介质可以包括非暂时性计算机可读介质或存储器，诸如在短时间内存储数据的计算机可读介质，如寄存器存储器、处理器高速缓存和随机存取存储器(RAM)。例如，计算机可读介质可以被认为是有形的计算机可读存储介质。
另外，图6和在本文公开的其他过程和方法内的每个框或每个框的部分可以表示被连接以执行该过程中的特定逻辑功能的电路。如本领域技术人员将理解的，可选实现包括在本公开的示例的范围内，其中，依据所涉及的功能性，可以不按所示出或所论述的顺序(包括大致并发或以相反顺序)执行功能。
方法230可以用于在涡轮发动机150/151中传输机械动力，其中，涡轮发动机150/151包括低压阀芯162和高压阀芯156。在框232处，方法230包括将动力传输单元耦接在低压阀芯的输出轴与高压阀芯的驱动轴之间，以将低压阀芯机械地链接到高压阀芯。
图7示出了根据示例性实施的与图6的方法230一起使用的示例方法的流程图。具体地，如框234所示，当第一涡轮发动机150包括在飞机100上(与包括在另一种车辆类型上不同)时，功能包括基于飞机100的地面速度，接合离合器170并将动力传输单元168耦接到高压阀芯156的驱动轴174。
图8示出了根据示例性实施的与图6的方法230一起使用的另一示例方法的流程图。具体地，如框236所示，当第一涡轮发动机150包括在飞机100上时，功能包括在飞机100的地面怠速操作期间，接合离合器170并将动力传输单元168耦接到高压阀芯156的驱动轴174。
图9示出了根据示例性实施的与图6的方法230一起使用的另一示例方法的流程图。具体地，如框238所示，当第一涡轮发动机150包括在飞机100上时，功能包括在飞机100的飞行期间，接合离合器170并将动力传输单元168耦接到高压阀芯156的驱动轴174，以辅助第一涡轮发动机150的重新启动。例如，在需要发动机重新启动的情况下，系统166可以用于将动力传输到核心，以改善第一涡轮发动机150的重新启动条件。
作为另一示例，诸如当启动发动机并且需要从地面电力转换到来自飞机100的发动机的电力时，系统166可以用于不间断动力传输中。完全断电要求使飞机100脱机，并且然后使飞机100重新上线，这可能导致动力暂时中断。不间断的动力传输需要将发动机安装的发电机的频率与地面电源的频率紧密匹配。使用系统166使动力传输单元168能够将发动机安装的发电机频率增加或减小为不间断动力传输所需的频率。
图10示出了根据示例性实施的与图6的方法230一起使用的另一示例方法的流程图。在框240处，功能包括将动力传输单元168的输出耦接到附件齿轮箱190，并且附件齿轮箱190被配置为驱动高压阀芯156。
使用本文描述的示例，系统166可以被提供为第一涡轮发动机150的附件装置，具有与第一涡轮发动机150的两个阀芯的机械驱动连接，使得系统166可以在阀芯之间传输机械动力。代替将负载(例如，发电机)从高压阀芯156移动到低压阀芯162，系统166使得能够将马力从低压阀芯162传输到高压阀芯156。
通过将马力从低压阀芯162传输到高压阀芯156，系统166有利地使得能够减少怠速条件下的燃料消耗和发动机推力。在一些示例中，滑行期间燃烧的许多燃料被浪费了，并且已经发现，对于短距离飞行，滑行燃料燃烧是任务燃料燃烧的很大一部分。由于滑行操作可能需要高于怠速水平的推力，因此系统可以在整个滑行操作中保持接合，以防止离合器的重复操作，并为滑行操作提供高于怠速推力的动力传输。示例已经示出，使用系统166可以导致怠速燃料流量减少25％。
系统166还有利地使得能够精确控制高压阀芯156的速度(例如，以便在不间断电力传输期间满足电频率要求)。还可以选择性地控制系统166的使用，诸如在爬升和巡航条件下断开离合器170，在这种情况下，对于动力传输潜在地避免离合器170和/或动力传输单元168的磨损，并避免由于操作系统166造成的动力损失几乎没有益处。可以通过系统166的手动先导控制来进一步提供选择性控制，并且可以在驾驶舱中提供关于动力传输的状态的指示。
此外，系统166可以在自转期间使用(例如，当第一涡轮发动机150不工作时)，以通过将动力从低压阀芯162经由高压阀芯156传输到附件齿轮箱190，或经由动力传输单元168直接附接到附件齿轮箱190来向飞机100的系统组件(诸如，发电机和液压泵)提供动力。
此外，系统166可以在飞行中怠速期间(例如，下降期间)使用，以减小推力和燃料流量。
此外，尽管描述总体上描述了动力的传输是经由将由低压阀芯162产生的动力传输到高压阀芯156而发生的，但是动力的传输可以在另一个方向(诸如，将从高压阀芯156产生的动力传输到低压阀芯162)上发生。因此，系统166是双向的，并且可以操作以在任一方向上传输动力。例如，在某些情况下，将动力从高压阀芯156传输到低压阀芯162可能是有利的。当需要调节高压阀芯156的速度时，诸如当用安装在高压齿轮箱上的变频发电机执行不间断电力传输时，发生一种情况。在巡航期间发生另一种应用，其中，动力可以从高压阀芯156传输到低压阀芯162，作为对第一涡轮发动机150的热力循环的调整，以改善燃料消耗。作为减小用于低压涡轮160的定径点的方法，可以发生另一种应用，以将动力从高压阀芯156传输到低压阀芯162。由于高压涡轮154以比低压涡轮160更高的RPM旋转，因此根据动力的高压涡轮154的特定尺寸和重量较小。因此，在使低压涡轮160定尺寸的发动机操作条件期间，使用动力传输单元168将动力从高压阀芯156传输到低压阀芯162可能是有利的。
本文所用的术语“大致”和“大约”是指不需要精确地实现所列举的特性、参数或值，但是可以以不排除该特性旨在提供的效果的量发生偏差或变化，包括例如公差、测量误差、测量精度限制和本领域技术人员已知的其他因素。
本文公开的系统、装置和方法的不同示例包括各种组件、特征和功能。应该理解，本文公开的系统、装置和方法的各种示例可以以任何组合或任何子组合包括本文公开的系统、装置和方法的任何其他示例的任何组件、特征和功能，并且所有这种可能性都旨在本公开的范围内。
此外，本公开包括根据以下项的实施方式：
项1.一种用于在包括低压阀芯和高压阀芯的涡轮发动机(150)中传输机械动力的系统，该系统包括：
动力传输单元，耦接在低压阀芯的输出轴与高压阀芯的驱动轴之间，以将低压阀芯机械地链接到高压阀芯。
项2.根据项1的系统，还包括耦接到动力传输单元的离合器，其中，该离合器被配置为将从低压阀芯产生的动力传输到高压阀芯。
项3.根据项1的系统，还包括附件齿轮箱，该附件齿轮箱包括齿轮系，该附件齿轮箱被配置为耦接到低压阀芯的输出轴和高压阀芯的驱动轴，动力传输单元被安装在附件齿轮箱上，动力传输单元被配置为将动力从输出轴传输到附件齿轮箱的齿轮系。
项4.根据项1的系统，还包括：
轴，被配置为将动力传输单元的输出耦接到附件齿轮箱，附件齿轮箱被配置为驱动高压阀芯。
项5.根据项2的系统，其中，涡轮发动机(150)包括在飞机上，并且该系统还包括：
发动机电子控制器(EEC)，其包括处理器，用于执行指令以基于飞机的地面速度接合离合器并将动力传输单元耦接到高压阀芯(156)的驱动轴。
项6.根据项2的系统，其中，涡轮发动机(150)包括在飞机上，并且该系统还包括：
发动机电子控制器(EEC)，其包括处理器，用于执行指令以在飞机的地面怠速操作期间接合离合器并将动力传输单元耦接到高压阀芯的驱动轴。
项7.根据项2的系统，其中，涡轮发动机(150)包括在飞机上，并且该系统还包括：
发动机电子控制器(EEC)，其包括处理器，用于执行指令以当飞机正在滑行时接合离合器并将动力传输单元耦接到高压阀芯的驱动轴。
项8.根据项2的系统，其中，涡轮发动机(150)包括在飞机上，并且该系统还包括：
发动机电子控制器(EEC)，其包括处理器，用于执行指令以当飞机进入起飞模式时分离离合器，以使动力传输单元与高压阀芯的驱动轴解耦。
项9.根据项2的系统，其中，涡轮发动机(150)包括在飞机上，并且该系统还包括：
发动机电子控制器(EEC)，包括处理器，用于执行指令以在飞机的飞行期间接合离合器并将动力传输单元耦接到高压阀芯的驱动轴，以辅助涡轮发动机(150)的重新启动。
项10.根据项2的系统，其中，涡轮发动机(150)包括在飞机上，并且该系统还包括：
发动机电子控制器(EEC)，包括处理器，用于执行指令以基于接收到指示飞机的轮子上的重量的信号接合离合器并将动力传输单元耦接到高压阀芯的驱动轴。
项11.根据项2的系统，其中，涡轮发动机(150)包括在飞机上，并且该系统还包括：
发动机电子控制器(EEC)，包括处理器，用于执行指令以在飞机的下降期间接合离合器并将动力传输单元耦接到高压阀芯的驱动轴。
项12.根据项2的系统，还包括：
先导控制开关，用于手动控制离合器。
项13.根据项1的系统，其中，动力传输单元可操作以(i)检测提供给高压阀芯的动力的降低，并且(ii)使喘振释放阀打开。
项14.根据项1的系统，还包括楔块离合器组件，该楔块离合器组件包括具有楔块离合器输入轴和楔块离合器输出轴的楔块离合器，其中，楔块离合器输入轴耦接到动力传输单元，并且其中，楔块离合器输出轴耦接到高压阀芯的驱动轴。
项15.根据项14的系统，还包括设置在楔块离合器输入轴附近的第一速度传感器和设置在楔块离合器输出轴附近的第二速度传感器，第一速度传感器被配置为测量楔块离合器输入轴的旋转速度，而第二速度传感器被配置为测量楔块离合器输出轴的旋转速度。
项16.根据项15的系统，其中，发动机电子控制器(EEC)可操作以基于从第一速度传感器和第二速度传感器接收的输入来验证动力是否正在从低压阀芯传输到高压阀芯。
项17.根据项1的系统，还包括扭矩传感器，被配置为感测在低压阀芯与高压阀芯的驱动轴之间传输的扭矩。
项18.一种用于将涡轮发动机(150)中的机械动力从低压阀芯传输到高压阀芯的系统，该系统包括：
动力传输单元，耦接在低压阀芯与高压阀芯之间，以将低压阀芯机械地链接到高压阀芯；以及
离合器，被配置为将动力传输单元选择性地耦接到高压阀芯。
项19.一种用于在涡轮发动机(150)中传输机械动力的方法，其中，该涡轮发动机(150)包括低压阀芯和高压阀芯，该方法包括：
将动力传输单元耦接在低压阀芯的输出轴与高压阀芯的驱动轴之间，以将低压阀芯机械地链接到高压阀芯。
项20.根据项19的方法，还包括通过离合器将动力传输单元耦接到高压阀芯的驱动轴，其中，从低压阀芯产生的动力被递送到高压阀芯。
项21.根据项20的方法，其中，涡轮发动机(150)包括在飞机上，并且该方法还包括：
基于飞机的地面速度，接合离合器并将动力传输单元耦接到高压阀芯的驱动轴。
项22.根据项20的方法，其中，涡轮发动机(150)包括在飞机上，并且该方法还包括：
在飞机的地面怠速操作期间，接合离合器并将动力传输单元耦接到高压阀芯的驱动轴。
项23.根据项20的方法，其中，涡轮发动机(150)包括在飞机上，并且该方法还包括：
在飞机的飞行期间，接合离合器并将动力传输单元耦接到高压阀芯的驱动轴，以辅助涡轮发动机(150)重新启动。
项24.根据项19的方法，还包括：
将动力传输单元的输出耦接到附件齿轮箱，其中，附件齿轮箱被配置为驱动高压阀芯。
项25.一种用于在包括低压阀芯和高压阀芯的涡轮发动机(150)中传输机械动力的系统，该系统包括：
动力传输单元，耦接在低压阀芯的输出轴与高压阀芯的驱动轴之间，以将低压阀芯机械地链接到高压阀芯；以及
离合器，耦接到动力传输单元，其中，该离合器被配置为将从高压阀芯产生的动力传输到低压阀芯。
已经出于说明和描述的目的呈现了不同的有利布置的描述，并且不旨在是穷举的或限于所公开形式的示例。对于本领域普通技术人员，许多修改和变型将是显而易见的。此外，与其他有利示例相比，不同的有利示例可以描述不同的益处。选择和描述所选择的一个或多个示例以便最好地解释示例的原理、实际应用，并使本领域的其他普通技术人员能够理解用于具有适于所设想的特定用途的各种修改的各种示例的公开。

Claims (13)

1.一种用于在包括低压阀芯(162)和高压阀芯(156)的涡轮发动机(150)中传输机械动力的系统(166)，所述系统(166)包括：
动力传输单元(168)，耦接到所述低压阀芯(162)的输出轴(172)；以及
附件齿轮箱(190)，包括齿轮系(195)，所述附件齿轮箱(190)直接安装到所述动力传输单元(168)，所述附件齿轮箱(190)耦接到所述高压阀芯(156)的驱动轴(174)；
其中，所述动力传输单元(168)包括轴(193)，所述轴(193)被配置为将所述动力传输单元(168)的输出耦接到所述附件齿轮箱(190)以将动力从所述低压阀芯(162)的所述输出轴(172)传输到所述附件齿轮箱(190)的所述齿轮系(195)，其中，所述附件齿轮箱(190)被配置为驱动所述高压阀芯(156)，以将所述低压阀芯(162)机械地链接到所述高压阀芯(156)。
2.根据权利要求1所述的系统(166)，还包括耦接到所述动力传输单元(168)的离合器(170)，其中，所述离合器(170)被配置为将从所述低压阀芯(162)产生的动力传输到所述高压阀芯(156)。
3.根据权利要求2所述的系统(166)，其中，所述涡轮发动机(150)包括在飞机(100)上，并且所述系统(166)还包括：
包括处理器(192)的发动机电子控制器(EEC)(180)，所述处理器用于执行指令以基于所述飞机(100)的地面速度接合所述离合器(170)并将所述动力传输单元(168)耦接到所述高压阀芯(156)的所述驱动轴(174)。
4.根据权利要求2所述的系统(166)，其中，所述涡轮发动机包括在飞机(100)上，并且所述系统(166)还包括：
包括处理器(192)的发动机电子控制器(EEC)(180)，所述处理器用于执行指令以当所述飞机(100)正在滑行时接合所述离合器(170)并将所述动力传输单元(168)耦接到所述高压阀芯(156)的所述驱动轴(174)。
5.根据权利要求2所述的系统(166)，其中，所述涡轮发动机(150)包括在飞机(100)上，并且所述系统(166)还包括：
包括处理器(192)的发动机电子控制器(EEC)(180)，所述处理器用于执行指令以当所述飞机(100)进入起飞模式时分离所述离合器(170)，以使所述动力传输单元(168)与所述高压阀芯(156)的所述驱动轴(174)解耦。
6.根据权利要求2所述的系统(166)，其中，所述涡轮发动机(150)包括在飞机(100)上，并且所述系统(166)还包括：
包括处理器(192)的发动机电子控制器(EEC)(180)，所述处理器用于执行指令以在所述飞机(100)的飞行期间接合所述离合器(170)并将所述动力传输单元(168)耦接到所述高压阀芯(156)的所述驱动轴(174)，以辅助所述涡轮发动机(150)的重新启动。
7.根据权利要求2所述的系统(166)，其中，所述涡轮发动机(150)包括在飞机(100)上，并且所述系统(166)还包括：
包括处理器(192)的发动机电子控制器(EEC)(180)，所述处理器用于执行指令以基于接收到指示所述飞机(100)的轮子上的重量的信号接合所述离合器(170)并将所述动力传输单元(168)耦接到所述高压阀芯(156)的所述驱动轴(174)。
8.根据权利要求2所述的系统(166)，其中，所述涡轮发动机(150)包括在飞机(100)上，并且所述系统(166)还包括：
包括处理器(192)的发动机电子控制器(EEC)(180)，所述处理器用于执行指令以在所述飞机(100)的下降期间接合所述离合器(170)并将所述动力传输单元(168)耦接到所述高压阀芯(156)的所述驱动轴(174)。
9.根据权利要求1所述的系统(166)，还包括楔块离合器组件(176)，所述楔块离合器组件(176)包括具有楔块离合器输入轴(186)和楔块离合器输出轴(187)的楔块离合器(178)，其中，所述楔块离合器输入轴(186)耦接到所述动力传输单元(168)，并且其中，所述楔块离合器输出轴(187)耦接到所述高压阀芯(156)的所述驱动轴(174)。
10.一种用于在涡轮发动机(150)中传输机械动力的方法，其中，所述涡轮发动机(150)包括低压阀芯(162)和高压阀芯(156)，所述方法包括：
将动力传输单元(168)耦接到所述低压阀芯(162)的输出轴(172)；
将附件齿轮箱(190)耦接到所述高压阀芯(156)的驱动轴(174)，其中，所述附件齿轮箱(190)包括齿轮系(195)，并且所述附件齿轮箱(190)直接安装到所述动力传输单元(168)；以及
将所述动力传输单元(168)的输出耦接到所述附件齿轮箱(190)以将动力从所述低压阀芯(162)的所述输出轴(172)传输到所述附件齿轮箱(190)的所述齿轮系(195)，其中，所述附件齿轮箱(190)被配置为驱动所述高压阀芯(156)，以将所述低压阀芯(162)机械地链接到所述高压阀芯(156)。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括通过离合器(170)将所述动力传输单元(168)耦接到所述高压阀芯(156)的所述驱动轴(174)，其中，从所述低压阀芯(162)产生的动力被递送到所述高压阀芯(156)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述涡轮发动机(150)包括在飞机(100)上，并且所述方法还包括：
基于所述飞机(100)的地面速度，接合所述离合器(170)并将所述动力传输单元(168)耦接到所述高压阀芯(156)的所述驱动轴(174)。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述涡轮发动机(150)包括在飞机(100)上，并且所述方法还包括：
在所述飞机(100)的飞行期间，接合所述离合器(170)并将所述动力传输单元(168)耦接到所述高压阀芯(156)的所述驱动轴(174)，以辅助所述涡轮发动机(150)的重新启动。
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