CN114109599A - 混合电力飞行器发动机 - Google Patents

混合电力飞行器发动机 Download PDF

Info

Publication number
CN114109599A
CN114109599A CN202111010940.5A CN202111010940A CN114109599A CN 114109599 A CN114109599 A CN 114109599A CN 202111010940 A CN202111010940 A CN 202111010940A CN 114109599 A CN114109599 A CN 114109599A
Authority
CN
China
Prior art keywords
turbine
electric machine
power
engine
extracting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111010940.5A
Other languages
English (en)
Inventor
D·T·扎托尔斯基
C·W·希金斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN114109599A publication Critical patent/CN114109599A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D31/00—Power plant control; Arrangement thereof
    • B64D31/02—Initiating means
    • B64D31/06—Initiating means actuated automatically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plant in aircraft; Aircraft characterised thereby
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plant
    • B64D27/026—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plant in aircraft; Aircraft characterised thereby
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plant
    • B64D27/10—Aircraft characterised by the type or position of power plant of gas-turbine type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plant in aircraft; Aircraft characterised thereby
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plant
    • B64D27/24—Aircraft characterised by the type or position of power plant using steam, electricity, or spring force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D31/00—Power plant control; Arrangement thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D33/00—Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/006—Arrangements of brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/02—Shutting-down responsive to overspeed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/04—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position
    • F01D21/045—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to undesired position of rotor relative to stator or to breaking-off of a part of the rotor, e.g. indicating such position special arrangements in stators or in rotors dealing with breaking-off of part of rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • F02C6/20—Adaptations of gas-turbine plants for driving vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • F02C6/20—Adaptations of gas-turbine plants for driving vehicles
    • F02C6/206—Adaptations of gas-turbine plants for driving vehicles the vehicles being airscrew driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C5/00—Registering or indicating the working of vehicles
    • G07C5/02—Registering or indicating driving, working, idle, or waiting time only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D2221/00—Electric power distribution systems onboard aircraft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F05D2220/323—Application in turbines in gas turbines for aircraft propulsion, e.g. jet engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/70—Application in combination with
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/09—Purpose of the control system to cope with emergencies
    • F05D2270/091—Purpose of the control system to cope with emergencies in particular sudden load loss
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Abstract

一种用于操作飞行器的混合电力推进系统的方法，该混合电力推进系统包括涡轮机、联接到涡轮机的电机和联接到涡轮机的推进器，该方法包括：操作涡轮机以驱动推进器；接收指示混合电力推进系统的失效情形的数据；和响应于接收到指示失效情形的数据，使用电机从涡轮机提取功率以减慢涡轮机的一个或多个旋转部件。

Description

混合电力飞行器发动机
相关申请的交叉引用
本申请是非临时申请，其要求享有2020年8月31日提交的美国临时申请No. 63/072,542根据35 U.S.C. § 119(e)的优先权的权益，该美国临时申请通过引用以其全部内容结合于此。
技术领域
本主题大体上涉及一种用于飞行器的混合电力推进发动机，以及一种用于操作混合电力推进发动机以降低在失效情形期间损坏的风险的方法。
背景技术
某些飞行器大体上包括燃气涡轮发动机以向飞行器提供推进。除了低压系统之外，这种燃气涡轮发动机的涡轮机可包括高压系统或核心。取决于燃气涡轮发动机的类型，低压系统的低压轴可机械地联接到例如风扇或螺旋桨。
在发动机的失效事件期间，燃气涡轮发动机的低压系统和高压系统可能超过期望的阈值。例如，在这种失效情形下为了确保低压系统不失效，低压系统被设计成接收来自核心的遗留能量，并且更特别地，低压系统的涡轮被设计成能够以比本来需要的更高的旋转速度旋转。然而，这可能导致相对重、大且昂贵的低压系统，或者更特别地，低压系统的涡轮内相对大的孔。因此，能够以改进的方式解决这些问题的燃气涡轮发动机将受到欢迎。
发明内容
本发明的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可从描述中显而易见，或者可通过本发明的实践获知。
在本公开的一个示例性方面，提供了一种用于操作飞行器的混合电力推进系统的方法，该混合电力推进系统包括涡轮机、联接到涡轮机的电机和联接到涡轮机的推进器。该方法包括：操作涡轮机以驱动推进器；接收指示混合电力推进系统的失效情形的数据；和响应于接收到指示失效情形的数据，使用电机从涡轮机提取功率以减慢涡轮机的一个或多个旋转部件。
参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。结合到说明书中且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且开放的公开，包括其最佳模式，说明书对附图进行了参考，在附图中：
图1是根据本公开的示例性实施例的结合到混合电力推进系统中的燃气涡轮发动机的示意性截面图。
图2是描绘根据本公开的示例性方面的用于操作混合电力推进系统的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中类似或相似的标记用于指代本发明的类似或相似的部分。
词语“示例性”在本文中用来表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为相比其他实施方式优选或有利。
如本文所用，用语“第一”、“第二”和“第三”可能够互换地使用，以将一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
用语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机或载具内的相对位置，并且是指燃气涡轮发动机或交通工具的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前是指更靠近发动机入口的位置，且后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。
用语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体流出的方向，且“下游”是指流体流向的方向。
用语“联接”、“固定”、“附接到”等是指直接联接、固定或附接以及通过一个或多个中间部件或特征的间接联接、固定或附接两者，除非本文另有说明。
单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数参考，除非上下文另有明确规定。
如在整个说明书和权利要求书中所使用的那样，近似语言用于修饰任何定量表示，在不导致与其相关的基本功能改变的情况下可容许该定量表示变化。因此，由诸如“约”、“大约”和“基本上”的一个或多个用语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量值的仪器的精度，或者用于配置或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可指在1%、2%、4%、10%、15%或20%的裕度内。这些近似裕度可应用于单个值、限定数值范围的任一个或两个端点，和/或端点之间的范围的裕度。
这里以及整个说明书和权利要求书中，范围限制是组合和互换的，这样的范围被标识并包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点能够彼此独立地组合。
本公开大体上涉及混合电力推进系统和用于操作其以便在混合电力推进系统的失效情形的情况下防止或最小化燃气涡轮发动机的低压涡轮超速的风险的方法。混合电力推进系统大体上包括燃气涡轮发动机、联接到燃气涡轮发动机的电机以及也联接到燃气涡轮发动机的推进器。例如，在某些示例性方面，混合电力推进系统可结合到例如飞行器中，并且燃气涡轮发动机和推进器可为例如涡轮风扇发动机。电机可联接到燃气涡轮发动机的低压系统。在失效情形(诸如负载损失情形)的情况下，电机可用来从低压系统提取功率，用作低压系统上的阻力，以减少涡轮轴发动机的低压系统内的能量的量。
取决于失效的类型和/或程度，电机可提取最大量的功率，或者备选地可提取小于最大量的功率。
现在参考图1，提供了如可结合本公开的一个或多个发明方面的燃气涡轮发动机的示例性实施例的截面图。特别地，图1的示例性燃气涡轮发动机被配置为限定轴向方向A、径向方向R和周向方向C的单个无涵道转子发动机10。如从图1所见，发动机10采用开式转子推进系统的形式，并且具有转子组件12，该转子组件包括围绕发动机10的中心纵向轴线14布置的翼型件的阵列，并且更特别地包括围绕发动机10的中心纵向轴线14布置的转子叶片16的阵列。此外，如下文将更详细地解释的那样，发动机10另外地包括定位在转子组件12后方的非旋转静叶组件18(即，相对于中心轴线14不旋转)，其包括也围绕中心轴线14设置的翼型件的阵列，并且更特别地包括围绕中心轴线14设置的静叶20的阵列。转子叶片16围绕中心线14以典型地等距关系布置，并且每个叶片具有根部22和末端24以及限定在它们之间的翼展。类似地，静叶20也围绕中心线14以典型地等距关系布置，并且各自具有根部26和末端28以及限定在它们之间的翼展。转子组件12进一步包括位于多个转子叶片16前方的毂44。
另外，发动机10包括涡轮机30，涡轮机具有核心(或高压/高速系统)32和低压/低速系统。将理解的是，如本文所用，用语“速度”和“压力”可互换地结合高压/高速系统和低压/低速系统使用。此外，将理解的是，用语“高”和“低”在此相同的上下文中用于在这两个系统之间进行区分，并且不意味着暗示任何绝对速度和/或压力值。
核心32大体上包括高速压缩机34、高速涡轮36以及在它们之间延伸并连接高速压缩机34和高速涡轮36的高速轴38。高速压缩机34、高速涡轮36和高速轴38可共同地被称为发动机的高速转轴。此外，燃烧区段40位于高速压缩机34和高速涡轮36之间。燃烧区段40可包括一种或多种构造以用于接收燃料和空气的混合物，并通过高速涡轮36提供燃烧气体的流以用于驱动高速转轴。
此外，对于所描绘的示例性发动机10，飞行器和/或发动机10包括燃料输送系统66。燃料输送系统66大体上包括燃料源68(其可为例如包括发动机10的飞行器的燃料箱)、在燃料源68和发动机10的燃烧区段40之间延伸的一个或多个燃料线路70以及燃料阀72。燃料阀72与一个或多个燃料线路70流体连通，配置成调节从燃料源68通过一个或多个燃料线路70到燃烧区段40的燃料流。燃料阀72可被称为燃料计量单元(“FMU”)，并且可大体上控制发动机10的功率输出。
仍然参考图1，低速系统另外地包括低速涡轮42、低速压缩机或增压器44以及在低速压缩机44和低速涡轮42之间延伸并连接它们的低速轴46。低速压缩机44、低速涡轮42和低速轴46可共同地被称为发动机的低速转轴55。
尽管发动机10被描绘成低速压缩机44定位在高速压缩机34的前方，但是在某些实施例中，压缩机34、44可呈交错布置。另外地或备选地，尽管发动机10被描绘成高速涡轮36定位在低速涡轮42的前方，但是在某些实施例中，涡轮36、42可类似地呈交错布置。
仍然参考图1，涡轮机30大体上被封装在整流罩48中。此外，将理解的是，整流罩48至少部分地限定入口50和排气口52，并且包括在入口50和排气口52之间延伸的涡轮机流径54。对于所示的实施例，入口50是位于转子叶片组件12和固定或静止的静叶组件18之间的环形或轴对称360度的入口50，并且为进入的大气提供路径以沿着径向方向R进入导向静叶28内侧的涡轮机流径54(以及压缩机44、34、燃烧区段40和涡轮36、42)。由于各种原因，这样的位置可能是有利的，包括结冰性能的管理以及保护入口50免受如在操作中可能遇到的各种物体和材料的影响。
然而，在其他实施例中，入口50可定位以非轴对称方式布置在任何其他合适的位置处，例如静叶组件18的后方，等等。
此外，如由图1中的虚线示意性地描绘的那样，发动机10可包括从压缩机区段延伸到整流罩48中的出口的导管。导管可从压缩机44、34或者从压缩机44、34之间的位置延伸。
如所描绘的那样，转子组件12由涡轮机30驱动，并且更特别地由低速转轴55驱动。更特别地，图1中所示的实施例中的发动机10还包括动力齿轮箱56，并且转子组件12由涡轮机30的低速转轴55横跨动力齿轮箱56驱动。以这种方式，转子组件12的旋转转子叶片16可围绕轴线14旋转，并且产生推力以在向前方向F上推进发动机10，并因此推进与发动机10相关联的飞行器。例如，在某些实施例中，以类似于图1中所描绘的示例性发动机10的方式配置的一个或多个发动机可结合到图1的飞行器中并与其一起使用。
动力齿轮箱56可包括用于降低低速转轴55相对于低速涡轮42的旋转速度的齿轮组，使得转子组件12可相比低速转轴55在更低的旋转速度下旋转。
如上文所简要提及的那样，发动机10包括静叶组件18。静叶组件18从整流罩48延伸并定位在转子组件12的后方。静叶组件18的静叶20可安装到固定框架或其他安装结构，并且不相对于中心轴线14旋转。出于参考的目的，图1还用箭头F描绘了向前方向，其继而限定系统的前部和后部。如图1中所示，转子组件12以“拉进式”构造位于涡轮机30的前方，并且排气口52位于导向静叶28的后方。如将理解的那样，静叶组件18的静叶20可被配置成用于使来自转子组件12的气流(例如，减少气流中的涡流)变直以提高发动机10的效率。例如，静叶20可在尺寸、形状和构造上设置成向来自转子叶片16的气流施加反作用涡流，使得在两排翼型件(例如，叶片16、静叶20)后方的下游方向上，气流具有大大降低的涡流程度，这可转化为提高的诱导效率水平。
仍然参考图1，可能希望转子叶片16、静叶20或两者结合桨距改变机构，使得翼型件(例如，叶片16、静叶20等)可独立地或彼此结合地相对于变桨旋转轴线旋转。这种桨距改变可用于在各种操作情形下改变推力和/或涡流效应，包括调节在转子叶片16处产生的推力的幅值或方向，或者提供在某些操作情形下(诸如在飞行器着陆时)可能有用的推力反向特征，或者合乎期望地调节至少部分地由转子叶片16、静叶20或从转子叶片16相对于静叶20的空气动力学相互作用产生的声学噪声。更特别地，对于图1的实施例，转子组件12被描绘成具有用于使转子叶片16围绕它们相应的变桨轴线60旋转的桨距改变机构58，并且静叶组件18被描绘成具有用于使静叶20围绕它们相应的变桨轴线64旋转的桨距改变机构62。
然而，将理解的是，图1中描绘的示例性单转子无涵道发动机仅作为示例，并且在其他示例性实施例中，发动机10可具有任何其他合适的构造，包括例如任何其他合适数量的轴或转轴、涡轮、压缩机等；固定桨距叶片16、20或两者；直接驱动构造(即，可不包括齿轮箱56)；等等。另外地或备选地，在其他示例性实施例中，可提供任何其他合适的燃气涡轮发动机。例如，在其他示例性实施例中，燃气涡轮发动机可为涵道式涡轮风扇发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机等。此外，尽管发动机10被描绘为单个无涵道转子发动机，但是在其他实施例中，发动机可包括多级开式转子构造，并且下文描述的公开的方面可结合在其中。
仍然参考图1，将进一步理解的是，发动机10与混合电力推进系统的电功率系统100集成在一起。电功率系统100大体上包括联接到高压系统(或核心32)或低压系统中的至少一个的电机102、能量存储单元104和电连接电功率系统100的各种部件的电功率总线108。电功率总线108可为例如以任何合适的构造布置的一条或多条电线。
尽管未示出，但是电功率总线108可进一步将电功率系统100的各种部件连接到外部电功率源(例如，具有电机的其他发动机、另外的功率存储单元、辅助功率单元等)和/或另外的功率吸收器(例如，具有电机的其他发动机、飞行器负载、附属发动机系统、功率电阻器组、另外的功率存储单元等)。
此外，对于所示的实施例，电功率系统100的电机102还是联接到发动机10的低压系统的LP电机102A。更特别地，对于所示的实施例，LP电机102A嵌入在发动机10内，在发动机10的涡轮区段内或涡轮区段的后方的位置处，并且沿着径向方向R在穿过发动机10的核心气流路径54的内侧。这种构造可有助于在低压轴46的剪切事件期间降低低压系统的旋转速度，如将从以下描述中理解的那样。
然而，将理解的是，在其他示例实施例中，LP电机102A可另外地或备选地以任何其他合适的方式配置。例如，在其他实施例中，LP电机102A可嵌入发动机10的压缩机区段内，可沿着径向方向R位于核心气流路径54的外侧(并且例如，在整流罩48内)，等等。
此外，对于所示的实施例，LP电机102A不是电功率系统100的唯一电机102。更特别地，电功率系统100进一步包括联接到发动机10的高压系统/核心并与电功率总线108电连通的HP电机102B。对于所示的实施例，HP电机102B沿着径向方向R定位在核心气流路径54外侧的位置处，通过齿轮连接106驱动。例如，在某些实施例中，HP电机102B可联接到附属齿轮箱(未示出)，该附属齿轮箱继而联接到发动机10的高压系统。另外，对于所示的实施例，HP电机102B位于发动机10的压缩机区段附近。将理解的是，在其他实施例中，HP电机102B可备选地沿着径向方向R定位在核心气流路径54的内侧，在压缩机区段内或在涡轮区段内。
此外，LP电机102A和HP电机102B可为相对大功率的电机。例如，在某些示例性实施例中，LP电机102A和HP电机102B可各自限定至少约二十千瓦的电功率的最大功率提取容量(即，相应电机可产生的功率的最大量)。例如，在某些示例性实施例中，LP电机102A和HP电机102B可限定至少约五十千瓦的电功率的最大功率提取容量，诸如至少约一百千瓦的电功率，诸如达到约一千千瓦的电功率。以这种方式，LP电机102A和HP电机102B可能够从发动机10提取相对大量的能量，和/或可能够向发动机10提供大量的能量。
然而，将理解的是，在其他实施例中，LP电机102A和HP电机102B中的一个可限定比另一个更大的最大功率提取容量。例如，在某些示例性实施例中，LP电机102A可限定比HP电机102B大至少约10%的最大功率提取容量，诸如大至少约15%，诸如大至少约25%，诸如大至少约50%，诸如大达到1000%。以这种方式，当发动机根据如下所述的方法200的一个或多个示例性方面操作时，发动机10可能够从低压系统(在没有轴失效的情况下，其可联接到转子组件12)提取更大量的能量。
仍然参考图1，在至少某些示例性实施例中，能量存储单元104可包括一个或多个电池或电池组。另外地或备选地，能量存储单元104可包括一个或多个超级电容器阵列、一个或多个超大容量电容器阵列或两者。
在至少某些实施例中，能量存储单元104可被配置成保持至少约二十千瓦时的电功率。例如，在某些示例性实施例中，能量存储单元104可被配置成存储至少约三十千瓦时的电功率，诸如至少约五十千瓦时的电功率，诸如至少约六十千瓦时的电功率，诸如达到约一千千瓦时的电功率。以这种方式，当发动机根据如下所述的方法200的一个或多个示例性方面操作时，能量存储单元104可能够在延长的时间段内从发动机10接收相对大量的能量。
然而，将理解的是，本文描述的示例性电功率系统100仅作为示例。在其他示例性实施例中，电功率系统100可不包括LP电机102A和HP电机102B两者，而是可仅包括LP电机102A和HP电机102B中的一个。另外地或备选地，电功率系统100可具有任何其他合适的功率吸收器。
如下面将参照图2更详细地论述的那样，图1中描绘的示例性电功率系统100可用作发动机10的超速保护系统。例如，在混合电力推进系统(诸如所描绘的示例性发动机10)的失效情形的情况下，电功率系统100可用于通过将LP电机102A作为发电机操作、从低压系统提取功率来减慢低压系统，并且更特别地减慢低压系统的低压涡轮42。以这种方式，电功率系统100可有助于防止低压涡轮42以超过低压涡轮42的旋转速度上限的速度旋转。低压涡轮42的旋转速度上限可为例如转子盘破裂速度。
此外，通过利用这种系统，低压涡轮42可被设计成承受比本来需要的更低的旋转速度，因为LP电机102A可防止低压涡轮42达到更高的终端速度。因此，这样可允许低压涡轮42(诸如低压涡轮42的转子盘和孔)被设计得更小和更轻便，从而导致更轻和更便宜的发动机。
另外，假定示例性电功率系统包括联接到高压系统的HP电机102B，电功率系统100可通过使用HP电机102B类似地从高压系统提取功率来进一步帮助减慢高压系统。这样可减少低压涡轮42在某些失效情形期间必须吸收的能量的量，从而允许低压涡轮42的某些部件的尺寸的进一步减小。
取决于失效所处的位置，系统可立即或不立即减少到燃烧区段40的燃料流。例如，如果失效在高压系统内(诸如，例如高压可变导向静叶、燃料阀等)，燃料流可立即减少，以防止或减少高压系统比低压系统更快速地加速。然而，相比之下，如果失效在低压系统内(诸如，例如低压轴剪切)，则低压系统可能比高压系统加速得更快(潜在地在低压系统中产生不期望地高的旋转速度情形)，并且功率可被增加到高压系统(例如，通过另外的燃料流、增加到电机102B的功率等)，以增加高压系统的速度来触发发动机的超速情形。
仍然参考图1，示例性电功率系统100可操作地连接到控制器116。控制器116可为发动机10的发动机控制器(例如，全权限数字发动机控制控制器)，可为飞行器控制器，可为专用于电功率系统100的控制器，等等。
控制器116可被配置成在发动机10的操作期间接收指示发动机10的各种操作情形和参数的数据。例如，如将从图1中理解的那样，发动机10包括一个或多个传感器114，其被配置成感测指示发动机10的各种操作情形和参数的数据，诸如旋转速度、温度、压力、振动等。例如，在所示实施例中，一个或多个传感器114包括：第一速度传感器114A，其被配置成感测指示转子组件12的旋转速度的数据；第二传感器114B，其被配置成感测指示高压系统的数据(诸如高压转轴38的旋转速度、压缩机出口温度等)；第三传感器114C，其被配置成感测指示一个或多个燃烧区段参数(诸如燃烧区段40内的温度、到燃烧区段40的燃料流、燃烧区段40内或周围的一个或多个压力等)、一个或多个高压涡轮参数(诸如涡轮入口温度、高压涡轮36的旋转速度等)或两者的数据；第四传感器114D，其可操作成感测指示低压系统的一个或多个参数(诸如低压转轴55的旋转速度)的数据；以及第五传感器114E，其被配置成感测指示一个或多个可变几何部件(诸如一个或多个可变入口导向静叶、出口导向静叶、转子叶片16、导向静叶20等的位置)的数据。
特别地参考控制器116的操作，在至少某些实施例中，控制器116可包括一个或多个计算设备118。计算设备118可包括一个或多个处理器118A和一个或多个存储器设备118B。一个或多个处理器118A可包括任何合适的处理设备，诸如微处理器、微控制器、集成电路、逻辑设备和/或其他合适的处理设备。一个或多个存储器设备118B可包括一个或多个计算机可读介质，包括但不限于非暂时性计算机可读介质、RAM、ROM、硬盘驱动器、闪存驱动器和/或其他存储器设备。
一个或多个存储器设备118B可存储能够由一个或多个处理器118A访问的信息，包括可由一个或多个处理器118A执行的计算机可读指令118C。指令118C可为当由一个或多个处理器118A执行时导致一个或多个处理器118A执行操作的任何指令集。在一些实施例中，指令118C可由一个或多个处理器118A执行，以导致一个或多个处理器118A执行操作，诸如控制器116和/或计算设备118被配置用于的任何操作和功能，如本文所述用于操作发动机10、电功率系统100和/或混合电力推进系统的操作(例如，方法200)，和/或一个或多个计算设备118的任何其他操作或功能。指令118C可为以任何合适的编程语言编写的软件，或者可以硬件实施。另外地和/或备选地，指令118C可在处理器118A上的逻辑和/或虚拟分离的线程中执行。存储器设备118B可进一步存储可由处理器118A访问的数据118D。例如，数据118D可包括指示功率流的数据、指示发动机10/飞行器操作情形的数据和/或本文描述的任何其他数据和/或信息。
计算设备118还可包括用来例如与发动机10的其他部件、结合发动机10的飞行器、电功率系统100等通信的网络接口118E。例如，在所描绘的实施例中，如上面所述，发动机10包括一个或多个传感器114，用于感测指示发动机10和各种附属系统的一个或多个参数的数据，并且电功率系统100包括能量存储单元104、LP电机102A和HP电机102B。控制器116通过例如网络接口118E可操作地联接到这些部件，使得控制器116可接收指示在操作期间由一个或多个传感器114感测的各种操作参数、部件的各种操作情形等的数据，并且可例如响应于由一个或多个传感器114感测的数据和其他条件进一步提供命令来控制电功率系统100的电流和这些系统的其他操作参数。
网络接口118E可包括用于与一个或多个网络交接的任何合适的部件，包括例如发射器、接收器、端口、控制器、天线和/或其他合适的部件。例如，在所示实施例中，网络接口118E被配置为与这些部件无线地通信的无线通信网络(如由图1中的通信虚线所示)。
本文论述的技术参考了基于计算机的系统和由基于计算机的系统采取的动作以及发送到基于计算机的系统和从基于计算机的系统发送的信息。本领域普通技术人员将认识到，基于计算机的系统的固有灵活性允许在部件之间和之中的任务和功能的各种可能的配置、组合和划分。例如，本文论述的过程可使用单个计算设备或组合工作的多个计算设备来实施。数据库、存储器、指令和应用程序可在单个系统上实施，或者分布在多个系统上。分布式部件可顺序地或并行地操作。
现在参考图2，提供了用于操作飞行器的混合电力推进系统的方法200的流程图。方法200可与上面参照图1描述的示例性实施例中的一个或多个和/或与本文描述的其他示例性实施例中的一个或多个一起使用。例如，在至少某些示例性方面，混合电力推进系统可包括涡轮机、联接到涡轮机的电机以及联接到涡轮机的推进器。
方法200包括在(202)处操作涡轮机以驱动推进器和在(204)处接收指示混合电力推进系统的失效情形的数据。在(204)处接收数据可包括利用控制器从一个或多个传感器接收数据，该传感器被配置成感测指示涡轮机和混合电力推进系统的一个或多个操作情形和/或参数的数据。
在某些示例实施例中，失效情形可为轴剪切失效。在这种情况下，在(204)处接收数据可包括接收指示涡轮机的低压系统的LP涡轮的旋转速度不同于低压系统的LP压缩机的旋转速度的数据。另外地或备选地，在这种情况下，在(204)处接收数据可包括接收指示在燃烧区段下游的位置处的一个或多个部件超过加速度和/或速度限制的数据(例如，指示LP涡轮接近或超过旋转速度参数上限或到旋转速度参数上限的预定缓冲阈值的数据)。速度参数可为角速度、角加速度等。另外地或还备选地，在这种情况下，在(204)处接收数据可包括接收指示在燃烧区段上游的位置处的一个或多个部件超过一个或多个旋转部件的减速度阈值的数据。另外地或还备选地，在这种情况下，在(204)处接收数据可包括接收指示压缩机出口压力下降到最小阈值以下的数据，或者如果发动机包括涡轮间隙感测则指示涡轮间隙的快速变化的数据。
在其他示例性实施例中，失效情形可为燃料流量阀失效。在这种情况下，在(204)处接收数据可包括接收指示选定阀位置和实际阀位置之间的差异的数据、指示在低压系统上和/或高压系统上的估计量或阈值以上的加速度的数据、指示低压系统或高压系统的速度超过或接近旋转速度参数上限和/或到相应的旋转速度参数上限的预定缓冲阈值的数据，或者如果发动机包括涡轮间隙感测则指示涡轮间隙的快速变化的数据。
在还有其他示例性实施例中，失效情形可为可变几何部件失效。在这种情况下，在(204)处接收数据可包括接收指示选定位置和实际位置之间的差异的数据、指示在低压系统和/或高压系统上的阈值以上的增加的加速度的数据、指示低压系统或高压系统的速度参数超过或接近旋转速度参数上限和/或到相应的旋转速度参数上限的预定缓冲阈值的数据，或者如果发动机包括涡轮间隙感测则指示涡轮间隙的快速变化的数据。
在还有进一步的其他示例性实施例中，失效情形可为影响涡轮机的旋转速度的任何其他失效。例如，失效情形可为齿轮箱失效。另外地或备选地，失效情形可为外部负载损失情形。例如，方法200可包括在(203)处使用能够与发动机的高压系统、发动机的低压系统或两者一起旋转的电机从发动机提取功率。关于这样的示例性方面，失效情形可为提取的功率量的意外或计划外的减少，潜在地导致发动机的不期望的加速。例如，方法200可包括在(203)处提取至少约10千瓦(kw)的功率，诸如至少15kw，诸如至少20kw，诸如至少25kw，诸如至少50kw，以及达到1000kw。失效情形可为提取的功率量的至少50%的意外或计划外减少，提取的功率量的诸如至少60%、诸如至少70%、诸如至少80%、诸如至少90%的意外或计划外减少。此外，关于这种配置，在(204)处接收的数据可包括指示外部负载的减少的数据，或者指示外部负载的减少将可能发生的数据。
仍然参考图2，对于所描绘的示例性方面，方法200包括响应于在(204)处接收到指示失效情形的数据而在(206)处减少到涡轮机的燃烧区段的燃料流。特别地，对于所描绘的示例性方面，在(206)处减少到燃烧区段的燃料流包括在(208)处终止到涡轮机的燃烧区段的燃料流。另外，在(206)处减少到燃烧区段的燃料流可包括利用燃料计量单元、燃料截止阀或它们的组合来减少燃料流。
更特别地，将理解的是，在至少某些示例性方面，方法200可基于失效情形的类型在(206)处减少燃料流。例如，在某些示例性方面，在(204)处接收的数据可指示高压系统内或直接影响高压系统的失效情形(诸如HP可变导向静叶失效、燃料阀失效、HP轴剪切等)。关于这样的示例性方面，方法200可包括响应于接收指示高压系统内或直接影响高压系统的失效情形的数据而减少到燃烧区段的燃料流。
然而，在其他示例性方面，该方法可在(206)处不减少燃料流。例如，在某些示例性实施例中，发动机可包括由高压系统的超速监视器触发的一个或多个超速安全措施。在这种情况下，当在(204)处接收的数据指示低压系统内或直接影响低压系统的失效情形(诸如低压轴剪切、LP可变导向静叶失效等)时，该方法可能要鼓励高压系统加速以触发超速安全措施。在这种情况下，方法200可包括在(209)处响应于接收到指示LP系统失效情形的数据而保持到发动机的燃料流、响应于接收到指示LP系统失效情形的数据而向高压系统增加功率，或两者。例如，方法可响应于接收到指示LP系统失效情形的数据而增加到涡轮机的燃烧区段的燃料流，可向能够与高压系统一起旋转的电机增加功率，或两者。
此外，对于所描绘的示例性方面，方法200包括在(210)处响应于在(204)接收到指示失效情形的数据而使用电机从涡轮机提取功率以减慢涡轮机的一个或多个旋转部件。特别地，对于所描绘的示例性方面，在(210)处使用电机从涡轮机提取功率包括与在(206)处减少到涡轮机的燃烧区段的燃料流基本上同时地在(212)处使用电机从涡轮机提取功率。
将理解的是，如本文所使用，用语“基本上同时地”是指两个事件至少部分地在相对小的时间范围内发生。例如，基本上同时地可指两个事件至少部分地在十秒的窗口内(诸如在八秒的窗口内、诸如在五秒的窗口内、诸如在两秒的窗口内)发生。
此外，对于所描绘的示例性方面，将理解的是，涡轮机包括高压涡轮和低压涡轮，并且电机和推进器各自联接到低压涡轮。因此，对于方法200的该示例性方面，将理解的是，在(210)处使用电机从涡轮机提取功率包括在(214)处降低低压涡轮的旋转速度。
然而，将进一步理解的是，对于所描绘的示例性方面，混合电力推进系统可进一步包括一个或多个另外的电机。例如，电机可为联接到低压涡轮的第一电机，并且混合电力推进系统可进一步包括联接到高压系统的高压涡轮的第二电机。关于于这样的示例性方面，将理解的是，在(210)处使用电机从涡轮机提取功率可进一步包括在(216)处利用第一电机从低压涡轮提取功率，以及在(217)处利用第二电机从高压涡轮提取功率。
在(217)处从高压系统提取功率可在高压系统上产生阻力，并且因此可有助于减少低压涡轮超速的机会。
值得注意的是，对于具有联接到低压涡轮和高压涡轮的第一电机和第二电机的示例性方面，改变从低压系统/低压涡轮提取的电功率的量与从高压系统/高压涡轮提取的电功率的量的比率可能是有益的。例如，在某些示例性方面，在(204)处接收指示失效情形的数据可包括接收指示失效情形的类型、失效情形的程度或两者的数据，并且在(210)处使用电机从涡轮机提取功率可包括至少部分地基于失效情形的类型、失效情形的程度或两者来改变使用第一电机从低压系统提取的功率的量与使用第二电机从高压系统提取的功率的量的比率。
另外地或备选地，方法200可包括基于在(204)处接收的其他数据改变从低压系统提取的功率与从高压系统提取的功率的比率。例如，在某些示例方面，方法200可包括基于高压涡轮的旋转速度参数、低压涡轮的旋转速度参数、高压涡轮的旋转速度参数到高压涡轮的旋转速度参数上限的裕度、低压涡轮的旋转速度参数到低压涡轮的旋转速度参数上限的裕度等中的一个或多个来改变从低压系统提取的功率的量与从高压系统提取的功率的量的比率。
然而，将理解的是，以上示例性方面仅作为示例提供，并且在其他示例性方面，方法200可仅包括从单个电机提取电功率。
仍然参考图2中描绘的示例性方法200，将理解的是，在某些失效情形中(并且基于失效的程度)，可能没有必要应用全速降低措施。例如，在失效情形是可变几何失效情形的情况下，可能没有必要完全终止到燃气涡轮发动机的燃烧区段的燃料流，并且也没有必要使用电机从例如低压系统提取最大量的功率。
因此，仍然参考图2，对于所描绘的方法200的示例性方面，在(210)处从涡轮机提取功率进一步包括在(218)处确定涡轮机的一个或多个旋转部件的期望速度减少量，以及在(220)处基于期望速度减少量使用电机从涡轮机提取一定量的功率。
在某些示例性方面，在(218)处确定涡轮机的一个或多个旋转部件的期望速度减少量包括在(222)处确定一个或多个旋转部件的旋转速度参数和一个或多个旋转事件的旋转速度参数上限之间的裕度。例如，在某些示例性实施例中，旋转速度参数可为旋转速度、旋转加速度或它们的组合。
在进一步的示例性方面，在(220)处基于确定的期望量的速度减少使用电机从涡轮机提取一定量的功率可包括在(224)处利用电机提取小于电机的最大功率提取容量的量的功率。例如，在(224)处利用电机提取小于电机的最大功率提取容量的量的功率可包括利用电机提取等于电机的最大功率提取容量的90%或更小(诸如等于电机的最大功率提取容量的80%或更小、诸如等于电机的最大功率提取容量的70%或更小)和电机的最大功率提取容量的至少约15%的量的功率。
此外，仍在这样的配置中，在(210)处从涡轮机提取功率可作为反馈回路来控制。特别地，将理解的是，在至少某些示例性方面，在(218)处确定一个或多个部件的期望速度减少量可包括连续地确定一个或多个部件的期望量的速度减少，并且在(220)处使用电机从涡轮机提取一定量的功率可包括基于涡轮机的一个或多个旋转部件的更新的确定的期望速度减少量来修改使用电机从涡轮机提取的功率的量。这由图2中的箭头225描绘。
在上述示例性方面的每一个中，将理解的是，混合电力推进系统进一步包括电能吸收器。电能吸收器可为电能存储单元、电能电阻组、飞行器电气总线、联接到飞行器的其他发动机的一个或多个电机等中的一个或多个。在这种情况下，将理解的是，方法200进一步包括在(226)处将电功率从电机提供到电能吸收器。
此外，在某些示例性方面，能量吸收器可不是发动机外部的能量吸收器。例如，当失效情形是低压失效时，能量吸收器可为高压系统(或者更确切地说是联接到高压系统的电机)。关于这种配置，在(226)处将电功率从电机提供到电能吸收器可包括在(227)处将电功率从联接到低压系统的电机提供到联接到高压系统的单独电机。
操作根据本公开的混合电力推进系统可允许一个或多个电机在发动机的失效情形期间有效地降低低压系统和/或高压系统达到的终端速度。以这种方式，将理解的是，发动机的某些部件可被重新设计以改为承受这些部件的较低终端速度。例如，关于低压涡轮，其中包括的各种转子盘可被设计得更小且更轻，这是因为设计目标是在失效情形的情况下能够承受较低的终端速度。这可导致更轻、更具成本效益且更具燃料效率的发动机。
该书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本发明可申请专利的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括不与权利要求书的字面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有非实质性差异的等同结构元件，则这些其他示例旨在处于权利要求书的范围内。
本公开的进一步的实施例可在以下条款中公开：
一种用于操作飞行器的混合电力推进系统的方法，该混合电力推进系统包括涡轮机、联接到涡轮机的电机和联接到涡轮机的推进器，该方法包括：操作涡轮机以驱动推进器；接收指示混合电力推进系统的失效情形的数据；以及响应于接收到指示失效情形的数据，使用电机从涡轮机提取功率以减慢涡轮机的一个或多个旋转部件。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，使用电机从涡轮机提取功率以减慢涡轮机的一个或多个旋转部件包括：确定涡轮机的一个或多个旋转部件的期望速度减少量；以及基于确定的期望速度减少量而使用电机从涡轮机提取一定量的功率。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，基于确定的期望速度减少量而使用电机从涡轮机提取一定量的功率包括提取小于电机的最大功率提取容量的量的功率。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，基于确定的期望速度减少量而使用电机从涡轮机提取一定量的功率包括提取小于电机的最大功率提取容量的80%的量的功率。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，涡轮机包括高压涡轮和低压涡轮，其中，电机和推进器各自联接到低压涡轮，并且其中，一个或多个旋转部件包括低压涡轮。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，确定涡轮机的一个或多个旋转部件的期望速度减少量包括确定一个或多个旋转部件的旋转速度参数和一个或多个旋转部件的旋转速度参数上限之间的裕度。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，电机是第一电机，其中，涡轮机包括高压涡轮和低压涡轮，其中，第一电机和推进器各自联接到低压涡轮，并且其中，混合电力推进器系统还包括联接到高压涡轮的第二电机。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，响应于接收到指示失效情形的数据而使用电机从涡轮机提取功率以减慢涡轮机的一个或多个旋转部件包括：利用第一电机从低压涡轮提取功率；以及利用第二电机从高压涡轮提取功率。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，失效情形是轴剪切失效。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，失效情形是燃料流量阀失效。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，失效情形是可变几何部件失效。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，指示失效情形的数据是指示低压涡轮的旋转速度超过旋转速度上限的数据。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，涡轮机包括高压涡轮和低压涡轮，其中，电机和推进器各自联接到低压涡轮。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，使用电机从涡轮机提取功率以减慢涡轮机的一个或多个旋转部件包括降低低压涡轮的旋转速度。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，使用电机从涡轮机提取功率包括与减少到涡轮机的燃烧区段的燃料流基本上同时地使用电机从涡轮机提取功率。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，电机沿着涡轮机的径向方向位于涡轮机的核心空气流径的内侧。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，电机沿着涡轮机的径向方向位于涡轮机的核心空气流径的外侧。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，使用电机从涡轮机提取功率包括利用电机提取至少约二十千瓦的电功率。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，混合电力推进系统进一步包括电能吸收器，并且其中，使用电机从涡轮机提取功率包括将电功率从电机提供到电能吸收器。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，电能吸收器被配置成存储至少约二十千瓦时的电功率。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，电能吸收器包括能量存储单元、电阻组或两者。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，减少到涡轮机的燃烧区段的燃料流包括终止到涡轮机的燃烧区段的燃料流。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，响应于接收到指示失效情形的数据而使用电机从涡轮机提取功率以减慢涡轮机的一个或多个旋转部件包括利用第一电机从低压涡轮提取功率，并且该方法进一步包括：利用第二电机将功率提供到高压涡轮。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，接收指示失效情形的数据包括接收指示低压系统失效情形的数据。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，失效情形是轴剪切失效、燃料流量阀失效、可变几何部件失效或负载损失情形中的至少一种。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，进一步包括：响应于接收到指示失效情形的数据，减少到涡轮机的燃烧区段的燃料流。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，减少到涡轮机的燃烧区段的燃料流包括终止到涡轮机的燃烧区段的燃料流。
根据这些条款中的一个或多个所述的方法，其中，使用电机从涡轮机提取功率包括与减少到涡轮机的燃烧区段的燃料流基本上同时地使用电机从涡轮机提取功率。
一种用于飞行器的混合电力推进系统，包括：涡轮机，其包括燃烧区段；推进器，其联接到涡轮机；电机，其也联接到涡轮机；以及控制器，其被配置成在涡轮机的操作期间接收指示混合电力推进系统的失效情形的数据，并且作为响应而使用电机从涡轮机提取功率。
根据这些条款中的一个或多个所述的混合电力推进系统，其中，在使用电机从涡轮机提取功率的过程中，控制器进一步被配置成：确定涡轮机的一个或多个旋转部件的期望速度减少量；以及基于确定的期望速度减少量而使用电机从涡轮机提取一定量的功率。
根据这些条款中的一个或多个所述的混合电力推进系统，其中，涡轮机包括高压涡轮和低压涡轮，其中，电机和推进器各自联接到低压涡轮。

Claims (10)

1.一种用于操作飞行器的混合电力推进系统的方法，所述混合电力推进系统包括涡轮机、联接到所述涡轮机的电机和联接到所述涡轮机的推进器，所述方法包括：
操作所述涡轮机以驱动所述推进器；
接收指示所述混合电力推进系统的失效情形的数据；以及
响应于接收到指示所述失效情形的数据而使用所述电机从所述涡轮机提取功率以减慢所述涡轮机的一个或多个旋转部件。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述电机从所述涡轮机提取功率以减慢所述涡轮机的一个或多个旋转部件包括：
确定所述涡轮机的所述一个或多个旋转部件的期望速度减少量；以及
基于所确定的期望速度减少量而使用所述电机从所述涡轮机提取一定量的功率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所确定的期望速度减少量而使用所述电机从所述涡轮机提取所述量的功率包括提取小于所述电机的最大功率提取容量的量的功率。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所确定的期望速度减少量而使用所述电机从所述涡轮机提取所述量的功率包括提取小于所述电机的最大功率提取容量的80%的量的功率。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述涡轮机包括高压涡轮和低压涡轮，其中，所述电机和所述推进器各自联接到所述低压涡轮，并且其中，所述一个或多个旋转部件包括所述低压涡轮。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述涡轮机的所述一个或多个旋转部件的所述期望速度减少量包括确定所述一个或多个旋转部件的旋转速度参数和所述一个或多个旋转部件的旋转速度参数上限之间的裕度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电机是第一电机，其中，所述涡轮机包括高压涡轮和低压涡轮，其中，所述第一电机和所述推进器各自联接到所述低压涡轮，并且其中，所述混合电力推进器系统进一步包括联接到所述高压涡轮的第二电机。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，响应于接收到指示所述失效情形的数据而使用所述电机从所述涡轮机提取功率以减慢所述涡轮机的一个或多个旋转部件包括：
利用所述第一电机从所述低压涡轮提取功率；以及
利用所述第二电机从所述高压涡轮提取功率。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，响应于接收到指示所述失效情形的数据而使用所述电机从所述涡轮机提取功率以减慢所述涡轮机的一个或多个旋转部件包括利用所述第一电机从所述低压涡轮提取功率，并且所述方法进一步包括：
利用所述第二电机将功率提供到所述高压涡轮。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，接收指示失效情形的数据包括接收指示低压系统失效情形的数据。
CN202111010940.5A 2020-08-31 2021-08-31 混合电力飞行器发动机 Pending CN114109599A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063072542P 2020-08-31 2020-08-31
US63/072542 2020-08-31
US17/162158 2021-01-29
US17/162,158 US11618580B2 (en) 2020-08-31 2021-01-29 Hybrid electric aircraft engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114109599A true CN114109599A (zh) 2022-03-01

Family

ID=77338590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111010940.5A Pending CN114109599A (zh) 2020-08-31 2021-08-31 混合电力飞行器发动机

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11618580B2 (zh)
EP (1) EP3960994A1 (zh)
CN (1) CN114109599A (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022228734A2 (de) * 2021-04-26 2022-11-03 Malte Schwarze Effiziente schubkrafterzeugung
EP4148250A1 (en) 2021-09-08 2023-03-15 Rolls-Royce plc An improved gas turbine engine
EP4148263A1 (en) * 2021-09-08 2023-03-15 Rolls-Royce plc An improved gas turbine engine
US11668204B2 (en) * 2021-09-10 2023-06-06 Hamilton Sundstrand Corporation Thermally isolating, magnetically preloaded and coupled thrust bearing and radial support and shaft assembly
DE102023110822A1 (de) 2022-04-26 2023-10-26 Malte SCHWARZE Luftfahrzeug mit effizienter und sicherer Schubkrafterzeugung
FR3141208A1 (fr) * 2022-10-20 2024-04-26 Safran Aircraft Engines Procédé et module de détection de l’état d’un dispositif d’accouplement, turbomachine et aéronef associés
CN116052821B (zh) * 2023-04-03 2023-06-30 中国航发四川燃气涡轮研究院 一种基于温度影响的轮盘材料利用系数确定方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55134717A (en) 1979-04-06 1980-10-20 Carrier Corp Method and device for recovering motive power
DE102004033924A1 (de) 2004-07-14 2006-02-09 Mtu Aero Engines Gmbh Einrichtung zur Detektion eines Wellenbruchs an einer Gasturbine sowie Gasturbine
US7861533B2 (en) * 2006-04-21 2011-01-04 Pratt & Whitney Canada Corp Relighting a turbofan engine
US7854582B2 (en) * 2007-05-08 2010-12-21 Pratt & Whitney Canada Corp. Operation of an aircraft engine after emergency shutdown
WO2009038562A2 (en) 2007-09-19 2009-03-26 Utc Power Corporation Preventing overspeeding of a turbine driven generator
FR2962404B1 (fr) 2010-07-08 2012-07-20 Eurocopter France Architecture electrique pour aeronef a voilure tournante a motorisation hybride
EP2889452B1 (en) * 2013-12-30 2020-07-22 Rolls-Royce Corporation System and method for coordinated control of a power system
EP2930335B1 (en) * 2014-04-10 2019-09-18 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Fuel-air ratio control of gas turbine engines
US10180080B2 (en) * 2016-03-09 2019-01-15 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Electromagnetic propeller brake
US11230385B2 (en) 2017-06-08 2022-01-25 General Electric Company Hybrid-electric propulsion system for an aircraft
US10822100B2 (en) 2017-06-26 2020-11-03 General Electric Company Hybrid electric propulsion system for an aircraft
US10006375B1 (en) * 2017-07-11 2018-06-26 General Electric Company Propulsion system for an aircraft
US10981660B2 (en) 2018-04-19 2021-04-20 The Boeing Company Hybrid propulsion engines for aircraft
GB201807774D0 (en) * 2018-05-14 2018-06-27 Rolls Royce Plc Hybrid aircraft propulsion system
FR3083525B1 (fr) 2018-07-04 2020-07-10 Safran Aircraft Engines Systeme propulsif d'aeronef et aeronef propulse par un tel systeme propulsif integre a l'arriere d'un fuselage de l'aeronef
US11332256B2 (en) 2018-08-21 2022-05-17 General Electric Company Fault tolerant hybrid electric propulsion system for an aerial vehicle
US11097849B2 (en) * 2018-09-10 2021-08-24 General Electric Company Aircraft having an aft engine
US11035300B2 (en) * 2019-03-29 2021-06-15 Rolls-Royce Corporation Control of a gas turbine driving a generator of an electrical system based on faults detected in the electrical system

Also Published As

Publication number Publication date
US11618580B2 (en) 2023-04-04
US20220063825A1 (en) 2022-03-03
EP3960994A1 (en) 2022-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA3009823C (en) Propulsion system for an aircraft
EP3412575B1 (en) Hybrid-electric propulsion system for an aircraft
EP3421369B1 (en) Propulsion system for an aircraft
US11618580B2 (en) Hybrid electric aircraft engine
EP3421368B1 (en) Propulsion system for an aircraft
CA3008982C (en) Propulsion system for an aircraft
US20230182919A1 (en) Propulsion system for an aircraft
EP3960997A1 (en) In-flight hybrid-electric engine shutdown and restart
EP3960996A1 (en) Hybrid electric engine speed regulation
EP3960633A1 (en) Ground operations of a hybrid electric propulsion system
CN114909216A (zh) 主动式压缩机失速恢复
CN114876649A (zh) 燃气涡轮发动机致动装置
CN114109595A (zh) 压缩机失速缓解

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination