DE102022133524A1 - aircraft propulsion system - Google Patents
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Abstract
Ein Antriebssystem (4) für ein Luftfahrzeug (1) umfasst: ein oder mehrere Gasturbinentriebwerke (10, 44), die so angeordnet sind, dass sie einen Kraftstoff verbrennen, um das Luftfahrzeug (1) mit Energie zu versorgen; eine Vielzahl von Kraftstofftanks (50, 52, 53), die jeweils so angeordnet sind, dass sie einen Kraftstoff enthalten, der verwendet wird, um das Luftfahrzeug (1) mit Energie zu versorgen, wobei mindestens zwei Tanks der Vielzahl von Kraftstofftanks (50, 52, 53) unterschiedliche Kraftstoffe enthalten, wobei die unterschiedlichen Kraftstoffe unterschiedliche Anteile eines nachhaltigen Flugkraftstoffs aufweisen; und einen Kraftstoffmanager (214). Der Kraftstoffmanager (214) ist so eingerichtet, dass er Informationen über den in jedem Kraftstofftank (50, 52, 53) enthaltenen Kraftstoff speichert und die Kraftstoffzufuhr so steuert, dass er einen bestimmten Kraftstoff entsprechend auswählt, um zumindest den Großteil der Vorgänge am Boden zu betreiben. Der Kraftstoffmanager (214) kann zusätzlich feststellen, welcher Tank (52) den Kraftstoff mit dem höchsten Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs enthält; und dieser Kraftstoff kann verwendet werden, um zumindest den Großteil der Operationen am Boden zu betreiben.A propulsion system (4) for an aircraft (1) comprises: one or more gas turbine engines (10,44) arranged to combust a fuel to power the aircraft (1); a plurality of fuel tanks (50, 52, 53) each arranged to contain a fuel used to power the aircraft (1), at least two of said plurality of fuel tanks (50, 52, 53) contain different fuels, the different fuels having different proportions of a sustainable aviation fuel; and a fuel manager (214). The fuel manager (214) is set up to store information about the fuel contained in each fuel tank (50, 52, 53) and to control the fuel supply in such a way that it selects a specific fuel accordingly in order to cover at least the majority of operations on the ground operate. The fuel manager (214) can additionally determine which tank (52) contains the fuel with the highest proportion of sustainable aviation fuel; and this fuel can be used to power at least the majority of operations on the ground.
Description
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Luftfahrzeugantriebssysteme und auf Verfahren zum Betrieb von Luftfahrzeugen, die das Management von Kraftstoffen unterschiedlicher Art umfassen, einschließlich der Erfassung von Kraftstoffeigenschaften und Maßnahmen zur Verbesserung der Luftfahrzeugleistung auf der Grundlage der gewonnenen Daten, sowie auf Verfahren zur Modifizierung von Luftfahrzeugen, um die Durchführung solcher Verfahren zu ermöglichen.The present disclosure relates to aircraft propulsion systems and to methods for operating aircraft, which include the management of fuels of different types, including the detection of fuel properties and measures to improve aircraft performance based on the data obtained, as well as methods for modifying aircraft, to enable such procedures to be carried out.
In der Luftfahrtindustrie wird ein Trend zur Verwendung von Kraftstoffen erwartet, die sich von den herkömmlichen Kerosin-basierten Düsenkraftstoffen, die derzeit im Allgemeinen verwendet werden, unterscheiden. Diese Kraftstoffe können andere Kraftstoffmerkmale aufweisen, z. B. einen geringeren Gehalt an Aromaten oder einen geringeren Schwefelgehalt im Vergleich zu Kohlenwasserstoffkraftstoffen auf Erdölbasis.The aviation industry is expected to trend towards using fuels other than the conventional kerosene-based jet fuels now in general use. These fuels may have other fuel characteristics, e.g. B. a lower aromatic content or a lower sulfur content compared to petroleum based hydrocarbon fuels.
Daher müssen die Kraftstoffeigenschaften angesichts der größeren Variationsmöglichkeiten berücksichtigt und die Steuerung und das Management der Luftfahrzeugantriebssysteme und der Kraftstoffversorgung an diese neuen Kraftstoffe angepasst werden.Therefore, in view of the greater possibility of variation, the fuel properties must be taken into account and the control and management of aircraft propulsion systems and fuel supply must be adapted to these new fuels.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Identifizierung eines Kraftstoffs bereitgestellt, der in einem Kraftstofftank eines Luftfahrzeugs enthalten und zum Antrieb eines Gasturbinentriebwerks des Luftfahrzeugs angeordnet ist. Das Verfahren wird von einer Verarbeitungsschaltung des Luftfahrzeugs durchgeführt und umfasst:
- Ermittlung einer oder mehrerer Kraftstoffmerkmale des bereits im Kraftstofftank vorhandenen Kraftstoffs vor dem Betanken;
- Bestimmung einer oder mehrerer Kraftstoffmerkmale eines Kraftstoffs, der dem Kraftstofftank beim Tanken zugeführt wird; und
- Berechnung einer oder mehrerer Kraftstoffmerkmale des resultierenden, nach dem Tanken im Kraftstofftank befindlichen Kraftstoffs.
- determining one or more fuel characteristics of the fuel already in the fuel tank prior to refueling;
- determining one or more fuel characteristics of a fuel supplied to the fuel tank during refueling; and
- Calculation of one or more fuel characteristics of the resulting fuel in the fuel tank after refueling.
Dieser Ansatz kann als aktiver unendlicher Summierungsansatz bezeichnet werden, da Maßnahmen ergriffen werden, um eine Aufzeichnung des Kraftstoffs an Bord eines Luftfahrzeugs zu erstellen und kontinuierlich zu aktualisieren. Das Verfahren kann für jeden einzelnen von mehreren Kraftstofftanks des Luftfahrzeugs oder für den gesamten Kraftstoff an Bord des Luftfahrzeugs durchgeführt werden, unabhängig davon, in welchem Tank er sich befindet.This approach can be referred to as an active infinite summation approach, since measures are taken to create and continuously update a record of fuel onboard an aircraft. The method may be performed for any one of a plurality of aircraft fuel tanks or for all fuel on board the aircraft, regardless of which tank it is in.
Die Ermittlung eines oder mehrerer Kraftstoffmerkmale eines bereits im Kraftstofftank befindlichen Kraftstoffs vor dem Betanken kann darin bestehen, dass diese Merkmale aus einem Rechenspeicher abgerufen, direkt erfasst oder aus anderen erfassten Parametern bestimmt werden.The determination of one or more fuel characteristics of a fuel that is already in the fuel tank before refueling can consist in retrieving these characteristics from a computer memory, acquiring them directly or determining them from other acquired parameters.
Der Schritt der Ermittlung eines oder mehrerer Kraftstoffmerkmale eines bereits im Kraftstofftank vorhandenen Kraftstoffs vor dem Betanken kann die Feststellung eines oder mehrerer Eigenschaften der Zusammensetzung des bereits im Kraftstofftank vorhandenen Kraftstoffs umfassen.The step of determining one or more fuel characteristics of a fuel already in the fuel tank prior to refueling may include determining one or more compositional properties of the fuel already in the fuel tank.
Der Schritt der Ermittlung eines oder mehrerer Kraftstoffmerkmale eines bereits im Kraftstofftank vorhandenen Kraftstoffs vor dem Betanken kann das Ergebnis einer früheren Bestimmung umfassen, die unter Verwendung der oben für diesen ersten Aspekt beschriebenen Methode zur Identifizierung eines Kraftstoffs durchgeführt wurde.The step of determining one or more fuel characteristics of a fuel already present in the fuel tank prior to refueling may comprise the result of a previous determination made using the method of identifying a fuel described above for this first aspect.
Der Schritt der Ermittlung eines oder mehrerer Kraftstoffmerkmale eines bereits im Kraftstofftank vorhandenen Kraftstoffs vor dem Betanken kann die Aufrechterhaltung aktueller Kraftstoffmerkmalsdaten umfassen, indem die Kraftstoffmerkmale des im Tank befindlichen Kraftstoffs nach jedem Betanken des Luftfahrzeugs aktualisiert werden.The step of determining one or more fuel characteristics of a fuel already in the fuel tank prior to refueling may include maintaining current fuel characteristics data by updating the fuel characteristics of the fuel in the tank after each refueling of the aircraft.
Der Schritt der Bestimmung einer oder mehrerer Kraftstoffmerkmale des beim Tanken in den Kraftstofftank eingefüllten Kraftstoffs kann das Lesen eines mit dem bereitgestellten Kraftstoff verbundenen Strichcodes umfassen.The step of determining one or more fuel characteristics of the fuel added to the fuel tank at refueling may include reading a bar code associated with the provided fuel.
Die Kraftstoffmerkmale können Parameter der Kohlenwasserstoffverteilung des Kraftstoffs sein oder umfassen. Die Kraftstoffmerkmale können sein oder umfassen:
- i. den prozentualen Anteil an nachhaltigem Flugbenzin im Kraftstoff;
- ii. den Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen im Kraftstoff;
- iii. den Gehalt an multiaromatischen Kohlenwasserstoffen im Kraftstoff;
- iv. der prozentuale Anteil der stickstoffhaltigen Spezies im Kraftstoff;
- v. das Vorhandensein oder der prozentuale Anteil einer Tracer-Spezies oder eines Spurenelements im Kraftstoff (z. B. eine im Kraftstoff inhärent vorhandene Spurensubstanz, die von Kraftstoff zu Kraftstoff variieren und so zur Identifizierung eines Kraftstoffs verwendet werden kann, und/oder eine absichtlich zugesetzte Substanz, die als Tracer wirkt);
- vi. das Wasserstoff-Kohlenstoff-Verhältnis (H/C) des Kraftstoffs;
- vii. die Kohlenwasserstoffverteilung des Kraftstoffs;
- viii. das Niveau der Emissionen nichtflüchtiger Partikel (nvPM) bei der Verbrennung (z. B. bei der Verbrennung für eine bestimmte Brennkammerkonstruktion unter bestimmten Betriebsbedingungen);
- ix. Naphthalin-Gehalt des Kraftstoffs;
- x. Schwefelgehalt des Kraftstoffs;
- xi. Cycloparaffingehalt des Kraftstoffs;
- xii. Sauerstoffgehalt des Kraftstoffs;
- xiii. thermische Stabilität des Kraftstoffs (z. B. thermische Durchbruchstemperatur);
- xiv. Grad der Verkokung des Kraftstoffs;
- xv. die Angabe, dass es sich bei dem Kraftstoff um einen fossilen Kraftstoff handelt, z. B. fossiles Kerosin; und
- xvi. eine oder mehrere Eigenschaften wie Dichte, Viskosität, Heizwert und/oder Wärmekapazität.
- i. the percentage of sustainable aviation fuel in the fuel;
- ii. the content of aromatic hydrocarbons in the fuel;
- iii. the content of multiaromatic hydrocarbons in the fuel;
- IV. the percentage of nitrogenous species in the fuel;
- v. the presence or percentage of a tracer species or trace element in the fuel (e.g. a trace substance inherent in the fuel that varies from fuel to fuel and can thus be used to identify a fuel, and/or an intentionally added substance , which acts as a tracer);
- vi. the hydrogen to carbon ratio (H/C) of the fuel;
- vii. the hydrocarbon distribution of the fuel;
- viii. the level of non-volatile particulate matter (nvPM) emissions during combustion (e.g. during combustion for a given combustor design under given operating conditions);
- ix. naphthalene content of the fuel;
- x. fuel sulfur content;
- xi. cycloparaffin content of the fuel;
- xiii. fuel oxygen content;
- xiii. thermal stability of the fuel (e.g. thermal breakdown temperature);
- xiv. degree of fuel coking;
- xv. the indication that the fuel is a fossil fuel, e.g. B. fossil kerosene; and
- xv. one or more properties such as density, viscosity, calorific value and/or heat capacity.
Das Verfahren kann ferner die chemische oder physikalische Erfassung eines oder mehrerer Parameter des resultierenden Kraftstoffs im Kraftstofftank nach dem Betanken und die Überprüfung eines oder mehrerer der berechneten Kraftstoffmerkmale auf der Grundlage des einen oder der mehreren erfassten Parameter umfassen. Bei den erfassten Parametern kann es sich um Kraftstoffmerkmale handeln, oder sie können zur Berechnung oder Ableitung von Kraftstoffmerkmalen verwendet werden - zum Beispiel können die erfassten Parameter die Wellendrehzahl und der Massendurchsatz des Kraftstoffs sein, aus denen der Heizwert (ein Kraftstoffmerkmal) bestimmt werden kann, oder die erfassten Parameter können die Kraftstoffdichte und/oder das Vorhandensein eines Tracers sein, die beide Kraftstoffmerkmale sind.The method may further include chemically or physically sensing one or more parameters of the resulting fuel in the fuel tank after refueling and verifying one or more of the calculated fuel characteristics based on the one or more sensed parameters. The sensed parameters may be fuel characteristics, or they may be used to calculate or derive fuel characteristics - for example, the sensed parameters may be shaft speed and fuel mass flow rate, from which the heating value (a fuel characteristic) may be determined, or the sensed parameters may be fuel density and/or the presence of a tracer, both of which are fuel characteristics.
Das Ermitteln der einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale eines vor dem Betanken bereits im Kraftstofftank vorhandenen Kraftstoffs kann das Ermitteln gespeicherter Kraftstoffmerkmale umfassen. Das Verfahren kann ferner die chemische oder physikalische Erfassung eines oder mehrerer Parameter eines bereits im Kraftstofftank befindlichen Kraftstoffs vor dem Betanken und die Überprüfung der Eingabe in den Berechnungsschritt auf der Grundlage des einen oder der mehreren erfassten Parameter umfassen.Determining the one or more fuel characteristics of a fuel already present in the fuel tank prior to refueling may include determining stored fuel characteristics. The method may further include chemically or physically sensing one or more parameters of a fuel already in the fuel tank prior to refueling and validating the input to the calculating step based on the one or more sensed parameters.
Das Verfahren kann ferner die chemische und/oder physikalische Bestimmung eines oder mehrerer Parameter des Kraftstoffs im Kraftstofftank und die Verwendung der bestimmten Werte zum Ersetzen der gespeicherten Kraftstoffmerkmale für den Kraftstoff im Kraftstofftank umfassen.The method may further include chemically and/or physically determining one or more parameters of the fuel in the fuel tank and using the determined values to substitute the stored fuel characteristics for the fuel in the fuel tank.
Die chemische und/oder physikalische Bestimmung eines oder mehrerer Parameter des Kraftstoffs im Kraftstofftank kann durch Entnahme einer Probe des Kraftstoffs aus dem Kraftstofftank zur Off-Wing Prüfung erfolgen.The chemical and/or physical determination of one or more parameters of the fuel in the fuel tank can take place by taking a sample of the fuel from the fuel tank for off-wing testing.
Die chemische und/oder physikalische Bestimmung eines oder mehrerer Parameter des Kraftstoffs im Kraftstofftank und die Verwendung der ermittelten Werte zum Ersetzen der gespeicherten Kraftstoffmerkmale für den Kraftstoff im Kraftstofftank kann als Reaktion auf ein Auslöseereignis durchgeführt werden, wie beispielsweise:
- i. einen Schwellenwert für die Zeit, die seit einer früheren chemischen und/oder physikalischen Bestimmung des einen oder der mehreren Parameter des Kraftstoffs im Kraftstofftank verstrichen ist;
- ii. eine Schwellenzahl von Betankungsvorgängen und/oder Flügen, die seit einer vorherigen Bestimmung des einen oder der mehreren Parameter des Kraftstoffs im Kraftstofftank erreicht wurde; und/oder
- iii. eine Diskrepanz zwischen einem oder mehreren der berechneten Merkmale und einem erkannten Parameter, die einen Schwellenwert überschreitet.
- i. a threshold for the time elapsed since a previous chemical and/or physical determination of the one or more parameters of the fuel in the fuel tank;
- ii. a threshold number of fuelings and/or flights achieved since a previous determination of the one or more parameters of the fuel in the fuel tank; and or
- iii. a discrepancy between one or more of the calculated features and a detected parameter that exceeds a threshold.
Das Verfahren kann ferner die Steuerung des Antriebssystems auf der Grundlage der berechneten einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale des resultierenden Kraftstoffs im Kraftstofftank nach der Betankung umfassen, beispielsweise wie unten in Bezug auf den vierten und fünften Aspekt beschrieben.The method may further include controlling the power system based on the calculated one or more fuel characteristics of the resulting fuel in the fuel tank after refueling, for example as described below in relation to the fourth and fifth aspects.
Das Verfahren kann ferner das Vorschlagen oder Einleiten einer Änderung des Flugprofils auf der Grundlage der einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale des sich nach dem Betanken im Kraftstofftank befindlichen Kraftstoffs umfassen, beispielsweise wie unten in Bezug auf den sechsten und siebten Aspekt beschrieben.The method may further comprise proposing or initiating a change in the flight profile based on the one or more fuel characteristics of the fuel in the fuel tank after refueling, for example as described below in relation to the sixth and seventh aspects.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zur Steuerung des Antriebssystems eines Luftfahrzeugs bereitgestellt, wobei das Antriebssystem ein Gasturbinentriebwerk und einen Kraftstofftank umfasst, der so angeordnet ist, dass er das Gasturbinentriebwerk mit Kraftstoff versorgt, wobei das Verfahren umfasst:
- Ermittlung einer oder mehrerer Kraftstoffmerkmale des bereits im Kraftstofftank vorhandenen Kraftstoffs vor dem Betanken;
- Bestimmung einer oder mehrerer Kraftstoffmerkmale eines Kraftstoffs, der dem Kraftstofftank beim Tanken zugeführt wird;
- Berechnung einer oder mehrerer Kraftstoffmerkmale des resultierenden Kraftstoffs im Kraftstofftank nach der Betankung; und
- Steuerung des Antriebssystems auf der Grundlage der berechneten einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale des resultierenden Kraftstoffs im Kraftstofftank nach der Betankung.
- determining one or more fuel characteristics of the fuel already in the fuel tank prior to refueling;
- determining one or more fuel characteristics of a fuel supplied to the fuel tank during refueling;
- calculating one or more fuel characteristics of the resulting fuel in the fuel tank after refueling; and
- Controlling the propulsion system based on the calculated one or more fuel characteristics of the resulting fuel in the fuel tank after refueling.
Die Ermittlung einer oder mehrerer Kraftstoffmerkmale eines bereits im Kraftstofftank vorhandenen Kraftstoffs vor dem Betanken kann Folgendes umfassen:
- (i) Erfassen eines oder mehrerer Merkmale der Zusammensetzung des bereits im Kraftstofftank vorhandenen Kraftstoffs; oder
- (ii) Erhalten des Ergebnisses einer früheren Bestimmung, die mit dem Verfahren des ersten Aspekts durchgeführt wurde.
- (i) detecting one or more characteristics of the composition of the fuel already present in the fuel tank; or
- (ii) Obtaining the result of a previous determination made with the method of the first aspect.
Gemäß einem dritten Aspekt ist ein Antriebssystem für ein Luftfahrzeug vorgesehen, das Folgendes umfasst:
- ein Gasturbinentriebwerk, wobei das Gasturbinentriebwerk optional umfasst:
- einen Triebwerkskern mit einer Turbine, einem Verdichter und einer Kernwelle, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet; und
- einen Fan, der stromaufwärts des Triebwerkskerns angeordnet ist, wobei der Fan eine Vielzahl von Fanschaufeln umfasst und so angeordnet ist, dass er durch einen Abtrieb von der Kernwelle angetrieben wird;
- einen Kraftstofftank, der so angeordnet ist, dass er einen Kraftstoff zum Antrieb der Gasturbine enthält; und
- einen Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker, der dazu vorgesehen ist:
- aktuelle Kraftstoffmerkmale zu speichern, wobei die Kraftstoffmerkmale eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale des im Kraftstofftank vorhandenen Kraftstoffs umfassen;
- eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale eines beim Tanken in den Kraftstofftank eingefüllten Kraftstoffs zu erhalten; und
- aktualisierte Werte für das eine oder die mehreren Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs im Kraftstofftank nach dem Betanken zu berechnen.
- a gas turbine engine, the gas turbine engine optionally comprising:
- an engine core having a turbine, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor; and
- a fan positioned upstream of the engine core, the fan including a plurality of fan blades and arranged to be driven by an output from the core shaft;
- a fuel tank arranged to contain fuel for driving the gas turbine; and
- a fuel composition tracker designed to:
- store current fuel characteristics, the fuel characteristics including one or more fuel characteristics of the fuel present in the fuel tank;
- obtain one or more fuel characteristics of a fuel filled into the fuel tank during refueling; and
- calculate updated values for the one or more fuel characteristics of the fuel in the fuel tank after refueling.
Die aktualisierten Werte können dann an die Stelle der gespeicherten Werte treten und in künftigen Iterationen der vom Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker durchgeführten Schritte verwendet werden.The updated values can then replace the stored values and be used in future iterations of the steps performed by the fuel composition tracker.
Bei den Kraftstoffmerkmale kann es sich um Daten zur Kraftstoffzusammensetzung handeln, einschließlich eines oder mehrerer Parameter der Kohlenwasserstoffverteilung des Kraftstoffs.The fuel characteristics may be fuel composition data including one or more fuel hydrocarbon distribution parameters.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein nicht-transitorisches computerlesbares Medium bereitgestellt, auf dem Anweisungen gespeichert sind, die, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, das Verfahren des ersten und/oder zweiten Aspekts durchzuführen. Der Prozessor kann ein elektronisches Triebwerkssteuergerät des Luftfahrzeugs sein oder ein Teil davon sein.According to a further aspect there is provided a non-transitory computer readable medium storing instructions which when executed by a processor cause the processor to perform the method of the first and/or second aspect. The processor may be or be part of an aircraft electronic engine control unit.
Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Luftfahrzeugs bereitgestellt, das ein Gasturbinentriebwerk und einen Kraftstofftank umfasst, der so angeordnet ist, dass er das Gasturbinentriebwerk mit Kraftstoff versorgt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- Bestimmen einer oder mehrerer Kraftstoffcharakteristiken des Kraftstoffs, der dem Gasturbinentriebwerk zugeführt werden soll; und
- Vorschlagen oder Einleiten einer Änderung des Flugprofils des Luftfahrzeugs auf der Grundlage der einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale.
- determining one or more fuel characteristics of the fuel to be delivered to the gas turbine engine; and
- Proposing or initiating a change in the flight profile of the aircraft based on the one or more fuel characteristics.
Die Umsetzung dieses Aspekts kann es daher ermöglichen, Umweltvorteile (z. B. reduzierte oder maßgeschneiderte Kondensstreifenbildung) und/oder betriebliche Vorteile (z. B. verbesserte Kraftstoffverbrennung) auf der Grundlage der Kenntnis des verbrannten Kraftstoffs zu erzielen.The implementation of this aspect may therefore allow environmental benefits (e.g. reduced or tailored contrail formation) and/or operational benefits (e.g. improved fuel burn) to be achieved based on knowledge of the fuel burned.
In einigen Beispielen kann das Verfahren umfassen, dass die Änderung des Flugprofils auf der Grundlage der ermittelten Merkmale automatisch eingeleitet wird. In einigen Beispielen kann das Verfahren die Benachrichtigung eines Piloten über die vorgeschlagene Änderung des Flugprofils auf der Grundlage der ermittelten Merkmale umfassen und dem Piloten die Möglichkeit geben, die Änderung zu bestätigen oder zu verwerfen. In einigen Implementierungen kann je nach der Art der Änderung eines der beiden Beispiele durchgeführt werden.In some examples, the method may include automatically initiating the modification of the flight profile based on the determined characteristics. In some examples, the method may include notifying a pilot of the proposed flight profile change based on the determined characteristics and providing the pilot with an opportunity to confirm or reject the change. In some implementations, either example may be performed depending on the nature of the change.
Das eine oder die mehreren Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs können mindestens eines der oben aufgeführten Kraftstoffmerkmale umfassen.The one or more fuel attributes of the fuel may include at least one of the fuel attributes listed above.
Die Änderung des Flugprofils auf der Grundlage der Kraftstoffmerkmale kann mindestens eines der folgenden Elemente umfassen:
- (i) eine Änderung der vorgesehenen Flughöhe; und
- (ii) eine Änderung der geplanten Route.
- (i) a change in intended flight altitude; and
- (ii) a change in planned route.
Die Bestimmung eines oder mehrerer Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs kann die Durchführung des Verfahrens des ersten Aspekts umfassen, insbesondere durch:
- Ermittlung einer oder mehrerer Kraftstoffmerkmale des bereits im Kraftstofftank vorhandenen Kraftstoffs vor dem Betanken;
- Bestimmung einer oder mehrerer Kraftstoffmerkmale eines Kraftstoffs, der dem Kraftstofftank beim Tanken zugeführt wird; und
- Berechnung einer oder mehrerer Kraftstoffmerkmale des nach dem Tanken im Kraftstofftank befindlichen Kraftstoffs.
- determining one or more fuel characteristics of the fuel already in the fuel tank prior to refueling;
- determining one or more fuel characteristics of a fuel supplied to the fuel tank during refueling; and
- Calculation of one or more fuel characteristics of the fuel in the fuel tank after refuelling.
Das Verfahren kann ferner das Empfangen von Wettervorhersagen für eine geplante Route des Luftfahrzeugs umfassen. Die empfangenen vorhergesagten Wetterbedingungen können verwendet werden, um die Änderungen der geplanten Route und/oder Höhe zu beeinflussen.The method may further include receiving weather forecasts for a planned route of the aircraft. The received forecast weather conditions can be used to influence the changes in planned route and/or altitude.
Die Bestimmung der einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale kann auf der Grundlage der Erfassung einer oder mehrerer Kraftstoffeigenschaften erfolgen. Die Erfassung kann am Flügel erfolgen.The determination of the one or more fuel characteristics may be based on the detection of one or more fuel properties. The detection can take place on the wing.
Die Bestimmung der einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale kann auf der Grundlage empfangener Daten über die Kraftstoffzusammensetzung erfolgen, z. B. auf der Grundlage von Daten, die dem Luftfahrzeug von einem Dritten elektronisch übermittelt oder über eine Benutzerschnittstelle an Bord des Luftfahrzeugs eingegeben wurden. Die Daten zur Kraftstoffzusammensetzung können dem Luftfahrzeug beim Betanken zur Verfügung gestellt werden.The determination of the one or more fuel characteristics may be based on received fuel composition data, e.g. B. based on data electronically transmitted to the aircraft by a third party or entered via a user interface on board the aircraft. Fuel composition data may be made available to the aircraft during refueling.
Die eine oder mehrere Kraftstoffstoffmerkmalen können für Kraftstoff in einem oder mehreren Kraftstofftanks des Luftfahrzeugs bestimmt werden.The one or more fuel characteristics may be determined for fuel in one or more fuel tanks of the aircraft.
Eine oder mehrere der Kraftstoffmerkmale, z. B. der Heizwert, können aus der Leistung des Gasturbinentriebwerks während der Warmlaufphase des Triebwerks, des Rollens, des Starts und des Steigflugs des Luftfahrzeugs abgeleitet werden. Das geplante Flugprofil während des Reiseflugs kann auf der Grundlage der einen oder mehreren abgeleiteten Kraftstoffmerkmale geändert bzw. aktualisiert werden.One or more of the fuel characteristics, e.g. B. the heating value, can be derived from the performance of the gas turbine engine during the warm-up phase of the engine, taxi, take-off and climb of the aircraft. The planned in-cruise flight profile may be modified or updated based on the one or more derived fuel characteristics.
Gemäß einem fünften Aspekt ist ein Antriebssystem für ein Luftfahrzeug vorgesehen, das Folgendes umfasst:
- ein Gasturbinentriebwerk, wobei das Gasturbinentriebwerk optional umfasst:
- einen Triebwerkskern mit einer Turbine, einem Verdichter und einer Kernwelle, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet; und
- einen Fan, der stromaufwärts des Triebwerkskerns angeordnet ist, wobei der Fan eine Vielzahl von Fanschaufeln umfasst und so angeordnet ist, dass er durch einen Abtrieb von der Kernwelle angetrieben wird;
- einen Kraftstofftank, der so angeordnet ist, dass er einen Kraftstoff zum Antrieb der Gasturbine enthält; und
- ein Modul zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung, das dazu dient:
- eine oder mehrere Kraftstoffcharakteristiken des dem Gasturbinentriebwerk zuzuführenden Kraftstoffs zu bestimmen; und
- eine Flugprofil-Einstellvorrichtung, die dazu dient:
- eine Änderung des Flugprofils des Luftfahrzeugs auf der Grundlage der einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs vorzuschlagen oder einzuleiten.
- a gas turbine engine, the gas turbine engine optionally comprising:
- an engine core having a turbine, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor; and
- a fan positioned upstream of the engine core, the fan including a plurality of fan blades and arranged to be driven by an output from the core shaft;
- a fuel tank arranged to contain fuel for driving the gas turbine; and
- a fuel composition determination module that is used to:
- determine one or more fuel characteristics of fuel to be delivered to the gas turbine engine; and
- a flight profile setting device designed to:
- propose or initiate a change in the flight profile of the aircraft based on the one or more fuel characteristics of the fuel.
Die Flugprofil-Einstellvorrichtung kann so eingerichtet sein, dass sie auf der Grundlage der Kraftstoffmerkmale mindestens eine der folgenden Maßnahmen einleitet oder vorschlägt:
- (i) eine Änderung der vorgesehenen Flughöhe; und
- (ii) eine Änderung der geplanten Route.
- (i) a change in intended flight altitude; and
- (ii) a change in planned route.
Das Antriebssystem kann so eingerichtet sein, dass es das im vierten Aspekt beschriebene Verfahren durchführt.The drive system can be set up in such a way that it carries out the method described in the fourth aspect.
Gemäß einem sechsten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Luftfahrzeugs mit einem Antriebssystem bereitgestellt, wobei das Antriebssystem ein Gasturbinentriebwerk und einen Kraftstofftank umfasst, der so angeordnet ist, dass er das Gasturbinentriebwerk mit Kraftstoff versorgt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- Bestimmen einer oder mehrerer Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs, der dem Gasturbinentriebwerk zugeführt werden soll; und
- Steuern des Antriebssystems auf der Grundlage der einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale.
- determining one or more fuel characteristics of the fuel to be supplied to the gas turbine engine; and
- Controlling the power system based on the one or more fuel characteristics.
Die Umsetzung dieses Aspekts kann es daher ermöglichen, Umweltvorteile (z. B. reduzierte oder maßgeschneiderte Kondensstreifenbildung) und/oder betriebliche Vorteile (z. B. verbesserte Effizienz der Kraftstoffverbrennung) auf der Grundlage der Kenntnis des verbrannten Kraftstoffs zu erzielen.The implementation of this aspect may therefore allow environmental benefits (e.g. reduced or tailored contrail formation) and/or operational benefits (e.g. improved fuel combustion efficiency) to be achieved based on knowledge of the fuel burned.
In einigen Beispielen kann das Verfahren die Steuerung des Antriebssystems auf der Grundlage der ermittelten Merkmale umfassen, ohne eine Eingabe oder Genehmigung des Piloten einzuholen. In einigen Beispielen kann das Verfahren die Benachrichtigung eines Piloten über die vorgeschlagene Änderung der Steuerung des Antriebssystems auf der Grundlage der ermittelten Merkmale umfassen und dem Piloten die Möglichkeit geben, die Änderung zu bestätigen oder zu verwerfen. In einigen Implementierungen kann je nach Art der Änderung eines der beiden Beispiele durchgeführt werden. Die Steuerung kann also direkt oder nach der Überprüfung erfolgen.In some examples, the method may include controlling the propulsion system based on the determined characteristics without seeking pilot input or approval. In some examples, the method may include notifying a pilot of the proposed change to control of the propulsion system based on the determined characteristics and providing the pilot with an opportunity to confirm or reject the change. In some implementations, either example may be performed depending on the nature of the change. The control can therefore take place directly or after the check.
Das Verfahren kann während des Fluges iterativ durchgeführt werden, z. B. aufgrund von Änderungen der Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk und/oder Änderungen der Bedingungen und der Flugphase.The method can be performed iteratively during flight, e.g. B. due to changes in fueling of the gas turbine engine and/or changes in conditions and phase of flight.
Das eine oder die mehreren Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs können eines oder mehrere der oben aufgeführten Merkmale umfassen.The one or more fuel attributes of the fuel may include one or more of the attributes listed above.
Das Verfahren kann ferner den Empfang von Wetterdaten umfassen, die sich auf die Wetterbedingungen in der Umgebung des Luftfahrzeugs oder entlang einer geplanten Route des Luftfahrzeugs beziehen. Die empfangenen Wetterdaten können verwendet werden, um die Steuerung des Antriebssystems zu beeinflussen.The method may further include receiving weather data relating to weather conditions in the vicinity of the aircraft or along a planned route of the aircraft. The received weather data can be used to influence the control of the propulsion system.
Das Verfahren kann ferner die Erfassung der Wetterbedingungen in der Umgebung des Luftfahrzeugs während des Flugs umfassen. Die erfassten Wetterbedingungen können dazu verwendet werden, die Steuerung des Antriebssystems zu beeinflussen.The method may further include detecting weather conditions in the vicinity of the aircraft during flight. The detected weather conditions can be used to influence the control of the propulsion system.
Die Steuerung des Antriebssystems auf der Grundlage der Kraftstoffmerkmale kann während des Fluges Änderungen an einem oder mehreren der folgenden Punkte umfassen:
- • Ein Betriebsparameter eines Wärmemanagementsystems des Luftfahrzeugs (z. B. eines Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers) kann geändert werden, oder die Temperatur des einer Brennkammer des Triebwerks zugeführten Kraftstoffs kann geändert werden.
- • Wenn an Bord eines Luftfahrzeugs mehr als ein Kraftstoff gelagert wird, kann die Auswahl des zu verwendenden Kraftstoffs für bestimmte Betriebsarten (z. B. für den Betrieb am Boden im Gegensatz zum Flug, für das Anlassen bei niedrigen Temperaturen oder für Betriebsarten mit unterschiedlichen Schubanforderungen) auf der Grundlage von Kraftstoffmerkmalen wie dem Anteil an nachhaltigem Flugkraftstoff („Sustainable Aviation Fuel“ - SAF), dem Potenzial zur Bildung von nichtflüchtigem Feinstaub (nvPM), der Viskosität und dem Heizwert getroffen werden. Ein Kraftstoffzufuhrsystem kann daher auf der Grundlage der Kraftstoffmerkmale angemessen gesteuert werden.
- • Eine oder mehrere Flugsteuerungsflächen des Luftfahrzeugs können so eingestellt werden, dass die Flugroute und/oder die Flughöhe aufgrund der Kenntnis des Kraftstoffs geändert wird.
- • Der Überlaufprozentsatz einer Kraftstoffpumpe (d. h. der Anteil des gepumpten Kraftstoffs, der zurückgeführt wird, anstatt der Verbrennungsanlage zugeführt zu werden) basiert auf dem %SAF des Kraftstoffs. Die Pumpe und/oder ein oder mehrere Ventile können daher auf der Grundlage der Kraftstoffmerkmale entsprechend gesteuert werden.
- • Die Einstellung der Leitschaufeln mit variablem Einlass (VIGVs) kann auf der Grundlage der Kraftstoffmerkmale geändert werden. Die VIGVs können daher je nach den Kraftstoffmerkmalen verschoben werden oder eine Bewegung der VIGVs kann aufgehoben werden.
- • An operational parameter of an aircraft's thermal management system (eg, a fuel-to-oil heat exchanger) may be changed, or the temperature of fuel supplied to an engine's combustor may be changed.
- • When more than one fuel is stored on board an aircraft, the choice of fuel to use for specific modes of operation (e.g. for operations on the ground versus in flight, for low temperature starting, or for modes of operation with different thrust requirements ) based on fuel characteristics such as Sustainable Aviation Fuel (SAF) content, non-volatile particulate matter (nvPM) formation potential, viscosity and calorific value. A fuel supply system can therefore be appropriately controlled based on the fuel characteristics.
- • One or more of the aircraft's flight control surfaces can be set to change flight path and/or altitude based on knowledge of fuel.
- • A fuel pump's spill percentage (ie, the proportion of pumped fuel that is returned rather than sent to the incinerator) is based on the %SAF of the fuel. The pump and/or one or more valves can therefore be controlled accordingly based on the fuel characteristics.
- • Variable Inlet Guide Vanes (VIGVs) can be tuned based on fuel characteristics. The VIGVs can therefore be moved or a movement of the VIGVs can be canceled depending on the fuel characteristics.
Diese Optionen können als Steuerungsbeispiele bezeichnet werden, da sie Beispiele dafür sind, wie das Antriebssystem auf der Grundlage der Kraftstoffmerkmale gesteuert werden kann.These options can be referred to as control examples because they are examples of how the power system can be controlled based on the fuel characteristics.
(Der prozentuale Anteil an nachhaltigem Flugkraftstoff (%SAF) eines Kraftstoffs kann gravimetrisch oder volumetrisch angegeben werden - es ist bekannt, dass es häufig - im Allgemeinen geringe - Unterschiede in der Dichte zwischen SAF und herkömmlichen Düsenkraftstoffen wie Jet A gibt).(The Sustainable Aviation Fuel Percentage (%SAF) of a fuel can be expressed gravimetrically or volumetrically - it is known that there are frequent - generally small - differences in density between SAF and traditional jet fuels such as Jet A).
Die Bestimmung der einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale kann auf der Grundlage der Erfassung einer oder mehrerer Kraftstoffeigenschaften erfolgen. Die Erfassung kann am Flügel erfolgen.The determination of the one or more fuel characteristics may be based on the detection of one or more fuel properties. The detection can take place on the wing.
Die Bestimmung der einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale kann auf der Grundlage von empfangenen Daten zur Kraftstoffzusammensetzung erfolgen. Die Daten über die Kraftstoffzusammensetzung können dem Luftfahrzeug beim Betanken übermittelt werden.The determination of the one or more fuel characteristics may be based on received fuel composition data. The data on the fuel composition can be transmitted to the aircraft when refueling.
Die eine oder mehrere Kraftstoffstoffmerkmalen können für Kraftstoff in einem oder mehreren Kraftstofftanks des Luftfahrzeugs bestimmt werden.The one or more fuel characteristics may be determined for fuel in one or more fuel tanks of the aircraft.
Die eine oder mehrere Kraftstoffstoffmerkmalen können für jeden von mehreren an Bord des Luftfahrzeugs gelagerten Kraftstoffen bestimmt werden.The one or more fuel characteristics may be determined for each of a plurality of fuels stored onboard the aircraft.
Das eine oder die mehreren Kraftstoffmerkmale können für Kraftstoff unmittelbar vor dem Eintritt in eine Brennkammer des Gasturbinentriebwerks bestimmt werden. Die Bestimmung der einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs unmittelbar vor dem Eintritt in die Brennkammer des Gasturbinentriebwerks kann während des Fluges mehrmals durchgeführt werden, um Änderungen der Kraftstoffzusammensetzung zu berücksichtigen.The one or more fuel characteristics may be determined for fuel just before entering a combustor of the gas turbine engine. The determination of the one or more fuel characteristics of the fuel just prior to entry into the combustor of the gas turbine engine may be performed multiple times during flight to account for changes in fuel composition.
Die eine oder mehreren Kraftstoffmerkmale können aus der Leistung des Gasturbinentriebwerks während des Warmlaufens des Triebwerks, des Rollens, des Starts und des Steigflugs des Luftfahrzeugs abgeleitet werden. Das Antriebssystem kann während des Reisefluges auf der Grundlage der einen oder mehreren abgeleiteten Kraftstoffmerkmale gesteuert werden.The one or more fuel characteristics may be derived from performance of the gas turbine engine during engine warm-up, taxiing, takeoff, and aircraft climb. The propulsion system may be controlled during cruise based on the one or more inferred fuel characteristics.
Die Bestimmung der einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs kann die Durchführung des Verfahrens des ersten Aspekts umfassen, insbesondere:
- Ermittlung einer oder mehrerer Kraftstoffmerkmale des bereits im Kraftstofftank vorhandenen Kraftstoffs vor dem Betanken;
- Bestimmung einer oder mehrerer Kraftstoffmerkmale eines Kraftstoffs, der dem Kraftstofftank beim Tanken zugeführt wird; und
- Berechnung einer oder mehrerer Kraftstoffmerkmale des nach dem Tanken im Kraftstofftank befindlichen Kraftstoffs.
- determining one or more fuel characteristics of the fuel already in the fuel tank prior to refueling;
- determining one or more fuel characteristics of a fuel supplied to the fuel tank during refueling; and
- Calculation of one or more fuel characteristics of the fuel in the fuel tank after refuelling.
Gemäß einem siebten Aspekt ist ein Antriebssystem für ein Luftfahrzeug vorgesehen, das Folgendes umfasst:
- ein Gasturbinentriebwerk, wobei das Gasturbinentriebwerk optional einen Triebwerkskern umfasst, der eine Turbine, einen Verdichter und eine Kernwelle umfasst, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet; und einen stromaufwärts des Triebwerkskerns angeordneten Bläser, wobei der Bläser eine Vielzahl von Bläserschaufeln umfasst und so angeordnet ist, dass er durch einen Ausgang von der Kernwelle angetrieben wird;
- einen Kraftstofftank zur Aufnahme des Kraftstoffs für den Antrieb der Gasturbine;
- ein Modul zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung, das so beschaffen ist, dass es eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs bestimmt, der dem Gasturbinentriebwerk zugeführt werden soll; und
- eine Steuerung des Antriebssystems, die so angeordnet ist, dass sie das Antriebssystem auf der Grundlage der einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs steuert.
- a gas turbine engine, the gas turbine engine optionally including an engine core including a turbine, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor; and a fan positioned upstream of the engine core, the fan including a plurality of fan blades and arranged to be driven by an output from the core shaft;
- a fuel tank for storing fuel for driving the gas turbine;
- a fuel composition determination module arranged to determine one or more fuel characteristics of the fuel to be supplied to the gas turbine engine; and
- a powertrain controller arranged to control the powertrain based on the one or more fuel characteristics of the fuel.
Das Modul zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung kann einen Empfänger umfassen, der so eingerichtet ist, dass er Daten über die Kraftstoffzusammensetzung empfängt. Das Modul zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung kann so eingerichtet sein, dass es auf der Grundlage der empfangenen Daten eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale bestimmt.The fuel composition determination module may include a receiver configured to receive fuel composition data. The fuel composition determination module may be configured to determine one or more fuel characteristics based on the received data.
Das Modul zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung kann einen oder mehrere Sensoren umfassen, die so angeordnet sind, dass sie Daten in Bezug auf eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale liefern. Das Modul zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung kann so eingerichtet sein, dass es ein oder mehrere Kraftstoffmerkmale auf der Grundlage der Sensordaten bestimmt.The fuel composition determination module may include one or more sensors arranged to provide data relating to one or more fuel characteristics. The fuel composition determination module may be configured to determine one or more fuel characteristics based on the sensor data.
Das Antriebssystem kann eine Vielzahl von Kraftstofftanks umfassen, die so angeordnet sind, dass sie verschiedene Kraftstoffe für den Antrieb des Gasturbinentriebwerks enthalten. Das Modul zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung kann so eingerichtet sein, dass es mindestens ein Kraftstoffmerkmal für jeden unterschiedlichen Kraftstoff bestimmt.The power system may include a plurality of fuel tanks arranged to contain various fuels for powering the gas turbine engine. The fuel composition determination module may be configured to determine at least one fuel attribute for each different fuel.
Das Antriebssystem kann so beschaffen sein, dass es das unter dem sechsten Aspekt beschriebene Verfahren durchführt.The drive system can be arranged in such a way that it carries out the method described under the sixth aspect.
Gemäß einem achten Aspekt ist ein Antriebssystem für ein Luftfahrzeug vorgesehen, das Folgendes umfasst:
- ein Gasturbinentriebwerk, wobei das Gasturbinentriebwerk optional umfasst:
- einen Triebwerkskern mit einer Turbine, einem Verdichter und einer Kernwelle, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet; und
- einen Fan, der stromaufwärts des Triebwerkskerns angeordnet ist, wobei der Fan eine Vielzahl von Fanschaufeln umfasst und so angeordnet ist, dass er durch einen Abtrieb von der Kernwelle angetrieben wird;
- eine Vielzahl von Kraftstofftanks, die jeweils so angeordnet sind, dass sie einen unterschiedlichen Kraftstoff enthalten, der zum Antrieb des Gasturbinentriebwerks verwendet werden soll, wobei die Kraftstoffe unterschiedliche Heizwerte haben; und
- einen Kraftstoffmanager, der so angeordnet ist, dass er Informationen über den in jedem Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoff speichert und die Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk im Betrieb (optional nur im Flug) durch Auswahl eines bestimmten Kraftstoffs oder einer bestimmten Kraftstoffkombination aus einem oder mehreren der mehreren Kraftstofftanks auf der Grundlage des Schubbedarfs des Gasturbinentriebwerks steuert, so dass dem Gasturbinentriebwerk bei geringerem Schubbedarf ein Kraftstoff mit einem niedrigeren Heizwert zugeführt wird.
- a gas turbine engine, the gas turbine engine optionally comprising:
- an engine core having a turbine, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor; and
- a fan positioned upstream of the engine core, the fan including a plurality of fan blades and arranged to be driven by an output from the core shaft;
- a plurality of fuel tanks each arranged to contain a different fuel to be used to power the gas turbine engine, where the fuels have different calorific values; and
- a fuel manager arranged to store information about the fuel contained in each fuel tank and fuel delivery to the gas turbine engine in operation (optionally only in flight) by selecting a specific fuel or fuel combination from one or more of the multiple fuel tanks on the Controls the basis of the thrust requirement of the gas turbine engine, so that the gas turbine engine is supplied with a fuel having a lower calorific value when the thrust requirement is lower.
Es versteht sich von selbst, dass das Antriebssystem zusätzliche Kraftstofftanks umfassen kann, die dieselben Kraftstoffe enthalten, zusätzlich zu einer Vielzahl von Kraftstofftanks, die unterschiedliche Kraftstoffe enthalten; bei der Umsetzung dieses Aspekts sind mindestens zwei unterschiedliche Kraftstoffe an Bord des Luftfahrzeugs vorgesehen.It is understood that the propulsion system may include additional fuel tanks containing the same fuels in addition to a plurality of fuel tanks containing different fuels; in the implementation of this aspect, at least two different fuels are provided on board the aircraft.
Die Variation des Heizwerts des Kraftstoffs entsprechend dem Schubbedarf kann die Aufrechterhaltung eines konstanteren Kraftstoffdurchsatzes während mindestens eines Flugabschnitts (z. B. im Reiseflug oder für einen Abschnitt mit konstanter Höhe im Reiseflug) und/oder einen gleichmäßigeren Betrieb der Kraftstoffpumpe und des Überlaufs während des Flugs während mindestens eines Flugabschnitts erleichtern. Darüber hinaus kann der niedrigste erforderliche Kraftstoffdurchsatz an Schlüsselpunkten (z. B. an Betriebspunkten mit sehr geringem Schub) erhöht werden, indem auf einen Kraftstoff mit niedrigerem Heizwert umgestellt wird, wodurch der Mindestdurchsatz insgesamt angehoben und der Durchsatz über den gesamten Flugbereich in einem engeren Bereich gehalten wird.Varying the calorific value of the fuel according to the thrust demand may enable the maintenance of a more constant fuel flow rate during at least one flight segment (e.g. at cruise or for a constant altitude segment of cruise) and/or smoother operation of the fuel pump and spill over during flight during at least one leg of the flight. In addition, the minimum required fuel flow can be increased at key points (e.g. at very low thrust operating points) by switching to a lower calorific value fuel, thereby raising the overall minimum flow and keeping the throughput in a tighter range throughout the flight range is held.
Ausführungen dieses Aspekts können es daher ermöglichen, einen höheren Kraftstoffmassenstrom bei geringerem Schubbedarf aufrechtzuerhalten, als wenn ein Kraftstoff nicht auf der Grundlage des Heizwerts ausgewählt würde, wodurch die Verwendung des Kraftstoffs als Wärmeübertragungsmedium erleichtert wird (vorausgesetzt, dass der betreffende Kraftstoff mit niedrigerem Heizwert nicht eine entsprechend geringere Wärmekapazität aufweist), die Schmierung verbessert und/oder die Gefahr einer Kraftstoffüberhitzung verringert wird. Dies kann besonders nützlich sein, wenn der Motor mit geringem Leerlaufschub läuft. Ebenso kann die Verwendung eines Kraftstoffs mit höherem Heizwert bei höherem Schubbedarf die Deckung dieses Bedarfs erleichtern, ohne das Kraftstoffflusssteuerungssystem zu belasten. Die Umsetzung des vorliegenden Aspekts kann daher bedeuten, dass bei einer Verringerung des Schubbedarfs der Kraftstoffdurchsatz nicht so weit reduziert werden muss, wie es sonst erforderlich wäre.Executions of this aspect may therefore allow a higher fuel mass flow to be maintained with less thrust demand than if a fuel were not selected on the basis of calorific value, thereby facilitating the use of the fuel as a heat transfer medium (provided that the lower calorific value fuel in question does not have a correspondingly lower heat capacity), the lubrication is improved and/or the risk of fuel overheating is reduced. This can be particularly useful when the engine is running at low idle boost. Likewise, when there is a higher demand for thrust, the use of a fuel with a higher calorific value can make it easier to meet that demand without burdening the fuel flow control system. The implementation of the present aspect can therefore mean that when the demand for thrust is reduced, the fuel flow does not have to be reduced as much as would otherwise be necessary.
Jeder Kraftstofftank kann so angeordnet sein, dass er einen Kraftstoff mit einer anderen Art oder einem anderen Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs enthält.Each fuel tank may be arranged to contain a fuel of a different type or proportion of sustainable aviation fuel.
Ein erster Kraftstofftank aus der Vielzahl der Kraftstofftanks kann so angeordnet sein, dass er nur einen Kraftstoff enthält, der ein nachhaltiger Flugkraftstoff ist. Der nachhaltige Flugkraftstoff im ersten Kraftstofftank kann so gewählt werden, dass das Antriebssystem nur mit diesem Kraftstoff betrieben werden kann.A first fuel tank of the plurality of fuel tanks may be arranged to contain only one fuel that is a sustainable aviation fuel. The sustainable aviation fuel in the first fuel tank can be selected in such a way that the propulsion system can only be operated with this fuel.
Der Kraftstoffmanager kann so eingerichtet werden, dass er für den Betrieb am Boden eine andere Steuerung vornimmt als im Flug. So kann beispielsweise nachhaltiger Flugkraftstoff im ersten Kraftstofftank oder ein hochprozentiges SAF-Gemisch für den Antrieb des Luftfahrzeugs verwendet werden, wenn das Luftfahrzeug zumindest den größten Teil des Betriebs am Boden durchführt, unabhängig vom Schubbedarf oder vom Heizwert dieses Kraftstoffs.The fuel manager can be set up to provide different controls for operation on the ground than in flight. For example, sustainable aviation fuel may be used in the primary fuel tank or a high percentage SAF blend for aircraft propulsion when the aircraft performs at least most of its ground operations, regardless of the thrust demand or heating value of that fuel.
Der Kraftstoffmanager kann so eingerichtet sein, dass der gesamte für den Bodenbetrieb verwendete Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank entnommen wird und/oder dass der gesamte für den Bodenbetrieb verwendete Kraftstoff SAF oder die höchste für das Luftfahrzeug verfügbare %SAF-Mischung ist.The fuel manager may be configured such that all fuel used for ground operations is drawn from the first fuel tank and/or all fuel used for ground operations is SAF or the highest %SAF blend available to the aircraft.
Der Kraftstoffmanager kann so eingerichtet werden, dass dem Gasturbinentriebwerk im Reiseflug ein Kraftstoff mit einem niedrigeren Heizwert zugeführt wird als im Steigflug.The fuel manager can be set up to supply the gas turbine engine with a lower calorific value fuel during cruise than during climb.
Der Kraftstoffmanager kann so eingerichtet werden, dass dem Gasturbinentriebwerk im niedrigen Leerlauf ein Kraftstoff mit einem niedrigeren Heizwert zugeführt wird als im hohen Leerlauf.The fuel manager may be arranged to supply the gas turbine engine with fuel having a lower calorific value at low idle than at high idle.
Ein erster Kraftstofftank aus der Vielzahl der Kraftstofftanks kann einen höheren Anteil an nachhaltigem Flugkraftstoff (z. B. 100 %) enthalten als ein zweiter Kraftstofftank aus der Vielzahl der Kraftstofftanks. In einigen Fällen kann im Reiseflug mehr Kraftstoff aus dem zweiten Kraftstofftank verwendet werden und in Betriebspunkten mit höherem Leistungsbedarf mehr Kraftstoff aus dem ersten Tank. Der Kraftstoff mit dem höheren %SAF kann einen höheren Heizwert haben.A first fuel tank of the plurality of fuel tanks may contain a higher percentage of sustainable aviation fuel (e.g., 100%) than a second fuel tank of the plurality of fuel tanks. In some cases, more fuel can be used from the second fuel tank when cruising and more fuel from the first tank at operating points with higher power requirements. The fuel with the higher %SAF may have a higher calorific value.
Der erste und der zweite Kraftstofftank der mehreren Kraftstofftanks können nachhaltige Flugkraftstoffe mit unterschiedlicher Zusammensetzung enthalten.The first and second fuel tanks of the plurality of fuel tanks may contain different compositions of sustainable aviation fuels.
Der Gebläse kann einen Durchmesser von mindestens 330 cm haben.The fan can have a diameter of at least 330 cm.
Gemäß einem neunten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Luftfahrzeugs bereitgestellt, das ein Gasturbinentriebwerk und eine Vielzahl von Kraftstofftanks umfasst, die so angeordnet sind, dass sie Kraftstoff zum Antrieb des Gasturbinentriebwerks speichern, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- Anordnen jedes Kraftstofftanks der mehreren Kraftstofftanks, um einen anderen Kraftstoff zu enthalten, der zum Antrieb des Gasturbinentriebwerks verwendet werden soll, wobei die Kraftstoffe unterschiedliche Heizwerte haben;
- Speichern von Informationen über den in jedem Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoff; und
- Steuern der Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk im Betrieb (optional nur im Flug) durch Auswahl eines bestimmten Kraftstoffs oder einer bestimmten Kraftstoffkombination aus einem oder mehreren der mehreren Kraftstofftanks auf der Grundlage des Schubbedarfs des Gasturbinentriebwerks, so dass dem Gasturbinentriebwerk bei geringerem Schubbedarf ein Kraftstoff mit einem niedrigeren Heizwert zugeführt wird.
- arranging each fuel tank of the plurality of fuel tanks to contain a different fuel to be used to power the gas turbine engine, the fuels having different heating values;
- storing information about the fuel contained in each fuel tank; and
- Controlling fuel delivery to the gas turbine engine during operation (optional only in flight) by selecting a specific fuel or fuel combination from one or more of the plurality of fuel tanks based on the thrust demand of the gas turbine engine such that the gas turbine engine can use fuel with a lower calorific value when the thrust demand is lower is supplied.
Die Anordnung jedes Kraftstofftanks, einen anderen Kraftstoff zu enthalten, kann die Versorgung jedes Kraftstofftanks mit einem anderen nachhaltigen Flugkraftstoff und/oder mit einem Kraftstoffgemisch mit einem anderen Typ oder Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs umfassen.Arranging each fuel tank to contain a different fuel may include supplying each fuel tank with a different sustainable aviation fuel and/or with a fuel blend containing a different type or proportion of sustainable aviation fuel.
Die Steuerung der Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk auf der Grundlage des Schubbedarfs kann nur im Flug erfolgen. Für den Betrieb am Boden kann die Kraftstoffzufuhr anders gesteuert werden.Controlling fuel delivery to the gas turbine engine based on thrust demand can only be done in flight. The fuel supply can be controlled differently for operation on the ground.
Gemäß einem zehnten Aspekt wird ein Verfahren zum Modifizieren eines Luftfahrzeugs bereitgestellt, das ein Gasturbinentriebwerk und eine Vielzahl von Kraftstofftanks umfasst, die so angeordnet sind, dass sie Kraftstoff zum Antrieb des Gasturbinentriebwerks speichern, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- Anordnen jedes Kraftstofftanks, um einen anderen Kraftstoff zu enthalten, der zum Antrieb des Gasturbinentriebwerks verwendet werden soll, wobei die Kraftstoffe unterschiedliche Heizwerte haben; und
- Bereitstellen eines Kraftstoffmanagers, der so angeordnet ist, dass er Informationen über den in jedem Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoff speichert und die Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk im Betrieb (optional nur im Flug) durch Auswahl eines bestimmten Kraftstoffs oder einer bestimmten Kraftstoffkombination aus einem oder mehreren der mehreren Kraftstofftanks auf der Grundlage des Schubbedarfs des Gasturbinentriebwerks steuert, so dass dem Gasturbinentriebwerk bei geringerem Schubbedarf ein Kraftstoff mit einem niedrigeren Heizwert zugeführt wird.
- arranging each fuel tank to contain a different fuel to be used to power the gas turbine engine, the fuels having different heating values; and
- providing a fuel manager arranged to store information about the fuel contained in each fuel tank and fuel delivery to the gas turbine engine in operation (optionally only in flight) by selecting a particular fuel or fuel combination from one or more of the plurality of fuel tanks based on the thrust demand of the gas turbine engine such that a fuel having a lower calorific value is supplied to the gas turbine engine when the thrust demand is lower.
Die Anordnung jedes Kraftstofftanks, einen anderen Kraftstoff zu enthalten, kann die Versorgung jedes Kraftstofftanks mit einem anderen nachhaltigen Flugkraftstoff und/oder mit einem Kraftstoffgemisch mit einem anderen Typ oder Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs umfassen.Arranging each fuel tank to contain a different fuel may include supplying each fuel tank with a different sustainable aviation fuel and/or with a fuel blend containing a different type or proportion of sustainable aviation fuel.
Die Anordnung jedes Kraftstofftanks zur Aufnahme eines anderen Kraftstoffs kann die Einstellung mindestens eines Ventils umfassen, um zwei oder mehr Kraftstofftanks voneinander strömungstechnisch zu isolieren und so getrennte Behälter für verschiedene Kraftstoffe zu schaffen.Arranging each fuel tank to receive a different fuel may include adjusting at least one valve to fluidically isolate two or more fuel tanks from one another to provide separate containers for different fuels.
Der Kraftstoffmanager kann so eingerichtet sein, dass er für den Betrieb am Boden eine andere Steuerung vornimmt als im Flug. Die Steuerung der Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk auf der Grundlage des Schubbedarfs kann nur im Flug erfolgen. Die Kraftstoffzufuhr kann daher für den Betrieb am Boden anders gesteuert werden, z. B. durch Auswahl von SAF (oder einer SAF-Mischung mit höherem Prozentsatz) unabhängig vom Heizwert, wenn die Wahl zwischen diesem und einem Kraftstoff auf fossiler Basis (oder einer SAF-Mischung mit niedrigerem Prozentsatz) besteht.The fuel manager may be arranged to provide different controls for operation on the ground than in flight. Controlling fuel delivery to the gas turbine engine based on thrust demand can only be done in flight. The fuel supply can therefore be controlled differently for operation on the ground, e.g. B. by selecting SAF (or a higher percentage SAF blend) independently of calorific value when choosing between it and a fossil-based fuel (or a lower percentage SAF blend).
Gemäß einem elften Aspekt ist ein Antriebssystem für ein Luftfahrzeug vorgesehen, das Folgendes umfasst:
- ein Gasturbinentriebwerk, das so angeordnet ist, dass es einen Kraftstoff verbrennt, um das Luftfahrzeug mit Energie zu versorgen;
- eine Vielzahl von Kraftstofftanks, von denen jeder so angeordnet ist, dass er einen Kraftstoff enthält, der verwendet wird, um das Luftfahrzeug mit Energie zu versorgen, wobei mindestens zwei Tanks der Vielzahl von Kraftstofftanks unterschiedliche Kraftstoffe enthalten, und wobei ein oder mehrere Tanks der Vielzahl von Kraftstofftanks so angeordnet sind, dass sie nur einen Kraftstoff enthalten, der ein nachhaltiger Flugkraftstoff ist; und
- einen Kraftstoffmanager, der so eingerichtet ist, dass er Informationen über den in jedem Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoff speichert und die Kraftstoffzufuhr so steuert, dass nur der nachhaltige Flugkraftstoff entnommen wird, um zumindest den Großteil des Betriebs am Boden zu betreiben.
- a gas turbine engine arranged to combust a fuel to power the aircraft;
- a plurality of fuel tanks each arranged to contain a fuel used to power the aircraft, at least two tanks of the plurality of fuel tanks containing different fuels, and one or more tanks of the plurality fuel tanks are arranged to contain only fuel that is sustainable aviation fuel; and
- a fuel manager arranged to store information about the fuel contained in each fuel tank and to control the fuel supply so that only the sustainable aviation fuel is taken to power at least the majority of the operations on the ground.
In einigen Beispielen kann für den Betrieb von Luftfahrzeugen am Boden ausschließlich nachhaltiger Flugkraftstoff verwendet werden, so dass alle bodengestützten Aktivitäten mit nachhaltigem Flugkraftstoff betrieben werden.In some examples, only sustainable aviation fuel may be used for the operation of aircraft on the ground, such that all ground-based activities are operated with sustainable aviation fuel.
In anderen Beispielen ist der meiste, aber nicht der gesamte für den Bodenbetrieb verwendete Kraftstoff nachhaltiger Flugkraftstoff, wobei nur geringe Mengen aus anderen Quellen verwendet werden (z. B. weniger als 10 % oder weniger als 5 % des Kraftstoffverbrauchs und/oder der Betriebszeit des Bodenbetriebs).In other examples, most but not all fuel used for ground operations is sustainable aviation fuel, with only small amounts used from other sources (e.g. less than 10% or less than 5% of fuel consumption and/or operating time of the ground operations).
In einigen Beispielen, insbesondere in Beispielen, in denen der nachhaltige Flugkraftstoff bei einer bestimmten Temperatur eine höhere Viskosität aufweist als der Kraftstoff in einem anderen Kraftstofftank, kann der Kraftstoff aus dem anderen Kraftstofftank zum Anlassen des Motors verwendet werden, und die Kraftstoffquelle kann dann auf den nachhaltigen Flugkraftstoff umgeschaltet werden, wenn der Motor läuft, z. B. wenn eine bestimmte Temperatur erreicht ist. Der Kraftstoff in dem zum Anlassen verwendeten Tank kann für den Einsatz bei niedrigen Temperaturen und/oder für andere Merkmale des Anlaßbetriebs optimiert sein. In solchen Beispielen kann nachhaltiger Flugkraftstoff für alle bodengebundenen Vorgänge außer dem Anlassen des Triebwerks verwendet werden, wenn der Kraftstoff im Anlasstank nicht auch SAF ist, und SAF (optional verschiedene SAFs) kann für alle bodengebundenen Vorgänge verwendet werden, wenn er SAF ist.In some examples, particularly examples where the sustainable aviation fuel has a higher viscosity at a given temperature than the fuel in another fuel tank, the fuel from the other fuel tank can be used to start the engine, and the fuel source can then be switched to the be switched to sustainable aviation fuel when the engine is running, e.g. B. when a certain temperature is reached. The fuel in the tank used for starting may be optimized for low temperature use and/or other characteristics of the starting operation. In such examples, sustainable aviation fuel may be used for all ground operations other than engine starting if the fuel in the starter tank is not also SAF, and SAF (optionally various SAFs) may be used for all ground operations if it is SAF.
Ein Gasturbinentriebwerk des einen oder der mehreren Gasturbinentriebwerke kann ein Gasturbinentriebwerk eines Hilfstriebwerks (APU) sein. Das Hilfstriebwerk kann so ausgelegt sein, dass es hauptsächlich oder nur während des Bodenbetriebs aktiv ist.A gas turbine engine of the one or more gas turbine engines may be an auxiliary power unit (APU) gas turbine engine. The APU may be designed to be active primarily or only during ground operations.
Ein erster Kraftstofftank des einen oder der mehreren Tanks kann so beschaffen sein, dass er einen nachhaltigen Flugkraftstoff enthält, und kann ausschließlich für die APU bestimmt sein, so dass der nachhaltige Flugkraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank keinem anderen Gasturbinentriebwerk des Luftfahrzeugs zugeführt wird. In dem ersten Kraftstofftank kann daher ein Kraftstoff gelagert werden, der nicht für die Verwendung als Flugkraftstoff zugelassen ist.A first fuel tank of the one or more tanks may be configured to contain sustainable aviation fuel and may be dedicated to the APU such that the sustainable aviation fuel from the first fuel tank is not supplied to any other aircraft gas turbine engine. A fuel that is not approved for use as aviation fuel can therefore be stored in the first fuel tank.
Ein erster Kraftstofftank des einen oder der mehreren Tanks kann so angeordnet sein, dass er einen nachhaltigen Flugkraftstoff enthält, und er kann so angeordnet sein, dass er die APU mit Kraftstoff versorgt, wenn sie am Boden arbeitet, und dass er im Flug als Trimmtank dient.A first fuel tank of the one or more tanks may be arranged to contain sustainable aviation fuel and may be arranged to fuel the APU when operating on the ground and to serve as a trim tank in flight .
Die Hilfsturbine darf keine Antriebskraft für das Luftfahrzeug bereitstellen.The APU shall not provide propulsion power to the aircraft.
Das Gasturbinentriebwerk kann so angeordnet sein, dass es das Luftfahrzeug mit Antriebskraft versorgt, und kann Folgendes umfassen:
- einen Triebwerkskern mit einer Turbine, einem Verdichter und einer Kernwelle, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet; und
- einen Fan, der stromaufwärts des Triebwerkskerns angeordnet ist, wobei der Fan eine Vielzahl von Fanschaufeln umfasst und so angeordnet ist, dass er durch einen Abtrieb von der Kernwelle angetrieben wird.
- an engine core having a turbine, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor; and
- a fan positioned upstream of the engine core, the fan including a plurality of fan blades and arranged to be driven by an output from the core shaft.
Gemäß einem zwölften Aspekt ist ein Antriebssystem für ein Luftfahrzeug vorgesehen, das Folgendes umfasst:
- ein Gasturbinentriebwerk, wobei das Gasturbinentriebwerk optional umfasst:
- einen Triebwerkskern mit einer Turbine, einem Verdichter und einer Kernwelle, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet; und
- einen Fan, der stromaufwärts des Triebwerkskerns angeordnet ist, wobei der Fan eine Vielzahl von Fanschaufeln umfasst und so angeordnet ist, dass er durch einen Abtrieb von der Kernwelle angetrieben wird;
- eine Vielzahl von Kraftstofftanks, die jeweils so angeordnet sind, dass sie einen Kraftstoff enthalten, der verwendet wird, um das Luftfahrzeug mit Energie zu versorgen, wobei mindestens zwei Tanks der Vielzahl von Kraftstofftanks unterschiedliche Kraftstoffe enthalten und wobei ein oder mehrere Tanks der Vielzahl von Kraftstofftanks so angeordnet sind, dass sie nur einen Kraftstoff enthalten, der ein nachhaltiger Flugkraftstoff ist; und
- einen Kraftstoffmanager, der so angeordnet ist, dass er Informationen über den in jedem Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoff speichert und die Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk so steuert, dass nur der nachhaltige Flugkraftstoff verwendet wird, wenn das Luftfahrzeug zumindest den Großteil des Betriebs am Boden durchführt.
- a gas turbine engine, the gas turbine engine optionally comprising:
- an engine core having a turbine, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor; and
- a fan positioned upstream of the engine core, the fan including a plurality of fan blades and arranged to be driven by an output from the core shaft;
- a plurality of fuel tanks each arranged to contain a fuel used to power the aircraft, at least two tanks of the plurality of fuel tanks containing different fuels and one or more tanks of the plurality of fuel tanks arranged to contain only one fuel that is a sustainable aviation fuel; and
- a fuel manager arranged to store information about the fuel contained in each fuel tank and to control the fuel supply to the gas turbine engine so that only the sustainable aviation fuel is used when the aircraft is performing at least the majority of its operations on the ground.
Jeder Kraftstofftank kann so angeordnet sein, dass er einen Kraftstoff mit einer anderen Art von nachhaltigem Flugkraftstoff und/oder einem anderen Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs enthält. In einigen Ausführungen können zwei oder mehr Tanks denselben Kraftstoff enthalten.Each fuel tank may be arranged to contain fuel with a different type and/or proportion of sustainable aviation fuel. In some implementations, two or more tanks may contain the same fuel.
Der nachhaltige Flugkraftstoff in mindestens einem ersten Kraftstofftank des einen oder der mehreren Tanks, die einen nachhaltigen Flugkraftstoff enthalten, kann so ausgewählt werden, dass das Antriebssystem allein mit diesem Kraftstoff betrieben werden kann.The sustainable aviation fuel in at least a first fuel tank of the one or more tanks containing sustainable aviation fuel contained can be selected so that the drive system can be operated with this fuel alone.
Der Kraftstoffmanager kann so eingerichtet sein, dass er die Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk während des Fluges durch Auswahl eines bestimmten Kraftstoffs oder einer bestimmten Kraftstoffkombination aus einem oder mehreren der mehreren Kraftstofftanks steuert.The fuel manager may be arranged to control in-flight fuel delivery to the gas turbine engine by selecting a particular fuel or fuel combination from one or more of the plurality of fuel tanks.
Der Kraftstoff in dem einen oder den mehreren Tanks, die einen nachhaltigen Flugkraftstoff zur Verwendung im Bodenbetrieb enthalten, kann einen niedrigeren Heizwert haben als jeder Kraftstoff, der in einem anderen Kraftstofftank der Vielzahl von Kraftstofftanks gelagert ist. Der Kraftstoff in dem einen oder den mehreren Tanks, die einen nachhaltigen Flugkraftstoff zur Verwendung im bodengebundenen Betrieb enthalten, kann niedrigere nvPM-Emissionen aufweisen als jeder Kraftstoff, der in einem anderen Kraftstofftank der mehreren Kraftstofftanks gelagert ist. Der für den Betrieb am Boden ausgewählte Kraftstoff kann für den Betrieb am Boden optimiert sein, der teilweise oder ganz einen relativ geringen Energiebedarf im Vergleich zum durchschnittlichen Flugbetrieb hat und teilweise oder ganz aufgrund von Vorschriften strengere Emissionskriterien erfüllen muss.The fuel in the one or more tanks containing sustainable aviation fuel for use in ground operations may have a lower calorific value than any fuel stored in another fuel tank of the plurality of fuel tanks. The fuel in the one or more tanks containing sustainable aviation fuel for use in ground-based operations may have lower nvPM emissions than any fuel stored in another fuel tank of the plurality of fuel tanks. The fuel selected for ground operations may be optimized for ground operations that have, in part or in whole, relatively low energy requirements compared to average flight operations and that are required in part or in whole to meet more stringent emission criteria due to regulations.
Ein erster Kraftstofftank des einen oder der mehreren Tanks, die einen nachhaltigen Flugkraftstoff enthalten, kann kleiner sein als der eine oder die mehreren anderen Kraftstofftanks. Der erste Kraftstofftank kann so angeordnet sein, dass er ausschließlich für den Betrieb des Luftfahrzeugs am Boden verwendet wird. Diese Anordnung kann wie unter dem sechzehnten bis zwanzigsten Aspekt unten beschrieben sein. Der Kraftstoff im ersten Kraftstofftank kann so ausgewählt werden, dass er einen niedrigeren Heizwert hat als der Kraftstoff, der in einem anderen Kraftstofftank der mehreren Kraftstofftanks gelagert ist.A first fuel tank of the one or more tanks containing sustainable aviation fuel may be smaller than the one or more other fuel tanks. The first fuel tank may be arranged to be used exclusively for ground operation of the aircraft. This arrangement may be as described in the sixteenth to twentieth aspects below. The fuel in the first fuel tank may be selected to have a lower calorific value than fuel stored in another fuel tank of the plurality of fuel tanks.
Der nachhaltige Flugkraftstoff kann für den gesamten Bodenbetrieb des Luftfahrzeugs verwendet werden.The sustainable aviation fuel can be used for all aircraft ground operations.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Luftfahrzeugs bereitgestellt, das ein Gasturbinentriebwerk und eine Vielzahl von Kraftstofftanks umfasst, die so angeordnet sind, dass sie Kraftstoff zum Antrieb des Gasturbinentriebwerks speichern, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- Anordnen von mindestens zwei Kraftstofftanks aus der Vielzahl von Kraftstofftanks zum Speichern unterschiedlicher Kraftstoffe, wobei ein oder mehrere Tanks aus der Vielzahl von Kraftstofftanks so angeordnet sind, dass sie nur einen Kraftstoff enthalten, der ein nachhaltiger Flugkraftstoff ist;
- Steuern der Kraftstoffzufuhr derart, dass nur nachhaltiges Flugbenzin verwendet wird, wenn das Luftfahrzeug zumindest den größten Teil des Betriebs am Boden durchführt.
- arranging at least two fuel tanks of the plurality of fuel tanks to store different fuels, wherein one or more of the plurality of fuel tanks are arranged to contain only one fuel that is a sustainable aviation fuel;
- Controlling fueling so that only sustainable aviation fuel is used when the aircraft is conducting at least most of its ground operations.
Das Verfahren kann ferner die Speicherung von Informationen über den in jedem Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoff umfassen. Die Kontrolle kann auf der Grundlage der gespeicherten Informationen durchgeführt werden.The method may further include storing information about the fuel contained in each fuel tank. The control can be carried out on the basis of the stored information.
Das Gasturbinentriebwerk kann so angeordnet sein, dass es das Luftfahrzeug mit Antriebskraft versorgt, und kann Folgendes umfassen:
- einen Triebwerkskern mit einer Turbine, einem Verdichter und einer Kernwelle, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet; und
- einen Fan, der stromaufwärts des Triebwerkskerns angeordnet ist, wobei der Fan eine Vielzahl von Fanschaufeln umfasst und so angeordnet ist, dass er durch einen Abtrieb von der Kernwelle angetrieben wird.
- an engine core having a turbine, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor; and
- a fan positioned upstream of the engine core, the fan including a plurality of fan blades and arranged to be driven by an output from the core shaft.
Bei dem Gasturbinentriebwerk kann es sich um ein Gasturbinentriebwerk einer Hilfsturbine (Auxiliary Power Unit - APU) des Luftfahrzeugs handeln.The gas turbine engine may be a gas turbine engine of an auxiliary power unit (APU) of the aircraft.
Ein erster Kraftstofftank des einen oder der mehreren Tanks, die einen nachhaltigen Flugkraftstoff enthalten, kann ein Trimmtank des Luftfahrzeugs sein. Der nachhaltige Flugkraftstoff im ersten Kraftstofftank kann so angeordnet werden, dass er bei der Durchführung der Arbeiten am Boden (zumindest im Wesentlichen) verbraucht wird, so dass der erste Kraftstofftank zumindest im Wesentlichen leer ist und zur Aufnahme von Kraftstoff zur Verfügung steht, der während des Fluges hineingepumpt wird.A first fuel tank of the one or more sustainable aviation fuel tanks may be an aircraft trim tank. The sustainable aviation fuel in the primary fuel tank may be arranged to be consumed (at least substantially) in the performance of the ground operations such that the primary fuel tank is at least substantially empty and available to receive fuel used during the flight is pumped in.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt wird ein Verfahren zum Modifizieren eines Luftfahrzeugs bereitgestellt, das ein Gasturbinentriebwerk und eine Vielzahl von Kraftstofftanks umfasst, die so angeordnet sind, dass sie Kraftstoff zum Antrieb des Gasturbinentriebwerks speichern, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- Anordnen von mindestens zwei Kraftstofftanks der Vielzahl von Kraftstofftanks, um jeweils einen anderen Kraftstoff zu speichern, wobei ein oder mehrere Tanks der Vielzahl von Kraftstofftanks so angeordnet sind, dass sie nur einen Kraftstoff enthalten, der ein nachhaltiger Flugkraftstoff ist; und
- Bereitstellung eines Kraftstoffmanagers, der die Kraftstoffzufuhr so steuert, dass nur nachhaltiger Flugkraftstoff verwendet wird, wenn das Luftfahrzeug zumindest den Großteil des Betriebs am Boden durchführt.
- arranging at least two fuel tanks of the plurality of fuel tanks to each store a different fuel, wherein one or more tanks of the plurality of fuel tanks are arranged to contain only one fuel that is a sustainable aviation fuel; and
- Provision of a fuel manager that controls the fuel supply in such a way that only sustainable aviation fuel is used when the aircraft performs at least the majority of operations on the ground.
Der Kraftstoffmanager kann so eingerichtet sein, dass er Informationen über den in jedem Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoff speichert. Der Kraftstoffmanager kann so eingerichtet sein, dass er die Steuerung der Kraftstoffzufuhr auf der Grundlage der gespeicherten Informationen vornimmt.The fuel manager may be configured to store information about the fuel contained in each fuel tank. The fuel manager may be configured to control fuel delivery based on the stored information.
Das Gasturbinentriebwerk kann so angeordnet sein, dass es das Luftfahrzeug mit Antriebskraft versorgt, und kann Folgendes umfassen:
- einen Triebwerkskern mit einer Turbine, einem Verdichter und einer Kernwelle, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet; und
- einen Fan, der stromaufwärts des Triebwerkkerns angeordnet ist, wobei der Fan eine Vielzahl von Fanschaufeln umfasst und so angeordnet ist, dass er durch einen Abtrieb von der Kernwelle angetrieben wird.
- an engine core having a turbine, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor; and
- a fan positioned upstream of the engine core, the fan including a plurality of fan blades and arranged to be driven by an output from the core shaft.
Bei dem Gasturbinentriebwerk kann es sich um ein Gasturbinentriebwerk eines Hilfstriebwerks (APU) des Luftfahrzeugs handeln.The gas turbine engine may be a gas turbine engine of an auxiliary power unit (APU) of the aircraft.
Gemäß einem fünfzehnten Aspekt ist ein Antriebssystem für ein Luftfahrzeug vorgesehen, das Folgendes umfasst:
- eine Hilfsturbine („Auxiliary Power Unit“ - APU) mit einem Gasturbinentriebwerk, das so angeordnet ist, dass es einen Kraftstoff verbrennt, um das Luftfahrzeug mit Energie zu versorgen; und
- einen oder mehrere Kraftstofftanks, die so angeordnet sind, dass sie nur einen Kraftstoff enthalten, der ein nachhaltiger Flugkraftstoff ist;
- und bei dem der gesamte von der APU verwendete Kraftstoff der nachhaltige Flugkraftstoff ist.
- an auxiliary power unit (APU) having a gas turbine engine arranged to combust a fuel to power the aircraft; and
- one or more fuel tanks arranged to contain only one fuel that is a sustainable aviation fuel;
- and where all fuel used by the APU is the sustainable aviation fuel.
Gemäß einem sechzehnten Aspekt ist ein Antriebssystem für ein Luftfahrzeug vorgesehen, das Folgendes umfasst:
- ein Gasturbinentriebwerk, das so angeordnet ist, dass es einen Kraftstoff verbrennt, um das Luftfahrzeug mit Energie zu versorgen;
- einen oder mehrere erste Kraftstofftanks, die für den Betrieb des Luftfahrzeugs am Boden verwendet werden können;
- einen oder mehrere sekundäre Kraftstofftanks, die jeweils so angeordnet sind, dass sie einen Kraftstoff enthalten, der für den Antrieb des Luftfahrzeugs während des Flugs verwendet wird; und
- einen Kraftstoffmanager, der die Kraftstoffzufuhr so steuert, dass Kraftstoff nur aus dem einen oder den mehreren ersten Kraftstofftanks entnommen wird, um zumindest den Großteil der bodengestützten Operationen zu betreiben.
- a gas turbine engine arranged to combust a fuel to power the aircraft;
- one or more primary fuel tanks that can be used for operations of the aircraft on the ground;
- one or more secondary fuel tanks each arranged to contain a fuel used to propel the aircraft in flight; and
- a fuel manager that controls fuel delivery to draw fuel from only the first one or more fuel tanks to power at least the majority of ground-based operations.
Daher kann es von Vorteil sein, den/die ersten Kraftstofftank(s) mit einem Kraftstoff zu füllen, der für die Verwendung im bodengestützten Betrieb optimiert ist, z. B. für einen effizienteren Betrieb des Motors und/oder für geringere Emissionen. Das Vorhandensein eines oder mehrerer erster Kraftstofftanks, die für diesen Zweck angeordnet und optional dafür vorgesehen sind, kann die Betankung und den Betrieb erleichtern.Therefore, it may be advantageous to fill the first fuel tank(s) with a fuel optimized for use in ground-based operations, e.g. B. for more efficient operation of the engine and / or for lower emissions. Having one or more primary fuel tanks arranged and optionally provided for this purpose may facilitate refueling and operation.
In einigen Beispielen kann nur Kraftstoff aus dem/den ersten Kraftstofftank(s) für den Betrieb von Luftfahrzeugen am Boden verwendet werden, so dass alle bodengestützten Operationen mit Kraftstoff aus dem/den ersten Kraftstofftank(s) betrieben werden.In some examples, only fuel from the first fuel tank(s) may be used for aircraft operations on the ground such that all ground-based operations are fueled by the first fuel tank(s).
In anderen Beispielen wird der meiste, aber nicht der gesamte Kraftstoff für den Bodenbetrieb aus dem ersten Kraftstofftank entnommen, während nur geringe Mengen aus anderen Quellen verwendet werden (z. B. weniger als 10 % oder weniger als 5 % des Kraftstoffverbrauchs und/oder der Betriebszeit des Bodenbetriebs).In other examples, most but not all of the fuel for ground operations is taken from the first fuel tank, while only small amounts are used from other sources (e.g. less than 10% or less than 5% of the fuel consumption and/or the operating time of the ground operation).
In vielen Beispielen ist ein einziger erster Kraftstofftank vorgesehen. Es wird jedoch deutlich, dass die Offenbarung nicht auf einen einzigen ersten Kraftstofftank beschränkt ist, auch wenn sich die nachstehenden Ausführungen häufig auf einen einzigen ersten Kraftstofftank beziehen.In many examples, a single first fuel tank is provided. However, it is clear that the disclosure is not limited to a single first fuel tank, even if the following explanations often relate to a single first fuel tank.
In einigen Beispielen, insbesondere wenn der Kraftstoff im ersten Kraftstofftank bei einer bestimmten Temperatur eine höhere Viskosität aufweist als der Kraftstoff in einem anderen Kraftstofftank, kann zum Anlassen des Motors Kraftstoff aus einem anderen Kraftstofftank verwendet werden, und die Kraftstoffquelle kann dann auf den ersten Kraftstofftank umgeschaltet werden, sobald der Motor läuft, z. B. wenn eine bestimmte Temperatur erreicht ist. In solchen Beispielen kann der Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank für alle bodengebundenen Vorgänge außer dem Anlassen des Motors verwendet werden.In some examples, particularly when fuel in the first fuel tank has a higher viscosity than fuel in another fuel tank at a particular temperature, fuel from another fuel tank may be used to start the engine and the fuel source may then be switched to the first fuel tank as soon as the engine is running, e.g. B. when a certain temperature is reached. In such examples, fuel from the first fuel tank may be used for all ground operations other than engine starting.
Der Kraftstoffmanager kann ferner so eingerichtet sein, dass er zumindest für den Großteil der anderen Betriebsvorgänge (z. B. Steig- und Reiseflug) nur Kraftstoff aus dem einen oder den mehreren sekundären Kraftstofftanks entnimmt. Es versteht sich von selbst, dass jeglicher verbleibende Kraftstoff im ersten Kraftstofftank während des Fluges (allein oder als Teil eines Gemischs) verbraucht werden kann, entweder in den frühen Phasen nach dem Betrieb am Boden oder danach.The fuel manager may also be configured to only draw fuel from the one or more secondary fuel tanks for at least the majority of other operations (e.g., climb and cruise). It goes without saying that any remaining fuel in the first fuel tank may be used up during flight (alone or as part of a mixture), either in the early stages after ground operations or thereafter.
Der Kraftstoffmanager kann so eingerichtet sein, dass er zumindest für die Mehrzahl der anderen Vorgänge Kraftstoff aus dem einen oder den mehreren sekundären Kraftstofftanks entnimmt.The fuel manager may be configured to draw fuel from the one or more secondary fuel tanks for at least the majority of the other operations.
Der Kraftstoffmanager kann so eingerichtet werden, dass er nur den ersten Kraftstofftank für alle bodengestützten Operationen nutzt.The fuel manager can be set up to only use the first fuel tank for all ground based operations.
Ein Gasturbinentriebwerk des einen oder der mehreren Gasturbinentriebwerke kann ein Gasturbinentriebwerk eines Hilfstriebwerks (APU) sein. Das Hilfstriebwerk kann so ausgelegt sein, dass es nur während des Bodenbetriebs aktiv ist.A gas turbine engine of the one or more gas turbine engines may be an auxiliary power unit (APU) gas turbine engine. The auxiliary power unit may be designed to be active only during ground operations.
Der erste Kraftstofftank kann so angeordnet sein, dass er die Hilfsturbine beim Betrieb am Boden mit Kraftstoff versorgt und im Flug als Trimmtank dient.The first fuel tank may be arranged to supply fuel to the APU during operation on the ground and to serve as a trim tank during flight.
Die Hilfsturbine darf keine Antriebskraft für das Luftfahrzeug bereitstellen.The APU shall not provide propulsion power to the aircraft.
Ein Gasturbinentriebwerk des einen oder der mehreren Gasturbinentriebwerke kann ein Gasturbinentriebwerk sein, das so angeordnet ist, dass es das Luftfahrzeug mit Antriebskraft versorgt. Das Gasturbinentriebwerk kann Folgendes umfassen:
- einen Triebwerkskern mit einer Turbine, einem Verdichter und einer Kernwelle, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet; und
- einen Fan, der stromaufwärts des Triebwerkkerns angeordnet ist, wobei der Fan eine Vielzahl von Fanschaufeln umfasst und so angeordnet ist, dass er durch einen Abtrieb von der Kernwelle angetrieben wird.
- an engine core having a turbine, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor; and
- a fan positioned upstream of the engine core, the fan including a plurality of fan blades and arranged to be driven by an output from the core shaft.
Der Kraftstoffmanager kann so eingerichtet sein, dass er das Gasturbinentriebwerk im Flug nur mit Kraftstoff aus dem einen oder den mehreren sekundären Kraftstofftanks versorgt, so dass der erste Kraftstofftank nicht zur Kraftstoffversorgung eines Triebwerks im Flug verwendet wird.The fuel manager may be configured to only fuel the gas turbine engine in flight from the one or more secondary fuel tanks such that the primary fuel tank is not used to fuel an engine in flight.
Gemäß einem siebzehnten Aspekt ist ein Antriebssystem für ein Luftfahrzeug vorgesehen, das Folgendes umfasst:
- ein Gasturbinentriebwerk, wobei das Gasturbinentriebwerk optional umfasst:
- einen Triebwerkskern mit einer Turbine, einem Verdichter und einer Kernwelle, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet; und
- einen Fan, der stromaufwärts des Triebwerkkerns angeordnet ist, wobei der Fan eine Vielzahl von Fanschaufeln umfasst und so angeordnet ist, dass er durch einen Abtrieb von der Kernwelle angetrieben wird;
- einen oder mehrere erste Kraftstofftanks, die für den Betrieb des Luftfahrzeugs am Boden verwendet werden können;
- einen oder mehrere sekundäre Kraftstofftanks, die jeweils so angeordnet sind, dass sie einen Kraftstoff enthalten, der zum Antrieb des Gasturbinentriebwerks während des Flugs verwendet wird; und
- einen Kraftstoffmanager, der so angeordnet ist, dass er die Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk so steuert, dass nur aus dem einen oder den mehreren ersten Kraftstofftanks Kraftstoff entnommen wird, um zumindest den Großteil der bodengestützten Operationen anzutreiben.
- a gas turbine engine, the gas turbine engine optionally comprising:
- an engine core having a turbine, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor; and
- a fan positioned upstream of the engine core, the fan including a plurality of fan blades and arranged to be driven by an output from the core shaft;
- one or more primary fuel tanks that can be used for operations of the aircraft on the ground;
- one or more secondary fuel tanks each arranged to contain a fuel used to power the gas turbine engine in flight; and
- a fuel manager arranged to control fueling of the gas turbine engine to only draw fuel from the one or more first fuel tanks to power at least the majority of ground-based operations.
Der Kraftstoffmanager kann ferner so eingerichtet sein, dass er zumindest für die Mehrzahl der anderen Betriebsarten (z. B. Steig- und Reiseflug) nur Kraftstoff aus dem einen oder den mehreren sekundären Kraftstofftanks bezieht.The fuel manager may be further configured to only draw fuel from the one or more secondary fuel tanks for at least a majority of the other modes of operation (e.g., climb and cruise).
Der erste Kraftstofftank kann so eingerichtet sein, dass er nur einen Kraftstoff enthält, der ein nachhaltiger Flugkraftstoff ist.The first fuel tank may be configured to contain only fuel that is sustainable aviation fuel.
In Beispielen mit nur einem ersten Kraftstofftank kann der erste Kraftstofftank kleiner sein als der eine oder mehrere sekundäre Kraftstofftanks. In Beispielen mit mehreren ersten Kraftstofftanks kann das Gesamtvolumen der ersten Kraftstofftanks kleiner als das Gesamtvolumen der sekundären Kraftstofftanks und optional kleiner als das Volumen jedes einzelnen sekundären Kraftstofftanks sein.In examples with only a first fuel tank, the first fuel tank may be smaller than the one or more secondary fuel tanks. In examples with multiple first fuel tanks, the total volume of the first fuel tanks may be less than the total volume of the secondary fuel tanks, and optionally less than the volume of each individual secondary fuel tank.
Das Antriebssystem kann eine Vielzahl sekundärer Kraftstofftanks umfassen. Der Kraftstoffmanager kann so eingerichtet sein, dass er in der Lage ist, Kraftstoffe aus den sekundären Kraftstofftanks zu mischen, um das Gasturbinentriebwerk während des Fluges anzutreiben, er kann jedoch nicht in der Lage sein, Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank mit Kraftstoff aus den sekundären Kraftstofftanks zu mischen.The propulsion system may include a plurality of secondary fuel tanks. The fuel manager may be configured to be able to mix fuels from the secondary fuel tanks to power the gas turbine engine during flight, but may not be able to mix fuel from the primary fuel tank with fuel from the secondary fuel tanks to mix.
Der Kraftstoff im ersten Kraftstofftank kann einen niedrigeren Heizwert haben und/oder geringere nvPM-Emissionen erzeugen als der Kraftstoff in einem oder mehreren sekundären Kraftstofftanks.Fuel in the first fuel tank may have a lower heating value and/or produce lower nvPM emissions than fuel in one or more secondary fuel tanks.
Gemäß einem achtzehnten Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb eines Luftfahrzeugs bereitgestellt, das Folgendes umfasst:
- ein Gasturbinentriebwerk, das so angeordnet ist, dass es einen Kraftstoff verbrennt, um das Luftfahrzeug mit Energie zu versorgen;
- einen oder mehrere erste Kraftstofftanks, die so angeordnet sind, dass sie für den bodengestützten Betrieb des Luftfahrzeugs verwendet werden können; und
- einen oder mehrere sekundäre Kraftstofftanks, die jeweils einen Kraftstoff enthalten, der für den Antrieb des Luftfahrzeugs während des Flugs verwendet wird,
- Steuerung der Kraftstoffzufuhr, so dass nur aus dem einen oder den mehreren ersten Kraftstofftanks Kraftstoff entnommen wird, wenn das Luftfahrzeug zumindest den größten Teil der bodengestützten Operationen durchführen muss.
- a gas turbine engine arranged to combust a fuel to power the aircraft;
- one or more first fuel tanks arranged to support the ground-based ten operation of the aircraft can be used; and
- one or more secondary fuel tanks, each containing a fuel used to propel the aircraft in flight;
- Controlling fuel delivery so that fuel is only drawn from the first one or more fuel tanks when the aircraft is required to perform at least the majority of ground-based operations.
Das Verfahren kann ferner die Entnahme von Kraftstoff nur aus dem einen oder den mehreren sekundären Kraftstofftanks für zumindest die Mehrzahl der anderen Vorgänge umfassen.The method may further include withdrawing fuel from only the one or more secondary fuel tanks for at least the majority of the other operations.
In einigen Beispielen kann nur der Kraftstoff aus einem oder mehreren sekundären Kraftstofftanks für andere Operationen verwendet werden, so dass der erste Kraftstofftank ausschließlich für bodengestützte Operationen verwendet wird.In some examples, only fuel from one or more secondary fuel tanks may be used for other operations such that the primary fuel tank is used exclusively for ground-based operations.
Das Gasturbinentriebwerk kann so angeordnet sein, dass es das Luftfahrzeug mit Antriebskraft versorgt, und kann Folgendes umfassen:
- einen Triebwerkskern mit einer Turbine, einem Verdichter und einer Kernwelle, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet; und
- einen Fan, der stromaufwärts des Triebwerkkerns angeordnet ist, wobei der Fan eine Vielzahl von Fanschaufeln umfasst und so angeordnet ist, dass er durch einen Abtrieb von der Kernwelle angetrieben wird.
- an engine core having a turbine, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor; and
- a fan positioned upstream of the engine core, the fan including a plurality of fan blades and arranged to be driven by an output from the core shaft.
Bei dem Gasturbinentriebwerk kann es sich um ein Gasturbinentriebwerk einer Hilfsturbine (Auxiliary Power Unit - APU) des Luftfahrzeugs handeln.The gas turbine engine may be a gas turbine engine of an auxiliary power unit (APU) of the aircraft.
Der erste Kraftstofftank kann ein Trimmtank des Luftfahrzeugs sein. Der Kraftstoff im ersten Kraftstofftank, bei dem es sich um einen nachhaltigen Flugkraftstoff handeln kann, kann so angeordnet werden, dass er bei der Durchführung der Arbeiten am Boden verbraucht wird, so dass der erste Kraftstofftank schließlich im Wesentlichen leer ist und zur Aufnahme von Kraftstoff zur Verfügung steht, der während des Fluges hineingepumpt wird.The first fuel tank may be a trim tank of the aircraft. The fuel in the first fuel tank, which may be sustainable aviation fuel, can be arranged to be consumed in carrying out the work on the ground, such that the first fuel tank is eventually essentially empty and ready to receive fuel is available, which is pumped in during the flight.
Gemäß einem neunzehnten Aspekt wird ein Verfahren zum Modifizieren eines Luftfahrzeugs bereitgestellt, das ein oder mehrere Gasturbinentriebwerke und eine Vielzahl von Kraftstofftanks umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- Bereitstellung eines oder mehrerer erster Kraftstofftanks, die von anderen (sekundären) Kraftstofftanks der Vielzahl von Kraftstofftanks strömungstechnisch getrennt sind; und
- Bereitstellung eines Kraftstoffmanagers, der so angeordnet ist, dass er die Kraftstoffzufuhr zu dem einen oder den mehreren Gasturbinentriebwerken so steuert, dass Kraftstoff nur aus dem einen oder den mehreren ersten Kraftstofftanks entnommen wird, um zumindest den Großteil der bodengestützten Operationen anzutreiben.
- providing one or more first fuel tanks fluidly isolated from other (secondary) fuel tanks of the plurality of fuel tanks; and
- providing a fuel manager arranged to control fueling of the one or more gas turbine engines to draw fuel from only the one or more primary fuel tanks to power at least the majority of ground based operations.
Der Kraftstoffmanager kann ferner so eingerichtet sein, dass er zumindest für die meisten anderen Vorgänge Kraftstoff nur aus dem einen oder den mehreren sekundären Kraftstofftanks entnimmt.The fuel manager may also be configured to only draw fuel from the one or more secondary fuel tanks for at least most other operations.
Der (die) erste(n) Kraftstofftank(s) kann (können) permanent von den anderen Kraftstofftanks fluidisch isoliert sein, oder er (sie) kann (können) reversibel von den anderen Kraftstofftanks isoliert werden, z. B. mit Hilfe einer oder mehrerer Pumpen und/oder Ventile.The first fuel tank(s) may be permanently fluidly isolated from the other fuel tanks, or it(they) may be reversibly isolated from the other fuel tanks, e.g. B. with the help of one or more pumps and / or valves.
In einigen Beispielen kann nur der Kraftstoff aus einem oder mehreren sekundären Kraftstofftanks für andere Operationen verwendet werden, so dass der erste Kraftstofftank ausschließlich für bodengestützte Operationen verwendet wird.In some examples, only fuel from one or more secondary fuel tanks may be used for other operations such that the primary fuel tank is used exclusively for ground-based operations.
Gemäß einem zwanzigsten Aspekt ist ein Energiesystem für ein Luftfahrzeug vorgesehen, das Folgendes umfasst:
- eine Hilfsturbine („Auxiliary Power Unit“ - APU) mit einem Gasturbinentriebwerk, das so angeordnet ist, dass es einen Kraftstoff verbrennt, um das Luftfahrzeug mit Energie zu versorgen; und
- einen oder mehrere erste Kraftstofftanks, die von allen anderen Kraftstofftanks des Antriebssystems strömungstechnisch getrennt sind;
- und wobei der eine oder die mehreren ersten Kraftstofftanks für die Hilfsturbine bestimmt sind, so dass der gesamte von der Hilfsturbine verbrauchte Kraftstoff aus dem einen oder den mehreren ersten Kraftstofftanks entnommen wird (im Normalbetrieb).
- an auxiliary power unit (APU) having a gas turbine engine arranged to combust a fuel to power the aircraft; and
- one or more first fuel tanks fluidly isolated from all other fuel tanks of the power system;
- and wherein the one or more first fuel tanks are dedicated to the APU such that all fuel consumed by the APU is drawn from the one or more first fuel tanks (in normal operation).
Ein Luftfahrzeug ist im Allgemeinen so eingerichtet, dass die Hilfsturbine auch mit Kraftstoff aus einem oder mehreren anderen Tanks versorgt werden kann, z. B. für den Fall, dass die Hilfsturbine in einem Notfall während des Fluges anlaufen und arbeiten muss, z. B. für nichttreibende Zwecke wie die Versorgung der Flugsteuerungsflächen des Luftfahrzeugs nach einem Flammenausfall des Haupttriebwerks und/oder die Bereitstellung von Energie für den Neustart der Haupttriebwerke.An aircraft is generally set up in such a way that the APU can also be supplied with fuel from one or more other tanks, e.g. B. in the event that the APU needs to start and work in an in-flight emergency, e.g. for non-propulsive purposes such as powering aircraft flight control surfaces after a main engine flameout and/or providing power to restart the main engines.
Gemäß einem einundzwanzigsten Aspekt wird ein Energiesystem für ein Luftfahrzeug bereitgestellt, das Folgendes umfasst:
- ein Gasturbinentriebwerk, das so angeordnet ist, dass es einen Kraftstoff in einer Brennkammer verbrennt, um das Luftfahrzeug mit Energie zu versorgen;
- eine Mehrzahl von Kraftstofftanks, die so angeordnet sind, dass sie einen unterschiedlichen Kraftstoff enthalten, der verwendet wird, um das Luftfahrzeug mit Energie zu versorgen, wobei ein erster Kraftstofftank der Mehrzahl von Kraftstofftanks so angeordnet ist, dass er einen ersten Kraftstoff enthält, und ein zweiter Tank der Mehrzahl von Kraftstofftanks so angeordnet ist, dass er einen zweiten Kraftstoff mit einer vom ersten Kraftstoff unterschiedlichen Zusammensetzung enthält; und
- einen Kraftstoffmanager, der so beschaffen ist, dass er Informationen über den in jedem Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoff speichert und die Kraftstoffzufuhr so steuert, dass beim Anlassen des Motors Kraftstoff aus dem zweiten Tank entnommen wird, bevor auf den ersten Kraftstofftank umgeschaltet wird.
- a gas turbine engine arranged to combust a fuel in a combustor to power the aircraft;
- a plurality of fuel tanks arranged to contain a different fuel used to power the aircraft, a first fuel tank of the plurality of fuel tanks arranged to contain a first fuel, and a a second tank of the plurality of fuel tanks is arranged to contain a second fuel having a different composition from the first fuel; and
- a fuel manager arranged to store information about the fuel contained in each fuel tank and to control the fuel supply so that when the engine is started, fuel is taken from the second tank before switching to the first fuel tank.
Der zweite Kraftstoff kann aufgrund seiner verbesserten Starteigenschaften ausgewählt werden, z. B. weil er bei einer bestimmten Temperatur eine niedrigere Viskosität aufweist als der Kraftstoff im ersten Kraftstofftank, um den Kaltstart eines Motors zu erleichtern.The second fuel can be selected for its improved starting properties, e.g. B. because it has a lower viscosity than the fuel in the first fuel tank at a certain temperature to facilitate cold starting of an engine.
Der aufgrund seiner besseren Anfahreigenschaften ausgewählte Kraftstoff kann bei einer bestimmten Temperatur eine niedrigere Viskosität aufweisen als der Kraftstoff im ersten Tank. The fuel selected for its better starting properties may have a lower viscosity at a certain temperature than the fuel in the first tank.
Der zweite Kraftstoff kann aus fossilen Rohstoffen / Erdöl bestehen.The second fuel can consist of fossil raw materials / petroleum.
Der Kraftstoffmanager kann so eingerichtet sein, dass er die Kraftstoffzufuhr so steuert, dass er von der Entnahme von Kraftstoff aus dem zweiten Tank auf die Entnahme von Kraftstoff aus dem ersten Tank umschaltet, wenn mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:
- (i) Der Kraftstoff erreicht am Eintritt in die Brennkammer
eine Temperatur von 60°C; - (ii) Das Gasturbinentriebwerk war für einen
Zeitraum von 30 Sekunden in Betrieb; und - (iii) Das Gasturbinentriebwerk hat den Leerlauf erreicht.
- (i) The fuel reaches a temperature of 60°C at the entrance to the combustion chamber;
- (ii) the gas turbine engine has been operating for a period of 30 seconds; and
- (iii) The gas turbine engine has reached idle.
Der erste Tank kann so eingerichtet sein, dass er einen nachhaltigen Flugkraftstoff enthält.The first tank can be set up to contain sustainable aviation fuel.
Der zweite Tank kann zur Aufnahme eines fossilen Kohlenwasserstoffkraftstoffs eingerichtet werden.The second tank can be set up to hold a fossil hydrocarbon fuel.
Bei dem Gasturbinentriebwerk kann es sich um ein Gasturbinentriebwerk einer Hilfsturbine (APU - „Auxiliary Power Unit“) handeln. Die Hilfsturbine kann so ausgelegt sein, dass sie zumindest im Normalbetrieb nur während des Bodenbetriebs aktiv ist.The gas turbine engine may be an auxiliary power unit (APU) gas turbine engine. The auxiliary turbine can be designed in such a way that it is only active during ground operation, at least in normal operation.
Der erste Kraftstofftank kann ausschließlich für die APU bestimmt sein, so dass der Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank keinem anderen Gasturbinentriebwerk des Luftfahrzeugs zugeführt werden kann.The first fuel tank may be dedicated to the APU such that fuel from the first fuel tank cannot be supplied to any other aircraft gas turbine engine.
Der erste Kraftstofftank kann so angeordnet sein, dass er die Hilfsturbine beim Betrieb am Boden mit Kraftstoff versorgt und im Flug als Trimmtank dient.The first fuel tank may be arranged to supply fuel to the APU during operation on the ground and to serve as a trim tank during flight.
Die Hilfsturbine kann so eingerichtet werden, dass sie keine Antriebskraft für das Luftfahrzeug bereitstellt.The APU can be arranged not to provide propulsion power to the aircraft.
Alternativ kann das Gasturbinentriebwerk auch so angeordnet sein, dass es das Luftfahrzeug mit Antriebskraft versorgt.Alternatively, the gas turbine engine may be arranged to provide motive power to the aircraft.
Das Gasturbinentriebwerk kann einen Triebwerkskern mit einer Turbine, einem Verdichter und einer Kernwelle, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet, sowie einen stromaufwärts des Triebwerkskerns angeordneten Bläser umfassen, wobei der Bläser mehrere Bläserschaufeln aufweist und so angeordnet ist, dass er von einem Ausgang der Kernwelle angetrieben wird. The gas turbine engine may include an engine core having a turbine, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor, and a fan disposed upstream of the engine core, the fan having a plurality of fan blades and disposed to extend from an exit of the core shaft is driven.
Der erste Kraftstoff im ersten Kraftstofftank kann so gewählt werden, dass das Gasturbinentriebwerk allein mit diesem Kraftstoff betrieben werden kann. Der zweite Kraftstoff im zweiten Kraftstofftank kann so gewählt werden, dass das Gasturbinentriebwerk sowohl im Flug als auch beim Anlassen nur mit diesem Kraftstoff betrieben werden kann.The first fuel in the first fuel tank can be selected such that the gas turbine engine can be operated solely on this fuel. The second fuel in the second fuel tank can be selected such that the gas turbine engine can be operated solely on this fuel both in flight and during start-up.
Jeder Kraftstofftank kann so angeordnet sein, dass er einen Kraftstoff mit einem anderen Typ oder Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs (SAF) enthält.Each fuel tank may be arranged to contain fuel with a different type or proportion of Sustainable Aviation Fuel (SAF).
Der Kraftstoffmanager kann so eingerichtet sein, dass er die Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk während des Fluges durch Auswahl eines bestimmten Kraftstoffs oder einer bestimmten Kraftstoffkombination aus einem oder mehreren der mehreren Kraftstofftanks steuert.The fuel manager may be arranged to control in-flight fuel delivery to the gas turbine engine by selecting a particular fuel or fuel combination from one or more of the plurality of fuel tanks.
Der erste Kraftstoff kann SAF oder ein hochprozentiges SAF-Gemisch sein, und der Kraftstoffmanager kann so eingerichtet sein, dass er die Kraftstoffzufuhr so steuert, dass für den Großteil der bodengestützten Operationen Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank entnommen wird - der Startvorgang kann die einzige Ausnahme sein.The primary fuel may be SAF or a high percentage SAF blend and the fuel manager may be set up to control fuel delivery such that fuel is drawn from the primary fuel tank for the majority of ground based operations - take off may be the only exception .
Gemäß einem zweiundzwanzigsten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Luftfahrzeugs bereitgestellt, das ein Gasturbinentriebwerk und eine Vielzahl von Kraftstofftanks umfasst, die so angeordnet sind, dass sie Kraftstoff zum Antrieb des Gasturbinentriebwerks speichern, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- Anordnen von mindestens zwei der Kraftstofftanks, um einen unterschiedlichen Kraftstoff zu speichern, wobei ein erster Kraftstofftank der mehreren Kraftstofftanks so angeordnet ist, dass er einen ersten Kraftstoff enthält, und ein zweiter Tank der mehreren Kraftstofftanks so angeordnet ist, dass er einen zweiten Kraftstoff mit einer anderen Zusammensetzung als der erste Kraftstoff enthält; und
- Steuern der Kraftstoffzufuhr derart, dass zum Anlassen des Motors Kraftstoff aus dem zweiten Tank entnommen wird, bevor auf den ersten Kraftstofftank umgeschaltet wird.
- arranging at least two of the fuel tanks to store a different fuel, wherein a first fuel tank of the plurality of fuel tanks is arranged to contain a first fuel and a second tank of the plurality of fuel tanks is arranged to contain a second fuel having a contains a different composition than the first fuel; and
- Controlling fuel delivery such that fuel is taken from the second tank to start the engine before switching to the first fuel tank.
Das Verfahren kann ferner die Speicherung von Informationen über den in jedem Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoff umfassen. Die Kontrolle kann auf der Grundlage der gespeicherten Informationen durchgeführt werden.The method may further include storing information about the fuel contained in each fuel tank. The control can be carried out on the basis of the stored information.
Das Gasturbinentriebwerk kann so angeordnet sein, dass es das Luftfahrzeug mit Antriebskraft versorgt. Das Gasturbinentriebwerk kann einen Triebwerkskern mit einer Turbine, einem Verdichter und einer Kernwelle, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet, und einen stromaufwärts des Triebwerkskerns angeordneten Bläser umfassen, wobei der Bläser mehrere Bläserschaufeln umfasst und so angeordnet ist, dass er durch einen Abtrieb von der Kernwelle angetrieben wird.The gas turbine engine may be arranged to provide motive power to the aircraft. The gas turbine engine may include an engine core having a turbine, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor, and a fan disposed upstream of the engine core, the fan including a plurality of fan blades and disposed to be driven by an output from the Core shaft is driven.
Der erste Kraftstofftank kann ein Trimmtank des Luftfahrzeugs sein. Der erste Kraftstoff kann ein nachhaltiger Flugkraftstoff (SAF) oder eine hochprozentige SAF-Mischung sein, und der Kraftstoff im ersten Kraftstofftank kann so angeordnet werden, dass er bei der Durchführung von Operationen am Boden (nach dem Start) verbraucht wird, so dass der erste Kraftstofftank am Ende des Steigflugs, wenn nicht beim Start, im Wesentlichen leer ist und zur Aufnahme von Kraftstoff zur Verfügung steht, der während des Flugs hineingepumpt wird.The first fuel tank may be a trim tank of the aircraft. The first fuel may be Sustainable Aviation Fuel (SAF) or a high-percentage SAF blend, and the fuel in the first fuel tank may be arranged to be consumed in conducting operations on the ground (after takeoff), so that the first Fuel tank at the end of climb, if not at takeoff, essentially empty and available to receive fuel pumped into it during flight.
Gemäß einem dreiundzwanzigsten Aspekt wird ein Verfahren zum Modifizieren eines Luftfahrzeugs bereitgestellt, das ein Gasturbinentriebwerk und eine Vielzahl von Kraftstofftanks umfasst, die so angeordnet sind, dass sie Kraftstoff zum Antrieb des Gasturbinentriebwerks speichern, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- Anordnen eines ersten Kraftstofftanks der Vielzahl von Kraftstofftanks, um einen ersten Kraftstoff zu enthalten, und eines zweiten Tanks der Vielzahl von Kraftstofftanks, um einen zweiten Kraftstoff mit einer vom ersten Kraftstoff verschiedenen Zusammensetzung zu enthalten; und
- Bereitstellen eines Kraftstoffmanagers, der die Kraftstoffzufuhr so steuert, dass er beim Anlassen des Motors Kraftstoff aus dem zweiten Tank entnimmt, bevor er auf den ersten Kraftstofftank umschaltet.
- arranging a first fuel tank of the plurality of fuel tanks to contain a first fuel and a second tank of the plurality of fuel tanks to contain a second fuel having a different composition than the first fuel; and
- providing a fuel manager that controls fuel delivery such that upon engine cranking, it takes fuel from the second tank before switching to the first fuel tank.
Der Kraftstoffmanager kann zusätzlich so eingerichtet sein, dass er Informationen über den in jedem Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoff speichert. Die Kontrolle kann auf der Grundlage der gespeicherten Informationen durchgeführt werden.The fuel manager can additionally be set up to store information about the fuel contained in each fuel tank. The control can be carried out on the basis of the stored information.
Das Gasturbinentriebwerk kann so angeordnet sein, dass es das Luftfahrzeug mit Antriebskraft versorgt, und kann einen Triebwerkskern mit einer Turbine, einem Verdichter und einer Kernwelle, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet, und einen stromaufwärts des Triebwerkskerns angeordneten Bläser umfassen, wobei der Bläser eine Vielzahl von Bläserschaufeln umfasst und so angeordnet ist, dass er durch einen Abtrieb von der Kernwelle angetrieben wird.The gas turbine engine may be arranged to provide motive power to the aircraft and may include an engine core having a turbine, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor, and a fan located upstream of the engine core, the fan including a A plurality of fan blades and arranged to be driven by an output from the core shaft.
Bei dem Gasturbinentriebwerk kann es sich um ein Gasturbinentriebwerk einer Hilfsturbine („Auxiliary Power Unit“ - APU) des Luftfahrzeugs handeln.The gas turbine engine can be a gas turbine engine of an auxiliary power unit (APU) of the aircraft.
Gemäß einem vierundzwanzigsten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Luftfahrzeugs bereitgestellt, das ein Gasturbinentriebwerk und eine Vielzahl von Kraftstofftanks umfasst, die so angeordnet sind, dass sie das Gasturbinentriebwerk mit Kraftstoff versorgen, wobei mindestens zwei der Kraftstofftanks Kraftstoffe mit unterschiedlichen Kraftstoffeigenschaften enthalten, wobei das Verfahren durch eine Verarbeitungsschaltung durchgeführt wird und Folgendes umfasst:
- Erhalten eines Flugprofils für einen Flug des Luftfahrzeugs; und
- Bestimmen eines Betankungsplans für den Flug auf der Grundlage des Flugprofils und der Kraftstoffmerkmale, wobei der Betankungsplan die zeitliche Veränderung der Kraftstoffentnahme aus den einzelnen Tanks regelt/diktiert.
- obtaining a flight profile for a flight of the aircraft; and
- determining a refueling plan for the flight based on the flight profile and the fuel characteristics, the refueling plan including the regulates/dictates the change in fuel extraction over time from the individual tanks.
Der Betankungsplan listet auf, wie viel Kraftstoff aus den einzelnen Tanks entnommen werden soll, und soll dazu dienen, einen Betankungsmanager anzuweisen, das Gasturbinentriebwerk entsprechend mit Kraftstoff zu versorgen. Der Betankungsplan kann daher als Regelung, Diktat oder Anweisung für den Kraftstoffverbrauch für den Flug beschrieben werden (wahlweise nur für das Luftfahrzeug im Flug oder auch für den Betrieb am Boden).The fueling schedule lists how much fuel is to be taken from each tank and is intended to direct a fueling manager to fuel the gas turbine engine accordingly. The refueling plan can therefore be described as a regulation, dictate or instruction for the fuel consumption for the flight (either only for the aircraft in flight or also for operations on the ground).
Das Verfahren kann am Flügel („on-wing“) durchgeführt werden, z. B. durch ein Modul zur Bestimmung des Betankungsplans des Luftfahrzeugs, das Teil eines elektronischen Triebwerkssteuergeräts (EEC) des Luftfahrzeugs sein kann. Alternativ kann das Verfahren auch außerhalb des Flügels durchgeführt werden („off-wing“), und der Betankungsplan kann dem Luftfahrzeug zur Umsetzung bereitgestellt werden.The procedure can be carried out on the wing (“on-wing”), e.g. by a module for determining the aircraft refueling schedule, which may be part of an aircraft electronic engine control unit (EEC). Alternatively, the procedure can also be carried out outside the wing (“off-wing”) and the refueling plan can be provided to the aircraft for implementation.
Die Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs umfassen mindestens eines der folgenden Merkmale:
- i. Anteil von nachhaltigem Flugbenzin im Kraftstoff;
- ii. Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen im Kraftstoff;
- iii. Gehalt an multiaromatischen Kohlenwasserstoffen im Kraftstoff;
- iv. Prozentsatz der stickstoffhaltigen Spezies im Kraftstoff;
- v. Vorhandensein oder Prozentsatz einer Tracer-Spezies oder eines Spurenelements im Kraftstoff;
- vi. Wasserstoff-Kohlenstoff-Verhältnis des Kraftstoffs;
- vii. Kohlenwasserstoffverteilung des Kraftstoffs;
- viii. Niveau der nichtflüchtigen Partikelemissionen bei der Verbrennung;
- ix. Naphthalin-Gehalt des Kraftstoffs;
- x. Schwefelgehalt des Kraftstoffs;
- xi. Cycloparaffingehalt des Kraftstoffs;
- xii. Sauerstoffgehalt des Kraftstoffs;
- xiii. thermische Stabilität des Kraftstoffs;
- xiv. Grad der Verkokung des Kraftstoffs;
- xv. die Angabe, dass es sich bei dem Kraftstoff um einen fossilen Brennstoff handelt; und
- xvi. mindestens eines der Kriterien Dichte, Viskosität, Heizwert und Wärmekapazität.
- i. Percentage of sustainable aviation fuel in the fuel;
- ii. content of aromatic hydrocarbons in the fuel;
- iii. content of multiaromatic hydrocarbons in the fuel;
- IV. percentage of nitrogenous species in the fuel;
- v. Presence or percentage of a tracer species or trace element in the fuel;
- vi. hydrogen to carbon ratio of the fuel;
- vii. hydrocarbon distribution of the fuel;
- viii. level of non-volatile particulate emissions from combustion;
- ix. naphthalene content of the fuel;
- x. fuel sulfur content;
- xi. cycloparaffin content of the fuel;
- xiii. fuel oxygen content;
- xiii. fuel thermal stability;
- xiv. degree of fuel coking;
- xv. the statement that the fuel is a fossil fuel; and
- xv. at least one of the criteria density, viscosity, calorific value and heat capacity.
Der Betankungsplan kann anhand von Informationen aus dem Flugprofil bestimmt werden, die mindestens eines der folgenden Elemente enthalten:
- (i) vorgesehene Flughöhe; und
- (ii) geplante Route.
- (i) intended flight altitude; and
- (ii) planned route.
Das Verfahren kann ferner den Empfang vorhergesagter Wetterbedingungen für eine im Flugprofil definierte geplante Route des Luftfahrzeugs umfassen, und die empfangenen vorhergesagten Wetterbedingungen können zur Beeinflussung des Betankungsplans verwendet werden.The method may further include receiving predicted weather conditions for a planned route of the aircraft defined in the flight profile, and the received predicted weather conditions may be used to influence the refueling plan.
Bei der Festlegung des Betankungsplans kann ermittelt werden, wie viel nachhaltiger Flugkraftstoff (SAF) dem Luftfahrzeug zur Verfügung steht und/oder welche Tanks SAF oder eine hochprozentige SAF-Mischung enthalten, und es wird vorzugsweise die Verwendung von SAF (allein oder als Teil einer Mischung) für den Betrieb des Luftfahrzeugs am Boden geplant.When determining the fueling plan, it may be determined how much Sustainable Aviation Fuel (SAF) is available to the aircraft and/or which tanks contain SAF or a high percentage SAF blend, and will preferably favor the use of SAF (alone or as part of a blend ) planned for the operation of the aircraft on the ground.
Die Festlegung des Betankungsplans kann die Bestimmung des Heizwerts jedes Kraftstoffs an Bord des Luftfahrzeugs und die bevorzugte Verwendung eines Kraftstoffs mit niedrigerem Heizwert für Zeiten mit geringerem Schubbedarf umfassen.Determining the fueling schedule may include determining the calorific value of each fuel on board the aircraft and preferring to use a fuel with a lower calorific value during periods of reduced thrust demand.
Das Verfahren kann ferner die Steuerung der Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk im Betrieb gemäß dem Betankungsplan umfassen.The method may further include controlling fuel delivery to the gas turbine engine during operation according to the fueling schedule.
Die Schritte des Ermittelns und Bestimmens können außerhalb des Flügels durchgeführt werden. Das Verfahren kann ferner die Bereitstellung des Betankungsplans für das Luftfahrzeug vor dem Steuerschritt umfassen.The determining and determining steps can be performed outside the wing. The method may further include providing the aircraft with the refueling plan prior to the controlling step.
Gemäß einem fünfundzwanzigsten Aspekt ist ein Antriebssystem für ein Luftfahrzeug vorgesehen, das Folgendes umfasst:
- ein Gasturbinentriebwerk, wobei das Gasturbinentriebwerk optional umfasst:
- einen Triebwerkskern mit einer Turbine, einem Verdichter und einer Kernwelle, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet; und
- einen Fan, der stromaufwärts des Triebwerkkerns angeordnet ist, wobei der Fan eine Vielzahl von Fanschaufeln umfasst und so angeordnet ist, dass er durch einen Abtrieb von der Kernwelle angetrieben wird;
- eine Vielzahl von Kraftstofftanks, die so angeordnet sind, dass sie Kraftstoff zum Antrieb des Gasturbinentriebwerks enthalten, wobei mindestens zwei der Kraftstofftanks Kraftstoffe mit unterschiedlichen Kraftstoffeigenschaften enthalten; und
- ein Modul zur Bestimmung eines Betankungsplans, das dafür eingerichtet ist:
- ein Flugprofil für einen Flug des Luftfahrzeugs zu erhalten; und
- einen Betankungsplans für den Flug auf der Grundlage des Flugprofils und der Kraftstoffstoffmerkmalen zu bestimmen, wobei der Betankungsplan die zeitliche Veränderung der Kraftstoffentnahme aus jedem Tank während des Fluges regelt.
- a gas turbine engine, the gas turbine engine optionally comprising:
- an engine core having a turbine, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor; and
- a fan positioned upstream of the engine core, the fan including a plurality of fan blades and arranged to be driven by an output from the core shaft;
- a plurality of fuel tanks arranged to contain fuel for powering the gas turbine engine, at least two of the fuel tanks containing fuels having different fuel properties; and
- a module for determining a refueling schedule that is set up to:
- obtain a flight profile for a flight of the aircraft; and
- determine a refueling schedule for the flight based on the flight profile and the fuel characteristics, the refueling schedule governing the timing of fuel withdrawal from each tank during the flight.
Die Kraftstoffeigenschaften des Kraftstoffs können eine oder mehrere der oben unter dem vierundzwanzigsten Aspekt aufgeführten Kraftstoffeigenschaften umfassen.The fuel properties of the fuel may include one or more of the fuel properties listed above in the twenty-fourth aspect.
Das Modul zur Bestimmung des Betankungsplans kann so eingerichtet sein, dass es den Betankungsplan unter Verwendung von Informationen aus dem Flugprofil bestimmt, die mindestens eines der folgenden Elemente enthalten:
- (i) vorgesehene Flughöhe; und
- (ii) geplante Route.
- (i) intended flight altitude; and
- (ii) planned route.
Das Antriebssystem kann ferner einen Empfänger umfassen, der so beschaffen ist, dass er Daten über die vorhergesagten Wetterbedingungen für eine geplante Route des Luftfahrzeugs empfängt, wobei die Route im Flugprofil festgelegt ist. Die empfangenen vorhergesagten Wetterbedingungen können verwendet werden, um den Betankungsplan zu beeinflussen.The propulsion system may further include a receiver arranged to receive data on forecast weather conditions for a planned route of the aircraft, the route being specified in the flight profile. The received predicted weather conditions can be used to influence the fueling plan.
Das Modul zur Bestimmung des Betankungsplans kann so eingerichtet sein, dass es den Betankungsplan auf der Grundlage der Bestimmung der für das Luftfahrzeug verfügbaren Menge an nachhaltigem Flugkraftstoff (SAF) bestimmt und die Verwendung von SAF vorzugsweise für den bodengestützten Betrieb des Luftfahrzeugs plant.The refueling plan determination module may be configured to determine the refueling plan based on the determination of the amount of sustainable aviation fuel (SAF) available for the aircraft and to schedule the use of SAF preferably for ground-based aircraft operations.
Das Modul zur Bestimmung des Betankungsplans kann so eingerichtet sein, dass es den Betankungsplan auf der Grundlage der Bestimmung des Heizwerts jedes Kraftstoffs an Bord des Luftfahrzeugs bestimmt und die Verwendung eines Kraftstoffs mit niedrigerem Heizwert vorzugsweise für Zeiten mit geringerem Schubbedarf plant.The fueling schedule determination module may be arranged to determine the fueling schedule based on the determination of the calorific value of each fuel on board the aircraft and to schedule the use of a lower calorific value fuel preferentially for periods of lower thrust demand.
Das Modul zur Bestimmung des Kraftstoffverbrauchsplans kann so eingerichtet sein, dass es die Kraftstoffzufuhr zur Gasturbine im Betrieb entsprechend dem Kraftstoffverbrauchsplan steuert.The fuel consumption schedule determination module may be configured to control fuel delivery to the gas turbine during operation according to the fuel consumption schedule.
Gemäß einem sechsundzwanzigsten Aspekt wird ein nicht-transitorisches computerlesbares Medium bereitgestellt, auf dem Befehle gespeichert sind, die, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor dazu veranlassen:
- Bestimmen eines Betankungsplans für einen Flug eines Luftfahrzeugs, wobei das Luftfahrzeug ein Gasturbinentriebwerk und mehrere Kraftstofftanks umfasst, die so angeordnet sind, dass sie das Gasturbinentriebwerk mit Kraftstoff versorgen, wobei mindestens zwei der Kraftstofftanks Kraftstoffe mit unterschiedlichen Kraftstoffeigenschaften enthalten. Der Betankungsplan wird auf der Grundlage eines Flugprofils für den Flug des Luftfahrzeugs und der Kraftstoffmerkmale der für das Luftfahrzeug verfügbaren Kraftstoffe bestimmt. Der Betankungsplan gibt an, wie viel Kraftstoff im Laufe des Fluges aus den einzelnen Tanks entnommen wird und wie sich dies zeitlich verändert.
- determining a refueling schedule for a flight of an aircraft, the aircraft including a gas turbine engine and a plurality of fuel tanks arranged to fuel the gas turbine engine, at least two of the fuel tanks containing fuels having different fuel properties. The refueling schedule is determined based on a flight profile for the flight of the aircraft and the fuel characteristics of the fuels available for the aircraft. The refueling plan indicates how much fuel is taken from the individual tanks during the flight and how this changes over time.
Die Befehle können ferner so beschaffen sein, dass sie den Prozessor veranlassen, die Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk im Betrieb gemäß dem Betankungsplan zu steuern. Der Prozessor kann ein bordseitiges Modul zur Bestimmung des Kraftstoffverbrauchsplans umfassen oder daraus bestehen und kann Teil eines elektronischen Triebwerksreglers sein oder aus einem solchen bestehen.The instructions may also be arranged to cause the processor to control fuel delivery to the gas turbine engine during operation in accordance with the fueling schedule. The processor may include or consist of an onboard module for determining the fuel economy schedule and may form part of or consist of an electronic engine controller.
Die Anweisungen können ferner so beschaffen sein, dass sie den Prozessor veranlassen, den Betankungsplan dem Luftfahrzeug zur Ausführung bereitzustellen. Der Prozessor kann ein Modul zur Bestimmung des Betankungsplans außerhalb des Flügels umfassen oder aus einem solchen bestehen.The instructions may also be arranged to cause the processor to provide the refueling plan to the aircraft for execution. The processor may include or consist of an off-wing refueling schedule determination module.
Gemäß einem siebenundzwanzigsten Aspekt ist ein Antriebssystem für ein Luftfahrzeug vorgesehen, das Folgendes umfasst:
- ein oder mehrere Gasturbinentriebwerke, die so angeordnet sind, dass sie einen Kraftstoff verbrennen, um das Luftfahrzeug mit Energie zu versorgen;
- eine Vielzahl von Kraftstofftanks, die jeweils so angeordnet sind, dass sie einen Kraftstoff enthalten, der verwendet wird, um das Luftfahrzeug mit Energie zu versorgen, wobei mindestens zwei Tanks der Vielzahl von Kraftstofftanks unterschiedliche Kraftstoffe enthalten, wobei die unterschiedlichen Kraftstoffe jeweils einen unterschiedlichen Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs aufweisen; und
- ein Kraftstoffmanager, der dazu eingerichtet ist:
- Informationen über den in jedem Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoff zu speichern;
- Festzustellen, welcher Tank den Kraftstoff mit dem höchsten Anteil an nachhaltigem Flugkraftstoff enthält; und
- die Kraftstoffzufuhr so zu steuern, dass nur Kraftstoff aus dem Tank entnommen wird, der den höchsten Anteil an nachhaltigem Flugbenzin enthält, um zumindest den Großteil des Betriebs am Boden zu gewährleisten.
- one or more gas turbine engines arranged to combust a fuel to power the aircraft;
- a plurality of fuel tanks each arranged to contain a fuel used to power the aircraft, at least two tanks of the plurality of fuel tanks containing different fuels, the different fuels each containing a different proportion of a have sustainable aviation fuel; and
- a fuel manager set up to:
- store information about the fuel contained in each fuel tank;
- Determine which tank contains the fuel with the highest proportion of sustainable aviation fuel; and
- to control the fuel supply so that only fuel is drawn from the tank containing the highest proportion of sustainable aviation fuel, in order to ensure at least the majority of operations on the ground.
Der unterschiedliche Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs (SAF) kann zwischen 0% SAF und 100% SAF liegen. Der Kraftstoff mit dem höchsten Anteil an nachhaltigem Flugbenzin kann mehr als 50% SAF betragen.The different proportion of a sustainable aviation fuel (SAF) can be between 0% SAF and 100% SAF. The fuel with the highest proportion of sustainable aviation fuel can be more than 50% SAF.
Ein Gasturbinentriebwerk des einen oder der mehreren Gasturbinentriebwerke kann ein Gasturbinentriebwerk einer Hilfsturbine (APU) sein.A gas turbine engine of the one or more gas turbine engines may be an auxiliary power unit (APU) gas turbine engine.
Ein erster Kraftstofftank der mehreren Kraftstofftanks kann so angeordnet sein, dass er den Kraftstoff mit dem höchsten Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs enthält, und optional kann der Kraftstoff ein nachhaltiger Flugkraftstoff sein (d. h. ein Kraftstoff, bei dem der Anteil an SAF 100 % beträgt). Der erste Kraftstofftank kann ausschließlich für die APU bestimmt sein, so dass der Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank keinem anderen Gasturbinentriebwerk des Luftfahrzeugs zugeführt werden kann.A first fuel tank of the plurality of fuel tanks may be arranged to contain the fuel with the highest percentage of sustainable aviation fuel, and optionally the fuel may be a sustainable aviation fuel (i.e., a fuel where the percentage of SAF is 100%). The first fuel tank may be dedicated to the APU such that fuel from the first fuel tank cannot be supplied to any other aircraft gas turbine engine.
Wenn mehrere Kraftstofftanks einen Kraftstoff mit dem gleichen höchsten Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs enthalten, kann der zu verwendende Tank auf der Grundlage eines Vergleichs von mindestens einem der folgenden Kriterien ausgewählt werden:
- (i) die Höhe der Emissionen nichtflüchtiger Partikel bei der Verbrennung der Kraftstoffe; und
- (ii) Wasserstoff-Kohlenstoff-Verhältnis der Kraftstoffe.
- (i) the level of emissions of non-volatile particles from the combustion of the fuels; and
- (ii) Hydrogen to carbon ratio of fuels.
Ein oder mehrere andere Parameter, die sich auf die Luftqualität beziehen, können ebenfalls verglichen werden, um den Kraftstoff auszuwählen, der wahrscheinlich die besten Ergebnisse bei der Luftqualität erzielt. Umweltfaktoren (z. B. Flughöhe und Luftfeuchtigkeit) können bei dieser Bewertung ebenfalls berücksichtigt werden.One or more other parameters related to air quality may also be compared to select the fuel that is likely to produce the best air quality results. Environmental factors (such as flight altitude and humidity) may also be considered in this assessment.
Bei dem Antriebssystem kann es sich um ein Antriebssystem des Luftfahrzeugs handeln, und das Gasturbinentriebwerk (mindestens ein Gasturbinentriebwerk des einen oder der mehreren Gasturbinentriebwerke) kann so angeordnet sein, dass es das Luftfahrzeug mit Antriebskraft versorgt.The propulsion system may be an aircraft propulsion system and the gas turbine engine (at least one gas turbine engine of the one or more gas turbine engines) may be arranged to provide motive power to the aircraft.
Der Kraftstoff mit dem höchsten Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs kann so gewählt werden, dass das Antriebssystem allein mit diesem Kraftstoff betrieben werden kann.The fuel with the highest proportion of sustainable aviation fuel can be chosen so that the propulsion system can be operated with this fuel alone.
Der Kraftstoff mit dem höchsten Anteil an nachhaltigem Flugbenzin - SAF - kann mehr als 50 % SAF und optional mindestens 55 % SAF enthalten.The fuel with the highest proportion of sustainable aviation fuel - SAF - can contain more than 50% SAF and optionally at least 55% SAF.
Der Kraftstoffmanager kann so eingerichtet sein, dass er die Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk während des Fluges durch Auswahl eines bestimmten Kraftstoffs oder einer bestimmten Kraftstoffkombination aus einem oder mehreren der mehreren Kraftstofftanks steuert.The fuel manager may be arranged to control in-flight fuel delivery to the gas turbine engine by selecting a particular fuel or fuel combination from one or more of the plurality of fuel tanks.
Ein erster Kraftstofftank aus der Vielzahl der Kraftstofftanks kann so angeordnet sein, dass er den Kraftstoff mit dem höchsten Anteil an nachhaltigem Flugkraftstoff enthält, und er kann kleiner sein als die anderen Kraftstofftanks. Der erste Kraftstofftank kann so angeordnet sein, dass er ausschließlich für den bodengebundenen Betrieb des Luftfahrzeugs verwendet wird.A first fuel tank of the plurality of fuel tanks may be arranged to contain the fuel having the highest percentage of sustainable aviation fuel and may be smaller than the other fuel tanks. The first fuel tank can be arranged such that it is used exclusively for ground-based operation of the aircraft.
Der Kraftstoff mit dem höchsten Anteil an nachhaltigem Flugkraftstoff für den Einsatz am Boden kann einen niedrigeren Heizwert haben als der Kraftstoff, der in einem anderen Kraftstofftank der mehreren Kraftstofftanks gelagert ist.The fuel with the highest proportion of sustainable ground-use aviation fuel may have a lower calorific value than fuel stored in another fuel tank of the plurality of fuel tanks.
Der Kraftstoff mit dem höchsten Anteil an nachhaltigem Flugbenzin kann für den gesamten Bodenbetrieb des Luftfahrzeugs verwendet werden.The fuel with the highest proportion of sustainable aviation fuel can be used for all aircraft ground operations.
Ein erster Kraftstofftank aus der Vielzahl der Kraftstofftanks kann so angeordnet sein, dass er den Kraftstoff mit dem höchsten Anteil an nachhaltigem Flugkraftstoff enthält, und er kann so angeordnet sein, dass er das Gasturbinentriebwerk mit Kraftstoff versorgt, wenn es am Boden betrieben wird, und dass er im Flug als Trimmtank dient.A first fuel tank of the plurality of fuel tanks may be arranged to contain the fuel having the highest proportion of sustainable aviation fuel and may be arranged to supply fuel to the gas turbine engine when operating on the ground and that it serves as a trim tank in flight.
Der Kraftstoff mit dem höchsten Anteil an nachhaltigem Flugbenzin - SAF - kann zu 100 % aus SAF bestehen.The fuel with the highest proportion of sustainable aviation fuel - SAF - can consist of 100% SAF.
Gemäß einem achtundzwanzigsten Aspekt wird ein Energiesystem für ein Luftfahrzeug bereitgestellt, das Folgendes umfasst:
- ein Gasturbinentriebwerk, das so angeordnet ist, dass es einen Kraftstoff verbrennt, um das Luftfahrzeug mit Energie zu versorgen;
- eine Vielzahl von Kraftstofftanks, die jeweils so angeordnet sind, dass sie einen Kraftstoff enthalten, der zur Energieversorgung des Luftfahrzeugs verwendet werden soll, wobei mindestens zwei Tanks der Vielzahl von Kraftstofftanks unterschiedliche Kraftstoffe enthalten, wobei ein erster Tank einen Kraftstoff enthält, der zu
mehr als 50 % aus nachhaltigem Flugkraftstoff besteht, und ein zweiter Tank einen Kraftstoff enthält, der zu wenigerals 50 % aus nachhaltigem Flugkraftstoff besteht; und - ein Kraftstoffmanager, der dazu eingerichtet ist:
- Informationen über den in jedem Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoff zu speichern; und
- die Kraftstoffversorgung so zu steuern, dass nur Kraftstoff verwendet wird, der zu
mehr als 50 % aus nachhaltigem Flugbenzin besteht, um zumindest den Großteil des Betriebs am Boden zu gewährleisten.
- a gas turbine engine arranged to combust a fuel to power the aircraft;
- a plurality of fuel tanks each arranged to contain a fuel to be used to power the aircraft, at least two tanks of the plurality of fuel tanks containing different fuels, a first tank containing a fuel intended for more than Consists of 50% sustainable aviation fuel and a second tank contains a fuel that consists of less than 50% sustainable aviation fuel; and
- a fuel manager set up to:
- store information about the fuel contained in each fuel tank; and
- To manage the fuel supply to only use fuel that consists of more than 50% sustainable aviation fuel in order to ensure at least the majority of operations on the ground.
Der erste Tank kann einen Kraftstoff enthalten, der ein nachhaltiger Flugkraftstoff ist (d.h. 100% SAF).The first tank may contain a fuel that is a sustainable aviation fuel (i.e. 100% SAF).
Gemäß einem neunundzwanzigsten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Luftfahrzeugs bereitgestellt, das ein Gasturbinentriebwerk und eine Vielzahl von Kraftstofftanks umfasst, die so angeordnet sind, dass sie Kraftstoff zum Antrieb des Gasturbinentriebwerks speichern, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- Anordnen von zwei oder mehr Kraftstofftanks aus der Vielzahl von Kraftstofftanks, um verschiedene Kraftstoffe zu speichern, wobei die verschiedenen Kraftstoffe jeweils einen unterschiedlichen Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs aufweisen;
- Feststellen, welcher Tank den Kraftstoff mit dem höchsten Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs enthält; und
- Steuerung der Kraftstoffzufuhr derart, dass nur aus dem Tank mit dem höchsten Anteil an nachhaltigem Flugkraftstoff Kraftstoff entnommen wird, wenn das Luftfahrzeug zumindest den größten Teil des Betriebs am Boden durchführt.
- arranging two or more fuel tanks of the plurality of fuel tanks to store different fuels, the different fuels each having a different proportion of a sustainable aviation fuel;
- Determine which tank contains the fuel with the highest proportion of sustainable aviation fuel; and
- Control fueling such that fuel is only drawn from the tank with the highest proportion of sustainable aviation fuel when the aircraft is conducting at least the majority of its operations on the ground.
Das Verfahren kann ferner die Speicherung von Informationen über den in jedem Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoff umfassen. Die Kontrolle kann auf der Grundlage der gespeicherten Informationen durchgeführt werden.The method may further include storing information about the fuel contained in each fuel tank. The control can be carried out on the basis of the stored information.
Das Gasturbinentriebwerk kann so angeordnet sein, dass es das Luftfahrzeug mit Antriebskraft versorgt.The gas turbine engine may be arranged to provide motive power to the aircraft.
Bei dem Gasturbinentriebwerk kann es sich um ein Gasturbinentriebwerk einer Hilfsturbine (Auxiliary Power Unit - APU) des Luftfahrzeugs handeln.The gas turbine engine may be a gas turbine engine of an auxiliary power unit (APU) of the aircraft.
Ein erster Kraftstofftank des einen oder der mehreren Tanks kann so angeordnet sein, dass er den Kraftstoff mit dem höchsten Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs enthält. Dieser erste Kraftstofftank kann so angeordnet sein, dass er als Trimmtank des Luftfahrzeugs fungiert - der Kraftstoff im ersten Kraftstofftank kann daher so angeordnet sein, dass er bei der Durchführung der Operationen am Boden (zumindest im Wesentlichen) verbraucht wird, so dass der erste Kraftstofftank schließlich im Wesentlichen leer ist und zur Aufnahme von Kraftstoff zur Verfügung steht, der während des Fluges hineingepumpt wird.A first fuel tank of the one or more tanks may be arranged to contain the fuel having the highest percentage of sustainable aviation fuel. This first fuel tank may be arranged to act as the aircraft's trim tank - the fuel in the first fuel tank may therefore be arranged to be used up (at least substantially) in performing the operations on the ground, so that the first fuel tank eventually is essentially empty and available to receive fuel that will be pumped in during flight.
Gemäß einem dreißigsten Aspekt wird ein Verfahren zum Modifizieren eines Luftfahrzeugs bereitgestellt, das ein Gasturbinentriebwerk und eine Vielzahl von Kraftstofftanks umfasst, die so angeordnet sind, dass sie Kraftstoff zum Antrieb des Gasturbinentriebwerks speichern, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- Anordnen von zwei oder mehr Kraftstofftanks aus der Vielzahl von Kraftstofftanks, um verschiedene Kraftstoffe zu speichern, wobei die verschiedenen Kraftstoffe jeweils einen unterschiedlichen Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs aufweisen; und
- Bereitstellung eines Kraftstoffmanagers, der dazu eingerichtet ist:
- festzustellen, welcher Tank den Kraftstoff mit dem höchsten Anteil an nachhaltigem Flugkraftstoff enthält; und
- die Kraftstoffzufuhr so zu steuern, dass nur aus dem Tank mit dem höchsten Anteil an nachhaltigem Flugkraftstoff Kraftstoff entnommen wird, wenn das Luftfahrzeug zumindest den überwiegenden Teil des Betriebs am Boden durchführt.
- arranging two or more fuel tanks of the plurality of fuel tanks to store different fuels, the different fuels each having a different proportion of a sustainable aviation fuel; and
- Provision of a fuel manager set up to:
- determine which tank contains the fuel with the highest proportion of sustainable aviation fuel; and
- to control the fuel supply so that fuel is taken only from the tank with the highest proportion of sustainable aviation fuel when the aircraft is conducting at least the majority of its operations on the ground.
Der Kraftstoffmanager kann so eingerichtet sein, dass er Informationen über den in jedem Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoff speichert. Der Kraftstoffmanager kann so eingerichtet sein, dass er die Tankidentifizierung und die Steuerung der Kraftstoffzufuhr auf der Grundlage der gespeicherten Informationen durchführt.The fuel manager may be configured to store information about the fuel contained in each fuel tank. The fuel manager may be configured to perform tank identification and fuel delivery control based on the stored information.
Wie bereits an anderer Stelle erwähnt, kann sich die vorliegende Offenbarung auf ein Gasturbinentriebwerk beziehen. Ein solches Gasturbinentriebwerk kann einen Triebwerkskern mit einer Turbine, einer Brennkammer, einem Verdichter und einer Kernwelle, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet, umfassen. Ein solches Gasturbinentriebwerk kann einen Fan (mit Fanschaufeln) umfassen, der stromaufwärts des Triebwerkskerns angeordnet ist. Alternativ kann das Gasturbinentriebwerk in einigen Beispielen auch einen Fan aufweisen, der stromabwärts des Triebwerkskerns angeordnet ist. Somit kann das Gasturbinentriebwerk ein offener Rotor oder ein Turboprop-Triebwerk sein.As noted elsewhere, the present disclosure may relate to a gas turbine engine. Such a gas turbine engine may include an engine core having a turbine, a combustor, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor. Such a gas turbine engine may include a fan (having fan blades) located upstream of the engine core. Alternatively, in some examples, the gas turbine engine may also include a fan located downstream of the engine core. Thus, the gas turbine engine may be an open rotor or a turboprop engine.
Handelt es sich bei dem Gasturbinentriebwerk um einen offenen Rotor oder ein Turboprop-Triebwerk, so kann das Gasturbinentriebwerk zwei gegenläufige Propellerstufen umfassen, die über eine Welle an einer freien Nutzturbine befestigt sind und von dieser angetrieben werden. Die Propeller können sich in entgegengesetzter Richtung drehen, so dass sich einer im Uhrzeigersinn und der andere gegen den Uhrzeigersinn um die Drehachse des Triebwerks dreht. Alternativ kann das Gasturbinentriebwerk eine Propellerstufe und eine Leitschaufelstufe umfassen, die der Propellerstufe nachgeschaltet ist. Die Leitschaufelstufe kann eine variable Steigung aufweisen. Dementsprechend können Hochdruck-, Mitteldruck- und freie Leistungsturbinen Hoch- und Mitteldruckverdichter bzw. Propeller über geeignete Verbindungswellen antreiben. Auf diese Weise können die Propeller den größten Teil des Antriebsschubs liefern.If the gas turbine engine is an open rotor or turboprop engine, the gas turbine engine may comprise two counter-rotating propeller stages which are attached to and driven by a free power turbine via a shaft. The propellers can rotate in opposite directions, so one rotates clockwise and the other counter-clockwise around the engine's axis of rotation. Alternatively, the gas turbine engine may include a propeller stage and a vane stage downstream of the propeller stage. The vane stage may have a variable pitch. Accordingly, high-pressure, medium-pressure and free power turbines can drive high- and medium-pressure compressors or propellers via suitable connecting shafts. This allows the propellers to provide most of the propulsion thrust.
Handelt es sich bei dem Gasturbinentriebwerk um einen offenen Rotor oder ein Turboprop-Triebwerk, können eine oder mehrere Propellerstufen durch ein Getriebe der beschriebenen Art angetrieben werden.Where the gas turbine engine is an open rotor or turboprop engine, one or more propeller stages may be driven by a gearbox of the type described.
Die Anordnung der vorliegenden Offenbarung kann insbesondere, obwohl nicht ausschließlich, für Fans vorteilhaft sein, die über ein Getriebe angetrieben werden. Dementsprechend kann das Gasturbinentriebwerk ein Getriebe umfassen, das einen Antrieb von der Kernwelle aufnimmt und einen Abtrieb an den Fan ausgibt, um den Fan mit einer niedrigeren Drehzahl als die Kernwelle anzutreiben. Der Eingang zum Getriebe kann direkt von der Kernwelle oder indirekt von der Kernwelle erfolgen, beispielsweise über eine Stirnradwelle und/oder ein Getriebe. Die Kernwelle kann die Turbine und den Verdichter starr verbinden, sodass sich Turbine und Verdichter mit der gleichen Drehzahl drehen (wobei sich der Fan mit einer niedrigeren Drehzahl dreht).The arrangement of the present disclosure may be particularly, although not exclusively, advantageous for gear driven fans. Accordingly, the gas turbine engine may include a gearbox that receives input from the core shaft and outputs output to the fan to drive the fan at a lower speed than the core shaft. Input to the gearbox may be direct from the core shaft or indirectly from the core shaft, for example via a spur shaft and/or gearbox. The core shaft can rigidly connect the turbine and compressor so that the turbine and compressor rotate at the same speed (with the fan rotating at a lower speed).
Das Gasturbinentriebwerk, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, kann jede geeignete allgemeine Architektur aufweisen. Beispielsweise kann das Gasturbinentriebwerk eine beliebige Anzahl von Wellen aufweisen, die Turbinen und Verdichter verbinden, beispielsweise eine, zwei oder drei Wellen. Rein beispielhaft kann die mit der Kernwelle verbundene Turbine eine erste Turbine sein, der mit der Kernwelle verbundene Verdichter kann ein erster Verdichter sein, und die Kernwelle kann eine erste Kernwelle sein. Der Triebwerkkern kann ferner eine zweite Turbine, einen zweiten Verdichter und eine zweite Kernwelle umfassen, die die zweite Turbine mit dem zweiten Verdichter verbindet. Die zweite Turbine, der zweite Verdichter und die zweite Kernwelle können so angeordnet sein, dass sie sich mit einer höheren Drehzahl als die erste Kernwelle drehen.The gas turbine engine as described and/or claimed herein may have any suitable general architecture. For example, the gas turbine engine may have any number of spools connecting the turbine and compressor, such as one, two, or three spools. For example only, the turbine connected to the core shaft may be a first turbine, the compressor connected to the core shaft may be a first compressor, and the core shaft may be a first core shaft. The engine core may further include a second turbine, a second compressor, and a second core shaft connecting the second turbine to the second compressor. The second turbine, the second compressor, and the second core shaft may be arranged to rotate at a higher speed than the first core shaft.
In einer solchen Anordnung kann der zweite Verdichter axial stromabwärts des ersten Verdichters positioniert sein. Der zweite Verdichter kann angeordnet sein, um eine Strömung von dem ersten Verdichter zu empfangen (beispielsweise direkt zu empfangen, zum Beispiel über einen im Allgemeinen ringförmigen Kanal).In such an arrangement, the second compressor may be positioned axially downstream of the first compressor. The second compressor may be arranged to receive flow from the first compressor (e.g. receive directly, e.g. via a generally annular duct).
Das Getriebe kann so angeordnet sein, dass es von der Kernwelle angetrieben wird, die konfiguriert ist, um sich (beispielsweise im Gebrauch) mit der niedrigsten Drehzahl zu drehen (beispielsweise von der ersten Kernwelle in dem obigen Beispiel). Beispielsweise kann das Getriebe so angeordnet sein, dass es nur von der Kernwelle angetrieben wird, die konfiguriert ist, um sich (beispielsweise im Gebrauch) mit der niedrigsten Drehzahl zu drehen (beispielsweise nur von der ersten Kernwelle und nicht von der zweiten Kernwelle im obigen Beispiel). Alternativ kann das Getriebe so angeordnet sein, dass es von einer oder mehreren Wellen angetrieben wird, beispielsweise von der ersten und/oder zweiten Welle in dem obigen Beispiel.The gearbox may be arranged to be driven from the core shaft configured to rotate (e.g. in use) at the lowest speed (e.g. the first core shaft in the example above). For example, the gearbox can be arranged to be driven only by the core shaft that is configured to rotate (e.g., in use) at the lowest speed (e.g., only by the first core shaft and not by the second core shaft in the example above ). Alternatively, the gearbox may be arranged to be driven by one or more shafts, for example the first and/or second shaft in the example above.
Das Getriebe kann ein Untersetzungsgetriebe sein (dadurch, dass der Abtrieb an den Fan eine niedrigere Drehzahl aufweist als der Antrieb von der Kernwelle). Es kann jede Art von Getriebe verwendet werden. Beispielsweise kann das Getriebe ein „Planetengetriebe“ oder ein „Sterngetriebe“ sein, wie es an anderer Stelle hierin beschrieben ist. Das Getriebe kann jedes gewünschte Untersetzungsverhältnis aufweisen (definiert als die Drehzahl der Antriebswelle dividiert durch die Drehzahl der Abtriebswelle), beispielsweise größer als 2,5, beispielsweise im Bereich von 3 bis 4,2 oder 3,2 bis 3,8, beispielsweise in der Reihenfolge von oder mindestens 3, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4, 4,1 oder 4,2. Das Übertragungsverhältnis kann zum Beispiel zwischen beliebigen zwei von den Werten liegen, die in dem vorhergehenden Satz genannt sind. Rein exemplarisch kann das Getriebe ein „Sterngetriebe“ mit einem Verhältnis im Bereich von 3,1 oder 3,2 bis 3,8 sein. Bei einigen Anordnungen kann das Übertragungsverhältnis außerhalb dieser Bereiche liegen.The gearbox may be a reduction gearbox (in that the output to the fan is at a lower speed than the input from the core shaft). Any type of gear can be used. For example, the gearing may be a "planetary gear" or a "star gear" as described elsewhere herein. The transmission may have any desired reduction ratio (defined as input shaft speed divided by output shaft speed), for example greater than 2.5, for example in the range 3 to 4.2 or 3.2 to 3.8, for example in the order of or at least 3, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4, 4.1 or 4, 2. For example, the transmission ratio may be between any two of the values recited in the previous sentence. By way of example only, the gear may be a "star gear" with a ratio in the range of 3.1 or 3.2 to 3.8. In some arrangements, the transmission ratio may be outside of these ranges.
In jedem Gasturbinentriebwerk, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, kann eine Brennkammer axial stromabwärts des Fans und des (der) Verdichter(s) vorgesehen sein. Zum Beispiel kann sich die Brennkammer direkt stromabwärts des zweiten Verdichters (beispielsweise an dessen Ausgang) befinden, wo ein zweiter Verdichter vorgesehen ist. Als weiteres Beispiel kann die Strömung am Ausgang zur Brennkammer an den Einlass der zweiten Turbine geliefert werden, wo eine zweite Turbine vorgesehen ist. Die Brennkammer kann stromaufwärts der Turbine(n) vorgesehen sein.In any gas turbine engine as described and/or claimed herein, a combustor may be provided axially downstream of the fan and compressor(s). For example, the combustor may be located directly downstream of the second compressor (e.g., at its exit) where a second compressor is provided. As another example, the flow at the exit to the combustor may be delivered to the inlet of the second turbine where a second turbine is provided. The combustor may be provided upstream of the turbine(s).
Der oder jeder Verdichter (beispielsweise der erste Verdichter und der zweite Verdichter, wie oben beschrieben) kann eine beliebige Anzahl von Stufen umfassen, beispielsweise mehrere Stufen. Jede Stufe kann eine Reihe von Rotorschaufeln und eine Reihe von Statorleitschaufeln umfassen, die variable Statorleitschaufeln sein können (indem ihr Einfallswinkel variabel sein kann). Die Reihe von Rotorschaufeln und die Reihe von Statorleitschaufeln können axial zueinander versetzt sein.The or each compressor (e.g. the first compressor and the second compressor as described above) may have any number of stages include, for example, several stages. Each stage may include a row of rotor blades and a row of stator vanes, which may be variable stator vanes (in that their angle of incidence may be variable). The row of rotor blades and the row of stator vanes may be axially offset from one another.
Die oder jede Turbine (beispielsweise die erste Turbine und die zweite Turbine, wie oben beschrieben) kann eine beliebige Anzahl von Stufen umfassen, beispielsweise mehrere Stufen. Jede Stufe kann eine Reihe von Rotorschaufeln und eine Reihe von Statorleitschaufeln umfassen. Die Reihe von Rotorschaufeln und die Reihe von Statorleitschaufeln können axial zueinander versetzt sein.The or each turbine (such as the first turbine and the second turbine as described above) may include any number of stages, such as multiple stages. Each stage may include a row of rotor blades and a row of stator vanes. The row of rotor blades and the row of stator vanes may be axially offset from one another.
Jede Fanschaufel kann so definiert sein, dass sie eine radiale Spannweite aufweist, welche sich von einer Wurzel (oder Nabe) an einer radial inneren gasumspülten Stelle oder einer Position mit 0 % Spannweite zu einer Spitze an einer Position mit 100 % Spannweite erstreckt. Das Verhältnis des Radius der Fanschaufel an der Nabe zum Radius der Fanschaufel an der Spitze kann kleiner sein als (oder in der Größenordnung liegen von): 0,4, 0,39, 0,38, 0,37, 0,36, 0,35, 0,34, 0,33, 0,32, 0,31, 0,3, 0,29, 0,28, 0,27, 0,26 oder 0,25. Das Verhältnis des Radius der Fanschaufel an der Nabe zu dem Radius der Fanschaufel an der Spitze kann in einem einschließenden Bereich liegen, der durch zwei der Werte in dem vorhergehenden Satz begrenzt ist (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden), beispielsweise im Bereich von 0,28 bis 0,32. Diese Verhältnisse können allgemein als das Verhältnis von Nabe zu Spitze bezeichnet werden. Der Radius an der Nabe und der Radius an der Spitze können beide an der Anströmkante (oder dem axial vordersten Teil) der Schaufel gemessen werden. Das Verhältnis von Nabe zu Spitze bezieht sich natürlich auf den gasumspülten Abschnitt der Fanschaufel, d. h. auf den Abschnitt radial außerhalb irgendeiner Plattform.Each fan blade may be defined as having a radial span extending from a root (or hub) at a radially inner gas bath or 0% span position to a tip at a 100% span position. The ratio of the radius of the fan blade at the hub to the radius of the fan blade at the tip may be less than (or of the order of): 0.4, 0.39, 0.38, 0.37, 0.36, 0 .35, 0.34, 0.33, 0.32, 0.31, 0.3, 0.29, 0.28, 0.27, 0.26 or 0.25. The ratio of the radius of the fan blade at the hub to the radius of the fan blade at the tip may be in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding sentence (i.e. the values may form upper or lower limits), for example in the range from 0.28 to 0.32. These ratios can be referred to generically as the hub to tip ratio. The radius at the hub and the radius at the tip can both be measured at the leading edge (or axially foremost part) of the blade. The hub-to-tip ratio is of course related to the gas-swept portion of the fan blade, i. H. to the portion radially outside of any platform.
Der Radius des Fans kann zwischen der Mittellinie des Triebwerks und der Spitze einer Fanschaufel an ihrer Anströmkante gemessen werden. Der Fandurchmesser (der einfach das Doppelte des Fanradius betragen kann) kann größer sein als (oder in der Größenordnung liegen von): 220 cm, 230 cm, 240 cm, 250 cm (etwa 100 in), 260 cm, 270 cm (etwa 105 in), 280 cm (etwa 110 in), 290 cm (etwa 115 in), 300 cm (etwa 120 in), 310 cm, 320 cm (etwa 125 in), 330 cm (etwa 130 in), 340 cm (etwa 135 in), 350 cm, 360 cm (etwa 140 in), 370 cm (etwa 145 in), 380 cm (etwa 150 in), 390 cm (etwa 155 in), 400 cm, 410 cm (etwa 160 in) oder 420 cm (etwa 165 in). Der Fan-Durchmesser kann in einem einschließenden Bereich liegen, der durch beliebige zwei der Werte in dem vorhergehenden Satz begrenzt ist (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden), beispielsweise im Bereich von 240 cm bis 280 cm oder 330 cm bis 380 cm.The radius of the fan can be measured between the centerline of the engine and the tip of a fan blade at its leading edge. The fan diameter (which may be simply twice the fan radius) may be greater than (or of the order of): 220 cm, 230 cm, 240 cm, 250 cm (about 100 in), 260 cm, 270 cm (about 105 in in), 280 cm (about 110 in), 290 cm (about 115 in), 300 cm (about 120 in), 310 cm, 320 cm (about 125 in), 330 cm (about 130 in), 340 cm (about 135 in), 350 cm, 360 cm (about 140 in), 370 cm (about 145 in), 380 cm (about 150 in), 390 cm (about 155 in), 400 cm, 410 cm (about 160 in) or 420 cm (about 165 in). The fan diameter can be in an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (i.e. the values can form upper or lower limits), for example in the range of 240 cm to 280 cm or 330 cm to 380 cm .
Die Drehzahl des Fans kann bei Gebrauch variieren. Im Allgemeinen ist die Drehzahl bei Fans mit einem größeren Durchmesser niedriger. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Drehzahl des Fans unter Reiseflugbedingungen kleiner als 2500 U/min sein, beispielsweise kleiner als 2300 U/min. Nur als weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann die Drehzahl des Fans unter Reiseflugbedingungen für ein Triebwerk, das einen Fan-Durchmesser im Bereich von 220 cm bis 300 cm aufweist (beispielsweise 240 cm bis 280 cm oder 250 cm bis 270 cm), im Bereich von 1700 U/min bis 2500 U/min liegen, beispielsweise im Bereich von 1800 U/min bis 2300 U/min, zum Beispiel im Bereich von 1900 U/min bis 2100 U/min. Rein als weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann die Drehzahl des Fans unter Reiseflugbedingungen für ein Triebwerk mit einem Fandurchmesser im Bereich von 330 cm bis 380 cm im Bereich von 1200 U/min bis 2000 U/min liegen, zum Beispiel im Bereich von 1300 U/min bis 1800 U/min, zum Beispiel im Bereich von 1400 U/min bis 1800 U/min.Fan speed may vary with use. In general, larger diameter fans will have lower RPMs. By way of example and not by way of limitation, the rotational speed of the fan may be less than 2500 rpm, for example less than 2300 rpm, in cruise conditions. By way of further non-limiting example only, for an engine having a fan diameter in the range of 220 cm to 300 cm (e.g. 240 cm to 280 cm or 250 cm to 270 cm), the fan speed at cruise conditions may be in the range of 1700 rpm to 2500 rpm, for example in the range from 1800 rpm to 2300 rpm, for example in the range from 1900 rpm to 2100 rpm. By way of further non-limiting example, for an engine with a fan diameter in the range of 330 cm to 380 cm, the speed of the fan at cruise conditions may be in the range of 1200 rpm to 2000 rpm, for example in the range of 1300 rpm to 1800 rpm, for example in the range from 1400 rpm to 1800 rpm.
Bei Gebrauch des Gasturbinentriebwerks dreht sich der Fan (mit zugehörigen Fanschaufeln) um eine Drehachse. Diese Drehung führt dazu, dass sich die Spitze der Fanschaufel mit einer Geschwindigkeit USpitze bewegt. Die Arbeit, die von den Fanschaufeln 13 am Strom geleistet wird, führt zu einem Enthalpieanstieg dH des Stroms. Eine Fanspitzenbelastung kann definiert werden als dH/USpitze 2, wobei dH der Enthalpieanstieg (zum Beispiel der mittlere 1-D Enthalpieanstieg) über den Fan ist und USpitze die (translatorische) Geschwindigkeit der Fanspitze ist, zum Beispiel an der Anströmkante der Spitze (die definiert sein kann als der Fanspitzenradius an der Anströmkante multipliziert mit der Winkelgeschwindigkeit). Die Fanspitzenbelastung unter Reiseflugbedingungen kann größer sein als (oder in der Größenordnung von): 0,28, 0,29, 0,30, 0,31, 0,32, 0,33, 0,34, 0,35, 0,36, 0,37, 0,38, 0,39 oder 0,4. Die Fan-Spitzen-Belastung kann in einem einschließenden Bereich liegen, der durch zwei der Werte im vorherigen Satz begrenzt ist (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden), beispielsweise im Bereich von 0,28 bis 0,31 oder 0,29 bis 0,3.In use of the gas turbine engine, the fan (with associated fan blades) rotates about an axis of rotation. This rotation causes the tip of the fan blade to move at a speed U tip . The work done by the fan blades 13 on the stream results in an increase in enthalpy dH of the stream. A fan tip loading can be defined as dH/U peak 2 , where dH is the enthalpy rise (e.g. mean 1-D enthalpy rise) across the fan and U peak is the (translational) velocity of the fan tip, e.g. at the tip leading edge ( which can be defined as the fan tip radius at the leading edge multiplied by the angular velocity). Fan peak loading at cruise conditions may be greater than (or on the order of): 0.28, 0.29, 0.30, 0.31, 0.32, 0.33, 0.34, 0.35, 0, 36, 0.37, 0.38, 0.39 or 0.4. The fan tip loading may be in an inclusive range bounded by two of the values in the previous sentence (ie the values may form upper or lower bounds), for example in the range of 0.28 to 0.31 or 0.29 up to 0.3.
Gasturbinentriebwerke gemäß der vorliegenden Offenbarung können ein beliebiges Bypassverhältnis aufweisen, wobei das Bypassverhältnis definiert ist als das Verhältnis des Massenstroms der Strömung durch den Bypasskanal zu dem Massenstrom der Strömung durch den Kern unter Reiseflugbedingungen. In einigen Anordnungen kann das Bypassverhältnis größer sein als eines der Folgenden (oder in der Größenordnung hiervon): 10, 10,5, 11, 11,5, 12, 12,5, 13, 13,5, 14, 14,5, 15, 15,5, 16, 16,5, 17, 17,5, 18, 18,5, 19, 19,5 oder 20. Das Bypassverhältnis kann in einem einschließenden Bereich liegen, der durch zwei der Werte im vorherigen Satz begrenzt ist (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden), beispielsweise im Bereich von 12 bis 16 oder 13 bis 15 oder 13 bis 14. Der Bypasskanal kann im Wesentlichen ringförmig sein. Der Bypasskanal kann sich radial außerhalb des Kerntriebwerks befinden. Die radiale Außenfläche des Bypasskanals kann durch eine Gondel und/oder ein Fangehäuse definiert sein.Gas turbine engines according to the present disclosure may have any bypass ratio, where bypass ratio is defined as the ratio of the mass flow rate of flow through the bypass duct to the mass flow rate of flow through the core at cruise conditions. In some arrangements, the bypass ratio may be greater than either consequence den (or in the order thereof): 10, 10.5, 11, 11.5, 12, 12.5, 13, 13.5, 14, 14.5, 15, 15.5, 16, 16.5 , 17, 17.5, 18, 18.5, 19, 19.5, or 20. The bypass ratio may be in an inclusive range bounded by two of the values in the previous sentence (i.e., the values may form upper or lower limits ), for example in the range from 12 to 16 or 13 to 15 or 13 to 14. The bypass channel can be essentially annular. The bypass duct can be located radially outside of the core engine. The radially outer surface of the bypass duct can be defined by a nacelle and/or a fan housing.
Das Gesamtdruckverhältnis eines Gasturbinentriebwerks, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, kann definiert werden als das Verhältnis des Staudrucks stromaufwärts des Fans zum Staudruck am Ausgang des Verdichters mit dem höchsten Druck (vor Eintritt in die Brennkammer). Als nicht einschränkendes Beispiel kann das Gesamtdruckverhältnis eines Gasturbinentriebwerks, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, unter Reiseflugbedingungen größer sein als eines der Folgenden (oder in der Größenordnung hiervon): 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75. Das Gesamtdruckverhältnis kann in einem einschließenden Bereich liegen, der durch zwei beliebige der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt ist (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden), beispielsweise im Bereich von 50 bis 70.The overall pressure ratio of a gas turbine engine, as described and/or claimed herein, may be defined as the ratio of the ram pressure upstream of the fan to the ram pressure at the highest pressure compressor exit (before entering the combustor). As a non-limiting example, the overall pressure ratio of a gas turbine engine as described and/or claimed herein at cruise conditions may be greater than (or on the order of) any of the following: 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75. The overall pressure ratio may be in an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (i.e. the values may form upper or lower limits), for example in the
Der spezifische Schub eines Triebwerks kann als der Nettoschub des Triebwerks dividiert durch den Gesamtmassenstrom durch das Triebwerk definiert werden. Unter Reiseflugbedingungen kann der spezifische Schub eines hierin beschriebenen und/oder beanspruchten Triebwerks kleiner sein als eines der Folgenden (oder in der Größenordnung hiervon): 110 Nkg-1s, 105 Nkg-1s, 100 Nkg-1s, 95 Nkg-1s, 90 Nkg-1s, 85 Nkg-1s oder 80 Nkg-1s. Der spezifische Schub kann in einem einschließenden Bereich liegen, der durch zwei beliebige der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt ist (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden), beispielsweise im Bereich von 80 Nkg-1s bis 100 Nkg-1s oder 85 Nkg-1s bis 95 Nkg-1s. Derartige Triebwerke können im Vergleich zu herkömmlichen Gasturbinentriebwerken besonders effizient sein.The specific thrust of an engine can be defined as the net thrust of the engine divided by the total mass flow through the engine. At cruise conditions, the specific thrust of an engine described and/or claimed herein may be less than (or on the order of) any of the following: 110 Nkg -1 s, 105 Nkg -1 s, 100 Nkg -1 s, 95 Nkg -1 s, 90 Nkg -1 s, 85 Nkg -1 s or 80 Nkg -1 s. The specific thrust may be in an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (i.e. the values may have upper or lower limits form), for example in the range of 80 Nkg -1 s to 100 Nkg -1 s or 85 Nkg -1 s to 95 Nkg -1 s. Such engines can be particularly efficient compared to conventional gas turbine engines.
Ein Gasturbinentriebwerk, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, kann jeden gewünschten maximalen Schub haben. Als nicht einschränkendes Beispiel kann eine Gasturbine, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, in der Lage sein, einen maximalen Schub von mindestens einem der Folgenden (oder in der Größenordnung hiervon) zu erzeugen: 160 kN, 170 kN, 180 kN, 190 kN, 200 kN, 250 kN, 300 kN, 350 kN, 400 kN, 450 kN, 500 kN oder 550 kN. Der maximale Schub kann in einem einschließenden Bereich liegen, der durch zwei beliebige der Werte aus dem vorhergehenden Satz begrenzt ist (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Beispielsweise kann eine Gasturbine, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, in der Lage sein, einen maximalen Schub im Bereich von 330 kN bis 420 kN, beispielsweise 350 kN bis 400 kN zu erzeugen. Der vorstehend genannte Schub kann der maximale Nettoschub bei normalen atmosphärischen Bedingungen auf Meereshöhe plus 15 Grad C (Umgebungsdruck 101,3 kPa, Temperatur 30 Grad C) bei statischem Triebwerk sein.A gas turbine engine as described and/or claimed herein can have any desired maximum thrust. As a non-limiting example, a gas turbine as described and/or claimed herein may be capable of producing a maximum thrust of at least one of (or on the order of): 160 kN, 170 kN, 180 kN, 190 kN , 200 kN, 250 kN, 300 kN, 350 kN, 400 kN, 450 kN, 500 kN or 550 kN. The maximum thrust can be in an inclusive range bounded by any two of the values from the previous sentence (i.e. the values can form upper or lower limits). For example, a gas turbine as described and/or claimed herein may be capable of producing a maximum thrust in the range of 330 kN to 420 kN, for example 350 kN to 400 kN. The above thrust may be the maximum net thrust under normal atmospheric conditions at sea level plus 15 degrees C (ambient pressure 101.3 kPa,
Im Einsatz kann die Temperatur des Stroms am Eintritt in die Hochdruckturbine besonders hoch sein. Diese Temperatur, die als TET bezeichnet werden kann, kann am Ausgang der Brennkammer gemessen werden, beispielsweise unmittelbar stromaufwärts der ersten Turbinenschaufel, die selbst als Düsenleitschaufel bezeichnet werden kann. Im Flug kann die TET mindestens (oder in der Größenordnung von) einem der Folgenden sein: 1400 K, 1450 K, 1500 K, 1550 K, 1600 K oder 1650 K. Die TET im Flug kann in einem einschließenden Bereich liegen, der durch zwei beliebige der Werte im vorherigen Satz begrenzt ist (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Die maximale TET im Einsatz des Triebwerks kann beispielsweise mindestens (oder in der Größenordnung) eines der Folgenden sein: 1700 K, 1750 K, 1800 K, 1850 K, 1900 K, 1950 K oder 2000 K. Die maximale TET kann in einem einschließenden Bereich liegen, der durch zwei beliebige der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt ist (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden), beispielsweise im Bereich von 1800 K bis 1950 K. Die maximale TET kann z. B. bei einem hohen Schubzustand, z. B. bei einem maximalen Startzustand (engl.: maximum take-off - MTO) auftreten.In use, the temperature of the stream entering the high-pressure turbine can be particularly high. This temperature, which may be referred to as TET, may be measured at the exit of the combustor, for example immediately upstream of the first turbine blade, which may itself be referred to as the nozzle guide vane. In flight, the TET may be at least (or on the order of) one of the following: 1400K, 1450K, 1500K, 1550K, 1600K, or 1650K. The TET in flight may be in an inclusive range divided by two any of the values in the previous sentence is bounded (i.e. the values can form upper or lower bounds). For example, the maximum TET in use of the engine may be at least (or on the order of) one of the following: 1700K, 1750K, 1800K, 1850K, 1900K, 1950K, or 2000K. The maximum TET may be in an inclusive range bounded by any two of the values in the previous sentence (i.e. the values may form upper or lower bounds), for example in the range 1800K to 1950K. The maximum TET may e.g. B. at a high thrust condition, z. B. at a maximum take-off (engl .: Maximum take-off - MTO) occur.
Eine Fanschaufel (Gebläseschaufel) und/oder ein Schaufelblatt einer Fanschaufel wie hier beschrieben und/oder beansprucht kann aus jedem geeigneten Material oder einer Kombination von Materialien hergestellt werden. Zum Beispiel kann zumindest ein Teil der Fanschaufel und/oder des Schaufelblatts zumindest teilweise aus einem Verbundwerkstoff, beispielsweise einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff und/oder einem organischen Matrix-Verbundwerkstoff, wie z. B. Kohlefaser, hergestellt werden. Als weiteres Beispiel kann zumindest ein Teil der Fanschaufel und/oder des Schaufelblatts zumindest teilweise aus einem Metall, wie einem Metall auf Titanbasis oder einem Material auf Aluminiumbasis (wie einer Aluminium-Lithium-Legierung) oder einem Material auf Stahlbasis, hergestellt werden. Die Fanschaufel kann aus mindestens zwei Bereichen bestehen, die aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind. Die Fanschaufel kann beispielsweise eine schützende Vorderkante aufweisen, die aus einem Material gefertigt ist, das einem Aufprall (z. B. durch Vögel, Eis oder anderes Material) besser standhält als der Rest der Schaufel. Eine solche Vorderkante kann z. B. aus Titan oder einer Titanlegierung hergestellt werden. So kann die Fanschaufel beispielsweise einen Körper aus Kohlefaser oder Aluminium (wie eine Aluminium-Lithium-Legierung) mit einer Vorderkante aus Titan haben.A fan blade (blower blade) and/or an airfoil of a fan blade as described and/or claimed herein may be made from any suitable material or combination of materials. For example, at least a portion of the fan blade and/or airfoil may be formed at least in part from a composite material, such as a metal matrix composite material and/or an organic matrix composite material, such as e.g. B. carbon fiber, are produced. As another example, at least a portion of the fan blade and/or airfoil may be at least partially fabricated from a metal, such as a titanium-based metal, or an aluminum-based material (such as an aluminum-lithium alloy), or a steel-based material. The fan blade can consist of at least two areas that are made of different materials. The fan blade can at for example, have a protective leading edge made of a material that is more resistant to impact (e.g., from birds, ice, or other material) than the rest of the blade. Such a leading edge can, for. Example, be made of titanium or a titanium alloy. For example, the fan blade may have a carbon fiber or aluminum (such as an aluminum-lithium alloy) body with a titanium leading edge.
Ein Fan (Gebläse), wie er hierin beschrieben und/oder beansprucht wird, kann einen zentralen Abschnitt umfassen, von dem sich die Fanschaufeln erstrecken können, beispielsweise in einer radialen Richtung. Die Fanschaufeln können in jeder gewünschten Weise an dem zentralen Abschnitt befestigt sein. Beispielsweise kann jede Fanschaufel eine Befestigung aufweisen, die in einen entsprechenden Schlitz in der Nabe (oder Scheibe) eingreifen kann. Eine solche Befestigung kann rein als Beispiel in Form eines Schwalbenschwanzes vorliegen, der in einen entsprechenden Schlitz in der Nabe/Scheibe einsteckbar und/oder einrastbar ist, um die Fanschaufel an der Nabe/Scheibe zu befestigen. Als weiteres Beispiel können die Fanschaufeln einstückig mit einem zentralen Abschnitt ausgebildet sein. Eine derartige Anordnung kann als Schaufelscheibe oder Schaufelring bezeichnet werden. Jedes geeignete Verfahren kann zur Herstellung einer solchen Schaufelscheibe oder eines solchen Schaufelrings verwendet werden. Zum Beispiel kann mindestens ein Teil der Fanschaufeln aus einem Block gefertigt sein und/oder mindestens ein Teil der Fanschaufeln kann durch Schweißen, wie etwa lineares Reibschweißen, an der Nabe/Scheibe befestigt sein.A fan as described and/or claimed herein may include a central portion from which the fan blades may extend, for example in a radial direction. The fan blades can be attached to the central section in any desired manner. For example, each fan blade may have a fastener that engages a corresponding slot in the hub (or disc). By way of example only, such an attachment may be in the form of a dovetail which inserts and/or snaps into a corresponding slot in the hub/disk to secure the fan blade to the hub/disk. As another example, the fan blades may be integral with a central portion. Such an arrangement can be referred to as a vane disk or vane ring. Any suitable method can be used to manufacture such a bladed disc or ring. For example, at least a portion of the fan blades may be machined from one block and/or at least a portion of the fan blades may be attached to the hub/disk by welding, such as linear friction welding.
Die hier beschriebenen und/oder beanspruchten Gasturbinentriebwerke können mit einer Düse mit variablem Querschnitt (VAN) ausgestattet sein oder nicht. Mit einer solchen Düse mit variablem Querschnitt kann die Austrittsfläche des Bypass-Kanals im Betrieb variiert werden. Die allgemeinen Grundsätze der vorliegenden Offenbarung können für Triebwerke mit oder ohne VAN gelten.The gas turbine engines described and/or claimed herein may or may not be equipped with a variable area nozzle (VAN). With such a nozzle with a variable cross section, the exit area of the bypass channel can be varied during operation. The general principles of the present disclosure may apply to engines with or without a VAN.
Der Fan einer Gasturbine, wie er hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann eine beliebige Anzahl von Fanschaufeln haben, zum Beispiel 14, 16, 18, 20, 22, 24 oder 26 Fanschaufeln.The gas turbine fan as described and/or claimed herein may have any number of fan blades, for example 14, 16, 18, 20, 22, 24 or 26 fan blades.
Die hier verwendeten Begriffe Leerlauf, Rollen, Start, Steigflug, Reiseflug, Sinkflug, Anflug und Landung haben die übliche Bedeutung und werden vom Fachmann ohne weiteres verstanden. So würde der Fachmann bei einem bestimmten Gasturbinentriebwerk für ein Luftfahrzeug sofort erkennen, dass sich jeder Begriff auf eine Betriebsphase des Triebwerks innerhalb eines bestimmten Einsatzes eines Luftfahrzeugs bezieht, für das das Gasturbinentriebwerk vorgesehen ist.As used herein, the terms coast, taxi, takeoff, climb, cruise, descent, approach, and landing have their usual meanings and are readily understood by those skilled in the art. Thus, given a particular aircraft gas turbine engine, those skilled in the art would readily recognize that each term refers to a phase of operation of the engine within a particular aircraft operation for which the gas turbine engine is intended.
In diesem Zusammenhang kann sich der Begriff „Leerlauf“ auf eine Betriebsphase des Triebwerks beziehen, in der das Luftfahrzeug stillsteht und Bodenkontakt hat, das Triebwerk aber laufen muss. Während des Leerlaufs kann das Triebwerk zwischen 3 % und 9 % des verfügbaren Schubs des Triebwerks erzeugen. In weiteren Beispielen kann das Triebwerk zwischen 5 % und 8 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In weiteren Beispielen kann das Triebwerk zwischen 6 und 7 % des verfügbaren Schubs erzeugen. Der Rollbetrieb kann sich auf eine Betriebsphase des Triebwerks beziehen, in der das Luftfahrzeug durch den vom Triebwerk erzeugten Schub über den Boden getrieben wird. Während des Rollens kann das Triebwerk zwischen 5 % und 15 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In weiteren Beispielen kann das Triebwerk zwischen 6 % und 12 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In weiteren Beispielen kann das Triebwerk zwischen 7 % und 10 % des verfügbaren Schubs erzeugen. Der Begriff „Start“ kann sich auf eine Betriebsphase des Triebwerks beziehen, in der das Luftfahrzeug durch den vom Triebwerk erzeugten Schub angetrieben wird. In einer ersten Phase der Startphase kann das Luftfahrzeug angetrieben werden, während es den Boden berührt. In einem späteren Stadium der Startphase kann das Luftfahrzeug angetrieben werden, während es keinen Bodenkontakt hat. Während des Starts kann das Triebwerk zwischen 90 % und 100 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In weiteren Beispielen kann das Triebwerk zwischen 95 % und 100 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In weiteren Beispielen kann das Triebwerk 100 % des verfügbaren Schubs erzeugen.In this context, the term "idle" may refer to a phase of engine operation when the aircraft is stationary and in contact with the ground, but the engine must be running. During idle, the engine can produce between 3% and 9% of the engine's available thrust. In other examples, the engine may produce between 5% and 8% of the available thrust. In other examples, the engine may produce between 6 and 7% of the available thrust. Taxiing may refer to a phase of engine operation during which the aircraft is propelled over the ground by the thrust produced by the engine. While taxiing, the engine can generate between 5% and 15% of the available thrust. In other examples, the engine may produce between 6% and 12% of the available thrust. In other examples, the engine may produce between 7% and 10% of the available thrust. The term "take-off" may refer to a phase of engine operation during which the aircraft is propelled by the thrust produced by the engine. In a first phase of the take-off phase, the aircraft can be propelled while touching the ground. At a later stage of the take-off phase, the aircraft can be powered while off the ground. During takeoff, the engine can generate between 90% and 100% of the available thrust. In other examples, the engine may produce between 95% and 100% of the available thrust. In other examples, the engine may produce 100% of the available thrust.
Steigflug kann sich auf eine Betriebsphase des Triebwerks beziehen, in der das Luftfahrzeug durch den vom Triebwerk erzeugten Schub angetrieben wird. Im Steigflug kann das Triebwerk zwischen 75 % und 100 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In weiteren Beispielen kann das Triebwerk zwischen 80 % und 95 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In weiteren Beispielen kann das Triebwerk zwischen 85 % und 90 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In diesem Zusammenhang kann sich der Begriff Steigflug auf eine Betriebsphase innerhalb eines Luftfahrzeugflugzyklus zwischen dem Start und dem Erreichen der Reiseflugbedingungen beziehen. Zusätzlich oder alternativ kann sich der Begriff Steigflug auf einen nominalen Punkt in einem Luftfahrzeugflugzyklus zwischen Start und Landung beziehen, in dem ein relativer Höhengewinn erforderlich ist, der einen zusätzlichen Schubbedarf des Triebwerks erfordern kann.Climb may refer to a phase of engine operation during which the aircraft is propelled by the thrust produced by the engine. During climb, the engine can generate between 75% and 100% of the available thrust. In other examples, the engine may produce between 80% and 95% of the available thrust. In other examples, the engine may produce between 85% and 90% of the available thrust. In this context, the term climb may refer to an operational phase within an aircraft flight cycle between takeoff and reaching cruise conditions. Additionally or alternatively, the term climb may refer to a nominal point in an aircraft flight cycle between takeoff and landing where a relative gain in altitude is required, which may require additional engine thrust demand.
Der hier verwendete Begriff „Reiseflugbedingungen“ hat die übliche Bedeutung und ist für den Fachmann ohne weiteres verständlich. So würde der Fachmann bei einem bestimmten Gasturbinentriebwerk für ein Luftfahrzeug sofort erkennen, dass die Reiseflugbedingungen den Betriebspunkt des Triebwerks in der Mitte des Reisefluges eines bestimmten Einsatzes (der in der Branche als „wirtschaftlicher Einsatz“ bezeichnet werden kann) eines Luftfahrzeugs bedeuten, an dem das Gasturbinentriebwerk angebracht werden soll. In diesem Zusammenhang ist die Reiseflugmitte der Punkt im Flugzyklus eines Luftfahrzeugs, an dem 50 % des gesamten Kraftstoffs, der zwischen dem höchsten Punkt des Steigflugs und dem Beginn des Sinkflugs verbrannt wird, verbrannt worden sind (was durch den mittleren Punkt - in Bezug auf Zeit und/oder Entfernung - zwischen dem höchsten Punkt des Steigflugs und dem Beginn des Sinkflugs angenähert werden kann). Die Reiseflugbedingungen definieren somit einen Betriebspunkt des Gasturbinentriebwerks, der einen Schub liefert, der den stationären Betrieb (d. h. die Aufrechterhaltung einer konstanten Höhe und einer konstanten Machzahl) in der Mitte des Reiseflugs eines Luftfahrzeugs, für das es ausgelegt ist, gewährleistet, wobei die Anzahl der Triebwerke für dieses Luftfahrzeug berücksichtigt wird. Wenn beispielsweise ein Triebwerk für den Anbau an ein Luftfahrzeug mit zwei Triebwerken desselben Typs ausgelegt ist, liefert das Triebwerk im Reiseflug die Hälfte des Gesamtschubs, der für den stationären Betrieb des Luftfahrzeugs in der Reiseflugmitte erforderlich wäre.The term "cruise flight conditions" used here has the usual meaning and is readily understandable for the person skilled in the art. Thus, for a given aircraft gas turbine engine, one skilled in the art would immediately recognize that the cruise conditions mean the mid-cruise engine operating point of a particular mission (which may be referred to in the industry as an “economic mission”) of an aircraft to which the gas turbine engine is to be fitted. In this context, mid-cruise is the point in an aircraft's flight cycle when 50% of all fuel burned between the highest point of climb and the start of descent has been burned (which is represented by the mid-point - in terms of time and/or distance - between the top of the climb and the beginning of the descent can be approximated). The cruise conditions thus define an operating point of the gas turbine engine that delivers a thrust that ensures steady-state operation (i.e. maintaining a constant altitude and a constant Mach number) in the middle of the cruise flight of an aircraft for which it is designed, where the number of engines for this aircraft is considered. For example, if an engine is designed for installation on an aircraft with two engines of the same type, the engine will deliver half the total thrust at cruise that would be required for stationary operation of the aircraft at mid-cruise.
Mit anderen Worten: Für ein bestimmtes Gasturbinentriebwerk für ein Luftfahrzeug sind die Reiseflugbedingungen definiert als der Betriebspunkt des Triebwerks, der einen bestimmten Schub (der - in Kombination mit anderen Triebwerken im Luftfahrzeug - für den stationären Betrieb des Luftfahrzeugs, für das es ausgelegt ist, bei einer bestimmten Machzahl in der Reiseflugmitte erforderlich ist) bei den atmosphärischen Bedingungen in der Reiseflugmitte (definiert durch die internationale Standardatmosphäre gemäß ISO 2533 in der Reiseflughöhe) liefert. Für ein beliebiges Gasturbinentriebwerk für ein Luftfahrzeug sind der Schub in der Reiseflugmitte, die atmosphärischen Bedingungen und die Machzahl bekannt, so dass der Betriebspunkt des Triebwerks unter Reiseflugbedingungen klar definiert ist.In other words, for a given gas turbine engine for an aircraft, the cruising conditions are defined as the operating point of the engine which produces a given thrust (which - in combination with other engines in the aircraft - is necessary for steady-state operation of the aircraft for which it is designed at a certain Mach number is required at mid-cruise) at the atmospheric conditions at mid-cruise (defined by the international standard atmosphere according to ISO 2533 at cruise altitude). For any aircraft gas turbine engine, the mid-cruise thrust, atmospheric conditions and Mach number are known so that the operating point of the engine at cruise conditions is well defined.
Rein beispielhaft kann die Vorwärtsgeschwindigkeit im Reiseflug ein beliebiger Punkt im Bereich von Mach 0,7 bis 0,9, z. B. 0,75 bis 0,85, z. B. 0,76 bis 0,84, z. B. 0,77 bis 0,83, z. B. 0,78 bis 0,82, z. B. 0,79 bis 0,81, z. B. in der Größenordnung von Mach 0,8, in der Größenordnung von Mach 0,85 oder im Bereich von 0,8 bis 0,85 sein. Jede einzelne Geschwindigkeit innerhalb dieser Bereiche kann Teil der Reiseflugbedingungen sein. Bei einigen Luftfahrzeugen können die Reiseflugbedingungen außerhalb dieser Bereiche liegen, z. B. unter Mach 0,7 oder über Mach 0,9.By way of example only, the cruise forward speed may be any point in the range of Mach 0.7 to 0.9, e.g. 0.75 to 0.85, e.g. 0.76 to 0.84, e.g. 0.77 to 0.83, e.g. 0.78 to 0.82, e.g. 0.79 to 0.81, e.g. B. on the order of Mach 0.8, on the order of Mach 0.85 or in the range of 0.8 to 0.85. Any single speed within these ranges can be part of the cruise conditions. Some aircraft may have cruising conditions outside of these ranges, e.g. B. below Mach 0.7 or above Mach 0.9.
Rein beispielhaft können die Reiseflugbedingungen den atmosphärischen Standardbedingungen (gemäß International Standard Atmosphere, ISA) in einer Höhe entsprechen, die im Bereich von 10000m bis 15000m, zum Beispiel im Bereich von 10000m bis 12000m, zum Beispiel im Bereich von 10400m bis 11600m (etwa 38000 ft) liegt, z.B. im Bereich von 10500m bis 11500m, z.B. im Bereich von 10600m bis 11400m, z.B. im Bereich von 10700m (etwa 35000 ft) bis 11300m, z.B. im Bereich von 10800m bis 11200m, z.B. im Bereich von 10900m bis 11100m, z.B. in der Größenordnung von 11000m. Die Reiseflugbedingungen können den atmosphärischen Standardbedingungen in jeder beliebigen Höhe in diesen Bereichen entsprechen.By way of example only, cruise conditions may correspond to standard atmospheric conditions (according to International Standard Atmosphere, ISA) at an altitude ranging from 10000m to 15000m, for example from 10000m to 12000m, for example from 10400m to 11600m (about 38000 ft ) is, e.g. in the range of 10500m to 11500m, e.g. in the range of 10600m to 11400m, e.g. in the range of 10700m (about 35000 ft) to 11300m, e.g. in the range of 10800m to 11200m, e.g. in the range of 10900m to 11100m, e.g. in of the order of 11000m. Cruise conditions may correspond to standard atmospheric conditions at any altitude in these ranges.
Rein beispielhaft können die Reiseflugbedingungen einem Betriebspunkt des Triebwerks entsprechen, der ein bekanntes erforderliches Schubniveau (z. B. einen Wert im Bereich von 30kN bis 35kN) bei einer Vorwärts-Machzahl von 0,8 und atmosphärischen Standardbedingungen (gemäß der internationalen Standardatmosphäre) in einer Höhe von 11582m (38000 ft) liefert. Als weiteres Beispiel können die Reiseflugbedingungen einem Betriebspunkt des Triebwerks entsprechen, der einen bekannten erforderlichen Schub (z. B. einen Wert im Bereich von 50kN bis 65kN) bei einer Vorwärts-Machzahl von 0,85 und Standardatmosphärenbedingungen (gemäß der internationalen Standardatmosphäre) in einer Höhe von 10668m (35000ft) liefert.By way of example only, cruise conditions may correspond to an engine operating point having a known required thrust level (e.g. a value in the range 30kN to 35kN) at a forward Mach number of 0.8 and standard atmospheric conditions (according to the International Standard Atmosphere) in a Altitude of 11582m (38000 ft) delivers. As another example, the cruise conditions may correspond to an engine operating point having a known required thrust (eg, a value in the range of 50kN to 65kN) at a forward Mach number of 0.85 and standard atmospheric conditions (according to the International Standard Atmosphere) in a Altitude of 10668m (35000ft) delivers.
Im Betrieb kann ein hierin beschriebenes und/oder beanspruchtes Gasturbinentriebwerk unter den an anderer Stelle hierin definierten Reiseflugbedingungen arbeiten. Diese Reiseflugbedingungen können durch die Reiseflugbedingungen (z. B. die Bedingungen in der Mitte des Reiseflugs) eines Luftfahrzeugs bestimmt werden, an dem mindestens ein Gasturbinentriebwerk (z. B. 2 oder 4) angebracht sein kann, um den Vortrieb zu gewährleisten.In operation, a gas turbine engine described and/or claimed herein may operate at cruise conditions as defined elsewhere herein. These cruise conditions may be determined by the cruise conditions (e.g. mid-cruise conditions) of an aircraft which may have at least one gas turbine engine (e.g. 2 or 4) fitted to provide propulsion.
Darüber hinaus würde der Fachmann sofort erkennen, dass der Sinkflug oder der Landeanflug eine Betriebsphase innerhalb des Flugzyklus eines Luftfahrzeugs zwischen dem Reiseflug und der Landung des Luftfahrzeugs bezeichnet. Während des Sinkflugs oder des Anflugs kann das Triebwerk zwischen 20 % und 50 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In weiteren Beispielen kann das Triebwerk zwischen 25 % und 40 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In weiteren Beispielen kann das Triebwerk zwischen 30 % und 35 % des verfügbaren Schubs erzeugen. Zusätzlich oder alternativ kann sich der Begriff „Sinkflug“ auf einen nominalen Punkt im Flugzyklus eines Luftfahrzeugs zwischen Start und Landung beziehen, an dem ein relativer Höhenabfall erforderlich ist und der einen geringeren Schubbedarf des Triebwerks erfordern kann.Additionally, those skilled in the art would readily recognize that descent or approach to landing refers to an operational phase within an aircraft's flight cycle between cruise and landing of the aircraft. During descent or approach, the engine can generate between 20% and 50% of the available thrust. In other examples, the engine may produce between 25% and 40% of the available thrust. In other examples, the engine may produce between 30% and 35% of the available thrust. Additionally or alternatively, the term "descent" may refer to a nominal point in an aircraft's flight cycle between takeoff and landing where a relative altitude drop is required and which may require reduced engine thrust demand.
Gemäß einem Aspekt wird ein Luftfahrzeug mit einem Gasturbinentriebwerk, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, bereitgestellt. Das Luftfahrzeug gemäß diesem Aspekt ist das Luftfahrzeug, für das das Gasturbinentriebwerk ausgelegt ist, um angebracht zu werden. Dementsprechend entsprechen die Reiseflugbedingungen gemäß diesem Aspekt dem mittleren Reiseflug des Luftfahrzeugs, wie an anderer Stelle hierin definiert.According to one aspect, there is provided an aircraft having a gas turbine engine as described and/or claimed herein. The aircraft in this aspect is the aircraft for which the gas turbine engine is designed to be fitted. Accordingly, cruise conditions in accordance with this aspect correspond to the aircraft's mean cruise flight as defined elsewhere herein.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb eines Gasturbinentriebwerks, wie hier beschrieben und/oder beansprucht, bereitgestellt. Der Betrieb kann unter Reiseflugbedingungen erfolgen, wie sie an anderer Stelle hierin definiert sind (z. B. in Bezug auf den Schub, die atmosphärischen Bedingungen und die Machzahl).In one aspect, there is provided a method of operating a gas turbine engine as described and/or claimed herein. Operation may be at cruise conditions as defined elsewhere herein (e.g., related to thrust, atmospheric conditions, and Mach number).
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb eines Luftfahrzeugs mit einem Gasturbinentriebwerk, wie hier beschrieben und/oder beansprucht, bereitgestellt. Der Betrieb gemäß diesem Aspekt kann den Betrieb in der Mitte des Reisefluges des Luftfahrzeugs, wie an anderer Stelle hierin definiert, umfassen (oder sein).According to one aspect, there is provided a method of operating an aircraft having a gas turbine engine as described and/or claimed herein. Operation in accordance with this aspect may include (or may be) operation at mid-cruise of the aircraft as defined elsewhere herein.
Der Fachmann wird verstehen, dass ein Merkmal oder ein Parameter, das bzw. der in Bezug auf einen der oben genannten Aspekte beschrieben wird, auch auf jeden anderen Aspekt angewendet werden kann, sofern sich diese nicht gegenseitig ausschließen. Darüber hinaus kann jedes hier beschriebene Merkmal oder jeder hier beschriebene Parameter auf jeden Aspekt angewandt und/oder mit jedem anderen hier beschriebenen Merkmal oder Parameter kombiniert werden, sofern sich diese nicht gegenseitig ausschließen.Those skilled in the art will understand that a feature or parameter described in relation to any of the above aspects may also be applied to any other aspect, provided they are not mutually exclusive. In addition, any feature or parameter described herein may be applied to any aspect and/or combined with any other feature or parameter described herein, provided they are not mutually exclusive.
Die Ausführungsformen werden jetzt nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, in denen:
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1 ist eine Seitenschnittansicht eines Gasturbinentriebwerks; -
2 ist eine Seitenschnittgroßansicht eines stromaufwärtigen Abschnitts eines Gasturbinentriebwerks; -
3 ist eine zum Teil weggeschnitte Ansicht eines Getriebes für ein Gasturbinentriebwerk; -
4 ist eine schematische Ansicht eines Luftfahrzeugs mit einem Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker; -
5 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Kraftstoffidentifizierung; -
6 ist eine schematische Ansicht eines Systems zur Verfolgung der Kraftstoffzusammensetzung eines Luftfahrzeugs in Verbindung mit einer Kraftstoffzufuhrleitung und einem Bordtank, was die optionale Verwendung als Modul zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung anzeigt; -
7 ist eine schematische Ansicht eines Luftfahrzeugs mit einem Modul zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung; -
8 ist eine schematische Darstellung eines Luftfahrzeugbetriebsverfahrens; -
9 ist eine schematische Darstellung eines anderen Luftfahrzeugbetriebsverfahrens; -
10 ist eine schematische Ansicht eines Luftfahrzeugs mit einem Kraftstoffmanager; -
11 ist eine schematische Darstellung eines anderen Luftfahrzeugbetriebsverfahrens; -
12 ist eine schematische Ansicht eines Luftfahrzeugkraftstoffzufuhrsystems in Verbindung mit einem Kraftstofftank und einem Gasturbinentriebwerk; -
13 ist eine schematische Darstellung eines Luftfahrzeugmodifikationsverfahrens; und -
14 ist eine schematische Ansicht eines Luftfahrzeugs mit einer anderen Tankanordnung als der in4 ,7 oder10 gezeigten, einschließlich eines Kraftstoffmanagers und eines Trimmtanks; -
15 ist eine schematische Darstellung eines anderen Luftfahrzeugbetriebsverfahrens; -
16 ist eine schematische Ansicht eines Luftfahrzeugkraftstoffzufuhrsystems in Verbindung mit einem Kraftstofftank, einer Hilfsturbine und einem Gasturbinentriebwerk; -
17 ist eine schematische Darstellung eines anderen Luftfahrzeugmodifikationsverfahrens; und -
18 ist eine schematische Ansicht eines Luftfahrzeugs mit einer anderen Tankanordnung als der in14 gezeigten; -
19 ist eine schematische Ansicht eines Luftfahrzeugs mit einem Kraftstoffmanager und einer anderen Tankanordnung als in14 dargestellt; -
20 ist eine schematische Darstellung eines Luftfahrzeugbetriebsverfahrens; -
21 ist eine schematische Ansicht eines Luftfahrzeugkraftstoffzufuhrsystems im Zusammenhang mit Kraftstofftanks und einem Gasturbinentriebwerk; -
22 ist eine schematische Darstellung eines Luftfahrzeugmodifikationsverfahrens; -
23 ist eine schematische Darstellung eines Luftfahrzeugbetriebsverfahrens; -
24 ist eine schematische Darstellung eines Luftfahrzeugmodifikationsverfahrens; und -
25 ist eine schematische Darstellung eines Luftfahrzeugbetriebsverfahrens.
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1 Figure 12 is a side sectional view of a gas turbine engine; -
2 Figure 12 is a close-up side sectional view of an upstream portion of a gas turbine engine; -
3 Figure 12 is a partially cut-away view of a transmission for a gas turbine engine; -
4 Figure 12 is a schematic view of an aircraft with a fuel composition tracker; -
5 Fig. 12 is a schematic representation of a fuel identification method; -
6 Figure 12 is a schematic view of an aircraft fuel composition tracking system in connection with a fuel supply line and an onboard tank, indicating optional use as a fuel composition determination module; -
7 Figure 12 is a schematic view of an aircraft having a fuel composition determination module; -
8th Figure 12 is a schematic representation of an aircraft operating procedure; -
9 Figure 12 is a schematic representation of another aircraft operating procedure; -
10 Figure 12 is a schematic view of an aircraft with a fuel manager; -
11 Figure 12 is a schematic representation of another aircraft operating procedure; -
12 Figure 12 is a schematic view of an aircraft fuel delivery system in connection with a fuel tank and a gas turbine engine; -
13 Figure 12 is a schematic representation of an aircraft modification process; and -
14 Fig. 12 is a schematic view of an aircraft having a different tank arrangement than that shown in Fig4 ,7 or10 shown, including a fuel manager and trim tank; -
15 Figure 12 is a schematic representation of another aircraft operating procedure; -
16 Figure 12 is a schematic view of an aircraft fuel delivery system in connection with a fuel tank, an APU and a gas turbine engine; -
17 Figure 12 is a schematic representation of another aircraft modification process; and -
18 Fig. 12 is a schematic view of an aircraft having a different tank arrangement than that shown in Fig14 shown; -
19 FIG. 12 is a schematic view of an aircraft with a fuel manager and a different tank arrangement than FIG14 shown; -
20 Figure 12 is a schematic representation of an aircraft operating procedure; -
21 Figure 12 is a schematic view of an aircraft fuel delivery system associated with fuel tanks and a gas turbine engine; -
22 Figure 12 is a schematic representation of an aircraft modification process; -
23 Figure 12 is a schematic representation of an aircraft operating procedure; -
24 Figure 12 is a schematic representation of an aircraft modification process; and -
25 Figure 12 is a schematic representation of an aircraft operating procedure.
Im Gebrauch wird der Kernluftstrom A durch den Niederdruckverdichter 14 beschleunigt und verdichtet und in den Hochdruckverdichter 15 geleitet, wo eine weitere Verdichtung erfolgt. Die aus dem Hochdruckverdichter 15 ausgestoßene verdichtete Luft wird in die Verbrennungseinrichtung 16 geleitet, wo sie mit Kraftstoff vermischt wird und das Gemisch verbrannt wird. Die resultierenden heißen Verbrennungsprodukte breiten sich dann durch die Hochdruck- und die Niederdruckturbine 17, 19 aus und treiben diese dadurch an, bevor sie zur Bereitstellung einer gewissen Schubkraft durch die Düse 20 ausgestoßen werden. Die Hochdruckturbine 17 treibt den Hochdruckverdichter 15 durch eine geeignete Verbindungswelle 27 an. Das Gebläse 23 stellt allgemein den Hauptteil der Schubkraft bereit. Das Epizykloidengetriebe 30 ist ein Untersetzungsgetriebe.In use, the core airflow A is accelerated and compressed by the
Eine beispielhafte Anordnung für ein Getriebegebläse-Gasturbinentriebwerk 10 wird in
Es wird angemerkt, dass die Begriffe „Niederdruckturbine“ und „Niederdruckverdichter“, so wie sie hier verwendet werden, so aufgefasst werden können, dass sie die Turbinenstufe mit dem niedrigsten Druck bzw. die Verdichterstufe mit dem niedrigsten Druck (d. h. dass sie nicht das Gebläse 23 umfassen) und/oder die Turbinen- und Verdichterstufe, die durch die Verbindungswelle 26 mit der niedrigsten Drehzahl in dem Triebwerk (d. h. dass sie nicht die Getriebeausgangswelle, die das Gebläse 23 antreibt, umfasst) miteinander verbunden sind, bedeuten. In einigen Schriften können die „Niederdruckturbine“ und der „Niederdruckverdichter“, auf die hier Bezug genommen wird, alternativ dazu als die „Mitteldruckturbine“ und „Mitteldruckverdichter“ bekannt sein. Bei der Verwendung derartiger alternativer Nomenklatur kann das Gebläse 23 als eine erste Verdichtungsstufe oder Verdichtungsstufe mit dem niedrigsten Druck bezeichnet werden.It is noted that the terms "low pressure turbine" and "low pressure compressor" as used herein may be construed to mean the lowest pressure turbine stage and the lowest pressure compressor stage, respectively (i.e. not including the fan 23) and/or mean the turbine and compressor stages interconnected by the lowest
Das Epizykloidengetriebe 30 wird in
Das in
Es versteht sich, dass die in
Entsprechend dehnt sich die vorliegende Offenbarung auf ein Gasturbinentriebwerk mit einer beliebigen Anordnung der Getriebearten (beispielsweise sternförmig oder planetenartig), Stützstrukturen, Eingangs- und Ausgangswellenanordnung und Lagerpositionierungen aus.Accordingly, the present disclosure extends to a gas turbine engine having any arrangement of gear types (e.g., star or planetary), support structures, input and output shaft arrangement, and bearing locations.
Optional kann das Getriebe Neben- und/oder alternative Komponenten (z. B. den Mitteldruckverdichter und/oder einen Nachverdichter) antreiben.Optionally, the transmission can drive secondary and/or alternative components (e.g., the intermediate pressure compressor and/or a booster).
Andere Gasturbinentriebwerke, bei denen die vorliegende Offenbarung Anwendung finden kann, können alternative Konfigurationen aufweisen. Beispielsweise können derartige Triebwerke eine alternative Anzahl an Verdichtern und/oder Turbinen und/oder eine alternative Anzahl an Verbindungswellen aufweisen. Als ein weiteres Beispiel weist das in
Das beschriebene Beispiel bezieht sich zwar auf ein Turbofan-Triebwerk, die Offenbarung kann jedoch für jede Art von Gasturbinentriebwerk gelten, z. B. für ein offenes Rotor- (bei dem die Fan-Stufe nicht von einer Gondel umgeben ist) oder Turboprop-Triebwerk. In einigen Anordnungen kann das Gasturbinentriebwerk 10 kein Getriebe 30 umfassen.While the example described relates to a turbofan engine, the disclosure may apply to any type of gas turbine engine, e.g. for an open rotor (where the fan stage is not surrounded by a nacelle) or turboprop engine. In some arrangements, the
Die Geometrie des Gasturbinentriebwerks 10 und seiner Komponenten wird durch ein herkömmliches Achsensystem definiert, das eine axiale Richtung (die mit der Rotationsachse 9 ausgerichtet ist), eine radiale Richtung (in
Der Kraftstoff F, der der Verbrennungsanlage 16 zugeführt wird, kann ein fossiler Kohlenwasserstoffbrennstoff wie Kerosin sein. So kann der Kraftstoff F Moleküle aus einer oder mehreren der chemischen Familien der n-Alkane, Iso-Alkane, Cycloalkane und Aromaten umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann der Kraftstoff F aus erneuerbaren Kohlenwasserstoffen bestehen, die aus biologischen oder nicht-biologischen Ressourcen hergestellt werden, auch bekannt als nachhaltiger Flugkraftstoff (SAF). In jedem der genannten Beispiele kann der Kraftstoff F ein oder mehrere Spurenelemente enthalten, z. B. Schwefel, Stickstoff, Sauerstoff, anorganische Stoffe und Metalle.The fuel F supplied to the
Die funktionelle Leistung einer bestimmten Zusammensetzung oder eines bestimmten Kraftstoffgemischs für einen bestimmten Einsatz kann zumindest teilweise durch die Fähigkeit des Kraftstoffs definiert werden, den Brayton-Zyklus des Gasturbinentriebwerks 10 zu bedienen. Zu den Parametern, die die funktionale Leistung definieren, gehören beispielsweise die spezifische Energie, die Energiedichte, die thermische Stabilität und die Emissionen, einschließlich der Partikelemissionen. Eine relativ höhere spezifische Energie (d. h. Energie pro Masseneinheit), ausgedrückt als MJ/kg, kann zumindest teilweise das Startgewicht verringern und damit möglicherweise eine relative Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs bewirken. Eine relativ höhere Energiedichte (d. h. Energie pro Volumeneinheit), ausgedrückt als MJ/L, kann zumindest teilweise das Startkraftstoffvolumen verringern, was besonders wichtig für volumenbegrenzte Einsätze oder militärische Operationen mit Betankung sein kann. Eine relativ höhere thermische Stabilität (d. h. die Verhinderung der Zersetzung oder Verkokung von Kraftstoff unter thermischer Belastung) kann es dem Kraftstoff ermöglichen, höhere Temperaturen im Motor und in den Einspritzdüsen aufrechtzuerhalten, was zu einer relativen Verbesserung des Verbrennungswirkungsgrads führen kann. Geringere Emissionen, einschließlich Feinstaub, können die Bildung von Kondensstreifen verringern und gleichzeitig die Umweltauswirkungen einer bestimmten Mission reduzieren. Auch andere Eigenschaften des Kraftstoffs können für die Funktionsfähigkeit entscheidend sein. So kann ein relativ niedriger Gefrierpunkt (°C) bei Langstreckeneinsätzen eine Optimierung des Flugprofils ermöglichen; eine Mindestkonzentration an Aromaten (%) kann eine ausreichende Quellung bestimmter Materialien gewährleisten, die bei der Herstellung von O-Ringen und Dichtungen verwendet werden und zuvor Kraftstoffen mit hohem Aromatengehalt ausgesetzt waren; und eine maximale Oberflächenspannung (mN/m) kann eine ausreichende Sprühzerstäubung und Zerstäubung des Kraftstoffs sicherstellen.The functional performance of a particular composition or fuel blend for a particular service may be defined, at least in part, by the fuel's ability to service the Brayton cycle of the
Das Verhältnis zwischen der Anzahl der Wasserstoffatome und der Anzahl der Kohlenstoffatome in einem Molekül kann die spezifische Energie einer bestimmten Zusammensetzung oder Mischung von Kraftstoffen beeinflussen. Kraftstoffe mit einem höheren Verhältnis von Wasserstoffatomen zu Kohlenstoffatomen können bei fehlender Bindungsspannung eine höhere spezifische Energie aufweisen. Kohlenwasserstoffkraftstoffe auf fossiler Basis können beispielsweise aus Molekülen mit etwa 7 bis 18 Kohlenstoffatomen bestehen, wobei ein erheblicher Anteil einer bestimmten Zusammensetzung aus Molekülen mit 9 bis 15 Kohlenstoffatomen besteht, wobei der Durchschnitt bei 12 Kohlenstoffatomen liegt.The ratio between the number of hydrogen atoms and the number of carbon atoms in a molecule can affect the specific energy of a particular composition or blend of fuels. Fuels with a higher ratio of hydrogen atoms to carbon atoms can have higher specific energies in the absence of bond strain. For example, fossil-based hydrocarbon fuels may consist of molecules having from about 7 to 18 carbon atoms, with a significant proportion of a given composition being made up of molecules having from 9 to 15 carbon atoms, with an average of 12 carbon atoms.
ASTM International (ASTM) D7566, Standard Specification for Aviation Turbine Fuels Containing Synthesized Hydrocarbons (ASTM 2019c) genehmigt eine Reihe von nachhaltigen Flugkraftstoffmischungen, die zwischen 10 % und 50 % nachhaltigen Flugkraftstoff enthalten (der Rest besteht aus einem oder mehreren fossilen Kohlenwasserstoffkraftstoffen wie Kerosin), wobei weitere Zusammensetzungen auf ihre Zulassung warten. In der Luftfahrtindustrie geht man jedoch davon aus, dass nachhaltige Flugkraftstoffmischungen, die bis zu 100 % nachhaltigen Flugkraftstoff (SAF) enthalten, letztendlich zur Verwendung zugelassen werden.ASTM International (ASTM) D7566, Standard Specification for Aviation Turbine Fuels Containing Synthesized Hydrocarbons (ASTM 2019c) approves a range of sustainable aviation fuel blends containing between 10% and 50% sustainable aviation fuel (the remainder being one or more fossil hydrocarbon fuels such as kerosene) , with other compositions awaiting approval. However, the aviation industry believes that sustainable aviation fuel blends containing up to 100% Sustainable Aviation Fuel (SAF) will eventually be approved for use.
Nachhaltige Flugkraftstoffe können eines oder mehrere der folgenden Elemente enthalten: n-Alkane, Iso-Alkane, Cyclo-Alkane und Aromaten. Sie können beispielsweise aus einem oder mehreren der folgenden Elemente hergestellt werden: Synthesegas (Syngas), Lipide (z. B. Fette, Öle und Fette), Zucker und Alkohole. Nachhaltige Flugkraftstoffe können daher im Vergleich zu fossilen Kohlenwasserstoffkraftstoffen einen geringeren Gehalt an Aromaten und Schwefel aufweisen oder beides. Zusätzlich oder alternativ können nachhaltige Flugkraftstoffe einen höheren Gehalt an Iso-Alkanen und Cyclo-Alkanen im Vergleich zu fossilen Kohlenwasserstoffkraftstoffen aufweisen. So können nachhaltige Flugkraftstoffe in einigen Beispielen eine Dichte zwischen 90 % und 98 % der Dichte von Kerosin und einen Heizwert zwischen 101 % und 105 % der Dichte von Kerosin aufweisen.Sustainable aviation fuels can contain one or more of the following elements: n-alkanes, iso-alkanes, cyclo-alkanes and aromatics. For example, they can be made from one or more of the following elements: synthesis gas (syngas), lipids (e.g. fats, oils and fats), sugars and alcohols. Sustainable aviation fuels can therefore have lower levels of aromatics and sulfur, or both, compared to fossil hydrocarbon fuels. Additionally or alternatively, sustainable aviation fuels can have a higher content of iso-alkanes and cyclo-alkanes compared to fossil hydrocarbon fuels. For example, in some examples, sustainable aviation fuels may have a density between 90% and 98% of the density of kerosene and a calorific value between 101% and 105% of the density of kerosene.
Zumindest teilweise aufgrund der molekularen Struktur nachhaltiger Flugkraftstoffe können diese im Vergleich zu fossilen Kohlenwasserstoffkraftstoffen (z. B. bei der Verbrennung in der Verbrennungsanlage 16) folgende Vorteile aufweisen: höhere Energiedichte, höhere spezifische Energie, höhere spezifische Wärmekapazität, höhere thermische Stabilität, höhere Schmierfähigkeit, niedrigere Viskosität, niedrigere Oberflächenspannung, niedrigerer Gefrierpunkt, niedrigere Rußemissionen und niedrigere CO2 Emissionen. Dementsprechend können nachhaltige Flugkraftstoffe im Vergleich zu fossilen Kohlenwasserstoffkraftstoffen wie Kerosin zu einem relativen Rückgang des spezifischen Kraftstoffverbrauchs oder zu einem relativen Rückgang der Wartungskosten führen.Due at least in part to the molecular structure of sustainable aviation fuels, they may offer the following advantages compared to fossil hydrocarbon fuels (e.g. when burned in the incinerator 16): higher energy density, higher specific energy, higher specific heat capacity, higher thermal stability, higher lubricity, lower viscosity, lower surface tension, lower freezing point, lower soot emissions and lower CO 2 emissions. Accordingly, sustainable aviation fuels may result in a relative decrease in specific fuel consumption or a relative decrease in maintenance costs compared to fossil hydrocarbon fuels such as kerosene.
Wie in den
Für die Zwecke der vorliegenden Anwendung bedeutet der Begriff „Kraftstoffquelle“ entweder 1) einen einzelnen Kraftstofftank oder 2) eine Vielzahl von Kraftstofftanks, die fluidisch miteinander verbunden sind. Jede Kraftstoffquelle ist so angeordnet, dass sie eine separate Kraftstoffquelle bereitstellt, d. h. eine erste Kraftstoffquelle kann einen ersten Kraftstoff enthalten, der eine andere Eigenschaft oder andere Eigenschaften hat als ein zweiter Kraftstoff, der in einer zweiten Kraftstoffquelle enthalten ist. Die erste und die zweite Kraftstoffquelle sind daher nicht strömungstechnisch miteinander verbunden, um die verschiedenen Kraftstoffe zu trennen (zumindest unter normalen Betriebsbedingungen).For purposes of this application, the term “fuel source” means either 1) a single fuel tank or 2) a plurality of fuel tanks that are fluidly connected to one another. Each fuel source is arranged to provide a separate fuel source, i. H. a first fuel source may contain a first fuel that has a different property or properties than a second fuel contained in a second fuel source. The first and second fuel sources are therefore not fluidly connected to separate the different fuels (at least under normal operating conditions).
In den vorliegenden Beispielen besteht die erste (und in diesen Beispielen einzige) Kraftstoffquelle aus einem mittleren Kraftstofftank 50, der sich hauptsächlich im Rumpf des Luftfahrzeugs 1 befindet, und aus mehreren Flügelkraftstofftanks 53a, 53b, wobei sich mindestens ein Flügelkraftstofftank im Backbordflügel und mindestens ein Flügelkraftstofftank im Steuerbordflügel zum Ausgleich befindet. Alle Tanks 50, 53 sind in dem gezeigten Beispiel miteinander verbunden und bilden somit eine einzige Kraftstoffquelle. Jeder der mittleren Kraftstofftanks 50 und der Flügelkraftstofftanks 53 kann aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen Kraftstofftanks bestehen.In the present examples, the first (and in these examples only) fuel source consists of a
In einem anderen Beispiel können die Flügelkraftstofftanks 53a, 53b nicht mit dem zentralen Tank 50 verbunden sein und so eine separate zweite Kraftstoffquelle bilden. Zu Ausgleichszwecken können ein oder mehrere Kraftstofftanks im Backbordflügel mit einem oder mehreren Kraftstofftanks im Steuerbordflügel verbunden sein. Dies kann entweder über einen mittleren Kraftstofftank erfolgen (wenn dieser nicht Teil der anderen Kraftstoffquelle ist) oder unter Umgehung des/der mittleren Kraftstofftanks oder beides (für maximale Flexibilität und Sicherheit).In another example, the
In einem anderen Beispiel umfasst die erste Kraftstoffquelle Flügelkraftstofftanks 53 und einen mittleren Kraftstofftank 50, während eine zweite Kraftstoffquelle einen weiteren separaten mittleren Kraftstofftank umfasst. Eine Fluidverbindung zwischen den Flügelkraftstofftanks und dem mittleren Kraftstofftank der ersten Kraftstoffquelle kann zum Ausgleich des Luftfahrzeugs 1 vorgesehen werden.In another example, the first fuel source includes
In einigen Beispielen kann die Verteilung der im Luftfahrzeug 1 verfügbaren Kraftstofftanks 50, 53 so festgelegt werden, dass die erste Kraftstoffquelle und die zweite Kraftstoffquelle jeweils im Wesentlichen symmetrisch zur Mittellinie des Luftfahrzeugs sind. In Fällen, in denen eine asymmetrische Verteilung der Kraftstofftanks zulässig ist, wird im Allgemeinen ein geeignetes Mittel zum Kraftstofftransfer zwischen den Kraftstofftanks der ersten Kraftstoffquelle und/oder zwischen den Kraftstofftanks der zweiten Kraftstoffquelle bereitgestellt, so dass die Position des Schwerpunkts des Luftfahrzeugs während des gesamten Flugs innerhalb akzeptabler seitlicher Grenzen gehalten werden kann.In some examples, the distribution of the
Ein Luftfahrzeug 1 kann betankt werden, indem ein Kraftstoffvorratsbehälter 60, wie er von einem Flughafen-Tankwagen bereitgestellt wird, oder eine permanente Pipeline über eine Kraftstoffleitung 61 mit einer Anschlussöffnung 62 des Luftfahrzeugs verbunden wird. Aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 60 kann eine gewünschte Kraftstoffmenge in einen oder mehrere Tanks 50, 53 des Luftfahrzeugs 1 umgefüllt werden. Insbesondere bei Beispielen mit mehr als einer Kraftstoffquelle, bei denen verschiedene Tanks 50, 53 mit unterschiedlichen Kraftstoffen befüllt werden sollen, können anstelle eines Anschlusses mehrere Kraftstoffleitungsanschlüsse 62 vorgesehen werden und/oder Ventile verwendet werden, um den Kraftstoff entsprechend zu leiten.An
Luftfahrzeuge tanken in der Regel an mehreren verschiedenen Flughäfen auf, z. B. am Anfang und am Ende eines Langstreckenfluges. Wie bereits erwähnt, gibt es zwar Normen, denen alle Flugkraftstoffe entsprechen müssen, doch haben die verschiedenen Flugkraftstoffe unterschiedliche Zusammensetzungen, z. B. je nach ihrer Quelle (z. B. verschiedene Erdölquellen, Biokraftstoffe oder andere synthetische Flugkraftstoffe (oft als nachhaltige Flugkraftstoffe - SAF - bezeichnet) und/oder Mischungen aus erdölbasierten Kraftstoffen und anderen Kraftstoffen) sowie von den enthaltenen Additiven (z. B. Antioxidantien und Metalldeaktivatoren, Biozide, Antistatikmittel, Vereisungshemmer, Korrosionsschutzmittel) und Verunreinigungen. Die Zusammensetzung des verfügbaren Flugkraftstoffs kann nicht nur von Flughafen zu Flughafen und von Kraftstofflieferant zu Kraftstofflieferant variieren, sondern auch von Charge zu Charge, selbst bei einem bestimmten Flughafen oder Kraftstofflieferanten. Darüber hinaus werden die Kraftstofftanks 50, 53 der Luftfahrzeuge 1 in der Regel nicht geleert, bevor sie für den nächsten Flug nachgefüllt werden, was dazu führt, dass sich in den Tanks Gemische aus verschiedenen Kraftstoffen befinden - und aus dem Gemisch tatsächlich ein Kraftstoff mit einer anderen Zusammensetzung entsteht.Aircraft typically refuel at several different airports, e.g. B. at the beginning and end of a long-haul flight. As mentioned above, while there are standards that all aviation fuels must meet, different aviation fuels have different compositions, e.g. B. depending on their source (e.g. various petroleum sources, biofuels or other synthetic aviation fuels (often referred to as sustainable aviation fuels - SAF -) and/or mixtures of petroleum-based fuels and other fuels) as well as on the additives contained (e.g. antioxidants and metal deactivators, biocides, antistatic agents, anti-icing agents, corrosion inhibitors) and contaminants. The composition of available aviation fuel can vary not only from airport to airport and from fuel supplier to fuel supplier, but also from batch to batch, even at a particular airport or fuel supplier. In addition, the
Die Erfinder haben erkannt, dass die Kenntnis der einem Luftfahrzeug 1 zur Verfügung stehenden Kraftstoffe eine effizientere, maßgeschneiderte Steuerung des Luftfahrzeugs 1 und insbesondere des Antriebssystems 2 des Luftfahrzeugs (d. h. des einen oder der mehreren Gasturbinentriebwerke 10 des Luftfahrzeugs 1 und der zugehörigen Steuerungen und Komponenten) ermöglichen kann, da verschiedene Kraftstoffe unterschiedliche Eigenschaften haben können, ohne die Normen zu verletzen. Die Kenntnis des Kraftstoffs kann daher als Hilfsmittel zur Verbesserung der Leistung des Luftfahrzeugs genutzt werden, so dass die Überwachung der Kraftstoffzusammensetzung Vorteile bringen kann.The inventors have recognized that knowledge of the fuels available to an
In verschiedenen Beispielen kann ein aktiver, unendlicher Summierungsansatz gewählt werden, um die sich mit der Zeit ändernde Kraftstoffzusammensetzung eines Kraftstoffs in einem Kraftstofftank 50, 53 nach mehreren Betankungen zu verfolgen. Bei diesem Ansatz wird davon ausgegangen, dass alle Flugkraftstoffe vollständig mischbar sind und dass sich zumindest im Luftfahrzeugbetrieb ein homogenes Gemisch in einem Kraftstofftank 50, 53 bildet (eine Aufteilung der Kraftstoffe im Tank aufgrund von Dichteunterschieden kann in statischen Tanks beobachtet werden, wenn ein weniger dichter Kraftstoff auf einen dichteren Kraftstoff aufgefüllt wird, aber eine solche Aufteilung dürfte im Flug nicht bestehen bleiben, da Bewegungen des Tanks und Vibrationen des Systems eine Vermischung bewirken). In Beispielen, in denen das Luftfahrzeug 1 über mehrere Kraftstofftanks 50, 53 verfügt, kann für jeden Kraftstofftank eine Aufzeichnung geführt werden.In various examples, an active, infinite summation approach may be taken to track the time-varying fuel composition of a fuel in a
Ein solcher Ansatz umfasst die Ermittlung einer oder mehrerer Kraftstoffmerkmale des bereits im Kraftstofftank 50, 53 vorhandenen Kraftstoffs vor dem Betanken.One such approach involves determining one or more fuel characteristics of the fuel already in the
Der hier verwendete Begriff „Kraftstoffmerkmale“ bezieht sich auf intrinsische oder inhärente Kraftstoffeigenschaften wie die Kraftstoffzusammensetzung und nicht auf variable Eigenschaften wie Volumen oder Temperatur. Beispiele für Kraftstoffmerkmale umfassen eines oder mehrere der folgenden Merkmale:
- i. den prozentualen Anteil an nachhaltigem Flugbenzin (SAF) im Kraftstoff oder die Angabe, dass es sich um einen fossilen Kraftstoff handelt, z. B. fossiles Kerosin, oder dass der Kraftstoff ein reiner SAF-Kraftstoff ist;
- ii. Parameter einer Kohlenwasserstoffverteilung des Kraftstoffs, wie z. B.:
- • den Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen des Kraftstoffs und gegebenenfalls auch / alternativ den Gehalt an multiaromatischen Kohlenwasserstoffen des Kraftstoffs;
- • das Wasserstoff-Kohlenstoff-Verhältnis (H/C) des Kraftstoffs;
- • Angaben zur prozentualen Zusammensetzung für einige oder alle vorhandenen Kohlenwasserstoffe;
- iii. das Vorhandensein oder der prozentuale Anteil eines bestimmten Elements oder einer bestimmten Art, wie z. B.:
- • der prozentuale Anteil der stickstoffhaltigen Spezies im Kraftstoff;
- • das Vorhandensein oder der Prozentsatz einer Tracer-Spezies oder eines Spurenelements im Kraftstoff;
- • Naphthalin-Gehalt des Kraftstoffs;
- • Schwefelgehalt des Kraftstoffs;
- • Cycloparaffingehalt des Kraftstoffs;
- • Sauerstoffgehalt des Kraftstoffs;
- iv. eine oder mehrere Eigenschaften des Kraftstoffs bei der Verwendung in
einem Gasturbinentriebwerk 10, wie z. B.:- • Niveau der Emissionen nichtflüchtiger Partikel (nvPM) oder CO2 bei der Verbrennung;
- • Grad der Verkokung des Kraftstoffs;
- v. eine oder mehrere Eigenschaften des Kraftstoffs selbst, unabhängig von der Verwendung in einem
Motor 10 oder der Verbrennung, wie z. B.:- • thermische Stabilität des Kraftstoffs (z. B. thermische Durchbruchstemperatur); und
- • eine oder mehrere physikalische Eigenschaften wie Dichte, Viskosität, Heizwert, Gefriertemperatur und/oder Wärmekapazität.
- i. the percentage of sustainable aviation fuel (SAF) in the fuel or an indication that it is a fossil fuel, e.g. B. fossil kerosene, or that the fuel is a pure SAF fuel;
- ii. Parameters of a hydrocarbon distribution of the fuel, such as. e.g.:
- • the content of aromatic hydrocarbons in the fuel and possibly also/alternatively the content of multiaromatic hydrocarbons in the fuel;
- • the hydrogen to carbon ratio (H/C) of the fuel;
- • percentage composition information for some or all hydrocarbons present;
- iii. the presence or percentage of a particular element or species, such as e.g.:
- • the percentage of nitrogenous species in the fuel;
- • the presence or percentage of a tracer species or trace element in the fuel;
- • naphthalene content of the fuel;
- • fuel sulfur content;
- • cycloparaffin content of the fuel;
- • fuel oxygen content;
- IV. one or more properties of the fuel when used in a
gas turbine engine 10, such as. e.g.:- • Level of emissions of non-volatile particles (nvPM) or CO 2 during combustion;
- • Degree of fuel coking;
- v. one or more properties of the fuel itself, regardless of use in an
engine 10 or combustion, such as. e.g.:- • thermal stability of the fuel (e.g. thermal breakdown temperature); and
- • one or more physical properties such as density, viscosity, calorific value, freezing temperature and/or heat capacity.
Die zu verfolgenden Kraftstoffmerkmale können danach ausgewählt werden, welche Eigenschaften des Kraftstoffs für die am Antriebssystem 2 vorzunehmenden Änderungen am wichtigsten sind.The fuel characteristics to be tracked may be selected based on which properties of the fuel are most important to the changes to be made to the
Die Erlangung der Kraftstoffcharakteristik eines bereits im Kraftstofftank 50, 53 vorhandenen Kraftstoffs vor dem Betanken kann eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen:
- (i) physikalischer und/oder chemischer Nachweis eines oder mehrerer Merkmale oder Parameter der Zusammensetzung des bereits
50, 53 vorhandenen Kraftstoffs (dies kann den direkten Nachweis der Kraftstoffmerkmale ermöglichen und/oder die Bestimmung der Kraftstoffmerkmale unter Verwendung der Nachweisergebnisse gestatten) und/oder Nachweis eines oder mehrerer Tracer-Elemente oder -Verbindungen, die dem Kraftstoff zugesetzt werden, um seine Identifizierung zu erleichtern (z. B. ein Farbstoff);im Kraftstofftank - (ii) Erhalten des Ergebnisses einer früheren Bestimmung, die unter Verwendung eines aktiven unendlichen Summierungsansatzes, wie hier beschrieben, durchgeführt wurde, beispielsweise durch Abrufen eines oder mehrerer Kraftstoffmerkmale aus einem lokalen Datenspeicher an
Bord des Luftfahrzeugs 1; - (iii) Empfang von Daten, z. B. von einer Eingabe an einer Benutzerschnittstelle, oder von Daten, die an
das Luftfahrzeug 1 übertragen werden.
- (i) physical and/or chemical detection of one or more compositional characteristics or parameters of the fuel already present in the
fuel tank 50, 53 (this may allow direct detection of the fuel characteristics and/or allow determination of the fuel characteristics using the detection results) and/ or detection of one or more tracer elements or compounds added to the fuel to facilitate its identification (e.g. a dye); - (ii) obtaining the result of a previous determination made using an active infinite summation approach as described herein, for example by retrieving one or more fuel characteristics from a local data store on
board aircraft 1; - (iii) receiving data, e.g. B. from an input at a user interface, or from data that are transmitted to the
aircraft 1.
In einigen Beispielen können mehrere verschiedene Methoden zur Ermittlung der Kraftstoffmerkmale durchgeführt werden - beispielsweise können verschiedene Methoden für verschiedene Merkmale verwendet werden und/oder es können verschiedene Methoden für dasselbe Merkmal zur Überprüfung verwendet werden. In einigen Beispielen kann das Ermitteln der einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale eines bereits im Kraftstofftank 50, 53 vorhandenen Kraftstoffs vor dem Betanken das Ermitteln gespeicherter Kraftstoffmerkmale und das chemische oder physikalische Erfassen eines oder mehrerer Parameter eines bereits im Kraftstofftank 50, 53 vorhandenen Kraftstoffs vor dem Betanken und das Überprüfen dieser Parameter anhand der gespeicherten Kraftstoffmerkmale umfassen. Die Eingabe in den unten beschriebenen Berechnungsschritt kann daher auf der Grundlage des einen oder der mehreren erfassten Parameter überprüft werden. Bei einer Nichtübereinstimmung zwischen dem gespeicherten Kraftstoffmerkmal und dem entsprechenden erfassten Parameter kann eine Warnmeldung ausgegeben werden.In some examples, multiple different methods of determining the fuel attributes may be performed - for example, different methods may be used for different attributes and/or different methods may be used for the same attribute to be verified. In some examples, determining the one or more Fuel characteristics of a fuel already present in the
Wie bereits erwähnt, wird bei diesem Ansatz im Allgemeinen davon ausgegangen, dass die Kraftstoffe perfekt mischbar sind und in den Tanks 50, 53 ein homogenes Gemisch bilden. Besteht jedoch die Möglichkeit einer unvollkommenen Vermischung der Kraftstoffe innerhalb des Tanks 50, 53 (z. B. nach einem langen Zeitraum, in dem sich ein Kraftstoffgemisch, das bekanntermaßen Kraftstoffe unterschiedlicher Dichte enthält, nicht bewegt hat), kann die Kraftstoffzusammensetzung, die aus dem Kraftstofftank 50, 53 auf dem Weg zum Motor 10, 44 austritt, untersucht werden. Weichen die gemessenen, berechneten oder anderweitig ermittelten Kraftstoffmerkmale des aus dem Tank 50, 53 austretenden Kraftstoffs von denen des homogenen Gemischs ab, von dem man annimmt, dass es sich im Tank 50, 53 befindet, kann in einigen Szenarien ein mögliches Problem mit einer unvollkommenen Vermischung angezeigt werden (z. B. wenn ein erheblicher Dichteunterschied zwischen dem bereits im Tank befindlichen Kraftstoff und dem neu hinzugefügten Kraftstoff besteht, was zu einer Schichtung führen könnte), anstatt oder zusätzlich zu einer Anzeige möglicher Fehler beim Verständnis des gesamten Tankinhalts.As previously mentioned, this approach generally assumes that the fuels are perfectly miscible and form a homogeneous mixture in the
Kraftstoffmerkmale können auf verschiedene Weise ermittelt werden, sowohl direkt (z. B. aus Sensordaten, die dem betreffenden Kraftstoffmerkmal entsprechen) als auch indirekt (z. B. durch Rückschlüsse oder Berechnungen aus anderen Merkmalen oder Messungen oder durch Bezugnahme auf Daten für einen bestimmten nachgewiesenen Tracer im Kraftstoff). Die Merkmale können als relative Werte im Vergleich zu einem anderen Kraftstoff oder als absolute Werte bestimmt werden. Zum Beispiel können eine oder mehrere der folgenden Nachweismethoden verwendet werden:
- • Der Aromaten- oder Cycloparaffingehalt des Kraftstoffs kann anhand von Messungen der Quellung einer Sensorkomponente aus einem Dichtungsmaterial wie z. B. einem Nitrildichtungsmaterial bestimmt werden.
- • Anhand von Spurenstoffen oder -arten, die entweder von Natur aus im Kraftstoff vorhanden sind oder als Tracer zugesetzt werden, lassen sich Kraftstoffmerkmale wie der prozentuale Anteil an nachhaltigem Flugbenzin im Kraftstoff oder der Kerosinanteil bestimmen.
- • Messungen der Schwingungsmode eines piezoelektrischen Kristalls, der dem Kraftstoff ausgesetzt ist, können als Grundlage für die Bestimmung verschiedener Kraftstoffmerkmale verwendet werden, einschließlich des Aromatengehalts des Kraftstoffs, des Sauerstoffgehalts des Kraftstoffs und der thermischen Stabilität oder des Verkokungsgrads des Kraftstoffs - zum Beispiel durch Messung des Aufbaus von Oberflächenablagerungen auf dem piezoelektrischen Kristall, die zu einer Veränderung der Schwingungsmode führen.
- • Verschiedene Kraftstoffmerkmale können durch Erfassung von Leistungsparametern des Gasturbinentriebwerks 10 während einer ersten Betriebsperiode (z. B. während des Starts) und optional auch während einer zweiten Betriebsperiode (z. B. während des Reiseflugs) ermittelt werden, wobei diese erfassten Parameter mit den erwarteten Werten bei Verwendung von Kraftstoff mit bekannten Eigenschaften verglichen werden.
- • Verschiedene Kraftstoffmerkmale, einschließlich des Gehalts an aromatischen Kohlenwasserstoffen, können auf der Grundlage von Sensormessungen des Vorhandenseins, des Nichtvorhandenseins oder des Grades der Bildung eines Kondensstreifens durch die
Gasturbine 10 während ihres Betriebs bestimmt werden. - • Die Eigenschaften des Kraftstoffs, einschließlich des Gehalts an aromatischen Kohlenwasserstoffen, können anhand einer UV-Vis-Spektroskopie-Messung des Kraftstoffs bestimmt werden.
- • Verschiedene Kraftstoffmerkmale wie der Schwefelgehalt, der Naphthalin-Gehalt, der Gehalt an aromatischem Wasserstoff und das Wasserstoff-Kohlenstoff-Verhältnis können durch Messung der in den Abgasen des Gasturbinentriebwerks 10 enthaltenen Stoffe bestimmt werden.
- • Der Heizwert des Kraftstoffs kann während des Betriebs des Luftfahrzeugs 1 anhand von Messungen ermittelt werden, die während der Verbrennung des Kraftstoffs durchgeführt werden, z. B. anhand des Kraftstoffdurchsatzes und der Wellendrehzahl oder der Änderung der Temperatur in
der Brennkammer 16. - • Verschiedene Kraftstoffmerkmale können bestimmt werden, indem eine Betriebsänderung vorgenommen wird, die den Betrieb des Gasturbinentriebwerks 10 beeinflusst, eine Reaktion auf die Betriebsänderung erfasst wird und die ein oder mehreren Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs auf der Grundlage der Reaktion auf die Betriebsänderung bestimmt werden.
- • Verschiedene Kraftstoffcharakteristiken können in Bezug auf die Kraftstoffcharakteristiken eines ersten Kraftstoffs bestimmt werden, indem
ein dem Gasturbinentriebwerk 10 zugeführter Kraftstoff von dem ersten Kraftstoff auf einen zweiten Kraftstoff umgestellt wird und die eine oder mehrere Kraftstoffcharakteristiken des zweiten Kraftstoffs auf der Grundlage einer Änderung des Verhältnisses zwischen T30 und einem von T40 und T41 bestimmt werden (wobei das Verhältnis den Temperaturanstieg inder Brennkammer 16 anzeigt). Die Merkmale können als relative Werte im Vergleich zum ersten Kraftstoff oder als absolute Werte bestimmt werden, z. B. durch Bezugnahme auf bekannte Werte für den ersten Kraftstoff.
- • The aromatics or cycloparaffin content of the fuel can be determined from measurements of the swelling of a sensor component made of a sealing material such as e.g. B. a nitrile sealing material can be determined.
- • Trace substances or species, either naturally present in the fuel or added as tracers, can be used to determine fuel characteristics such as the percentage of sustainable aviation fuel in the fuel or the percentage of kerosene.
- • Measurements of the vibration mode of a piezoelectric crystal exposed to the fuel can be used as a basis for determining various fuel characteristics, including the aromatic content of the fuel, the oxygen content of the fuel and the thermal stability or degree of coking of the fuel - for example by measuring the Build-up of surface deposits on the piezoelectric crystal, leading to a change in the vibration mode.
- • Various fuel characteristics may be determined by sensing performance parameters of the
gas turbine engine 10 during a first period of operation (e.g., during takeoff) and optionally also during a second period of operation (e.g., during cruise), comparing these sensed parameters with the expected Values are compared when using fuel with known properties. - Various fuel attributes, including aromatic hydrocarbon content, may be determined based on sensor measurements of the presence, absence, or degree of contrail formation by the
gas turbine engine 10 during its operation. - • Fuel properties, including aromatic hydrocarbon content, can be determined by UV-Vis spectroscopy measurement of the fuel.
- Various fuel properties such as sulfur content, naphthalene content, aromatic hydrogen content and hydrogen to carbon ratio can be determined by measuring the species contained in the
gas turbine engine 10 exhaust gases. - • The calorific value of the fuel can be determined during the operation of the
aircraft 1 using measurements that are carried out during the combustion of the fuel, z. B. based on the fuel flow rate and the shaft speed or the change in temperature in thecombustion chamber 16. - • Various fuel characteristics can be determined by changing an operation is made that affects operation of the
gas turbine engine 10, detecting a response to the change in operation, and determining the one or more fuel characteristics of the fuel based on the response to the change in operation. - • Various fuel characteristics may be determined with respect to the fuel characteristics of a first fuel by switching a fuel supplied to the
gas turbine engine 10 from the first fuel to a second fuel and the one or more fuel characteristics of the second fuel based on a change in the ratio between T30 and one of T40 and T41 (where the ratio indicates the temperature rise in the combustion chamber 16). The characteristics can be determined as relative values compared to the first fuel or as absolute values, e.g. B. by reference to known values for the first fuel.
(Hierin werden T30, T40 und T41 sowie alle anderen nummerierten Drücke und Temperaturen unter Verwendung der in der Norm SAE AS755 aufgeführten Stationsnummerierung definiert, insbesondere:
- • T30 = Hochdruckkompressor (HPC) Auslass-Gesamttemperatur;
- • T40 = Gesamttemperatur am Verbrennungsausgang;
- • T41 = Gesamttemperatur am Rotoreintritt der Hochdruckturbine (HPT).
- • T30 = High Pressure Compressor (HPC) Total Outlet Temperature;
- • T40 = total temperature at the combustion outlet;
- • T41 = total temperature at the rotor inlet of the high-pressure turbine (HPT).
In den derzeit beschriebenen Beispielen wird auch die vor dem Betanken im Tank 50, 53 vorhandene Kraftstoffmenge (z. B. Masse, Volumen und/oder %-voll) vermerkt, die beispielsweise automatisch erkannt und in einem rechnergesteuerten Speicher an Bord des Luftfahrzeugs 1 aufgezeichnet wird.In the examples currently described, the amount of fuel (e.g. mass, volume and/or % full) present in the
Zusätzlich zur Ermittlung einer oder mehrerer Kraftstoffmerkmale eines vor dem Betanken bereits im Kraftstofftank 50, 53 vorhandenen Kraftstoffs werden auch eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale eines Kraftstoffs ermittelt, der dem Kraftstofftank 50, 53 beim Betanken zugeführt werden soll.In addition to determining one or more fuel characteristics of a fuel that is already present in the
Die Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs, der bei der Betankung in den Kraftstofftank 50, 53 einzufüllen ist, können einen oder mehrere der folgenden Punkte umfassen:
- (i) Physikalischer und/oder chemischer Nachweis eines oder mehrerer Merkmale der Kraftstoffzusammensetzung (z. B. in einer Prüfeinheit außerhalb des Flügels oder während des Transports des Kraftstoffs zu einem Kraftstofftank im Flügel oder bei der Verwendung im Gasturbinentriebwerk 10), so dass ein direkter Nachweis der Kraftstoffmerkmale möglich ist oder Daten bereitgestellt werden, aus denen sie, wie oben erwähnt, bestimmt werden können, und/oder Nachweis eines oder mehrerer Tracer-Elemente oder -Verbindungen, die dem Kraftstoff zugesetzt werden, um seine Identifizierung zu erleichtern (z. B. ein Farbstoff);
- (iii) Empfang von Daten, z. B. von einer Eingabe an einer Benutzerschnittstelle oder von Daten, die an das Luftfahrzeug übermittelt werden, z. B. durch Scannen eines mit der Kraftstofflieferung verbundenen Strichcodes.
- (i) Physical and/or chemical detection of one or more characteristics of the fuel composition (e.g. in an off-wing testing unit or during transport of the fuel to an on-wing fuel tank or when used in the gas turbine engine 10) so that a direct detection of the fuel characteristics is possible or data are provided from which they can be determined as mentioned above and/or detection of one or more tracer elements or compounds added to the fuel to facilitate its identification (e.g. B. a dye);
- (iii) receiving data, e.g. B. from an input at a user interface or from data transmitted to the aircraft, z. B. by scanning a bar code associated with the fuel delivery.
Was die Ermittlung der Kraftstoffmerkmale des bereits im Tank 50, 53 befindlichen Kraftstoffs betrifft, so können in einigen Beispielen mehrere verschiedene Verfahren durchgeführt werden, um die Kraftstoffmerkmale des resultierenden Kraftstoffgemischs zu ermitteln - beispielsweise können verschiedene Verfahren für verschiedene Merkmale verwendet werden und/oder es können verschiedene Verfahren für dasselbe Merkmal zur Überprüfung verwendet werden. Jede geeignete Nachweismethode, wie oben erwähnt, kann verwendet werden. Unter der Annahme, dass die Annahme einer gleichmäßigen Vermischung zutrifft, können die Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs, der den Tank 50, 53 verlässt und in den Motor 10 eintritt, als Mittel zur Validierung des Ergebnisses der Berechnung der Kraftstoffmerkmale des Gemischs 2006 bestimmt werden.With regard to determining the fuel characteristics of the fuel already in the
In den derzeit beschriebenen Beispielen wird auch die beim Betanken in den Tank 50, 53 eingefüllte Kraftstoffmenge (z. B. explizit durch die eingefüllte Masse oder das eingefüllte Volumen und/oder implizit durch die Änderung der Masse, des Volumens oder des Füllungsgrads) erfasst (z. B. durch automatische Erkennung oder Bereitstellung durch einen Kraftstofflieferanten und Aufzeichnung im Rechenspeicher an Bord des Luftfahrzeugs 1).In the examples currently described, the amount of fuel poured into the
Ein oder mehrere Kraftstoffmerkmale des sich nach dem Betanken im Kraftstofftank 50, 53 befindlichen Kraftstoffs werden dann anhand der Daten über den ursprünglich im Tank befindlichen Kraftstoff und der Daten über den dem Tank hinzugefügten Kraftstoff berechnet. Solche Berechnungen können für jede Kraftstoffquelle getrennt durchgeführt werden - beispielsweise kann eine erste Kraftstoffquelle vor dem Betanken leer sein und daher nur den neuen Kraftstoff enthalten, und eine zweite Kraftstoffquelle kann vor dem Betanken nicht leer sein und nach dem Betanken ein Gemisch aus dem alten und dem neuen Kraftstoff enthalten. In solchen Fällen kann die Verbrennung von Kraftstoff aus der ersten Kraftstoffquelle in dem Gasturbinentriebwerk 10 die Bestimmung der Kraftstoffmerkmale des neuen Kraftstoffs ermöglichen, und die Kraftstoffmerkmale des Gemischs in der zweiten Kraftstoffquelle können dann anhand der ermittelten Kennwerte für den neuen Kraftstoff, des Mischungsanteils und der Daten über den älteren Kraftstoff berechnet werden.One or more fuel characteristics of the fuel in the
Aktuelle Kraftstoffmerkmale für den Kraftstoff im Tank können gespeichert werden, wobei die aufgezeichneten Kraftstoffmerkmale des im Kraftstofftank 50, 53 vorhandenen Kraftstoffs nach jeder Betankung des Luftfahrzeugs 1 aktualisiert werden. Optional kann eine kontinuierliche Aufzeichnung der im Laufe der Zeit verwendeten Kraftstoffzusammensetzungen geführt werden; alternativ kann auch nur eine aktuelle Kraftstoffzusammensetzung gespeichert werden.Current fuel characteristics for the fuel in the tank can be stored, with the recorded fuel characteristics of the fuel present in the
Ein Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 kann zur Aufzeichnung und Speicherung von Daten über die Kraftstoffzusammensetzung verwendet werden und optional auch dazu, die Kraftstoffmerkmale des beim Betanken hinzuzufügenden Kraftstoffs zu empfangen und aktualisierte Daten über die Kraftstoffzusammensetzung zu berechnen. Der Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 kann als separate Einheit 202 zur Überwachung der Kraftstoffzusammensetzung, wie in den
Im gezeigten Beispiel sind zwei Sensoren 204a, 204b vorgesehen, die jeweils so angeordnet sind, dass sie ein oder mehrere Merkmale der Zusammensetzung des Kraftstoffs, der dem Kraftstofftank 50, 53 beim Tanken zugeführt wird, physikalisch und/oder chemisch erfassen. Die Sensoren 204 und der Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 können zusammen als Kraftstoffzusammensetzungs-Trackingsystem 203 bezeichnet werden, wie in
In alternativen Beispielen können keine derartigen Sensoren 204 vorgesehen sein (z. B. kann ein mit dem Kraftstofflagerbehälter 60 verbundener Barcode gelesen und die entsprechenden Daten über den Kraftstoff an den Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 übermittelt werden), oder es können mehr oder weniger Sensoren vorgesehen sein.In alternative examples, no such sensors 204 may be provided (e.g., a barcode associated with
In einigen Beispielen kann der resultierende Kraftstoff im Kraftstofftank 50, 53 nach dem Betanken chemisch oder physikalisch auf einen oder mehrere Parameter untersucht werden. Die erfassten Parameter können dann mit einem oder mehreren der berechneten Kraftstoffmerkmale verglichen werden, um das Ergebnis zu überprüfen. Bei einer Nichtübereinstimmung zwischen den berechneten Kraftstoffmerkmalen und dem entsprechenden erfassten Parameter kann eine Warnmeldung ausgegeben werden.In some examples, the resulting fuel in the
Ein aktiver unendlicher Summierungsansatz, wie er hier beschrieben wird, könnte während der gesamten Lebensdauer eines Luftfahrzeugs 1 (oder zwischen Wartungsarbeiten, bei denen ein Kraftstofftank 50, 53 entleert werden kann) kontinuierlich verwendet werden. Es kann jedoch von Vorteil sein, die Daten über die Kraftstoffzusammensetzung in bestimmten Abständen neu zu ermitteln.An active infinite summation approach as described here could be used continuously throughout the life of an aircraft 1 (or between maintenance operations where a
Die Neubasierung kann die chemische und/oder physikalische Bestimmung eines oder mehrerer Parameter des Kraftstoffs im Kraftstofftank 50, 53 und die Verwendung der ermittelten Werte zum Ersetzen der gespeicherten Kraftstoffmerkmale für den Kraftstoff im Kraftstofftank umfassen.Rebasing may involve chemically and/or physically determining one or more parameters of the fuel in the
In einigen Beispielen kann die chemische und/oder physikalische Bestimmung eines oder mehrerer Parameter des Kraftstoffs im Kraftstofftank 50, 53 für das Baselining durch Entnahme einer Kraftstoffprobe aus dem Kraftstofftank zur Prüfung außerhalb des Flügels erfolgen; sie kann beispielsweise zur Analyse an ein Labor geschickt oder einer bodengestützten Prüfstation an einem Flughafen zur Verfügung gestellt werden. In anderen Beispielen können Prüfverfahren am Flügel und optional in situ verwendet werden.In some examples, the chemical and/or physical determination of one or more parameters of the fuel in the
Die Neubestimmung (d. h. die chemische und/oder physikalische Bestimmung eines oder mehrerer Parameter des Kraftstoffs im Kraftstofftank 50, 53 und die Verwendung der ermittelten Werte zum Ersetzen der gespeicherten Kraftstoffmerkmale für den Kraftstoff im Kraftstofftank) kann als Reaktion auf ein Auslöseereignis durchgeführt werden. Ein Auslöseereignis kann eine Schwellenzeit sein, die seit einer vorherigen (chemischen und/oder physikalischen) Bestimmung des einen oder der mehreren Parameter des Kraftstoffs im Kraftstofftank verstrichen ist, oder eine Schwellenanzahl von Betankungsereignissen und/oder Flügen, die seit einer vorherigen (chemischen und/oder physikalischen) Bestimmung des einen oder der mehreren Parameter des Kraftstoffs im Kraftstofftank erreicht wurde.The re-determination (i.e., chemically and/or physically determining one or more parameters of the fuel in the
Zusätzlich oder alternativ kann ein Auslöseereignis die Feststellung einer Diskrepanz zwischen einem oder mehreren der berechneten Merkmale und einem festgestellten Parameter sein - zum Beispiel wenn ein berechneter Wert von einem festgestellten Wert um einen Betrag abweicht, der einen Schwellen- oder Toleranzwert überschreitet. In einigen Beispielen wird bei Erkennung einer solchen Abweichung eine Warnung ausgegeben (z. B. ein akustischer und/oder sichtbarer Alarm und/oder eine Nachricht an den Piloten oder eine andere Partei) - es kann dann entschieden werden, ob sofort eine neue Basislinie festgelegt wird oder ob akzeptiert wird, dass die Unsicherheit in der Kraftstoffzusammensetzung bedeutet, dass der Betrieb für den/die nächsten Flug/Flüge nicht optimal ist, bis eine Gelegenheit für eine neue Basislinie verfügbar ist. Die intelligente Steuerung des Antriebssystems 2 auf der Grundlage der Kraftstoffmerkmale kann bis zur nächsten Neuberechnung deaktiviert werden.Additionally or alternatively, a triggering event may be the detection of a discrepancy between one or more of the calculated features and a detected parameter - for example, when a calculated value deviates from a detected value by an amount that exceeds a threshold or tolerance value. In some examples, upon detection of such deviation a warning is issued (e.g. an audible and/or visual alarm and/or a message to the pilot or other party) - a decision can then be made to establish a new baseline immediately or to accept that the Uncertainty in fuel composition means that operations will not be optimal for the next flight(s) until a new baseline opportunity is available. The intelligent control of the
Sobald die eine oder mehreren Kraftstoffmerkmale des resultierenden Kraftstoffs im Kraftstofftank 50, 53 nach der Betankung bestimmt wurden, kann das Antriebssystem 2 auf der Grundlage der berechneten Kraftstoffmerkmale gesteuert werden.Once the one or more fuel characteristics of the resulting fuel in the
Zum Beispiel:
- • Ein Betriebsparameter eines Wärmemanagementsystems des Luftfahrzeugs (z. B. eines Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers) kann geändert werden, oder die Temperatur des der Brennkammer 16 des Triebwerks 10 zugeführten Kraftstoffs kann geändert werden.
- • Wenn an
Bord eines Luftfahrzeugs 1 mehr als ein Kraftstoff gelagert wird, kann die Auswahl des zu verwendenden Kraftstoffs für bestimmte Einsätze (z. B. für bodengestützte Einsätze im Gegensatz zu Flügen, für Starts bei niedrigen Temperaturen oder für Einsätze mit unterschiedlichen Schubanforderungen) auf der Grundlage von Kraftstoffmerkmalen wie %SAF, nvPM-Erzeugungspotenzial, Viskosität und Heizwert getroffen werden. Ein Kraftstoffzufuhrsystem kann daher auf der Grundlage der Kraftstoffmerkmale entsprechend gesteuert werden. - • Eine oder mehrere Flugsteuerungsflächen des Luftfahrzeugs 1 können so eingestellt werden, dass die Flugroute und/oder die Flughöhe auf der Grundlage der Kenntnis des Kraftstoffs geändert wird.
- • Der Überlaufprozentsatz einer Kraftstoffpumpe (d. h. der Anteil des gepumpten Kraftstoffs, der zurückgeführt wird, anstatt der Verbrennungsanlage zugeführt zu werden) kann geändert werden, z. B. auf der Grundlage des %SAF des Kraftstoffs. Die Pumpe und/oder ein oder mehrere Ventile können daher auf der Grundlage der Kraftstoffmerkmale entsprechend gesteuert werden.
- • Die Planung der Leitschaufeln mit variablem Einlass (VIGVs) kann auf der Grundlage der Kraftstoffmerkmale geändert werden. Die VIGVs können daher auf der Grundlage der Kraftstoffeigenschaften verschoben werden oder eine Bewegung der VIGVs kann aufgehoben werden.
- An operational parameter of an aircraft thermal management system (e.g., a fuel-to-oil heat exchanger) may be changed, or the temperature of the fuel supplied to the
combustor 16 of theengine 10 may be changed. - • When more than one fuel is stored on board an
aircraft 1, the choice of fuel to use for specific missions (e.g. for ground versus flight missions, for low temperature takeoffs, or for missions with different thrust requirements) may vary based on fuel characteristics such as %SAF, nvPM generation potential, viscosity and calorific value. A fuel delivery system can therefore be appropriately controlled based on the fuel characteristics. - One or
more aircraft 1 flight control surfaces can be adjusted to change flight path and/or altitude based on knowledge of fuel. - • A fuel pump's spill percentage (ie the proportion of pumped fuel that is returned instead of going to the incinerator) can be changed, e.g. B. based on the %SAF of the fuel. The pump and/or one or more valves can therefore be controlled accordingly based on the fuel characteristics.
- • The scheduling of variable inlet guide vanes (VIGVs) can be changed based on fuel characteristics. The VIGVs may therefore be moved or the VIGVs may be unmoved based on the fuel properties.
Ein Antriebssystem 2 für ein Luftfahrzeug kann daher ein System zur Verfolgung der Kraftstoffzusammensetzung (203) umfassen:
Speichern 2002 aktueller Kraftstoffmerkmale, wobei die Kraftstoffmerkmale eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale des 50, 53 vorhandenen Kraftstoffs umfassen;im Kraftstofftank Erhalten 2004 einer oder mehrerer Kraftstoffmerkmale eines Kraftstoffs, der 50, 53 beim Tanken zugeführt wird; unddem Kraftstofftank Berechnen 2006 der aktualisierten Werte für das eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale des 50, 53 nach dem Betanken.Kraftstoffs im Kraftstofftank Das Erhalten 2004 der ein oder mehreren Kraftstoffmerkmale eines Kraftstoffs, der 50, 53 beim Tanken zugeführt wird, kann vor, während oder nach dem Tanken selbst erfolgen, z. B. unter Verwendung einer Prüfeinheit außerhalb des Flügels, von Sensoren in der Kraftstoffleitung bzw. von Leistungssensoren des Gasturbinentriebwerks oder auch durch den elektronischen Empfang von Daten von Dritten.dem Kraftstofftank
-
Storage 2002 of current fuel characteristics, the fuel characteristics comprising one or more fuel characteristics of the fuel present in the 50, 53;fuel tank - obtaining 2004 one or more fuel characteristics of a fuel supplied to the
50, 53 during refueling; andfuel tank - Calculating 2006 the updated values for the one or more fuel characteristics of the fuel in the
50, 53 after refueling. Obtaining 2004 the one or more fuel characteristics of a fuel that is supplied to thefuel tank 50, 53 during refueling can take place before, during or after the refueling itself, e.g. B. using a test unit outside the wing, sensors in the fuel line or performance sensors of the gas turbine engine or by the electronic receipt of data from third parties.fuel tank
Das System zur Verfolgung der Kraftstoffzusammensetzung 203 umfasst einen Tracker 202 für die Kraftstoffzusammensetzung. Der Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 des beschriebenen Beispiels umfasst einen Speicher 202a (der auch als Rechenspeicher bezeichnet werden kann), der so angeordnet ist, dass er die aktuellen Kraftstoffmerkmale speichert, und eine Verarbeitungsschaltung 202c, die so angeordnet ist, dass sie aktualisierte Werte für die eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs im Kraftstofftank 50, 53 nach dem Tanken berechnet. Die berechneten Werte können dann die zuvor im Speicher gespeicherten Kraftstoffmerkmale ersetzen und/oder können mit einem Zeit- und/oder Datumsstempel versehen und dem Speicher hinzugefügt werden. Auf diese Weise kann ein Protokoll der Kraftstoffmerkmale mit der Zeit erstellt werden.The fuel
Der Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 des gezeigten Beispiels umfasst auch einen Empfänger 202b, der so angeordnet ist, dass er Daten über die Kraftstoffzusammensetzung und/oder Anfragen nach Informationen über die Kraftstoffzusammensetzung empfängt. Der Kraftstoffzusammensetzungstracker 202 des gezeigten Beispiels ist Teil eines elektronischen Motorsteuergeräts (EEC) 42 oder steht mit diesem in Verbindung. Das EEC 42 kann so eingerichtet sein, dass es auf der Grundlage der berechneten Kraftstoffmerkmale Steuerbefehle für das Antriebssystem ausgibt. Es wird deutlich, dass für jedes Gasturbinentriebwerk 10 des Luftfahrzeugs 1 ein EEC 42 vorgesehen sein kann und dass die Rolle, die das EEC im oder für der Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 spielt, nur ein kleiner Teil der Funktionalität des EEC sein kann. In der Tat kann der Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 vom EEC bereitgestellt werden oder in verschiedenen Ausführungsformen ein vom EEC 42 des Triebwerks getrenntes EEC-Modul umfassen. In alternativen Beispielen kann der Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 keine Motorsteuerungsfunktionalität enthalten und stattdessen einfach Daten über die Kraftstoffzusammensetzung auf Anforderung liefern, die von einem anderen System verwendet werden können. Optional kann der Fuel Composition Tracker 202 eine vorgeschlagene Änderung der Motorsteuerungsfunktionalität zur Genehmigung durch einen Piloten liefern; der Pilot kann dann die vorgeschlagene Änderung direkt umsetzen oder die automatische Durchführung der vorgeschlagenen Änderung genehmigen oder ablehnen.The
Das durchgeführte Verfahren 2000 ist in
In Schritt 2004 werden die Merkmale eines Kraftstoffs bestimmt, der dem Kraftstofftank 50, 53 beim Betanken zugeführt wird. Die Bestimmung kann vom Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 selbst durchgeführt werden, z. B. durch Auswertung von Sensordaten, oder es können dem Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 anderweitig ermittelte Kraftstoffmerkmale zur Verfügung gestellt werden.In
In Schritt 2006 werden aktualisierte Werte für die einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs im Kraftstofftank 50, 53 nach dem Tanken berechnet, optional durch den Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202, unter Verwendung der gespeicherten Kraftstoffmerkmalsdaten (falls vorhanden / falls nicht null) und der erhaltenen Kraftstoff merkmale.In
Das Verfahren 2000 kann dann bei oder nach jedem Betankungsereignis wiederholt werden, wobei zu Schritt 2002 zurückgekehrt wird, wobei die aktualisierten Werte die gespeicherten Werte ersetzen (oder als Teil eines Protokolls in den Speicher aufgenommen werden), und entsprechend fortgefahren wird.The
Das Verfahren 2000 kann ferner die Steuerung 2008 eines Antriebssystems 2 eines Luftfahrzeugs 1 auf der Grundlage der berechneten einen oder mehreren Kraftstoffstoffmerkmalen des resultierenden Kraftstoffs im Kraftstofftank 50, 53 nach der Betankung umfassen. Aktualisierte Werte können verwendet werden, um diese Steuerung nach jedem Betankungsvorgang zu beeinflussen. Die Steuerung 2008 kann automatisch als Reaktion auf die Bestimmung der Kraftstoffmerkmale oder nach Genehmigung durch einen Piloten durchgeführt werden, nachdem dieser über eine vorgeschlagene Änderung informiert wurde. In einigen Beispielen kann das gleiche Verfahren 2000 beinhalten, dass einige Änderungen automatisch vorgenommen und andere angefordert werden, je nach Art der Änderung. Insbesondere können Änderungen, die für den Piloten „transparent“ sind - wie z.B. interne Änderungen innerhalb der Triebwerksströme, die die Triebwerksleistung nicht beeinflussen und von einem Piloten nicht bemerkt würden - automatisch vorgenommen werden, während alle Änderungen, die der Pilot bemerken würde, dem Piloten mitgeteilt werden können (d.h. es erscheint eine Mitteilung, dass die Änderung vorgenommen wird, wenn der Pilot nichts anderes anordnet) oder dem Piloten vorgeschlagen werden können (d.h. die Änderung wird nicht ohne positive Eingabe des Piloten vorgenommen). In Implementierungen, in denen dem Piloten eine Benachrichtigung oder ein Vorschlag gemacht wird, kann dies auf einem Cockpit-Display des Luftfahrzeugs und/oder als akustischer Alarm erfolgen und/oder an ein separates Gerät wie ein tragbares Tablet oder ein anderes Computergerät gesendet werden.The
In Beispielen, in denen ein Luftfahrzeug 1 über mehrere Kraftstofftanks 50, 53 verfügt, die alle fluidtechnisch miteinander verbunden sind, so dass die Kraftstoffe in allen Tanks 50, 53 gleich sind, kann ein einziger Satz von Kraftstoffzusammensetzungsdaten gespeichert und aktualisiert werden. In Beispielen, in denen ein Luftfahrzeug 1 über mehrere Kraftstofftanks 50, 53 verfügt, die nicht fluidisch verbunden sind, so dass es Unterschiede zwischen den Kraftstoffen in den verschiedenen Tanks 50, 53 geben kann, kann für jeden Tank ein separater Satz von Kraftstoffzusammensetzungsdaten gespeichert und aktualisiert werden. In solchen Fällen kann festgestellt werden, welcher Kraftstoff dem Gasturbinentriebwerk 10 zugeführt wird, bevor irgendwelche Änderungen an der Steuerung des Antriebssystems vorgenommen oder vorgeschlagen werden.In examples in which an
Die Erfinder haben auch erkannt, dass die Kenntnis der einem Luftfahrzeug 1 zur Verfügung stehenden Kraftstoffe eine effizientere, maßgeschneiderte Steuerung des Flugprofils ermöglichen kann, da verschiedene Kraftstoffe unterschiedliche Eigenschaften haben können, ohne die Normen zu verletzen. Beispielsweise kann ein Kraftstoff mit einem höheren Wasserstoff-Kohlenstoff-Verhältnis die Bildung von Kondensstreifen bei höheren Schwellentemperaturen bzw. niedrigeren Flughöhen ermöglichen, und es kann entschieden werden, in einer geringfügig höheren Höhe zu fliegen (z. B. 100 m bis 200 m höher) oder auf eine benachbarte, diskrete Flughöhe zu wechseln (nach den derzeitigen Richtlinien in der Regel in einem vertikalen Abstand von 2000 Fuß), um die ansonsten verstärkte Kondensstreifenbildung zu kompensieren. Zusätzlich oder alternativ kann eine andere Flugroute gewählt werden, die durch etwas wärmere oder weniger feuchte Luft führt, um die Bildung von Kondensstreifen zu verringern. Die Kenntnis des Kraftstoffs kann daher als Hilfsmittel zur Verbesserung der Luftfahrzeugleistung genutzt werden, z. B. durch Verringerung der Kondensstreifenbildung. Die Bildung von Kondensstreifen wird hier nur beispielhaft beschrieben und ist nicht als Einschränkung gedacht. Die Vorkenntnisse über den Kraftstoff für einen Flug eines Luftfahrzeugs 1 können daher für die Vorausplanung und Anpassung von Details des Flugprofils genutzt werden, um die Umweltergebnisse und/oder die Leistung des Luftfahrzeugs zu verbessern.The inventors have also recognized that knowledge of the fuels available to an
Daher können eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale eines Kraftstoffs bestimmt werden, der einem Gasturbinentriebwerk 10 eines Luftfahrzeugs zugeführt werden soll. Die Kraftstoffmerkmale können einen oder mehrere der oben aufgeführten Kraftstoffmerkmale umfassen.Thus, one or more fuel characteristics of a fuel to be supplied to an aircraft
Die Bestimmung kann auf viele verschiedene Arten durchgeführt werden. Zum Beispiel:
- • ein Strichcode eines Kraftstoffs, der in
50, 53 deseinen Kraftstofftank Luftfahrzeugs 1 eingefüllt werden soll, kann gescannt werden, um die Daten des Kraftstoffs zu lesen, oder eine Tracer-Substanz (z. B. ein Farbstoff) wird identifiziert und die Kraftstoffeigenschaften werden anhand dieses Tracers ermittelt; - • die Daten können manuell eingegeben oder an
das Luftfahrzeug 1 übermittelt werden; - • es kann vor dem Start eine Kraftstoffprobe für eine bodenseitige Analyse entnommen werden;
- • die Kraftstoffmerkmale können aus Messungen der Aktivität des Antriebssystems während eines oder mehrerer Betriebszeiträume des Luftfahrzeugs abgeleitet werden, z. B. Aufwärmen des Triebwerks (einschließlich der Verwendung des Triebwerks vor der Bewegung des Luftfahrzeugs 1), Taxi, Start, Steigflug und/oder Reiseflug; und/oder
- • eine oder mehrere Kraftstoffeigenschaften können während des Fluges ermittelt werden, z. B. mit Inline-Sensoren und/oder anderen Messungen.
- • A barcode of a fuel to be filled in a
50, 53 of thefuel tank aircraft 1 can be scanned to read the data of the fuel, or a tracer substance (e.g. a dye) is identified and the fuel properties are determined using this tracer; - • the data can be entered manually or transmitted to the
aircraft 1; - • a fuel sample can be taken for ground analysis before take-off;
- • the fuel characteristics may be derived from measurements of propulsion system activity during one or more periods of aircraft operation, e.g. B. Engine warm-up (including engine use prior to
aircraft 1 movement), taxi, takeoff, climb and/or cruise; and or - • one or more fuel properties can be determined during flight, e.g. B. with inline sensors and/or other measurements.
Die Kraftstoffmerkmale können daher chemisch und/oder physikalisch erfasst, aus anderen erfassten Daten bestimmt oder auf andere Weise ermittelt werden.The fuel characteristics may therefore be chemically and/or physically sensed, determined from other sensed data, or determined in some other way.
In einigen Beispielen können Kombinationen dieser Techniken verwendet werden, um eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale zu bestimmen und/oder zu überprüfen, z. B. unter Verwendung einer oder mehrerer der oben beschriebenen Beispiel-Detektionstechniken.In some examples, combinations of these techniques can be used to determine and/or verify one or more fuel characteristics, e.g. B. using one or more of the example detection techniques described above.
In einigen Beispielen, wie den in den
In anderen Beispielen kann das Luftfahrzeug 1 über mehrere Kraftstofftanks 50, 53 verfügen, die Kraftstoffe unterschiedlicher Zusammensetzung enthalten, und das Antriebssystem 2 kann ein einstellbares Kraftstoffzufuhrsystem umfassen, das die Auswahl des/der zu verwendenden Tanks und damit des Kraftstoffs/der Kraftstoffmischung ermöglicht. In solchen Beispielen können die Kraftstoffmerkmale im Laufe eines Fluges variieren, und es kann ein bestimmter Kraftstoff oder eine bestimmte Kraftstoffmischung ausgewählt werden, um den Betrieb in bestimmten Flugphasen oder unter bestimmten äußeren Bedingungen zu verbessern.In other examples, the
Sobald eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale bestimmt wurden, kann ein Flugprofil auf der Grundlage dieser Kraftstoffmerkmale ausgewählt, geändert oder angepasst werden. In vielen Beispielen können externe Daten - z. B. Wetterdaten wie Luftfeuchtigkeit und Temperatur sowie Zeitdaten wie Tag und Nacht - in Kombination mit den ermittelten Kraftstoffmerkmalen zur Auswahl oder Anpassung des Flugprofils verwendet werden.Once one or more fuel characteristics have been determined, a flight profile can be selected, changed, or adjusted based on those fuel characteristics. In many examples, external data - e.g. B. weather data such as humidity and temperature and time data such as day and night - in combination with the determined fuel characteristics to select or adjust the flight profile.
Das implementierte Verfahren kann zum Beispiel den Empfang von Wettervorhersagen für eine geplante Route des Luftfahrzeugs 1 umfassen. Diese empfangenen Wettervorhersagen können verwendet werden, um Änderungen an der geplanten Route und/oder Höhe vorzunehmen oder zu beeinflussen, oder um die Planung der Route und/oder Höhe zu steuern.The implemented method can include, for example, receiving weather forecasts for a planned route of the
Der hier verwendete Begriff „Flugprofil“ bezieht sich auf die Betriebseigenschaften (z. B. Höhe, Leistungseinstellung, Flugbahnwinkel, Fluggeschwindigkeit usw.) eines Luftfahrzeugs 1, während es eine Flugstrecke entlangfliegt, und auch auf die Flugbahn/Flugstrecke (Route) selbst. Änderungen der Flugstrecke sind daher in dem hier verwendeten Begriff „Flugprofil“ enthalten.The term "flight profile" as used herein refers to the operational characteristics (e.g. altitude, power setting, flight path angle, airspeed, etc.) of an
In Beispielen, in denen einige oder alle Kraftstoffmerkmale aus Messungen der Aktivität des Antriebssystems während der frühen Betriebsphasen des Luftfahrzeugs abgeleitet werden, z. B. beim Anlassen / Warmlaufen des Motors, beim Rollen, beim Start und im Steigflug, oder anderweitig am Flügel gemessen werden, kann das Flugprofil während des Reiseflugs angepasst werden, selbst wenn die Kenntnis der Kraftstoffmerkmale nicht rechtzeitig verfügbar ist, um das Flugprofil in den früheren Betriebsphasen zu steuern.In examples where some or all fuel characteristics are derived from measurements of propulsion system activity during the early stages of aircraft operation, e.g. during engine start/warm-up, taxiing, takeoff and climb, or otherwise measured on the wing, the flight profile can be adjusted during cruise even if knowledge of the fuel characteristics is not available in time to convert the flight profile into the to control earlier operating phases.
In Beispielen, in denen einige oder alle Kraftstoffmerkmale vor dem Start ermittelt werden (z. B. beim Tanken oder durch Analyse des Antriebssystems 2 während des Rollens), kann auch das Flugprofil für den Start und/oder den Steigflug angepasst werden; so können z. B. Startzeit, -richtung und/oder Steilheit des Aufstiegs so gewählt werden, dass Regionen oder Zeiträume mit hoher Luftfeuchtigkeit vermieden werden.In examples where some or all of the fuel characteristics are determined prior to takeoff (e.g., during refueling or by analyzing the
In beiden Fällen kann der künftige Kurs und/oder die Betriebscharakteristik des Luftfahrzeugs 1 auf der Grundlage der ermittelten Kraftstoffmerkmale angepasst werden - so kann im Voraus geplant werden, wie das Luftfahrzeug 1 auf der Grundlage des verfügbaren Kraftstoffs gesteuert werden soll, und insbesondere kann eine bestimmte Flugbahn (insbesondere Route und Höhe) festgelegt werden.In both cases the future course and/or the operational characteristics of the
Ein Antriebssystem 2 für ein Luftfahrzeug 1 kann daher Folgendes umfassen: ein Modul zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung 210 , das so angeordnet ist, dass es 2052 eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs bestimmt, der dem Gasturbinentriebwerk 10 zugeführt werden soll; und eine Flugprofil-Einstellvorrichtung 212, der so angeordnet ist, dass er eine Änderung des geplanten Flugprofils auf der Grundlage der einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs vorschlägt oder einleitet.A
In einigen Beispielen können die Kraftstoffstoffmerkmalen einige Zeit vor dem Start eines Fluges bestimmt werden, und geplante Änderungen des Flugprofils können dann einem Piloten und/oder Fluglotsen oder einer anderen Behörde (optional über ein automatisiertes System) vorgeschlagen werden, um die Genehmigung der Änderungen vor dem Start zu erhalten. In anderen Beispielen können die vorgenommenen Änderungen so geringfügig sein, dass sie weder vom Fluglotsen noch vom Piloten genehmigt werden müssen, und können automatisch durchgeführt werden. Eine automatische Benachrichtigung oder ein Vorschlag für die Änderung kann der Flugsicherung und/oder dem Piloten übermittelt werden, je nachdem, was angemessen ist. Die Benachrichtigung oder der Vorschlag kann auf einem Cockpit-Display des Luftfahrzeugs 1 angezeigt und/oder an ein separates Gerät, wie z. B. ein tragbares Tablet oder ein anderes Computergerät, gesendet werden.In some examples, fuel characteristics may be determined some time prior to the start of a flight, and planned flight profile changes may then be proposed to a pilot and/or air traffic controller or other authority (optionally via an automated system) for approval of the changes before the to get started. In other examples, the changes made may be so minor that they do not require air traffic controller or pilot approval, and may be performed automatically. Automatic notification or a proposal for the change may be sent to air traffic control and/or the pilot, as appropriate. The notification or the suggestion can be displayed on a cockpit display of the
Wenn die Kraftstoffzusammensetzung lange genug vor dem Flug bekannt ist, können auch eine oder mehrere zuständige Behörden, bei denen ein Flugplan hinterlegt wurde, über eine Flugplanänderung informiert werden, oder es kann ein neuer Flugplan hinterlegt werden. If the fuel composition is known long enough before the flight, one or more competent authorities with which a flight plan has been filed can also be informed of a flight plan change, or a new flight plan can be filed.
Beispiele für Fälle, in denen die Kraftstoffzusammensetzung lange vor einem Flug mit Sicherheit bekannt ist, sind z. B. Fälle, in denen ein Luftfahrzeug 1 genügend Kraftstoff für den aktuellen Flug von einem ersten Flughafen zu einem zweiten und für den nächsten geplanten Weiterflug (oder Rückflug zum ersten Flughafen) vom zweiten Flughafen mitführt. Die Entscheidung, überschüssigen Kraftstoff mitzuführen, anstatt ihn am zweiten Flughafen aufzutanken, kann getroffen werden, um eine schnelle Abfertigung am zweiten Flughafen zu ermöglichen oder um hohe Kraftstoffpreise am zweiten Flughafen zu vermeiden, oder auch, wenn eine am zweiten Flughafen verfügbare Kraftstoffzusammensetzung nicht erwünscht ist. So können nach dem Betanken am ersten Flughafen etwaige Änderungen, die für den zweiten Flug vom zweiten Flughafen aus vorgenommen werden müssen, vor oder während des ersten Fluges ermittelt werden, und ein für den zweiten Flug eingereichter Flugplan kann entsprechend ersetzt oder angepasst werden.Examples of cases where the fuel composition is known with certainty well before a flight is e.g. B. Cases where an
Je nachdem, wann, wo und wie die Kraftstoffzusammensetzung bestimmt werden soll, können verschiedene Standorte und Typen von Kraftstoffbestimmungsmodulen 210 verwendet werden. Beispielsweise kann die Kraftstoffzusammensetzung für den Kraftstoff bestimmt werden, wenn er zum ersten Mal über eine Kraftstoffleitungsanschlussöffnung 62 in das Luftfahrzeug 1 gelangt, wobei sich ein Modul 210a zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung optional entlang einer Kraftstoffzufuhrleitung im Luftfahrzeug 1 befindet, die von der Kraftstoffleitungsanschlussöffnung 62 zu einem Tank 50, 53 führt. Wenn dem Luftfahrzeug 1 beim Betanken manuell oder elektronisch Daten über die Kraftstoffzusammensetzung zur Verfügung gestellt werden, ist keine Messung des ankommenden Kraftstoffs erforderlich, und das Modul 210a zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung kann an einem beliebigen Ort angebracht und so angeordnet werden, dass es diese Daten empfangen kann. Alternativ (oder zusätzlich) kann die Kraftstoffzusammensetzung für Kraftstoff in einem Tank 50, 53 bestimmt werden, wobei sich ein Modul 210b zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung optional in oder neben einem Tank 50, 53 im Luftfahrzeug 1 befindet. Alternativ (oder zusätzlich) kann die Kraftstoffzusammensetzung für den Kraftstoff bestimmt werden, der sich einer Brennkammer 16 des Gasturbinentriebwerks 10 nähert, wobei sich ein Modul 210c zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung optional in der Nähe einer Kraftstoffzufuhrleitung vom Kraftstofftank 50, 53 zur Brennkammer 16 befindet, oder unter Verwendung eines anderen oben beschriebenen Ansatzes. In einigen Beispielen können ein oder mehrere Sensoren für die Kraftstoffcharakteristik integral mit der Verarbeitungsschaltung und/oder dem Speicher des Moduls 210 zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung vorgesehen sein. In alternativen Beispielen können ein oder mehrere Sensoren für Kraftstoffmerkmale entfernt von der Verarbeitungsschaltung und/oder dem Speicher des Moduls 210 zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung angeordnet sein und mit diesen in Verbindung stehen. In alternativen oder zusätzlichen Beispielen können ein oder mehrere Kraftstoffmerkmale an das Modul 210 zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung übermittelt werden, das in solchen Fällen nicht einen oder mehrere Sensoren umfassen kann. Die Anordnung der Verarbeitungsschaltungen und/oder des Speichers des Moduls 210 zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung kann entsprechend variieren. In
In einigen Beispielen kann die Kraftstoffzusammensetzung erfasst werden, wenn das Luftfahrzeug 1 aufgetankt wird. Das Kraftstoffzusammensetzungs-Bestimmungsmodul 210a kann in solchen Beispielen ein Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 sein oder einen solchen umfassen.In some examples, fuel composition may be sensed as
In solchen Beispielen kann ein Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202, wie in
Der oben beschriebene Ansatz der aktiven unendlichen Summierung kann daher in Verbindung mit dem derzeit beschriebenen Ansatz der Flugprofilanpassung verwendet werden, oder beide Ansätze können isoliert verwendet werden. Die in
Wie bereits in den vorangegangenen Beispielen erwähnt, kann der Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 als separate Einheit 202, wie in
Im gezeigten Beispiel sind zwei Sensoren 204a, 204b vorgesehen, die jeweils so angeordnet sind, dass sie ein oder mehrere Merkmale des Kraftstoffs, der bei der Betankung in den Kraftstofftank 50, 53 eingefüllt wird, physikalisch und/oder chemisch erfassen. Die Sensoren 204 und der Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 können zusammen als Kraftstoffzusammensetzungsmesssystem 203 bezeichnet werden, wie in
Das System zur Verfolgung der Kraftstoffzusammensetzung 203 umfasst einen Tracker 202 für die Kraftstoffzusammensetzung. Der Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 des beschriebenen Beispiels umfasst einen Speicher 202a, der so angeordnet ist, dass er die aktuellen Kraftstoffmerkmale speichert, und eine Verarbeitungsschaltung 202c, die so angeordnet ist, dass sie aktualisierte Werte für die eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs im Kraftstofftank 50, 53 nach dem Tanken berechnet. Die berechneten Werte können dann die zuvor gespeicherten Kraftstoffmerkmale im Speicher ersetzen und/oder können mit einem Zeit- und/oder Datumsstempel versehen und dem Speicher hinzugefügt werden. Auf diese Weise kann ein Protokoll der Kraftstoffmerkmale mit der Zeit erstellt werden.The fuel
Der Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 des gezeigten Beispiels umfasst auch einen Empfänger 202b, der so angeordnet ist, dass er Daten über die Kraftstoffzusammensetzung n und/oder Anfragen nach Informationen über die Kraftstoffzusammensetzung empfängt. Das Modul 210 zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung kann daher einen Empfänger 202b umfassen, der so angeordnet ist, dass er Daten über die Kraftstoffzusammensetzung empfängt, aus denen eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale bestimmt werden können (entweder direkt durch Extraktion oder durch Berechnung, gegebenenfalls in Verbindung mit Daten aus einer anderen Quelle).The
Das Modul 210 zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung kann daher einen oder mehrere Sensoren 204 umfassen, die so angeordnet sind, dass sie Daten in Bezug auf eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale liefern, oder Zugang zu deren Ausgabe haben. Die Sensordaten können ein oder mehrere Kraftstoffmerkmale direkt liefern oder es ermöglichen, ein oder mehrere Kraftstoffmerkmale durch Berechnung zu erhalten, gegebenenfalls in Verbindung mit Daten aus einer anderen Quelle. In alternativen Beispielen können keine derartigen Sensoren 204 vorgesehen sein (z. B. kann ein mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 60 verbundener Barcode gelesen und die entsprechenden Daten über den Kraftstoff an den Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 übermittelt werden), oder es können mehr oder weniger Sensoren vorgesehen sein.The fuel composition determination module 210 may therefore include one or more sensors 204 arranged to provide data relating to, or have access to the output of, one or more fuel characteristics. The sensor data may provide one or more fuel characteristics directly or allow one or more fuel characteristics to be obtained through computation, possibly in conjunction with data from another source. In alternative examples, no such sensors 204 may be provided (e.g., a barcode associated with
Die Daten des Kraftstoffzusammensetzungs-Trackers 202 können verwendet werden, um das geplante Flugprofil auf der Grundlage eines oder mehrerer Kraftstoffmerkmale zu ändern. The
Eine Flugprofil-Einstelleinrichtung 212 kann verwendet werden, um das geplante Flugprofil auf der Grundlage der einen oder mehreren Kraftstoffstoffmerkmalen des Kraftstoffs zu ändern, und zwar auf der Grundlage von Daten, die vom Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 und optional auch von anderen Daten geliefert werden. Die Flugprofil-Einstellvorrichtung 212 kann als separate, in das Antriebssystem 2 eingebaute Flugprofil-Einstellvorrichtung 212 und/oder als Software und/oder Hardware, die in die bereits vorhandenen Luftfahrzeugsteuerungssysteme, wie z. B. das EEC 42, integriert ist, vorgesehen sein. Die Fähigkeit zur Verfolgung der Kraftstoffzusammensetzung (z. B. Tracker 202) kann als Teil derselben Einheit oder desselben Pakets bereitgestellt werden.A
Das durchgeführte Flugprofilsteuerungsverfahren 2050 ist in
In Schritt 2054 wird das Flugprofil des Luftfahrzeugs 1 auf der Grundlage der einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale geändert. Die Änderung des Flugprofils kann eine Änderung der Flugbahn, der Flugroute, des Anstellwinkels oder der Flughöhe sein oder diese umfassen.At
Eine Flugprofil-Einstellvorrichtung 212 kann verwendet werden, um die Änderung des Flugprofils einzuleiten und/oder zu bewirken. In einigen Beispielen kann die Flugprofil-Einstellvorrichtung 212 das Flugprofil selbst ändern, und in einigen Implementierungen kann er zusätzlich die Umsetzung dieser Änderung steuern, indem er beispielsweise eine geplante Änderung aufzeichnet und dann einen Befehl an eine oder mehrere Flugsteuerungsflächen des Luftfahrzeugs 1 sendet, um die Höhe zum geeigneten Zeitpunkt zu ändern. In anderen Beispielen kann die Flugprofil-Einstellvorrichtung 212 eine Genehmigung für die geplante Änderung einholen und/oder selbst keine Anweisungen zur Änderung des Flugprofils senden. Die Flugprofil-Einstellvorrichtung 212 kann daher dem Piloten und/oder einer anderen Behörde eine Benachrichtigung oder einen Vorschlag für eine geplante Änderung des Flugprofils zur Genehmigung vorlegen. Eine Benachrichtigung oder ein Vorschlag kann dem Piloten auf einem Cockpit-Display des Luftfahrzeugs angezeigt und/oder an ein separates Gerät, wie z. B. ein tragbares Tablet oder ein anderes Computergerät, gesendet werden. In einigen Beispielen kann dieselbe Flugprofil-Einstellvorrichtung 212 einige Änderungen automatisch vornehmen und für andere eine Genehmigung verlangen, je nach Art der Änderung (z. B. ob die geplante Änderung so bedeutend ist, dass sie von der Flugsicherung oder einer anderen Behörde genehmigt werden muss oder nicht). Die Flugprofil-Einstellvorrichtung 212 kann daher eine Änderung 2054 eines Flugprofils des Luftfahrzeugs 1 auf der Grundlage der mindestens einen Kraftstoffstoffmerkmale vorschlagen und/oder einleiten.A
Die Erfinder haben auch erkannt, dass die Kenntnis einer oder mehrerer Kraftstoffmerkmale, die auf eine der oben beschriebenen Weisen ausgewählt und bestimmt wurden, verwendet werden kann, um Vorschläge zu machen, zu leiten oder während des Fluges Anpassungen am Antriebssystem 2 vorzunehmen, um die Leistung des Luftfahrzeugs weiter zu verbessern. So kann beispielsweise ein Kraftstoff mit einer höheren Wärmekapazität für eine stärkere Motorkühlung verwendet werden als ein Kraftstoff mit einer geringeren Wärmekapazität, und ein Kraftstoff mit einem höheren Heizwert kann es ermöglichen, dass der Brennkammer bei gleicher Leistung ein geringerer Kraftstoffdurchsatz zugeführt wird. Die Kenntnis des Kraftstoffs kann daher als Hilfsmittel zur Verbesserung der Luftfahrzeugleistung im Flug genutzt werden. Im Vergleich zu den oben beschriebenen Vorausplanungen und Flugprofiländerungen können Entscheidungen in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit getroffen und umgesetzt werden, und diese Entscheidungen können sich nur auf die interne Funktionsweise des Triebwerks 10 auswirken und nicht auf eine Änderung der Flugstrecke und/oder der Flughöhe, zum Beispiel.The inventors have also recognized that knowledge of one or more fuel characteristics, selected and determined in any of the ways described above, can be used to suggest, guide or make in-flight adjustments to the
In einigen Beispielen kann das Luftfahrzeug 1 nur einen einzigen Kraftstofftank 50 haben und/oder mehrere Kraftstofftanks 50, 53, die jeweils denselben Kraftstoff enthalten und/oder strömungstechnisch mit dem Gasturbinentriebwerk 10 verbunden sind, so dass dem Gasturbinentriebwerk 10 zwischen den Betankungen nur ein einziger Kraftstofftyp zugeführt wird - d.h. die Kraftstoffmerkmale können während eines Fluges konstant bleiben. In solchen Beispielen ändern sich die Kraftstoffmerkmale während eines Fluges nicht, wohl aber die äußeren Bedingungen (z. B. Wetter, Höhe) und die inneren Bedingungen (z. B. Schubbedarf), und die Änderungen können (i) anfänglich vorgenommen werden, wenn die Kraftstoffmerkmale zum ersten Mal bestimmt oder verarbeitet werden, und/oder (ii) auf der Grundlage dessen, was für diesen Kraftstoff angesichts der veränderten Bedingungen angemessen ist.In some examples, the
In anderen Beispielen kann das Luftfahrzeug 1 über mehrere Kraftstofftanks 50, 53 verfügen, die Kraftstoffe unterschiedlicher Zusammensetzung enthalten, und das Antriebssystem 2 kann ein einstellbares Kraftstoffzufuhrsystem umfassen, das es ermöglicht, auszuwählen, welche(r) Tank(s) 50, 53 und damit welcher Kraftstoff bzw. welche Kraftstoffmischung verwendet werden soll. In solchen Beispielen können die Kraftstoffmerkmale im Laufe eines Fluges variieren, und es kann ein bestimmter Kraftstoff oder eine bestimmte Kraftstoffmischung ausgewählt werden, um den Betrieb in bestimmten Flugphasen oder unter bestimmten äußeren Bedingungen zu verbessern. In solchen Beispielen können auch Änderungen an der Steuerung des Antriebssystems vorgenommen werden, wenn sich der Kraftstoff ändert, z. B. wenn festgestellt wird, dass ein Kraftstoff fast zur Neige geht, oder wenn ein anderer Kraftstoff oder eine andere Kraftstoffmischung gewählt wird. (Es wird deutlich, dass ein Kraftstoffsystem im Allgemeinen so eingerichtet werden kann, dass ein Tank 50, 53 niemals vollständig leer wird, da dies zu einem Abfackeln des Motors 10 führen könnte - ein Tank kann jedoch vollständig geleert werden, wenn sein Kraftstoff als Teil eines Gemischs bereitgestellt wird; bei einem oder mehreren anderen Kraftstoffen des Gemischs kann die Durchflussrate erhöht werden, um sicherzustellen, dass der Motor 10 nie zu wenig Kraftstoff hat). Ein Kraftstoffwechsel kann daher eine Reaktion auf eine Änderung der Antriebssystemsteuerung sein und eine oder mehrere weitere Änderungen der Antriebssystemsteuerung auslösen.In other examples, the
In Beispielen, in denen eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale direkt erfasst werden oder in denen die Kraftstoffmerkmale aus den erfassten Parametern berechnet werden, kann die Erfassung in dem oder den einzelnen Tanks 50, 53 erfolgen (und die Kraftstoffmerkmale für ein resultierendes Kraftstoffgemisch aus verschiedenen Tanks können dann gegebenenfalls berechnet werden) und/oder bei der Annäherung an den Motor 10, z. B. in einer Leitung, die ein Gemisch aus mehreren Tanks enthält. In einigen Beispielen kann die Erkennung des Kraftstoffs unmittelbar vor dem Eintritt in den Motor 10, genauer gesagt in die Brennkammer 16, erfolgen, um sicherzustellen, dass der richtige Kraftstoff/das richtige Kraftstoffgemisch identifiziert wird und dass die Daten so aktuell wie möglich sind (nahezu in Echtzeit).In examples in which one or more fuel characteristics are directly detected or in which the fuel characteristics are calculated from the detected parameters, the detection can take place in the individual tank or
Sobald eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale für den derzeit dem Gasturbinentriebwerk 10 zugeführten Kraftstoff ermittelt wurden, kann die Steuerung des Antriebssystems 2 auf der Grundlage der ermittelten Kraftstoffmerkmale angepasst werden.Once one or more fuel characteristics have been determined for the fuel currently being supplied to
Zusätzliche Daten können in Verbindung mit den ermittelten Kraftstoffkennwerten verwendet werden, um die Steuerung des Antriebssystems 2 anzupassen. So können beispielsweise Daten über die aktuellen Bedingungen in der Umgebung des Luftfahrzeugs 1 empfangen werden (entweder von einem Anbieter, z. B. einem externen Wetterüberwachungsunternehmen, oder von bordseitigen Detektoren). Diese empfangenen Daten (z. B. Wetterdaten, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Vorhandensein eines Kondensstreifens usw.) können verwendet werden, um Änderungen in der Steuerung des Antriebssystems vorzunehmen oder zu beeinflussen. Anstelle von oder zusätzlich zu den „Live“- oder „Near-Live“-Wetterdaten können auch Wettervorhersagedaten für die Flugroute des Luftfahrzeugs verwendet werden, um die aktuellen Bedingungen abzuschätzen.Additional data may be used in conjunction with the determined fuel characteristics to adjust
Zu den Beispielen für Änderungen des Antriebssystems, die auf der Grundlage der Kraftstoffmerkmale vorgenommen werden können, gehören einige oder alle der oben beschriebenen Steuerungsbeispiele, z. B. die Anpassung der VIGV-Planung.Examples of propulsion system changes that may be made based on fuel characteristics include some or all of the control examples described above, e.g. B. the adjustment of the VIGV planning.
Ein Antriebssystem 2 für ein Luftfahrzeug 1 kann daher ein Modul 210 zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung umfassen, das so angeordnet ist, dass es 2052 eine oder mehrere Kraftstoffstoffmerkmalen des Kraftstoffs bestimmt, der dem Gasturbinentriebwerk 10 zugeführt werden soll; und ein elektronisches Triebwerkssteuergerät 42, das so angeordnet ist, dass es auf der Grundlage der bestimmten Kraftstoffstoffmerkmalen Steuerbefehle für das Antriebssystem ausgibt. Der Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 des gezeigten Beispiels kann Teil eines elektronischen Triebwerksreglers (EEC) 42 sein oder Zugang zu diesem haben, der so angeordnet ist, dass er Steuerbefehle für das Antriebssystem auf der Grundlage der Kraftstoffmerkmale ausgibt. In einigen Fällen kann das EEC Empfehlungen zur Genehmigung durch den Piloten (oder eine andere Behörde) aussprechen und dann einen Steuerbefehl für das Antriebssystem in Abhängigkeit von dieser Genehmigung ausgeben. Es wird deutlich, dass für jedes Gasturbinentriebwerk 10 des Luftfahrzeugs 1 ein EEC 42 vorgesehen sein kann und dass die Rolle, die das EEC für den Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 spielt, nur ein kleiner Teil der Funktionalität des EEC sein kann. In der Tat kann der Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 vom EEC bereitgestellt werden oder in verschiedenen Ausführungsformen ein vom EEC 42 des Triebwerks getrenntes EEC-Modul umfassen. In alternativen Beispielen kann der Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 keine Motorsteuerungsfunktionalität umfassen und stattdessen einfach Daten über die Kraftstoffzusammensetzung auf Anfrage liefern, die von einem anderen System verwendet werden können.A
Je nachdem, wann, wo und wie die Kraftstoffzusammensetzung bestimmt werden soll, können verschiedene Standorte und Typen des Moduls 210 zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung und der zugehörigen Sensoren für Kraftstoffmerkmale verwendet werden. Zum Beispiel, wie oben in Bezug auf das in
In einigen Beispielen kann die Kraftstoffzusammensetzung erfasst werden, wenn das Luftfahrzeug 1 betankt wird. Das Modul 210a zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung kann in solchen Beispielen ein Tracker 202 für die Kraftstoffzusammensetzung sein oder diesen umfassen.In some examples, fuel composition may be sensed as
Der oben beschriebene Ansatz der aktiven unendlichen Summierung kann daher in Verbindung mit dem oben beschriebenen Ansatz der Flugprofilanpassung und/oder mit dem derzeit beschriebenen Ansatz der Anpassung während des Fluges verwendet werden, oder jeder der drei Ansätze kann isoliert verwendet werden. Wie bereits erwähnt, kann die in
Der Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 und das Kraftstoffzusammensetzungsmesssystem 203 können wie oben beschrieben sein.The
Die Daten des Kraftstoffzusammensetzungs-Trackers 202 können verwendet werden, um das geplante Flugprofil zu ändern und/oder das Antriebssystem 2 während des Flugs auf der Grundlage der einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale zu steuern oder anzupassen.The
Ein Antriebssystem 2 für ein Luftfahrzeug 1 kann daher einen Kraftstoffzusammensetzungs-Tracker 202 oder ein anderes Modul zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung (210) umfassen, das so angeordnet ist, dass es Daten über die Kraftstoffzusammensetzung aufzeichnet und speichert und optional auch die Kraftstoffstoffmerkmalen des beim Tanken hinzuzufügenden Kraftstoffs empfängt und aktualisierte Daten zur Kraftstoffzusammensetzung berechnet. Das Modul 210 zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung kann als separate, in das Antriebssystem eingebaute Einheit zur Überwachung der Kraftstoffzusammensetzung und/oder als Software und/oder Hardware, die in die bereits vorhandenen Luftfahrzeugsteuerungssysteme integriert ist, bereitgestellt werden.A
Die Daten des Moduls 210 zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung können verwendet werden, um die Steuerung des Antriebssystems 2 auf der Grundlage der einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale anzupassen.The data from the fuel composition determination module 210 may be used to adjust control of the
Ein Antriebssystemregler 42, der auch als elektronischer Triebwerksregler 42 bezeichnet wird, kann verwendet werden, um die Steuerung des Antriebssystems 2 auf der Grundlage der einen oder mehreren Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs einzustellen, wobei Daten, die vom Modul 210 zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung bereitgestellt werden, und optional andere Daten verwendet werden. Es wird deutlich, dass die Antriebssteuerung 42 Elemente des Antriebssystems steuern kann, die als Komponenten des Motors 10 selbst betrachtet werden können oder auch nicht, wie beispielsweise eine oder mehrere Flugsteuerungsflächen. Der Begriff „elektronisches Triebwerkssteuergerät“ (EEC) 42, der hier synonym verwendet wird, soll nicht in diesem Sinne eingeschränkt werden. Die Antriebssteuerung 42 kann als separate, in das Antriebssystem 2 eingebaute Antriebssteuerungseinheit 42, als Teil des Moduls 210 zur Bestimmung der Kraftstoffzusammensetzung und/oder als Software und/oder Hardware, die in die bereits vorhandenen Luftfahrzeugsteuerungssysteme integriert ist, bereitgestellt werden. Die Fähigkeiten zur Verfolgung der Kraftstoffzusammensetzung können als Teil derselben Einheit oder desselben Pakets bereitgestellt werden.A power-
Die Steuerung des Antriebssystems 42 kann Änderungen am Antriebssystem 2 direkt vornehmen oder dem Piloten (oder einer anderen Autorität) eine Benachrichtigung oder einen Vorschlag bezüglich der Änderung zur Genehmigung vorlegen. Eine Benachrichtigung oder ein Vorschlag kann dem Piloten auf einem Cockpit-Display des Luftfahrzeugs angezeigt und/oder an ein separates Gerät wie ein tragbares Tablet oder ein anderes Computergerät gesendet werden. In einigen Beispielen kann dieselbe Steuerung des Antriebssystems 42 je nach Art der Änderung einige Änderungen automatisch vornehmen und andere anfordern. Insbesondere können, wie oben erwähnt, Änderungen, die für den Piloten „transparent“ sind - wie z. B. interne Änderungen innerhalb der Triebwerksströme, die sich nicht auf die Triebwerksleistung auswirken und von einem Piloten nicht bemerkt würden - automatisch vorgenommen werden, während alle Änderungen, die der Pilot bemerken würde, dem Piloten mitgeteilt werden können (d. h. es erscheint eine Mitteilung, dass die Änderung vorgenommen wird, sofern der Pilot nichts anderes anordnet) oder dem Piloten vorgeschlagen werden können (d. h. die Änderung wird ohne positive Eingabe des Piloten nicht vorgenommen).The
Das durchgeführte Verfahren 2051 ist in
Eine Antriebssteuerung 42 kann daher verwendet werden, um die Steuerung des Antriebssystems 2 einzuleiten und/oder durchzuführen. In einigen Beispielen kann die Steuerung des Antriebssystems 42 eine Änderung automatisch vornehmen, indem sie beispielsweise einen Befehl zur Änderung der Position einer oder mehrerer variabler Einlassleitschaufeln des Luftfahrzeugantriebssystems 2 in Reaktion auf eine Bewertung der Kraftstoffmerkmale (und optional anderer Bedingungen) erteilt. In anderen Beispielen kann die Steuerung des Antriebssystems 42 nicht automatisch Anweisungen zur Steuerung des Antriebssystems 2 senden, sondern stattdessen eine vorgeschlagene Änderung der Steuerung des Antriebssystems zur Genehmigung vorlegen, die auf einem oder mehreren Kraftstoffmerkmalen beruht.A
Die Erfinder haben auch erkannt, dass die Kenntnis der einem Luftfahrzeug 1 zur Verfügung stehenden Kraftstoffe eine effizientere, maßgeschneiderte Steuerung des Antriebssystems 2 ermöglichen kann, da verschiedene Kraftstoffe unterschiedliche Eigenschaften haben können, ohne die Normen zu verletzen. So kann z. B. der Wechsel zu einem Kraftstoff mit höherem Heizwert eine konstante Kraftstoffzufuhr zur Verbrennungsanlage 16 ermöglichen, während gleichzeitig eine höhere Ausgangsleistung erzielt wird. Die Auswahl eines bestimmten Kraftstoffs auf der Grundlage des beabsichtigten oder aktuellen Flugbetriebs kann daher als Instrument zur Verbesserung der Luftfahrzeugleistung genutzt werden. Dabei kann insbesondere der Heizwert eines Kraftstoffs berücksichtigt werden.The inventors have also recognized that knowledge of the fuels available to an
Nachfolgend wird dieser Ansatz für zwei unterschiedliche Kraftstoffversorgungssysteme für Luftfahrzeuge beschrieben, die sich von der in
Insbesondere kann ein Luftfahrzeug 1, wie in
Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei der ersten Kraftstoffquelle um den ersten Kraftstofftank 52. In anderen Beispielen kann die erste Kraftstoffquelle aus mehreren miteinander verbundenen Tanks bestehen.In this example, the first fuel source is the
Im vorliegenden Beispiel umfasst die zweite Kraftstoffquelle einen mittleren Kraftstofftank 50, der sich hauptsächlich im Rumpf des Luftfahrzeugs befindet, und mehrere Flügelkraftstofftanks 53a, 53b, wobei sich mindestens ein Flügelkraftstofftank im Backbordflügel und mindestens ein Flügelkraftstofftank im Steuerbordflügel zum Ausgleich befindet. In dem in
In einem anderen Beispiel können die Flügelkraftstofftanks 53a, 53b nicht mit dem zentralen Tank 50 verbunden sein und bilden somit eine separate, dritte Kraftstoffquelle. Zu Ausgleichszwecken können ein oder mehrere Kraftstofftanks im Backbordflügel mit einem oder mehreren Kraftstofftanks im Steuerbordflügel fluidisch verbunden sein, wie oben beschrieben. Im Beispiel von
Das in
In dem in
Zusätzlich zu dem in
In dem in
In alternativen Ausführungen kann der erste Kraftstofftank 52 ein dedizierter APU-Kraftstofftank sein und darf weder mit den Hauptgasturbinentriebwerken 10 noch mit einem anderen Kraftstofftank strömungstechnisch verbunden sein. In einigen solchen Beispielen kann ein Kraftstoffmanager 214, wie unten beschrieben, nicht für die APU-Kraftstoffversorgung verwendet werden.In alternative implementations, the
In verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vielzahl von Kraftstoffleitungsanschlüssen 62 vorgesehen sein, um die Versorgung verschiedener Tanks/Kraftstoffquellen 50, 52, 53 mit unterschiedlichen Kraftstoffen zu erleichtern. Alternativ oder zusätzlich kann ein Kraftstoffversorgungs-Managementsystem den ankommenden Kraftstoff von ein und demselben Anschluss 62 gegebenenfalls zu verschiedenen Tanks leiten. Insbesondere kann in den beschriebenen Beispielen der erste Tank 52 direkt aus einem Kraftstoffvorrat gespeist werden, anstatt durch Umfüllen aus einem anderen Kraftstofftank 50, 53 des Luftfahrzeugs 1 befüllt zu werden. In
In Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist das Luftfahrzeug 1 mehrere Kraftstofftanks 50, 52, 53 auf, insbesondere mindestens zwei verschiedene Kraftstoffquellen und optional mehr. Mindestens zwei der Kraftstofftanks sind so angeordnet, dass sie unterschiedliche Kraftstoffe - d.h. Kraftstoffe mit mindestens einem Unterschied in den Kraftstoffeigenschaften - und insbesondere Kraftstoffe mit unterschiedlichen Heizwerten enthalten.In exemplary embodiments of the present invention, the
Für jeden an Bord des Luftfahrzeugs 1 gelagerten Kraftstoff können eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale ermittelt werden. Die ermittelten Kraftstoffmerkmale können eines oder mehrere der oben aufgeführten Beispiel-Kraftstoffmerkmale umfassen.One or more fuel characteristics can be determined for each fuel stored on board the
Die Bestimmung kann auf viele verschiedene Arten durchgeführt werden. Zum Beispiel:
- • ein Barcode eines Kraftstoffs, der in
50, 52, 53 deseinen Kraftstofftank Luftfahrzeugs 1 eingefüllt werden soll, kann gescannt werden, um die Daten des Kraftstoffs zu lesen, oder eine Tracer-Substanz (z. B. ein Farbstoff) kann identifiziert und die Kraftstoffeigenschaften auf der Grundlage dieses Tracers ermittelt werden; - • die Daten können manuell eingegeben oder an
das Luftfahrzeug 1 übermittelt werden; - • es kann vor dem Start eine Kraftstoffprobe für eine bodenseitige Analyse entnommen werden;
- • die Kraftstoffmerkmale können aus Messungen der Aktivität des Antriebssystems während einer oder mehrerer Betriebsperioden des Luftfahrzeugs abgeleitet werden, z. B. beim Warmlaufen des Motors, beim Rollen, beim Start, im Steigflug und/oder im Reiseflug; und/oder
- • eine oder mehrere Kraftstoffeigenschaften können während des Fluges ermittelt werden, beispielsweise mit Hilfe von Inline-Sensoren und/oder anderen Messungen sowie mit jedem der oben beschriebenen Erfassungsmethoden.
- • A barcode of a fuel to be filled in a
50, 52, 53 of thefuel tank aircraft 1 can be scanned to read the data of the fuel, or a tracer substance (e.g. a dye) can be identified and the fuel properties are determined on the basis of this tracer; - • the data can be entered manually or transmitted to the
aircraft 1; - • a fuel sample can be taken for ground analysis before take-off;
- • the fuel characteristics may be derived from measurements of propulsion system activity during one or more periods of aircraft operation, e.g. B. during engine warm-up, taxiing, take-off, climbing and/or cruising; and or
- • one or more fuel properties can be determined in-flight, for example using in-line sensors and/or other measurements, and using any of the detection methods described above.
Die Kraftstoffmerkmale können daher mit allen hierin beschriebenen geeigneten Mitteln chemisch und/oder physikalisch nachgewiesen oder auf andere Weise bestimmt werden. In einigen Beispielen können Kombinationen dieser Techniken zur Bestimmung und/oder Überprüfung eines oder mehrerer Kraftstoffmerkmale verwendet werden.The fuel characteristics can therefore be chemically and/or physically detected or otherwise determined by any suitable means described herein. In some examples, combinations of these techniques can be used to determine and/or verify one or more fuel characteristics.
Die Heizwerte (auch als Heizwerte bezeichnet) der Kraftstoffe können direkt bestimmt werden - z. B. durch Messung oder Ableitung der Energie, die bei der Verbrennung eines bestimmten Volumens oder einer bestimmten Masse des Kraftstoffs in der Gasturbine 10 freigesetzt wird - oder aus anderen Kraftstoffparametern berechnet werden, z. B. durch Betrachtung der Kohlenwasserstoffverteilung des Kraftstoffs und des Heizwerts jedes einzelnen Kohlenwasserstofftyps. Alternativ oder zusätzlich kann der Heizwert zur Überprüfung anhand externer Daten bestimmt werden, z. B. anhand einer Nachschlagetabelle für eine Tracer-Substanz im Kraftstoff oder anhand von Daten, die in einem mit dem Kraftstoff verbundenen Strichcode kodiert sind.The calorific values (also referred to as calorific values) of the fuels can be determined directly - e.g. by measuring or deriving the energy released upon combustion of a given volume or mass of fuel in the gas turbine 10 - or calculated from other fuel parameters, e.g. B. by looking at the hydrocarbon distribution of the fuel and the calorific value of each hydrocarbon type. Alternatively or additionally, the calorific value can be determined for verification using external data, e.g. B. from a look-up table for a tracer substance in the fuel or from data encoded in a bar code associated with the fuel.
In einigen Beispielen kann jeder Kraftstofftank 50, 52, 53 des Luftfahrzeugs 1 so angeordnet sein, dass er einen Kraftstoff mit einem anderen Heizwert enthält, d. h. jeder Kraftstofftank kann eine separate Kraftstoffquelle sein.In some examples, each
Sofern nicht anders angegeben, bezeichnet der Begriff „Heizwert“ hier den unteren Heizwert (auch als unterer Heizwert bezeichnet) des Kraftstoffs. Der untere Heizwert ist definiert als die Wärmemenge, die bei der Verbrennung einer bestimmten Menge des Kraftstoffs freigesetzt wird, im Allgemeinen in J/kg, wobei davon ausgegangen wird, dass die latente Verdampfungswärme des Wassers in den Reaktionsprodukten nicht zurückgewonnen wird (d. h. dass das erzeugte Wasser nach der Verbrennung als Wasserdampf verbleibt).Unless otherwise specified, the term "heating value" as used herein means the net calorific value (also referred to as net calorific value) of the fuel. The net calorific value is defined as the amount of heat released on combustion of a given quantity of the fuel, generally in J/kg, assuming that the latent heat of vaporization of the water in the reaction products is not recovered (i.e. that the generated water remains as water vapor after combustion).
In einigen Beispielen können zwei oder mehr Tanks 50, 52 des Luftfahrzeugs so angeordnet sein, dass sie Kraftstoffe mit einem unterschiedlichen Typ oder Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs enthalten, wobei die Kraftstoffe unterschiedliche Heizwerte haben.In some examples, two or
Das Antriebssystem 2 umfasst ein einstellbares Kraftstoffzufuhrsystem 220, mit dem ausgewählt werden kann, welche Quelle(n)/Tank(s) 50, 52, 53 und damit welcher Kraftstoff oder welche Kraftstoffmischung verwendet werden soll. In solchen Beispielen können die Kraftstoffmerkmale im Laufe eines Fluges variieren, und es kann ein bestimmter Kraftstoff oder eine bestimmte Kraftstoffmischung ausgewählt werden, um den Betrieb in bestimmten Flugphasen oder unter bestimmten äußeren Bedingungen zu verbessern.The
Ein erster Kraftstofftank 52 der mehreren Kraftstofftanks 50, 52, 53 kann einen höheren Anteil an nachhaltigem Flugkraftstoff (SAF) aufweisen als ein zweiter Kraftstofftank 50 der mehreren Kraftstofftanks und kann einen höheren Heizwert haben als ein fossiler Kraftstoff oder eine SAF-Fossil-Mischung in einem anderen, zweiten Kraftstofftank. Im Reiseflug kann mehr Kraftstoff aus dem zweiten Tank 50 verwendet werden, während an Betriebspunkten mit höherem Leistungsbedarf (z. B. beim Start und im Steigflug) mehr Kraftstoff aus dem ersten Tank 52 verwendet werden kann.A
In anderen Beispielen kann der erste Kraftstofftank 52 einen Kraftstoff mit einem niedrigeren Heizwert enthalten als der Kraftstoff im anderen Tank 50. Im Reiseflug kann mehr Kraftstoff aus dem ersten Tank 52 verwendet werden, während in Betriebspunkten mit höherem Leistungsbedarf (z. B. beim Start und im Steigflug) mehr Kraftstoff aus dem zweiten Tank 50 verwendet werden kann.In other examples, the
Ein Kraftstofftank 52 aus der Vielzahl der Kraftstofftanks kann so angeordnet sein, dass er nur einen Kraftstoff enthält, der ein nachhaltiger Flugkraftstoff (SAF) ist - dieser Tank kann 100 % reinen SAF oder SAF mit einem oder mehreren Zusatzstoffen enthalten, aber keinen Kraftstoff auf fossiler Basis. (Wie hier verwendet, bedeutet „SAF“ einen reinen nachhaltigen Flugkraftstoff, der keinen Kraftstoff fossilen/erdölbasierten Ursprungs enthält (aber optional einen oder mehrere Zusatzstoffe, z. B. einen Vereisungshemmer); der Begriff „SAF-Mischung“ oder „gemischter Kraftstoff“ kann für eine Mischung verwendet werden, die sowohl SAF als auch Kraftstoff erdölbasierten Ursprungs enthält.) Das SAF in diesem Tank 52 kann so gewählt werden, dass das Antriebssystem 2 allein mit diesem Kraftstoff betrieben werden kann (z. B. für den Bodenbetrieb oder bei einem Notfall während des Flugs oder wenn sich die Kraftstoffvorschriften so ändern, dass der Flug mit SAF-Kraftstoff allein generell zulässig ist).One
In solchen Beispielen kann der Kraftstofftank 52, der nur den nachhaltigen Flugkraftstoff enthält, für den Antrieb des Luftfahrzeugs 1 verwendet werden, wenn das Luftfahrzeug am Boden eingesetzt wird. Optional kann der gesamte oder zumindest der größte Teil des für den Bodenbetrieb verwendeten Kraftstoffs aus dem Kraftstofftank 52 entnommen werden, der den nachhaltigen Flugkraftstoff enthält, um beispielsweise die Anforderungen des Flughafens an die Emissionen und/oder die Verwendung von SAF zu erfüllen. In anderen Fällen kann anstelle von SAF auch ein SAF-Mischkraftstoff mit einem hohen SAF-Anteil verwendet werden.In such examples, the
Es wird deutlich, dass die Verwendung von SAF (entweder allein oder in einem Kraftstoffgemisch) zu einer erheblichen Verringerung der nichtflüchtigen Partikelemissionen (nvPM) im Leerlauf führen kann - die prozentuale Verringerung kann in einigen Fällen mehr als 90 % betragen. Es wird davon ausgegangen, dass die prozentuale Verringerung der nvPM-Emissionen bei der Verwendung von SAF im Leerlauf größer ist als bei hohen Leistungsanforderungen, da die Bildung von Ruß (nvPM) bei diesen niedrigen Leistungsbedingungen enger mit dem Aromatengehalt des Kraftstoffs verknüpft ist als bei höheren Leistungsanforderungen, bei denen andere Mechanismen der Rußbildung ins Spiel kommen - SAF haben im Allgemeinen einen geringeren Aromatengehalt als Flugkraftstoffe auf Erdölbasis. Wenn die Gesamtmenge an SAF begrenzt ist, kann die Verwendung von SAF für bodengebundene Operationen bzw. Operationen in der Umgebung des Flughafens anstelle eines anderen Teils des Flugzyklus einen größeren Nutzen bei der Verringerung der nvPM-Produktion bringen. Außerdem kann die Luftqualität am Flughafen verbessert werden. Auch während des Fluges kann ein größerer Nutzen aus dem Einsatz von SAF entstehen, wenn die SAF für Teile des Flugbereichs mit geringerer Leistung eingesetzt wird.It is becoming clear that the use of SAF (either alone or in a fuel blend) can result in a significant reduction in non-volatile particulate emissions (nvPM) at idle - the percentage reduction can be more than 90% in some cases. The percentage reduction in nvPM emissions when using SAF at idle is expected to be greater than at high power requirements, since soot formation (nvPM) is more closely related to fuel aromatic content at these low power conditions than at higher ones Performance requirements where other mechanisms of soot formation come into play - SAFs are generally lower in aromatic content than petroleum-based aviation fuels. If the total amount of SAF is limited, using SAF for ground-based/airport-environment operations instead of another part of the flight cycle may provide greater benefit in reducing nvPM production. In addition, the air quality at the airport can be improved. Also during flight, greater benefit can be derived from the use of SAF if the SAF is used for lower performance parts of the flight envelope.
Aus denselben Gründen kann SAF auch für die Verwendung in einem Hilfstriebwerk (APU) des Luftfahrzeugs 1 am Flugsteig eines Flughafens ausgewählt werden.For the same reasons, SAF can also be selected for use in an auxiliary power unit (APU) of the
SAF haben jedoch oft einen höheren Heizwert als herkömmliche Düsenkraftstoffe - in solchen Fällen kann daher die Steuerung der Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk 10 für den Betrieb am Boden (wo die Verringerung des nvPM Vorrang haben kann) anders erfolgen als im Flug (wo die Anpassung des Heizwerts an den Schub Vorrang haben kann), wenn nur eine begrenzte Menge SAF verfügbar ist. In Szenarien, in denen an Bord eines Luftfahrzeugs 1 Kraftstoffe mit ähnlichen nvPM-Eigenschaften, aber unterschiedlichen Heizwerten zur Verfügung stehen, kann während des gesamten Betriebs dieselbe Steuerung verwendet werden; sowohl für den Betrieb am Boden als auch im Flug.However, SAF often have a higher calorific value than conventional jet fuels - in such cases, therefore, the control of fueling the
In Beispielen mit einem reinen SAF-Tank 52 kann dieser Kraftstofftank 52 kleiner sein als die anderen Kraftstofftanks 50, 53. Der erste Kraftstofftank 52 kann beispielsweise 3 % bis 20 % und optional 5 % bis 10 % des gesamten verfügbaren Tankvolumens des Luftfahrzeugs 1 ausmachen. Optional kann dieser Tank 52 so angeordnet werden, dass er ausschließlich für den bodengestützten Betrieb des Luftfahrzeugs 1 verwendet wird. Eine Auswahl zwischen den anderen Tanks 50, 53 auf der Grundlage des Heizwerts kann dann im Flug auf der Grundlage des Triebwerksschubs erfolgen.In examples with a
Bei Ausführungen wie der in
Wenn das Luftfahrzeug 1 in der Luft ist, wäre der erste Kraftstofftank 52 relativ leicht, wenn nicht sogar völlig leer, und würde den Massenschwerpunkt nicht wesentlich beeinflussen. Der erste Kraftstofftank 52 steht daher für die normale Verwendung als Trimmtank 52 zumindest für den Reiseflugteil des Fluges zur Verfügung - Kraftstoff aus einer oder mehreren der anderen Kraftstoffquellen 50, 53 kann in ihn hineingepumpt werden, wenn er bereit ist, um den Luftwiderstand während des Reisefluges und optional auch während des Steigfluges zu verringern (nachdem der erste Kraftstofftank 52 spätestens auf halber Strecke des Steigfluges zumindest weitgehend entleert wurde).When the
Die anfängliche Kraftstoffmenge im Trimmtank 52 kann so gewählt werden, dass dieser Kraftstoff vollständig verbraucht wird, bevor das Luftfahrzeug 1 seine Reiseflughöhe erreicht. Insbesondere kann die Kraftstoffmenge, die dem ersten Kraftstofftank 52 beim Füllen zugeführt wird, so berechnet werden, dass sie bis zum Start des Luftfahrzeugs 1 zumindest im Wesentlichen verbraucht ist, und zwar optional bis zum Zeitpunkt der Rotation des Luftfahrzeugs (Rotation ist das, was gegen Ende des Startrollens geschieht, wenn das Bugrad des Luftfahrzeugs 1 den Boden verlässt, aber das Hauptfahrwerk noch auf dem Boden ist. In den Momenten nach der Drehung nimmt das Luftfahrzeug 1 an Geschwindigkeit zu, und dann verlässt auch das Hauptfahrwerk den Boden). Der Kraftstoff im ersten Kraftstofftank 52 kann in solchen Beispielen auf der Grundlage seiner Luftqualität und seiner Auswirkungen auf die Luftverschmutzung ausgewählt werden und kann einen niedrigeren Heizwert als der/die Kraftstoff/e in den anderen Tanks 50, 53 haben oder nicht.The initial amount of fuel in the
In Beispielen, in denen der erste Kraftstofftank 52 als Trimmtank 52 verwendet wird, kann ein bordseitiger Kraftstoffmanager 214 so eingerichtet sein, dass er den Kraftstoffstand im ersten Kraftstofftank 52 erkennt und die Versorgung automatisch auf einen anderen Tank umschaltet (unabhängig davon, wie viel zusätzlicher NvPM verursacht wird), wenn er feststellt, dass dieser Tank 52 kurz vor dem Trockenlaufen steht, um eine Unterbrechung der Kraftstoffversorgung des Motors 10, 44 zu vermeiden. Es versteht sich von selbst, dass eine relativ geringe Kraftstoffmenge, die im Trimmtank 52 verbleibt, nicht verhindert, dass dieser als solcher verwendet wird, und/oder dass der Kraftstoffmanager 214 so eingerichtet werden kann, dass er Kraftstoff aus dem Trimmtank 52 und in einen anderen Tank pumpt, bevor der Startlauf beginnt, gegebenenfalls nach einem negativen Ergebnis einer Prüfung, ob der Trimmtank 52 ausreichend leer ist, damit der Schwerpunkt in Längsrichtung innerhalb akzeptabler Grenzen liegt.In examples where the
In einigen Ausführungsformen kann der Kraftstoffmanager 214 so eingerichtet sein, dass er vor Beginn des Startrollens automatisch vom ersten Kraftstofftank 52 auf einen anderen, optional größeren Tank 50, 53 umschaltet, um die Möglichkeit auszuschließen, dass der erste Tank 52 während des Startrollens und/oder des Steigflugs leer läuft.In some embodiments, the
In einigen Ausführungsformen kann der Kraftstoffmanager 214 so eingerichtet sein, dass er vor Beginn eines Startlaufs eine längere Leerlaufzeit des Triebwerks anfordert oder erzwingt, um sicherzustellen, dass der Trimmtank 52 ausreichend leer ist, wenn erwartet wird, dass während des Startlaufs eine Trimmung des Luftfahrzeugs 1 erforderlich ist und/oder wenn keine freie Kapazität für das Abpumpen von Kraftstoff aus dem Trimmtank 52 verfügbar ist.In some embodiments, the
In Beispielen, in denen die Erkennung zur Bestimmung eines oder mehrerer Kraftstoffmerkmale verwendet wird, kann die Erkennung in jedem Tank 50, 52, 53 (oder in einem Tank jeder Kraftstoffquelle) durchgeführt werden, und die Kraftstoffmerkmale für eine resultierende Kraftstoffmischung aus verschiedenen Tanks können dann gegebenenfalls auf der Grundlage von Mischungsverhältnissen berechnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Erfassung bei der Annäherung an den Motor 10 erfolgen, z. B. in einer Rohrleitung/Kraftstoffleitung, die ein Gemisch aus mehreren Tanks enthalten kann.In examples where the detection is used to determine one or more fuel characteristics, the detection can be performed in each
Wenn Daten für eine Kraftstoffmischung gesammelt werden, z. B. beim Anflug auf das Triebwerk 10, können die Daten aufgezeichnet werden, wenn die Mischung geändert wird (indem mehr oder weniger Kraftstoff aus einem bestimmten Tank 50, 52 entnommen wird), um die Zusammensetzung des Kraftstoffs in jedem einzelnen Tank 50, 52, 53 zu bestimmen. Diese Bestimmung kann es ermöglichen, die Kraftstoffauswahl oder -mischung während des Fluges anzupassen, z. B. durch die Verwendung unterschiedlicher Kraftstoffe für verschiedene Teile des Flugbereichs, selbst wenn die Kraftstoffzusammensetzung beim Start nicht bekannt ist. Darüber hinaus kann in einigen Ausführungen eine solche Bestimmung während des Warmlaufens des Motors und/oder in den frühen Stadien des Rollens durchgeführt werden, so dass die Kraftstoffauswahl für den Rest des Rollens entsprechend angepasst werden kann, z. B. durch die Auswahl eines Kraftstoffs oder einer Kraftstoffmischung mit maximalen nvPM-Vorteilen, während man sich noch auf dem Flughafen befindet.When collecting data for a fuel mixture, e.g. e.g. on approach to the
In einigen Beispielen kann die Erkennung des Kraftstoffs unmittelbar vor dem Eintritt in den Motor 10 bzw. die Brennkammer 16 erfolgen, um sicherzustellen, dass der richtige Kraftstoff bzw. das richtige Kraftstoffgemisch identifiziert wird (z. B. als Überprüfung der beabsichtigten Zusammensetzung, wenn diese bereits bekannt ist) und dass die Daten über den verbrannten Kraftstoff so aktuell wie möglich sind (nahezu in Echtzeit).In some examples, the identification of the fuel may occur just before it enters the
Sobald der Heizwert jedes für die Versorgung des Gasturbinentriebwerks 10 verfügbaren Kraftstoffs bestimmt wurde, kann auf der Grundlage des Schubbedarfs des Gasturbinentriebwerks 10 mit einem geeigneten Verfahren ein einzelner Kraftstoff (aus einem einzigen Tank) oder ein Kraftstoffgemisch (aus mehreren Tanks) ausgewählt und dem Gasturbinentriebwerk 10 zugeführt werden. Insbesondere kann dem Gasturbinentriebwerk 10 bei geringerem Schubbedarf ein Kraftstoff (Einzelbrennstoff oder Gemisch) mit einem niedrigeren Heizwert zugeführt werden. Dementsprechend kann dem Gasturbinentriebwerk 10 bei höherem Schubbedarf ein Kraftstoff (Einzelkraftstoff oder Gemisch) mit einem höheren Heizwert zugeführt werden. Die auf dem Heizwert basierende Kraftstoffsteuerung kann in einigen Szenarien nur während des Fluges erfolgen, so dass die Kraftstoffzufuhr für den Betrieb am Boden anders gesteuert werden kann (z. B. indem der Reduzierung der nvPM-Erzeugung Vorrang vor der Anpassung des Heizwerts an den Leistungsbedarf eingeräumt wird).Once the calorific value of each fuel available to power the
Es versteht sich, dass der Schubbedarf mit einem oder mehreren in der Technik bekannten Ansätzen bestimmt werden kann, beispielsweise auf der Grundlage des Kraftstoffdurchsatzes und/oder des Leistungshebelwinkels im Cockpit oder einer oder mehrerer anderer Piloteneinstellungen und optional unter Berücksichtigung der Außenluftdichte oder eines Ersatzwertes dafür, wie Höhe, Umgebungstemperatur und/oder Druck. Die Verwendung der Kraftstoffdurchflussrate allein kann aufgrund der unterschiedlichen Kraftstoffdurchflussbereiche in der Höhe im Vergleich zum Boden unzureichend sein.It will be appreciated that the thrust demand may be determined using one or more approaches known in the art, for example based on fuel flow and/or cockpit throttle angle or one or more other pilot settings and optionally taking into account outside air density or a proxy therefor, such as altitude, ambient temperature and/or pressure. Using fuel flow rate alone may be insufficient due to the different fuel flow ranges at altitude compared to ground.
Die Variation des Heizwerts des Kraftstoffs entsprechend dem Schubbedarf kann die Aufrechterhaltung eines konstanteren Kraftstoffdurchsatzes und/oder einen gleichmäßigeren Betrieb der Kraftstoffpumpe und des Überlaufs im Flug erleichtern. Im Allgemeinen schwankt der Kraftstoffmassenstrom zwischen den verschiedenen Flugabschnitten eines Luftfahrzeugs 1 stark, so dass die Unterschiede im Heizwert des Kraftstoffs nicht groß genug sind, um die Unterschiede im Energiebedarf des Kraftstoffs zwischen Steigflug und anfänglichem Reiseflug auszugleichen. Während eines Reiseflugabschnitts, in dem das Luftfahrzeug 1 in konstanter Höhe Kraftstoff verbrennt, kann der Schubbedarf jedoch über einen längeren Zeitraum langsam abnehmen, so dass eine Anpassung des Brennwerts des Kraftstoffflusses die Aufrechterhaltung eines annähernd konstanten Flusses ermöglichen kann. Daher kann in bestimmten Abschnitten des Luftfahrzeugbetriebs ein im Wesentlichen konstanter Kraftstoffdurchsatz beibehalten werden, wenn der hier beschriebene Ansatz umgesetzt wird. Darüber hinaus können Maxima des Kraftstoffdurchsatzes reduziert und/oder Minima des Kraftstoffdurchsatzes erhöht werden, indem ein Kraftstoff mit einem geeigneten Heizwert an den entsprechenden Punkten des Luftfahrzeugbetriebs gewählt wird. Die „konstantere Kraftstoffdurchflussrate“ kann sich daher auf eine Verringerung der maximalen Streuung der Kraftstoffdurchflussraten über den gesamten Triebwerksbetriebsbereich / Flugbereich beziehen.Varying the heating value of the fuel according to thrust demand may facilitate maintaining a more constant fuel flow and/or smoother operation of the fuel pump and spill in flight. In general, the fuel mass flow varies greatly between the different flight segments of an
Es wird deutlich, dass die Pumpendrehzahl in einigen Luftfahrzeugen 1 im Allgemeinen an die Wellendrehzahl gekoppelt ist, wobei das Überlaufverhältnis je nach Bedarf für eine bestimmte Drehzahl eingestellt wird, so dass die Kraftstoffdurchflussmenge zur Brennkammer 16 durch ein Kraftstoffzufuhrsystem 220 (z. B. mit einer hydromechanischen Einheit, HMU) gesteuert wird, das mehrere Komponenten umfasst, und nicht nur durch eine Kraftstoffpumpe. Diese gleichmäßigere Arbeitsweise kann vorteilhaft sein, um auch bei sehr geringem Leistungsbedarf einen angemessenen Kraftstofffluss durch das System zu gewährleisten, z. B. für die Schmierung, die Kraftstoffhydraulik und die Wärmeübertragung. Die Verwendung eines Kraftstoffs mit niedrigerem Heizwert im Motor 10 bei geringerem Leistungsbedarf kann das Wärmemanagement unterstützen, da der höhere Kraftstoffdurchsatz durch den Motor ein größeres Wärmeübertragungsmedium darstellt. Außerdem kann es schwierig sein, große Triebwerke 10 bei niedrigem Leerlaufschub mit Standardkraftstoffen gleichmäßig zu betreiben - die Möglichkeit, auf einen Kraftstoff mit einem niedrigeren Heizwert umzuschalten, könnte daher die Leistung bei niedrigem Leerlaufschub verbessern.It will be appreciated that in some
Ein Verfahren 2060 zum Betreiben eines Luftfahrzeugs 1 mit einem Gasturbinentriebwerk 10 und einer Vielzahl von Kraftstofftanks 50, 52, 53, die so angeordnet sind, dass sie Kraftstoff für den Antrieb des Gasturbinentriebwerks 10 speichern, ist in
Das Verfahren 2060 umfasst das Anordnen 2062 jeder Kraftstoffquelle/jedes Kraftstofftanks 50, 52 der mehreren Kraftstofftanks, um einen anderen Kraftstoff zu enthalten, der zum Antrieb des Gasturbinentriebwerks 10 verwendet werden soll, wobei die Kraftstoffe unterschiedliche Heizwerte haben. In einigen Beispielen können einer oder mehrere der Kraftstofftanks 50, 52 Teil eines separaten Satzes miteinander verbundener Kraftstofftanks sein. In anderen Beispielen kann jeder Kraftstofftank 50, 52 eine eigenständige Kraftstoffquelle mit einem einzigen Tank sein.The
Das Verfahren 2060 umfasst ferner das Speichern 2064 von Informationen über den in jedem Kraftstofftank 50, 52 enthaltenen Kraftstoff, wahlweise im Speicher eines bordeigenen Kraftstoffmanagers 214.The
Das Verfahren 2060 umfasst ferner die Steuerung 2066 der Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk 10 durch Auswahl eines bestimmten Kraftstoffs oder einer bestimmten Kraftstoffkombination aus einem oder mehreren der mehreren Kraftstofftanks 50, 52. Die Steuerung 2066 kann nur während des Fluges oder während des gesamten Luftfahrzeugbetriebs durchgeführt werden. Die Auswahl erfolgt auf der Grundlage des Schubbedarfs des Gasturbinentriebwerks 10, so dass dem Gasturbinentriebwerk 10 bei geringerem Schubbedarf (z. B. Bodenbetrieb (wenn es am Boden eingesetzt wird), Sinkflug, Reiseflug) ein Kraftstoff mit einem niedrigeren Heizwert und bei höherem Schubbedarf (z. B. Steigflug) ein Kraftstoff mit einem höheren Heizwert zugeführt wird.The
Selbst bei einem Beispiel mit nur zwei getrennten Kraftstoffquellen 50, 52 kann eine Reihe unterschiedlicher Kraftstoffheizwerte durch dynamisches Mischen der beiden Kraftstoffe auf unterschiedliche Werte in Abhängigkeit vom Schubbedarf bereitgestellt werden. In einigen Anordnungen umfasst das Verfahren 2060 das Umschalten zwischen zwei, drei, vier oder fünf Kraftstoffen und/oder voreingestellten Mischungen mit bestimmten Heizwerten in Abhängigkeit vom Schubbedarf. In anderen Anordnungen kann die Mischung als Funktion des Schubbedarfs geändert werden, wahlweise kontinuierlich (innerhalb der Genauigkeitsgrenzen der Kraftstoffpumpe und/oder anderer Durchflussregler).Even in an example with only two
Zusätzliche Daten können in Verbindung mit den ermittelten Kraftstoffmerkmale verwendet werden, um die Steuerung des Antriebssystems 2 anzupassen. So kann das Verfahren beispielsweise den Empfang von Daten über die aktuellen Bedingungen in der Umgebung des Luftfahrzeugs 1 umfassen (entweder von einem Anbieter, z. B. einem externen Wetterüberwachungsunternehmen, oder von bordeigenen Detektoren). Diese empfangenen Daten (z. B. Wetterdaten, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Vorhandensein eines Kondensstreifens usw.) können verwendet werden, um Änderungen an der Zusammensetzung des dem Gasturbinentriebwerk 10 zugeführten Kraftstoffs vorzunehmen oder zu beeinflussen. Anstelle oder zusätzlich zur Verwendung von „Live“- oder „Near-Live“-Wetterdaten können auch Wettervorhersagedaten für die Flugroute des Luftfahrzeugs verwendet werden, um die aktuellen Bedingungen abzuschätzen.Additional data may be used in conjunction with the determined fuel characteristics to adjust
Ein Antriebssystem 2 für ein Luftfahrzeug 1 kann daher einen Kraftstoffmanager 214 umfassen, der so angeordnet ist, dass er Informationen über den in jedem Kraftstofftank 50, 52 enthaltenen Kraftstoff speichert und die Kraftstoffzufuhr zu dem/den Hauptgasturbinentriebwerk(en) 10 und optional auch zu einer APU 44 im Betrieb steuert. Der Kraftstoffmanager 214 kann als Teil eines Kraftstoffzufuhrsystems 220 vorgesehen sein, das die Steuerung und Einstellung des dem Gasturbinentriebwerk 10 zugeführten Kraftstoffs ermöglicht.A
Das in
Optional kann der Kraftstoffmanager 214 zusätzlich andere Daten (zusätzlich zu den Kraftstoffmerkmale) empfangen und diese anderen Daten und die Kraftstoffmerkmale verwenden, um einen gewünschten Kraftstoff oder eine Kraftstoffmischung für das Gasturbinentriebwerk 10 zu bestimmen. Der Kraftstoffmanager 214 kann als separate, in das Antriebssystem 2 eingebaute Kraftstoffmanagementeinheit 214 und/oder als Software und/oder Hardware bereitgestellt werden, die in die bereits vorhandenen Luftfahrzeugsteuerungssysteme (z. B. in das EEC 42) integriert ist. In einigen Beispielen können die Daten über die Kraftstoffzusammensetzung getrennt von den Schaltkreisen gespeichert werden, die das Kraftstoffversorgungsmanagement durchführen, und bei Bedarf abgerufen werden - wo auch immer die Daten gespeichert werden, kann dieser Speicher als Teil des Kraftstoffmanagers 214 angesehen werden, unabhängig davon, ob er in diesen integriert oder in irgendeiner Weise physisch mit ihm verbunden ist.Optionally, the
Der umfassendere Begriff „Antriebssystem“ 4 kann für das Antriebssystem 2 verwendet werden, um sicherzustellen, dass auch Ausführungen erfasst werden, bei denen der Kraftstoff zusätzlich oder alternativ einer Hilfsturbine 44 zugeführt wird, da die Antriebsleistung nicht immer von solchen Antriebssystemen 4 bereitgestellt wird, z. B. bei der Durchführung von Fluggastbetrieb, während das Luftfahrzeug 1 stillsteht (es wird auch deutlich, dass die Hauptgasturbinentriebwerke 10 in vielen Ausführungen auch zur Bereitstellung von Nicht-Antriebsleistung verwendet werden können).The more comprehensive term “drive system” 4 can be used for the
Der Kraftstoffmanager 214 kann so eingerichtet sein, dass er einen bestimmten Kraftstoff oder eine bestimmte Kraftstoffkombination aus einem oder mehreren der mehreren Kraftstofftanks 50, 52, 53 auf der Grundlage des Schubbedarfs des Gasturbinentriebwerks 10 auswählt. Insbesondere wird dem Gasturbinentriebwerk 10 bei geringerem Schubbedarf ein Kraftstoff mit einem niedrigeren Heizwert zugeführt und umgekehrt. Ein Kraftstoff mit einem höheren Heizwert kann daher in Flugphasen mit hoher Leistung, z. B. während des Starts, verwendet werden. Der Heizwert des Kraftstoffs kann in einigen Szenarien innerhalb eines verfügbaren Bereichs linear mit einer prozentualen Zunahme oder Abnahme des Schubbedarfs angepasst werden.The
Der Kraftstoffmanager 214 kann so eingerichtet sein, dass dem Gasturbinentriebwerk 10 im Reiseflug ein Kraftstoff mit einem niedrigeren Heizwert zugeführt wird als im Steigflug. Optional kann dem Gasturbinentriebwerk 10 im Grundleerlauf oder im niedrigen Leerlauf ein Kraftstoff mit einem noch niedrigeren Heizwert zugeführt werden - dieser Kraftstoff kann in einigen Ausführungsformen auch der APU 44 zugeführt werden.The
Es wird deutlich, dass der Begriff „niedriger Leerlauf“ ein allgemeiner Begriff für die Leerlaufeinstellung am Boden oder im Flug ist, wenn der Motor bis zu einem seiner Mindestgrenzwerte (z. B. Mindestdrehzahl, -druck und/oder -temperatur) betrieben wird, die im EEC 42 eingestellt sind, wobei sich der Drosselhebel in der Leerlaufraststellung befindet.It will be understood that the term "low idle" is a generic term for the idle setting on the ground or in flight when the engine is operated to one of its minimum limits (e.g. minimum speed, pressure and/or temperature), set in the
Die Leerlaufleistung im Flug kann in Abhängigkeit von Faktoren wie Flughöhe, Leistungsabnahme, Anzapfung durch den Kunden und Vereisungsschutzanforderungen erheblich variieren; der Begriff „niedriger Leerlauf“ umfasst daher eine Reihe von Leistungs-/Schubanforderungen.In-flight idle performance may vary significantly depending on factors such as altitude, power derating, customer tapping and anti-icing requirements; the term “low idle” therefore encompasses a range of power/thrust requirements.
Der Leerlaufbetrieb des Luftfahrzeugs 1 am Boden wird als „Bodenleerlauf“ und der Leerlaufbetrieb des Luftfahrzeugs 1 während des Flugs als „Flugleerlauf“ bezeichnet.The idling operation of the
Hoher Leerlauf ist ein spezifischerer Begriff, der sich auf Zustände bezieht, in denen sich das Luftfahrzeug 1 in einer Landeanflugkonfiguration befindet und der Leerlauf über den niedrigen Flugleerlauf angehoben wird, um eine angemessene Schubreaktion zu erreichen, falls dies für einen Go-around erforderlich ist. Während die Drosselklappe in der Leerlaufrastung verbleibt, ist ein erhöhter Schub vorhanden, und der hohe Leerlauf kann nur während des Fluges (nicht für den Betrieb am Boden) angewendet werden. In einigen Ausführungsformen kann dem Gasturbinentriebwerk 10 im hohen Leerlauf ein Kraftstoff mit einem höheren Heizwert als im niedrigen Leerlauf zugeführt werden, und ein Kraftstoff mit einem noch höheren Heizwert kann zugeführt werden, wenn der Schubbedarf über den für den hohen Leerlauf erforderlichen Wert ansteigt.High idle is a more specific term that refers to conditions where the
Der Kraftstoffmanager 214 kann Änderungen an der Kraftstoffversorgung direkt vornehmen oder dem Piloten einen Vorschlag oder eine Benachrichtigung bezüglich der Änderung zur Genehmigung vorlegen (z. B. wie oben für die Steuerung des Antriebssystems 42 beschrieben, wobei anzumerken ist, dass der Kraftstoffmanager 214 ein Teil der Steuerung des Antriebssystems 42 sein oder mit dieser in Verbindung stehen kann). In einigen Beispielen kann derselbe Kraftstoffmanager 214 automatisch einige Änderungen vornehmen und andere anfordern, je nach Art der Änderung.The
In einigen Beispielen kann ein Luftfahrzeug 1 so modifiziert werden, dass das oben beschriebene Verfahren 2060 durchgeführt werden kann, gegebenenfalls durch Einbau eines einstellbaren Kraftstoffzufuhrsystems 220.In some examples, an
Ein Verfahren 2070 zur Modifizierung eines Luftfahrzeugs 1 auf diese Weise ist in
Das Verfahren 2070 umfasst das Anordnen 2072 jedes Kraftstofftanks 50, 52, 53 (oder mindestens zweier Kraftstofftanks einer Vielzahl von Kraftstofftanks), um einen anderen Kraftstoff zu enthalten, der zum Antrieb des/der Gasturbinentriebwerks/ Gasturbinentriebwerke 10, 44 verwendet werden soll, wobei die Kraftstoffe unterschiedliche Heizwerte haben.
In einigen Fällen kann das Luftfahrzeug 1 bereits mehrere Kraftstofftanks 50, 52, 53 aufweisen, die so angeordnet sind, dass sie Kraftstoff für den Antrieb des Gasturbinentriebwerks 10 speichern; in solchen Beispielen kann der Schritt 2072 der Anordnung der Kraftstofftanks einfach darin bestehen, die Tanks selektiv mit verschiedenen Kraftstoffen zu füllen. In Fällen, in denen das Luftfahrzeug 1 zuvor nur einen einzigen Kraftstofftank 50 hatte, kann ein neuer Kraftstofftank 52 hinzugefügt werden, um eine Vielzahl von Kraftstofftanks bereitzustellen. In Fällen, in denen das Luftfahrzeug 1 zuvor nur über eine einzige Kraftstoffquelle verfügte, die allerdings aus mehreren Tanks bestand, kann ein neuer Kraftstofftank 52 hinzugefügt werden und/oder können die Kraftstoffleitungen so angepasst werden, dass die ursprünglichen Tanks 50, 53 nicht mehr alle miteinander verbunden sind, so dass mindestens zwei getrennte Kraftstoffquellen vorhanden sind. Der Anordnungsschritt 2072 kann daher je nach der ursprünglichen Luftfahrzeugkonfiguration variieren.In some cases, the
Das Verfahren 2070 umfasst ferner die Bereitstellung 2074 eines Kraftstoffmanagers 214, der so angeordnet ist, dass er Informationen über den in jedem Kraftstofftank 50, 52, 53 enthaltenen Kraftstoff speichert und die Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk 10 steuert. Der Kraftstoffmanager 214 kann nur während des Fluges arbeiten. In Beispielen, in denen er sowohl im Flug als auch während des Bodenbetriebs arbeitet, kann sich die von ihm angewandte Steuerstrategie in einigen Beispielen zwischen Flug- und Bodenbetrieb unterscheiden. In anderen Beispielen, z. B. wenn alle verfügbaren Kraftstoffe akzeptabel niedrige nvPM-Emissionen aufweisen, kann die Kraftstoffsteuerung auf der Grundlage von Schub und Heizwert zusätzlich während des Bodenbetriebs erfolgen.The
Die Speicher- und Kontrollfunktionen können von getrennten Einheiten oder von derselben Einheit ausgeführt werden; es wird deutlich, dass der Kraftstoffmanager 214 daher ein verteiltes System oder eine einzelne Einheit oder ein Modul sein kann. Der Schritt der Bereitstellung 2074 des Kraftstoffmanagers 214 kann in einigen Beispielen die Installation von Software in einem vorhandenen Speicher umfassen oder daraus bestehen, die mit vorhandenen Systemen ausgeführt werden soll. In anderen Beispielen kann eine neue physische Einheit oder ein neues physisches Modul an das Antriebssystem 2 angebaut werden, wahlweise mit einem oder mehreren Durchflussreglern 216 und/oder Ersatz-Kraftstoffleitungsabschnitten, um die gewünschte Kraftstoffdurchfluss- und Mischungssteuerung zu erreichen.The storage and control functions can be performed by separate entities or by the same entity; it will be appreciated that the
Der Kraftstoffmanager 214 ist so angeordnet, dass er die Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk 10 durch Auswahl eines bestimmten Kraftstoffs oder einer bestimmten Kraftstoffkombination aus einem oder mehreren der mehreren Kraftstofftanks 50, 52, 53 auf der Grundlage des Schubbedarfs des Gasturbinentriebwerks 10 steuert, so dass dem Gasturbinentriebwerk 10 bei geringerem Schubbedarf ein Kraftstoff mit einem niedrigeren Heizwert zugeführt wird und umgekehrt. Diese Steuerung kann während des gesamten Betriebs des Luftfahrzeugs oder nur in bestimmten Phasen (z. B. nur im Flug oder nur im Reiseflug) erfolgen.The
Den Erfindern war auch klar, dass die derzeitigen Normen bedeuten, dass (reines) SAF nicht im kommerziellen Flugverkehr verwendet werden kann, aber SAF könnte für den Betrieb am Boden verwendet werden, um beispielsweise die Emissionen von Flughäfen zu reduzieren. Ebenso kann es von Vorteil sein, einen solchen nachhaltigen Flugkraftstoff für den bodengebundenen Betrieb zu verwenden, selbst wenn er auch im Flug eingesetzt werden kann, um beispielsweise den Umweltnutzen aus einer begrenzten verfügbaren Menge SAF zu maximieren. Wenn dem Luftfahrzeug 1 Kraftstoffe zur Verfügung stehen, die nicht aus reinem SAF bestehen, sondern einen SAF-Anteil aufweisen, kann die Verwendung des Kraftstoffs bzw. der Kraftstoffe mit dem höchsten SAF-Anteil für den Betrieb am Boden zu einer entsprechenden Verringerung der Flughafenemissionen und damit zur Verbesserung der Luftqualität führen. Durch eine Umgestaltung des Kraftstoffsystems des Luftfahrzeugs können daher die technischen und ökologischen Vorteile von SAF genutzt werden, unabhängig davon, ob der SAF als Teil einer Mischung bereitgestellt wird oder nicht.It was also clear to the inventors that the current standards mean that (pure) SAF cannot be used in commercial aviation, but SAF could be used for ground operations, for example to reduce emissions from airports. Likewise, there may be advantages to using such a sustainable aviation fuel for ground-based operations, even if it can also be used in flight, for example to maximize environmental benefits from a limited amount of SAF available. If
Wenn einem Luftfahrzeug 1 nur eine relativ kleine Menge reinen SAF oder einer hochprozentigen SAF-Mischung zur Verfügung steht (der Rest des Kraftstoffs ist entweder erdölbasierter Kraftstoff oder eine SAF-Mischung mit niedrigerem Anteil), kann der größte Nutzen aus diesem SAF (oder der hochprozentigen SAF-Mischung) durch die Verwendung dieses Kraftstoffs in und um den Flughafen erzielt werden, wo der Strombedarf relativ gering ist (siehe die obigen Ausführungen zur Erzeugung von nvPM).When an
Aus denselben Gründen kann dieses SAF- oder hochprozentige SAF-Gemisch, das wie oben beschrieben in einem ersten Kraftstofftank 52 gelagert werden kann, in der Hilfsturbine (APU) 44 des Luftfahrzeugs 1 verwendet werden, z. B. am Flugsteig eines Flughafens.For the same reasons, this SAF or high percentage SAF mixture, which can be stored in a
Zwar kann ein synthetischer Kraftstoff so hergestellt werden, dass er einen herkömmlichen Kerosinkraftstoff genau imitiert, doch können sich eine oder mehrere Kraftstoffeigenschaften von SAF, das an Bord des Luftfahrzeugs 1 gelagert wird, von den Kraftstoffeigenschaften eines oder mehrerer anderer Kraftstoffe unterscheiden, die an Bord des Luftfahrzeugs 1 in anderen Tanks gelagert werden.While a synthetic fuel can be manufactured to closely mimic a conventional kerosene fuel, one or more fuel properties of SAF stored on
Die Kraftstoffmerkmale können eines oder mehrere der oben beschriebenen Kraftstoffmerkmale umfassen und können mit jedem der oben beschriebenen Ansätze bestimmt werden, einschließlich der aufgeführten Beispiel-Detektionsverfahren.The fuel characteristics may include one or more of the fuel characteristics described above and may be determined using any of the approaches described above, including the example detection methods listed.
Stehen dem Luftfahrzeug 1 zwei oder mehr verschiedene SAF oder zwei oder mehr verschiedene SAF-Mischungen mit demselben %SAF zur Verfügung, können ein oder mehrere andere Kraftstoffmerkmale - wie das Wasserstoff-Kohlenstoff-Verhältnis (H/C) des Kraftstoffs oder das Niveau der nichtflüchtigen Partikelemissionen (nvPM) bei der Verbrennung - verwendet werden, um zwischen den zwei oder mehr Kraftstoffen mit demselben %SAF zu wählen. Ein oder mehrere andere Parameter, die die Luftqualität in der Nähe der Abgase des Luftfahrzeugs 1 beeinflussen können, können ebenfalls verglichen werden, um den Kraftstoff auszuwählen, der die besten Ergebnisse bei der Luftqualität liefert. Umweltfaktoren (z. B. Flughafenhöhe und Luftfeuchtigkeit) können bei dieser Bewertung ebenfalls berücksichtigt werden.If two or more different SAFs or two or more different SAF blends with the same %SAF are available to
In den vorliegenden Beispielen, die in den
In dem beschriebenen Beispiel ist der erste Kraftstofftank 52 so angeordnet, dass er nur einen Kraftstoff enthält, der ein reiner nachhaltiger Flugkraftstoff (SAF) ist, d. h. zu 100 % aus nachhaltigen Quellen stammt und nicht aus Kerosin oder fossilem Ursprung. In anderen Beispielen können mehrere Kraftstofftanks einer Vielzahl von Kraftstofftanks alle SAF enthalten - jeder der Untergruppe von Kraftstofftanks, die SAF enthalten, kann daher verwendet werden, um SAF zu liefern; es wird deutlich, dass das Beispiel von nur einem Kraftstofftank 52, der SAF enthält, hier nur als nicht einschränkendes Beispiel beschrieben ist.In the example described, the
In anderen Beispielen ist der erste Kraftstofftank 52 so angeordnet, dass er einen Kraftstoff enthält, bei dem es sich um eine SAF-Mischung mit einem höheren %SAF-Wert handelt als in jedem anderen Kraftstofftank 50, 53. In anderen Beispielen können mehrere Kraftstofftanks einer Vielzahl von Kraftstofftanks alle eine SAF-Mischung mit demselben %SAF enthalten, so dass es mehrere erste Kraftstofftanks 52 gibt - jeder der ersten Kraftstofftanks kann daher zur Kraftstoffversorgung zumindest für den Großteil der bodengestützten Operationen verwendet werden; es wird deutlich, dass das Beispiel eines einzigen ersten Kraftstofftanks 52 hier nur als nicht begrenzendes Beispiel beschrieben wird. Ein oder mehrere zweite Kraftstofftanks 50, 53 enthalten einen oder mehrere Kraftstoffe mit einem niedrigeren %SAF (optional 0%SAF) und werden für andere Vorgänge verwendet.In other examples, the
Das in
In den hier beschriebenen Beispielen verfügt das Luftfahrzeug 1 über mehrere Kraftstofftanks 50, 52, 53, insbesondere über mindestens zwei Kraftstoffquellen bzw. getrennte Tanks 50, 52 und optional mehr. Jeder Kraftstofftank 50, 52 ist so angeordnet, dass er einen Kraftstoff speichert, der für den Antrieb eines oder mehrerer Gasturbinentriebwerke 10, 44 des Luftfahrzeugs verwendet wird. Einer der Kraftstofftanks 52 - als erster Kraftstofftank 52 bezeichnet - ist so angeordnet, dass er nur einen Kraftstoff enthält, der ein nachhaltiger Flugkraftstoff (SAF) ist, oder dass er eine Kraftstoffmischung mit hohem SAF-Anteil enthält. In einigen Ausführungsformen, wie z. B. der in
Der erste Kraftstofftank 52 solcher Beispiele ist daher so angeordnet, dass er nur einen Kraftstoff enthält, der ein nachhaltiger Flugkraftstoff (SAF) oder eine hochprozentige SAF-Mischung ist, zumindest während des Betriebs am Boden. Bei einer Ausführung, bei der der Kraftstoff zu 100 % aus SAF besteht, kann der SAF in diesem Tank 52 so gewählt werden, dass das Antriebssystem 2 nur mit diesem Kraftstoff betrieben werden kann (z. B. für den Betrieb am Boden, bei einem Notfall während des Fluges oder wenn sich die Kraftstoffvorschriften so ändern, dass ein Flug mit 100 % SAF generell zulässig ist), oder er kann nur für die Verwendung in einer APU 44 zugeschnitten sein und ist nicht für die Verbrennung in einem Hauptgasturbinentriebwerk 10 geeignet. Der Kraftstofftank 52, der nur den nachhaltigen Flugkraftstoff enthält, kann daher so angeordnet werden, dass er zum Antrieb des Luftfahrzeugs 1 verwendet wird, wenn das Luftfahrzeug am Boden betrieben wird. Optional kann der erste Kraftstofftank 52 zur Versorgung des Gasturbinentriebwerks 10 mit SAF verwendet werden, allerdings nur während des Betriebs am Boden. Alternativ kann der erste Kraftstofftank 52 zur Versorgung des Gasturbinentriebwerks 10 mit SAF als Teil eines Gemischs während des Flugs verwendet werden, oder er kann so angeordnet sein, dass er SAF nur an die APU 44 liefert.The
Bei Ausführungen, bei denen der Kraftstoff in dem/den ersten Kraftstofftank(s) 52 kein reiner SAF ist, kann dieser Kraftstoff während des Fluges auch nach den zum Zeitpunkt der Abfassung dieses Berichts geltenden Vorschriften flexibler verwendet werden.For configurations where the fuel in the first fuel tank(s) 52 is not pure SAF, that fuel may also be used more flexibly during flight under the regulations in force at the time of writing.
In einigen Ausführungsformen kann der erste Kraftstofftank 52 zur Kraftstoffversorgung sowohl des Hauptgasturbinentriebwerks 10 als auch der APU 44 verwendet werden.In some embodiments, the
In einigen der beschriebenen Beispiele ist der gesamte für den Bodenbetrieb verwendete Kraftstoff nachhaltiger Flugkraftstoff oder die höchstmögliche %SAF-Mischung, und der gesamte für den Bodenbetrieb verwendete Kraftstoff wird daher aus dem ersten Kraftstofftank 52 entnommen (in Beispielen mit mehreren ersten Tanks können ein oder mehrere dieser Tanks verwendet werden). In anderen Beispielen ist der größte Teil des für den Bodenbetrieb verwendeten Kraftstoffs SAF oder die höchstmögliche %SAF-Mischung, wobei nur geringe Mengen aus anderen Quellen verwendet werden (z. B. weniger als 10 % oder weniger als 5 % des Kraftstoffverbrauchs und/oder der Betriebszeit oder die Verwendung von Kraftstoff aus einer anderen Quelle nur für den ersten Motorstart).In some of the examples described, all fuel used for ground operations is sustainable aviation fuel or the highest possible %SAF blend, and all fuel used for ground operations is therefore taken from the first fuel tank 52 (in examples with multiple first tanks, one or more of these tanks are used). In other examples, most of the fuel used for ground operations is SAF or the highest possible %SAF blend, with only small amounts used from other sources (e.g. less than 10% or less than 5% of fuel consumption and/or operating time or using fuel from another source only for the first engine start).
Wenn ein erster Kraftstofftank 52 leer ist, kann ein zweiter Kraftstofftank 50, 53 mit der höchsten %SAF-Mischung unter den zweiten Kraftstofftanks als erster Kraftstofftank eingestuft und für den weiteren Betrieb am Boden verwendet werden.When a
Ein Kraftstoffmanager 214 kann so eingerichtet sein, dass er die Kraftstoffzufuhr zu dem/den Gasturbinentriebwerk(en) 10, 44 so steuert, dass nur Kraftstoff aus dem einen oder den mehreren ersten Kraftstofftanks 52 entnommen wird, wenn das Luftfahrzeug 1 zumindest den Großteil des Betriebs am Boden durchführt. Wie hierin verwendet, bezieht sich „Betrieb am Boden“ im Allgemeinen auf den Betrieb vor dem Start und kann eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen:
- • Anlassen des Motors selbst;
- • Heizung, Beleuchtung, Klimatisierung und/oder andere nicht-antriebsbedingte Anforderungen,
während das Luftfahrzeug 1 steht (z. B. an einem Flugsteig) oder sich bewegt; - • das Rollen des
Luftfahrzeugs 1; und - • Einleitung des Startrollens, gegebenenfalls einschließlich des Anhebens des Bugrads, falls erforderlich.
- • starting the engine itself;
- • heating, lighting, air conditioning and/or other non-power requirements while the
aircraft 1 is stationary (e.g. at a gate) or moving; - •
aircraft 1 taxiing; and - • Initiation of take-off roll, including nose wheel raise, if necessary.
Der erste Kraftstofftank 52 (oder ein oder mehrere andere Kraftstofftanks, die SAF oder die hochprozentige SAF-Mischung enthalten, in anderen Beispielen) kann daher verwendet werden, um einen Teil oder den gesamten Kraftstoff bereitzustellen, der vom Antriebssystem 4 des Luftfahrzeugs im Stand (z. B. an einem Flugsteig) und während der Aufwärmphase, des Rollens und des Starts verbraucht wird.The first fuel tank 52 (or one or more other fuel tanks containing SAF or the high percentage SAF blend, in other examples) may therefore be used to provide some or all of the fuel required by the aircraft's propulsion system 4 when stationary (e.g., at rest). e.g. at a gate) and consumed during warm-up, taxiing and take-off.
Auf diese Weise können die Anforderungen des Flughafens hinsichtlich der Emissionen und/oder der Verwendung von SAF erfüllt werden.In this way, the airport's requirements regarding emissions and/or the use of SAF can be met.
Wenn nach Abschluss der Bodenoperationen noch Kraftstoff in einem oder mehreren der ersten Kraftstofftanks 52 verbleibt, kann dieser optional für die Verwendung am Zielflughafen für weitere Bodenoperationen bei der Landung, einschließlich Landeanflug und Einrollen, reserviert werden.Upon completion of ground operations, if fuel remains in one or more of the
Kraftstoffreste in einem oder mehreren ersten Kraftstofftanks 52 können zusätzlich oder alternativ für den frühen Teil des Steigflugs (beim Start) und/oder den letzten Teil des Landeanflugs (bei der Landung) verwendet werden - d. h. für einen oder mehrere nicht bodengebundene Teile des Flugs, die dennoch in Bodennähe liegen und daher für die lokale Luftqualität und die menschliche Gesundheit relevant sind. Der Einsatz von SAF beim Anflug auf einen Zielflughafen (im Gegensatz zum Start) kann von besonderem Nutzen für die nvPM sein, da der Leistungsbedarf geringer und somit die durch den Einsatz von SAF erreichbare Reduzierung der nvPM höher ist.Leftover fuel in one or more
Die Auswahl kann auf der Grundlage der verfügbaren SAF-Menge, der verfügbaren SAF-Mischungstypen und einer Prioritätsreihenfolge für die Verwendung von SAF in den verschiedenen Bereichen des Luftfahrzeugbetriebs erfolgen.The selection can be made based on the amount of SAF available, the types of SAF blend available and an order of priority for the use of SAF in the different areas of aircraft operations.
Der Kraftstoffmanager 214 kann so eingerichtet sein, dass er die Kraftstoffzufuhr zu dem/den Gasturbinentriebwerk(en) 10 während des Fluges durch Auswahl eines bestimmten Kraftstoffs oder einer bestimmten Kraftstoffkombination aus einem oder mehreren der mehreren Kraftstofftanks 50, 52 steuert.The
Der erste Kraftstofftank 52 der mehreren Kraftstofftanks 50, 52, der so angeordnet ist, dass er nur den Kraftstoff mit dem höchsten %SAF (der SAF sein kann) enthält, kann kleiner sein als der eine oder die anderen Kraftstofftanks 50, 53. Beispielsweise kann der erste Kraftstofftank 52 3 % bis 20 % und optional 5 % bis 10 % des gesamten verfügbaren Tankvolumens des Luftfahrzeugs 1 ausmachen. Optional kann dieser Tank 52 so angeordnet werden, dass er ausschließlich für den bodengestützten Betrieb des Luftfahrzeugs 1 verwendet wird.The
Jeder Kraftstofftank 50, 52, 53 an Bord des Luftfahrzeugs 1 kann so angeordnet sein, dass er einen Kraftstoff eines anderen Typs enthält (z. B. Kraftstoff aus Erdöl oder SAF oder verschiedene SAF-Sorten), und einige Tanks können gemischte Kraftstoffe enthalten, bei denen ein Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs mit einem herkömmlichen Düsenkraftstoff oder einem anderen Kraftstoff aus Erdöl gemischt ist. In einigen Beispielen können zwei oder mehr Tanks 50, 52 denselben Kraftstoff enthalten, vorausgesetzt, dass mindestens zwei verschiedene Kraftstoffe aus den Kraftstofftanks des Luftfahrzeugs 1 insgesamt verfügbar sind. In einigen Beispielen enthält mindestens ein Tank 52 SAF, d. h. einen rein nachhaltigen Flugkraftstoff, keine Mischung.Each
Bei Ausführungen wie der in
Das Antriebssystem 2 der beschriebenen Beispiele umfasst wiederum ein einstellbares Kraftstoffzufuhrsystem 220, mit dem ausgewählt werden kann, welche(r) Tank(s) 50, 52 und damit welcher Kraftstoff oder welche Kraftstoffmischung zu verwenden ist. In solchen Beispielen können die Kraftstoffmerkmale im Verlauf einer Reise variieren (einschließlich des Flugs und des Bodenbetriebs zu Beginn und/oder am Ende einer Reise) - ein bestimmter Kraftstoff oder eine bestimmte Kraftstoffmischung kann ausgewählt werden, um den Betrieb in bestimmten Flugphasen oder unter bestimmten äußeren Bedingungen zu verbessern.The
In Beispielen, in denen eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale erkannt werden (entweder durch direkte Erkennung oder durch Rückschlüsse aus erkannten Parametern), z. B. um festzustellen oder zu überprüfen, welcher Tank den höchsten %SAF-Kraftstoff enthält, kann jeder der oben beschriebenen Erkennungsansätze implementiert werden. In anderen Beispielen kann auf eine Erkennung verzichtet und stattdessen auf die gelieferten Daten über die Kraftstoffzusammensetzung zurückgegriffen werden - bei diesen Daten kann es sich einfach um SAF-Anteile handeln, z. B. „100 % SAF“ gegenüber „Sonstige“, oder um %SAF für jeden Tank, oder sie können detailliertere Informationen über die Kraftstoffmerkmale enthalten. In anderen Beispielen können überhaupt keine Kraftstoffdaten geliefert werden - stattdessen kann jeder Tank 50, 52, 53 als „Nur-SAF“-Tank oder als „Nur-Nicht-SAF“-Tank oder als „Höchster %SAF“-Tank oder „Anderer“-Tank identifiziert werden, und das Verfahren kann sich darauf verlassen, dass die Tanks 50, 52, 53 entsprechend korrekt befüllt werden.In examples where one or more fuel characteristics are detected (either by direct detection or by inference from detected parameters), e.g. B. to determine or verify which tank contains the highest %SAF fuel, any of the detection approaches described above may be implemented. In other examples, a detection can be dispensed with and the supplied data on the fuel composition can be used instead - this data can simply be SAF shares, e.g. '100% SAF' versus 'Other', or by %SAF for each tank, or they may contain more detailed information about the fuel characteristics. In other examples, no fuel data may be provided at all - instead, each
In einigen Beispielen können die Heizwerte für jeden verfügbaren Kraftstoff berechnet oder bereitgestellt werden, und ein Kraftstoff oder eine Kraftstoffmischung kann auf der Grundlage des oben beschriebenen Schubbedarfs (optional auch unter Berücksichtigung der Flughöhe) zugeführt werden - ein Teil des Kraftstoffs aus dem ersten Tank 52 kann in solchen Beispielen allein und/oder in einer oder mehreren Mischungen verwendet werden. In Beispielen mit nur einem ersten Tank 52 kann die Steuerung auf der Grundlage des Heizwerts nur im Flug erfolgen. In Beispielen mit mehr als einem ersten Tank 52 kann die Auswahl zwischen den ersten Tanks auch während des Bodenbetriebs auf der Grundlage des Heizwerts für unterschiedliche Schubanforderungen erfolgen.In some examples, the calorific values for each available fuel can be calculated or provided, and a fuel or fuel mixture can be supplied based on the thrust requirements described above (optionally also taking into account the flight altitude) - a portion of the fuel from the
Ein Verfahren 2061 zum Betreiben eines Luftfahrzeugs 1 mit einem Gasturbinentriebwerk 10, 44 und einer Vielzahl von Kraftstofftanks 50, 52, die so angeordnet sind, dass sie Kraftstoff zum Antrieb des Gasturbinentriebwerks 10, 44 speichern, ist in
Das Verfahren 2061 umfasst das Anordnen 2063 von mindestens zwei Kraftstofftanks 50, 52 aus der Vielzahl der Kraftstofftanks, um jeweils einen anderen Kraftstoff zu speichern, insbesondere Kraftstoffe mit unterschiedlichen Anteilen an SAF. Ein erster Kraftstofftank 52 enthält einen Kraftstoff mit einem höheren Anteil an SAF als ein zweiter Kraftstofftank 50, 53. Ein erster Kraftstofftank 52 der mehreren Kraftstofftanks kann so angeordnet sein, dass er nur einen Kraftstoff enthält, der ein nachhaltiger Flugkraftstoff ist.The
Dieser Anordnungsschritt 2063 kann, falls erforderlich, die strömungstechnische Trennung eines oder mehrerer Tanks voneinander umfassen, so dass unterschiedliche Kraftstoffe in unterschiedlichen Tanks gelagert werden können (z. B. durch Schließen von Ventilen). Dieser Anordnungsschritt 2063 kann ein entsprechendes Befüllen der Tanks 50, 52, 53 umfassen.This arranging
In einigen Beispielen können einer oder mehrere der Kraftstofftanks 50, 52 Teil eines separaten Satzes miteinander verbundener Kraftstofftanks sein. In anderen Beispielen kann jeder Kraftstofftank 50, 52 eine eigenständige Kraftstoffquelle mit einem einzigen Tank sein.In some examples, one or more of the
In einigen Beispielen hat der Kraftstoff im ersten Kraftstofftank 52 einen %SAF von mehr als 50 %, z. B. von mehr als oder gleich 55 %, 60 % oder 70 %, und kann optional 100 % SAF betragen.In some examples, the fuel in the
Das Verfahren 2061 einiger Beispiele umfasst die Identifizierung 2067, welcher Tank 52 den Kraftstoff mit dem höchsten Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs enthält. Wenn mehrere Tanks 50, 52 jeweils Kraftstoff mit dem gleichen, höchsten %SAF enthalten, können die mehreren Tanks alle als erste Kraftstofftanks 52 identifiziert werden. Optional können ein oder mehrere andere Merkmale (z. B. Heizwert, nvPM-Emissionen) verwendet werden, um auszuwählen, welcher erste Kraftstofftank 52 in solchen Szenarien zu verwenden ist. Die Identifizierung 2067 kann durch Erkennung oder Bestimmung anhand von Motorbetriebsparametern erfolgen, z. B. unter Verwendung eines der hier beschriebenen Ansätze oder unter Verwendung bereitgestellter Daten (z. B. Daten, die an den Kraftstoffmanager 214 übertragen oder anderweitig von ihm erhalten werden oder auf die er Zugriff hat).The
Das Verfahren 2061 umfasst ferner die Steuerung 2065 der Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk 10, so dass nur Kraftstoff aus dem Tank 52 verwendet wird, der den Kraftstoff mit dem höchsten Anteil an nachhaltigem Flugkraftstoff (oder in einigen Fällen jeden Kraftstoff mit mehr als 50 % SAF) enthält, wenn das Luftfahrzeug 1 zumindest den Großteil des Betriebs am Boden durchführt. Dieser Kraftstoff kann einen SAF-Anteil von mehr als 50 % SAF und optional von mindestens 55 % SAF haben. Dabei kann die Verwendung dieses Kraftstoffs für „zumindest den Großteil“ des Betriebs bedeuten, dass mindestens 90 % oder 95 % des für den Betrieb am Boden verwendeten Kraftstoffs dieser Kraftstoff ist und/oder mindestens 90 % oder 95 % der Betriebszeit für den Betrieb am Boden mit diesem Kraftstoff betrieben wird und/oder dass der Kraftstoff mit dem höchsten SAF-Anteil für alle Betriebsvorgänge am Boden verwendet wird, mit Ausnahme des Anfahrens des Triebwerks (für das ein spezieller Kraftstoff verwendet werden kann, wie unten beschrieben).The
Das Verfahren 2061 umfasst optional auch das Speichern 2064 von Informationen über den in jedem Kraftstofftank 50, 52 enthaltenen Kraftstoff, optional im Speicher eines bordseitigen Kraftstoffmanagers 214. Bei den gespeicherten Informationen kann es sich einfach um ein Kennzeichen handeln, das angibt, ob ein bestimmter Tank 50, 52 den Kraftstoff mit dem höchsten %SAF oder einen Kraftstoff mit über 50 % SAF enthält oder nicht. In anderen Beispielen können zusätzliche Informationen gespeichert werden. Diese gespeicherten Informationen können für den Steuerungsschritt 2065 verwendet werden, insbesondere zur Identifizierung des ersten Kraftstofftanks 52 (und/oder entsprechend eines oder mehrerer anderer Tanks, wenn mehrere Tanks SAF oder den Kraftstoff mit dem höchsten %SAF enthalten), wenn dies nicht fest in das Antriebssystem 2 einprogrammiert/verdrahtet ist. Stattdessen kann eine Nachschlagetabelle mit den Eigenschaften der Tanks zur Identifizierung des/der ersten Kraftstofftanks 52 verwendet werden, wenn die Tanks immer so angeordnet sind, dass sie bestimmte Kraftstoffe enthalten.The
Ein Antriebssystem 4 für ein Luftfahrzeug 1 kann daher einen Kraftstoffmanager 214 umfassen, der so angeordnet ist, dass er Informationen über jeden Kraftstofftank 50, 52 bzw. über den in jedem Kraftstofftank 50, 52 enthaltenen Kraftstoff speichert und die Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk 10 im Betrieb steuert. Die gespeicherten Informationen können einfach ein Kennzeichen dafür enthalten, ob jeder Tank der Tank mit dem höchsten %SAF-Wert ist oder nicht, oder sie können detailliertere Informationen enthalten, wie z. B. einen %SAF-Gehalt für jeden Tank und/oder eine oder mehrere andere Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs, der sich derzeit in jedem Tank 50, 52 befindet (der %SAF-Wert kann durch Volumen und/oder Masse definiert werden, wobei zu beachten ist, dass die Dichten innerhalb akzeptierter Grenzen variieren können). In solchen Beispielen kann der erste Tank 52 der mehreren Kraftstofftanks 50, 52, 53 während der Lebensdauer des Stromversorgungssystems 4 variieren, z. B. je nachdem, welcher Tank mit welchem Kraftstoff gefüllt ist. In anderen Beispielen kann das in
Der Kraftstoffmanager 214 kann auch so eingerichtet sein, dass er erkennt, welcher Tank 52 den Kraftstoff mit dem höchsten Anteil an nachhaltigem Flugkraftstoff enthält, und/oder dass er alle Tanks identifiziert, die Kraftstoffe mit mehr als 50 % SAF enthalten.The
In Fällen, in denen der SAF oder das SAF-Gemisch mit dem höchsten Prozentsatz einem Gasturbinen-Haupttriebwerk 10 des Luftfahrzeugs 1 zugeführt wird, das die Antriebsleistung des Luftfahrzeugs 1 bereitstellt, kann das Antriebssystem 4 genauer als Antriebssystem 2 bezeichnet werden. Der weiter gefasste Begriff „Antriebssystem“ 4 wird hier verwendet, um sicherzustellen, dass auch Ausführungen erfasst werden, bei denen der Kraftstoff zusätzlich oder alternativ einem Hilfstriebwerk 44 zugeführt wird, da die Antriebsleistung möglicherweise nicht von solchen Antriebssystemen 4 bereitgestellt wird.In cases where the highest percentage of the SAF or SAF mixture is fed to a gas turbine
Der Kraftstoffmanager 214 kann als Teil eines Kraftstoffzufuhrsystems 220 vorgesehen sein, das die Steuerung und Einstellung des dem Gasturbinentriebwerk 10, 44 zugeführten Kraftstoffs ermöglicht, und kann wie oben für die früheren Beispiele beschrieben sein.The
Der Kraftstoffmanager 214 ist im Allgemeinen wie oben beschrieben. In Beispielen mit APUs 44 kann der Kraftstoffmanager 214 zusätzlich eingerichtet sein, um den Kraftstoff oder die Kraftstoffmischung zu steuern, die der APU 44 zugeführt wird.The
In einigen der beschriebenen Beispiele ist der Kraftstoffmanager 214 so eingerichtet, dass er für den bodengebundenen Betrieb des Energiesystems 4 ausschließlich Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 entnimmt, d. h. dem Kraftstofftank 52, der den Kraftstoff mit dem höchsten SAF-Anteil enthält.In some of the examples described, the
Wie oben für andere Beispiele beschrieben, kann der Kraftstoffmanager 214 zusätzlich andere Daten empfangen (zusätzlich zu den Informationen, die angeben, welche(r) Tank(s) SAF enthält (enthalten), einen %SAF für jeden Tank bereitstellen und/oder andere Kraftstoffmerkmale bereitstellen), und diese anderen Daten und die Kraftstoffmerkmale verwenden, um einen gewünschten Kraftstoff oder eine Kraftstoffmischung für das Gasturbinentriebwerk 10, 44 im Flug zu bestimmen.As described above for other examples, the
Der Kraftstoffmanager 214 kann so eingerichtet sein, dass er die Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk 10, 44 so steuert, dass der Kraftstoff hauptsächlich oder ausschließlich aus einem ersten Kraftstofftank 52 entnommen wird, wenn das Luftfahrzeug 1 am Boden betrieben wird.The
In einigen Beispielen kann ein Luftfahrzeug 1 so modifiziert werden, dass das oben beschriebene Verfahren 2061 durchgeführt werden kann, indem optional ein einstellbares Kraftstoffzufuhrsystem 220 installiert wird.In some examples, an
Ein Verfahren 2071 zur Modifizierung eines Luftfahrzeugs 1 auf diese Weise ist in
Das Verfahren 2071 umfasst das Anordnen 2073 von mindestens zwei getrennten Kraftstofftanks 50, 52, um einen unterschiedlichen Kraftstoff zu speichern, so dass ein Kraftstoff einen höheren Anteil an SAF als der andere hat. Ein oder mehrere Kraftstofftanks können so angeordnet sein, dass sie nur einen Kraftstoff enthalten, der ein nachhaltiger Flugkraftstoff ist (in einem beschriebenen Beispiel ist der erste Kraftstofftank 52 der mehreren Kraftstofftanks 50, 52 der einzige Tank, der reines SAF enthält).The
In einigen Fällen kann das Luftfahrzeug 1 bereits mehrere Kraftstofftanks 50, 52 aufweisen, die so angeordnet sind, dass sie Kraftstoff für den Antrieb der Gasturbinentriebwerke 10, 44 speichern; in solchen Beispielen kann der Schritt 2073 der Anordnung der Kraftstofftanks einfach darin bestehen, die Tanks selektiv mit verschiedenen Kraftstoffen zu füllen. In Fällen, in denen das Luftfahrzeug 1 zuvor nur einen einzigen Kraftstofftank 50 hatte, kann ein neuer Kraftstofftank 52 hinzugefügt werden, um eine Vielzahl von Kraftstofftanks bereitzustellen. In Fällen, in denen das Luftfahrzeug 1 zuvor nur eine einzige Kraftstoffquelle besaß, die allerdings aus mehreren Tanks bestand, kann ein neuer Kraftstofftank 52 hinzugefügt werden und/oder können die Kraftstoffleitungen so angepasst werden, dass die ursprünglichen Tanks 50, 53 nicht mehr alle miteinander verbunden sind, so dass mindestens zwei getrennte Kraftstoffquellen vorhanden sind. Der Anordnungsschritt 2073 kann daher je nach der ursprünglichen Luftfahrzeugkonfiguration variieren.In some cases, the
Das Verfahren 2071 umfasst ferner die Bereitstellung 2075 eines Kraftstoffmanagers 214, der so angeordnet ist, dass er die Kraftstoffzufuhr zu dem/den Gasturbinentriebwerk(en) 10, 44 so steuert, dass nur oder hauptsächlich SAF verwendet wird, wenn das Luftfahrzeug 1 am Boden betrieben wird.The
Der Kraftstoffmanager 214 kann außerdem so eingerichtet sein, dass er feststellt, welcher Tank 52 den Kraftstoff mit dem höchsten Anteil an nachhaltigem Flugkraftstoff enthält - dieser Tank 52 kann als erster Kraftstofftank 52 bezeichnet werden. In Fällen, in denen zwei oder mehr Tanks einen Kraftstoff mit dem gleichen, höchsten %SAF enthalten, kann eine Mehrzahl von Tanks als erste Kraftstofftanks identifiziert werden. Die Auswahl zwischen diesen Tanks kann mit einem oder mehreren der oben beschriebenen Ansätze erfolgen.The
Der Kraftstoffmanager 214 kann Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 (z.B. SAF in einem bestimmten beschriebenen Beispiel, oder allgemeiner den höchsten verfügbaren %SAF Kraftstoff, oder optional jeden Kraftstoff mit mehr als 50% SAF) für einige, aber nicht alle, bodengestützten Operationen verwenden. Beispielsweise kann der Kraftstoffmanager 214 einen anderen Kraftstoff für das Anfahren verwenden, bevor er auf den ersten Tank 52 umschaltet, er kann auf einen anderen Kraftstoff umschalten, wenn der Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 aufgebraucht ist, bevor der Betrieb am Boden abgeschlossen ist, und/oder der Kraftstoffmanager 214 kann den Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 an die APU 44 liefern, aber einen anderen Kraftstoff an das/die andere(n) Gasturbinentriebwerk(e) 10.The
In einigen Beispielen, z. B. wenn der oder die Tanks 52, in denen der Kraftstoff mit dem höchsten %SAF gespeichert ist, während der Lebensdauer des Antriebssystems 2 variieren können, kann der Kraftstoffmanager 214 zusätzlich Informationen über den in jedem Kraftstofftank 50, 52 enthaltenen Kraftstoff speichern, so dass der erste Tank 52 oder gleichwertige Tanks identifiziert werden können.In some examples, e.g. B. if the tank or
Die Speicher- und Kontrollfunktionen können von getrennten Einheiten oder von derselben Einheit ausgeführt werden; es wird deutlich, dass der Kraftstoffmanager 214 daher ein verteiltes System oder eine einzelne Einheit oder ein Modul sein kann. Der Schritt der Bereitstellung 2075 des Kraftstoffmanagers 214 kann in einigen Beispielen die Installation von Software in einem vorhandenen Speicher umfassen oder daraus bestehen, die mit vorhandenen Systemen ausgeführt werden soll. In anderen Beispielen kann eine neue physische Einheit oder ein neues physisches Modul an das Antriebssystem 2 angebaut werden, wahlweise mit einem oder mehreren Durchflussreglern 216 und/oder Ersatz-Kraftstoffleitungsabschnitten, um die gewünschte Kraftstoffdurchfluss- und Mischungssteuerung zu erreichen.The storage and control functions can be performed by separate entities or by the same entity; it will be appreciated that the
In einigen Beispielen kann der Kraftstoffmanager 214 zusätzlich so eingerichtet sein, dass er andere Funktionen ausführt, beispielsweise die Steuerung der Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk 10 durch Auswahl eines bestimmten Kraftstoffs oder einer bestimmten Kraftstoffkombination aus einem oder mehreren der mehreren Kraftstofftanks 50, 52 auf der Grundlage des Schubbedarfs des Gasturbinentriebwerks 10, so dass dem Gasturbinentriebwerk 10 bei geringerem Schubbedarf ein Kraftstoff mit einem niedrigeren Heizwert zugeführt wird und umgekehrt. Es wird deutlich, dass der Schubbedarf mit einem oder mehreren in der Technik bekannten Ansätzen bestimmt werden kann, zum Beispiel wie oben erwähnt.In some examples, the
Die Erfinder haben auch erkannt, dass Kraftstoffunterschiede eine Neugestaltung des Kraftstoffsystems des Luftfahrzeugs ermöglichen können, um technische und ökologische Vorteile für den Betrieb eines Luftfahrzeugs am Boden zu erzielen. In den vorliegenden Beispielen, die mit Bezug auf die
Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei der ersten Kraftstoffquelle um den ersten Kraftstofftank 52. In anderen Beispielen kann die erste Kraftstoffquelle aus mehreren miteinander verbundenen Tanks bestehen. Der erste Kraftstofftank 52 ist so angeordnet, dass er zumindest in erster Linie (und in einigen Fällen ausschließlich) für bodengestützte Operationen verwendet wird. Der Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 ist so angeordnet, dass er zumindest für den Großteil der bodengestützten Operationen verwendet wird, ähnlich wie bei der Verwendung von SAF oder der hochprozentigen SAF-Mischung, die in den vorangegangenen Beispielen beschrieben wurde.In this example, the first fuel source is the
In dem in
Der mittlere Kraftstofftank 50 und die Flügelkraftstofftanks 53 können jeweils aus mehreren fluidisch miteinander verbundenen Kraftstofftanks bestehen.The
In einem anderen Beispiel können die Flügelkraftstofftanks 53a, 53b fluidisch mit dem zentralen Tank 50 verbunden sein und so eine einzige, zweite Kraftstoffquelle bilden. Zum Ausgleich können ein oder mehrere Kraftstofftanks im Backbordflügel mit einem oder mehreren Kraftstofftanks im Steuerbordflügel fluidisch verbunden sein. Dies kann entweder über den mittleren Kraftstofftank 50 erfolgen (wenn dieser nicht Teil einer separaten Kraftstoffquelle ist) oder unter Umgehung des/der mittleren Kraftstofftanks oder beides (für maximale Flexibilität und Sicherheit).In another example, the
In einigen Beispielen kann die Verteilung der im Luftfahrzeug 1 verfügbaren Kraftstofftanks 50, 52, 53 so festgelegt werden, dass jede Kraftstoffquelle im Wesentlichen symmetrisch zur Mittellinie des Luftfahrzeugs angeordnet ist. In Fällen, in denen eine asymmetrische Verteilung der Kraftstofftanks zulässig ist, kann ein geeignetes Mittel zum Kraftstofftransfer zwischen den Kraftstofftanks der ersten Kraftstoffquelle und/oder zwischen den Kraftstofftanks der zweiten Kraftstoffquelle vorgesehen werden, so dass die Position des Massenschwerpunkts des Luftfahrzeugs während des gesamten Flugs innerhalb akzeptabler seitlicher Grenzen gehalten werden kann. In Beispielen, in denen der erste Kraftstofftank 52 sehr viel kleiner ist als die anderen Kraftstofftanks 50, 53, kann seine Massenänderung bei Verwendung von Kraftstoff aus diesem Tank jedoch weniger signifikant sein, so dass die Symmetrie möglicherweise kein Problem darstellt.In some examples, the distribution of
Bei den in den
In verschiedenen Beispielen kann eine APU 44, wie oben beschrieben, verwendet werden, um einen Teil oder die gesamte Energie für den Betrieb am Boden zu liefern, und der erste Kraftstofftank 52 kann verwendet werden, um die APU 44 mit Kraftstoff zu versorgen.In various examples, an
In alternativen Ausführungsformen kann der erste Kraftstofftank 52 ein spezieller APU-Kraftstofftank sein und weder mit den Hauptgasturbinentriebwerken 10 (wie in
Ein Luftfahrzeug 1 kann betankt werden, indem ein Kraftstoffvorratsbehälter 60, wie er beispielsweise von einem Flughafentankwagen bereitgestellt wird, oder eine Pipeline über eine Kraftstoffleitung 61 mit einer Anschlussöffnung 62 des Luftfahrzeugs 1 verbunden wird, wie oben beschrieben. Insbesondere kann in den beschriebenen Beispielen der erste Tank 52 direkt aus einem Kraftstoffvorrat gespeist werden und muss nicht durch Umfüllen aus einem anderen Kraftstofftank 50, 53 des Luftfahrzeugs 1 gefüllt werden. In
In Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist das Luftfahrzeug 1 eine Vielzahl von Kraftstofftanks 50, 52, 53 auf, insbesondere einen ersten Kraftstofftank 52, der so angeordnet ist, dass er für einen Teil oder den gesamten Bodenbetrieb des Luftfahrzeugs 1 verwendet wird, und einen oder mehrere sekundäre Kraftstofftanks 50, 53, die jeweils so angeordnet sind, dass sie einen Kraftstoff enthalten, der für den Antrieb des Gasturbinentriebwerks 10 im Flug verwendet wird. Am Bodenbetrieb des Luftfahrzeugs 1 können eine oder mehrere Gasturbinen 10, 44 beteiligt sein - das Gasturbinentriebwerk 44 der APU 44 kann für einige Bodenoperationen verwendet werden, und eines oder mehrere der Hauptgasturbinentriebwerke 10 können für andere Bodenoperationen verwendet werden.In embodiments of the present invention, the
Jeder der Kraftstofftanks 50, 52, 53 ist so angeordnet, dass er einen Kraftstoff speichert, der zum Antrieb eines oder mehrerer Gasturbinentriebwerke 10, 44 des Luftfahrzeugs 1 verwendet wird. Einer der Kraftstofftanks - als erster Kraftstofftank 52 bezeichnet - ist so angeordnet, dass er für einige oder alle bodengestützten Operationen des Luftfahrzeugs 1 verwendet wird.Each of the
In dem in
In einigen Beispielen ist der erste Kraftstofftank 52 so angeordnet, dass er zumindest während des Bodenbetriebs einen Kraftstoff enthält, der ein nachhaltiger Flugkraftstoff (SAF) ist, d. h. der Tank 52 kann 100 % reinen SAF enthalten. Der Kraftstoff im ersten Tank 52 kann so gewählt werden, dass das Antriebssystem 2 für den Betrieb am Boden ausschließlich mit diesem Kraftstoff betrieben werden kann, unabhängig davon, ob dieser Kraftstoff für die Verwendung im Flug zugelassen ist oder nicht. Alternativ dazu kann der Kraftstoff im ersten Tank 52 nicht für die Verwendung in den Hauptgasturbinentriebwerken 10 geeignet sein und ausschließlich für die APU 44 verwendet werden.In some examples, the
In den hier beschriebenen Beispielen ist der erste Kraftstofftank 52 daher so angeordnet, dass er für den Betrieb des Luftfahrzeugs 1 am Boden verwendet wird, unabhängig davon, ob dieser Kraftstofftank 52 SAF enthält oder nicht.In the examples described here, the
In einigen Ausführungsformen, wie z. B. der in
In einigen Ausführungsbeispielen ist der erste Kraftstofftank 52 so ausgelegt, dass er ein oder mehrere Gasturbinentriebwerke 10, 44 nur während des Bodenbetriebs mit Kraftstoff versorgt, d. h. dieser Tank ist so angeordnet, dass er ausschließlich für den Bodenbetrieb des Luftfahrzeugs 1 verwendet wird. In einigen Ausführungsformen kann in dem ersten Tank 52 ein Kraftstoff bereitgestellt werden, der nur für die Verwendung in einer APU 44 und nicht für die Verbrennung in einem Hauptgasturbinentriebwerk 10 geeignet ist. Der Kraftstoffmanager 214 einiger Beispiele kann jedoch so eingerichtet sein, dass Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 dem Hauptgasturbinentriebwerk 10 zugeführt werden kann, z. B. allein in Notsituationen oder als Teil eines Gemischs im normalen Flug, oder der erste Kraftstofftank 52 kann im Flug eine andere Rolle spielen - z. B. die des Trimmtanks. In anderen Beispielen kann eine Sperre vorgesehen sein (z. B. durch einen Durchflussregler 216c), um zu verhindern, dass während des Fluges Kraftstoff aus dem ersten Tank 52 in das Gasturbinentriebwerk 10 gelangt.In some embodiments, the
In einigen der beschriebenen Beispiele wird der gesamte für den Bodenbetrieb verwendete Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 entnommen. Der Kraftstoffmanager 214 kann so eingerichtet sein, dass er die Kraftstoffzufuhr zu den Gasturbinentriebwerken 10, 44 so steuert, dass nur Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 entnommen wird, wenn das Luftfahrzeug 1 alle Operationen am Boden durchführt.In some of the examples described, all of the fuel used for ground operations is drawn from the
In anderen Beispielen kann der aus dem ersten Kraftstofftank 52 entnommene Kraftstoff für eine Teilmenge der bodengestützten Vorgänge verwendet werden, wobei gegebenenfalls Kraftstoff aus anderen Tanks 50, 53 verwendet wird. So kann beispielsweise der erste Kraftstofftank 52 die APU 44 für ihren Betrieb am Boden mit Kraftstoff versorgen (z. B. Beleuchtung, Klimaanlage, Start des Haupttriebwerks), während ein anderer Kraftstofftank 50, 53 das/die Hauptgasturbinentriebwerk(e) 10 für den Betrieb am Boden mit Kraftstoff versorgt (z. B. Rollen), oder es kann ein anderer Kraftstoff für die anfängliche Aufwärmung/den Start des Triebwerks verwendet werden, und die Versorgung kann dann auf den ersten Kraftstofftank 52 umgeschaltet werden (z. B. sobald eine Schwellentemperatur erreicht ist). Im Folgenden wird der Begriff „Betrieb am Boden“ wie oben definiert.In other examples, the fuel drawn from the
Der erste Kraftstofftank 52 kann daher verwendet werden, um einen Teil oder den gesamten vom Antriebssystem 4 des Luftfahrzeugs verbrauchten Kraftstoff im Stand (z. B. an einem Flugsteig) und während der Aufwärmphase, des Rollens und des Abhebens bereitzustellen.The
Dies hat den Vorteil, dass ein Kraftstoff gelagert und verwendet werden kann, der auf die relativ niedrigen Leistungsanforderungen des Bodenbetriebs zugeschnitten ist, und/oder dass die Anforderungen von Flughäfen in Bezug auf Emissionen und/oder die Verwendung von SAF leichter erfüllt werden können, und/oder dass die Funktion des Triebwerks 10 bei niedrigen Schubleistungen verbessert werden kann.This has the advantage of being able to store and use a fuel tailored to the relatively low power requirements of ground operations and/or to more easily meet airport emissions and/or SAF use requirements, and /or that the performance of the
Der erste Kraftstofftank 52 der mehreren Kraftstofftanks kann so angeordnet werden, dass er nur einen Kraftstoff enthält, der ein nachhaltiger Flugkraftstoff ist, oder dass er eine hochprozentige SAF-Mischung enthält; dadurch können einige oder alle der oben beschriebenen nvPM- und Luftqualitätsvorteile erzielt werden. Aus denselben Gründen kann 100 % oder hochprozentiger SAF/Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 ausgewählt werden, um in einem Hilfstriebwerk (APU) 44 des Luftfahrzeugs 1 am Gate eines Flughafens verwendet zu werden.The
Der erste Kraftstofftank 52 aus der Vielzahl der Kraftstofftanks kann kleiner sein als die anderen Kraftstofftanks. So kann der erste Kraftstofftank 52 beispielsweise 3 % bis 20 % und optional 5 % bis 10 % des gesamten verfügbaren Tankvolumens des Luftfahrzeugs 1 ausmachen.The
Bei Ausführungen wie der in
Jeder Kraftstofftank 50, 52, 53 an Bord des Luftfahrzeugs kann so angeordnet sein, dass er einen Kraftstoff mit einem anderen Typ oder Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs enthält. Zwar könnte ein synthetischer Kraftstoff so hergestellt werden, dass er einen herkömmlichen Kerosinkraftstoff genau imitiert, doch können sich eine oder mehrere Kraftstoffeigenschaften des an Bord des Luftfahrzeugs 1 gelagerten SAF-Kraftstoffs, entweder als reiner SAF-Kraftstoff oder als Teil einer Mischung, von den Kraftstoffeigenschaften eines oder mehrerer anderer Kraftstoffe (SAF-Mischungen oder andere) unterscheiden, die an Bord des Luftfahrzeugs 1 in anderen Tanks gelagert werden.Each
Die Kraftstoffmerkmale können eine oder mehrere der oben aufgeführten Eigenschaften umfassen und können mit jeder der oben aufgeführten Techniken bestimmt werden, gegebenenfalls allein oder in Kombination, einschließlich der verschiedenen beispielhaft genannten Nachweisverfahren.The fuel characteristics may include one or more of the properties listed above and may be determined using any of the techniques listed above, alone or in combination as appropriate, including the various detection methods exemplified.
In anderen Beispielen kann auf eine Erkennung verzichtet und stattdessen auf die gelieferten Daten über die Kraftstoffzusammensetzung zurückgegriffen werden - diese Daten können einfach „Kraftstoff für den Bodengebrauch“ gegenüber „Kraftstoff für den Fluggebrauch“ sein oder detailliertere Informationen über die Kraftstoffmerkmale enthalten. In anderen Beispielen können überhaupt keine Kraftstoffdaten geliefert werden - stattdessen kann jeder Tank 50, 52, 53 als Bodenbenutzungstank 52 oder als Standardbenutzungstank 50, 53 identifiziert werden, und solche Beispiele können sich darauf verlassen, dass die Tanks 50, 52, 53 entsprechend korrekt befüllt werden.Other examples may omit detection and instead rely on the supplied fuel composition data - this data may simply be "ground use fuel" versus "flight use fuel" or contain more detailed information about the fuel characteristics. In other examples, no fuel data may be provided at all - instead each
Das Antriebssystem 4 umfasst ein einstellbares Kraftstoffzufuhrsystem 220, mit dem ausgewählt werden kann, welche(r) Tank(s) 50, 52, 53 und damit welcher Kraftstoff oder welche Kraftstoffmischung zu verwenden ist. Ein Kraftstoffmanager 214, wie oben beschrieben, kann dieses System 220 steuern. In Beispielen, in denen die Kraftstoffmischung oder der Kraftstoff während des Fluges geändert werden kann (anstatt eine Flug- und eine Bodeneinstellung zu haben), können die Kraftstoffmerkmale im Laufe eines Fluges variieren - ein bestimmter Kraftstoff oder eine bestimmte Kraftstoffmischung kann ausgewählt werden, um den Betrieb in bestimmten Flugphasen oder unter bestimmten äußeren Bedingungen zu verbessern. In einigen Beispielen können die Heizwerte für jeden verfügbaren Kraftstoff berechnet oder bereitgestellt werden, und die Kraftstoffzufuhr im Flug kann entsprechend gesteuert werden.The drive system 4 comprises an adjustable
In Ausführungsformen, in denen der Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 einem Hauptgasturbinentriebwerk 10 des Luftfahrzeugs 1 zugeführt wird, das das Luftfahrzeug 1 mit Antriebskraft versorgt, kann das Antriebssystem 4 genauer als Antriebssystem 2 bezeichnet werden. Der weiter gefasste Begriff „Antriebssystem“ 4 wird verwendet, um sicherzustellen, dass auch Ausführungen erfasst werden, bei denen der Kraftstoff zusätzlich oder alternativ einem Hilfstriebwerk 44 zugeführt wird, da derartige Antriebssysteme 4, wie oben erläutert, möglicherweise keine Antriebskraft liefern.In embodiments where the fuel from the
Ein Verfahren 2080 zum Betreiben eines Luftfahrzeugs 1 mit einem oder mehreren Gasturbinentriebwerken 10, 44 und einer Vielzahl von Kraftstofftanks 50, 52, 53, die so angeordnet sind, dass sie Kraftstoff für den Antrieb der Gasturbinentriebwerke 10, 44 speichern, ist in
Das Verfahren 2080 umfasst das Bereitstellen 2082 von mindestens zwei strömungstechnisch getrennten Kraftstoffbehältern 50, 52, 53, d.h. mindestens zwei Kraftstoffquellen.The
Das Verfahren 2080 umfasst ferner 2086 die Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu dem/den Gasturbinentriebwerk(en) 10, 44, so dass nur Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 verwendet wird, wenn das Luftfahrzeug 1 zumindest den Großteil des Betriebs am Boden durchführt. Hier kann die Verwendung von Kraftstoff aus dem ersten Tank 52 für „mindestens den Großteil“ des Betriebs bedeuten, dass mindestens 90 % oder 95 % des für den Betrieb am Boden verwendeten Kraftstoffs aus dem ersten Tank 52 stammt und/oder mindestens 90 % oder 95 % der Betriebszeit für den Betrieb am Boden mit Kraftstoff aus dem ersten Tank 52 betrieben wird und/oder dass Kraftstoff aus dem ersten Tank 52 für alle Betriebsvorgänge am Boden mit Ausnahme des ersten Triebwerksstarts verwendet wird. Der Kraftstoffmanager 214 kann daher Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 für einige, aber nicht alle bodengestützten Vorgänge verwenden. Beispielsweise kann der Kraftstoffmanager 214 auf einen anderen Kraftstoff umschalten, wenn der Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 verbraucht ist, bevor der Betrieb am Boden abgeschlossen ist, und/oder der Kraftstoffmanager 214 kann den Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 an die APU 44, aber einen anderen Kraftstoff an das/die andere(n) Gasturbinentriebwerk(e) 10 liefern. Optional kann für den gesamten Betrieb am Boden nur Kraftstoff aus diesem Tank 52 verwendet werden.The
Optional kann das Verfahren 2080 die Entnahme von Kraftstoff nur aus dem einen oder mehreren sekundären Kraftstofftanks 50, 53 für andere Vorgänge umfassen. In anderen Beispielen kann Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 während des Flugs als Teil eines Gemischs, aber optional nicht allein (außer in Notsituationen) bereitgestellt werden.Optionally,
In einigen Beispielen können einer oder mehrere der Kraftstofftanks 50, 52 Teil eines separaten Satzes miteinander verbundener Kraftstofftanks sein. In anderen Beispielen kann jeder Kraftstofftank 50, 52 eine eigenständige Kraftstoffquelle mit einem einzigen Tank sein.In some examples, one or more of the
Das Verfahren 2080 einiger Beispiele umfasst ferner das Speichern 2084 von Informationen über den in jedem Kraftstofftank 50, 52, 53 enthaltenen Kraftstoff und/oder die Identifizierung jedes Kraftstofftanks 50, 52, 53, optional im Speicher eines bordseitigen Kraftstoffmanagers 214. Bei den gespeicherten Informationen kann es sich einfach um ein Kennzeichen handeln, das angibt, ob ein bestimmter Tank 50, 52 der erste Tank 52 ist oder nicht bzw. ob er für den Einsatz am Boden vorgesehen ist. In anderen Beispielen können zusätzliche Informationen gespeichert werden. Der Steuerungsschritt 2086 kann auf der Grundlage dieser gespeicherten Informationen durchgeführt werden.The
Ein Antriebssystem 2 oder ein anderes Antriebssystem 4 für ein Luftfahrzeug 1 kann daher einen Kraftstoffmanager 214 umfassen, der so angeordnet ist, dass er die Kraftstoffzufuhr zu dem/den Gasturbinentriebwerk(en) 10, 44 so steuert, dass er Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 entnimmt, wenn das Luftfahrzeug 1 bodengestützte Operationen durchführt, und dass er Kraftstoff aus dem einen oder den mehreren sekundären Kraftstofftanks 50, 53 für andere Operationen entnimmt. In einigen Ausführungsformen kann der Kraftstoffmanager 214 so eingerichtet sein, dass er die Kraftstoffzufuhr zu dem/den Gasturbinentriebwerk(en) 10, 44 so steuert, dass er nur aus dem ersten Kraftstofftank 52 Kraftstoff entnimmt, wenn das Luftfahrzeug 1 einen bodengestützten Betrieb durchführt, und für andere Betriebsvorgänge nur aus dem einen oder den mehreren sekundären Kraftstofftanks 50, 53 Kraftstoff entnimmt.A
In einigen Beispielen kann der Kraftstoffmanager 214 so eingerichtet sein, dass er Informationen über jeden Tank bzw. über den in jedem Kraftstofftank 50, 52, 53 enthaltenen Kraftstoff speichert und die Kraftstoffzufuhr zu dem/den Gasturbinentriebwerk(en) 10, 44 im Betrieb entsprechend steuert. Die Informationen über den in jedem Kraftstofftank 50, 52, 53 enthaltenen Kraftstoff können einfach ein Kennzeichen dafür umfassen, ob jeder Tank der/ein Tank für die Bodennutzung ist oder nicht. In solchen Beispielen kann sich im Laufe der Lebensdauer des Antriebssystems 2 ändern, welcher Tank der mehreren Kraftstofftanks 50, 52, 53 der erste Tank 52 ist, z. B. je nachdem, welcher Tank mit welchem Kraftstoff gefüllt ist. In anderen Beispielen kann das Kraftstoffabgabesystem 220 so eingestellt sein, dass ein bestimmter Tank 52 immer der am Boden verwendete Tank ist, und diese Information muss nicht gespeichert werden. In Beispielen, in denen Kraftstoffinformationen gespeichert werden, können die Informationen über den in den einzelnen Kraftstofftanks 50, 52, 53 enthaltenen Kraftstoff zusätzlich weitere Informationen umfassen, z. B. einen %SAF-Gehalt für jeden Tank und/oder eine oder mehrere andere Kraftstoffmerkmale des Kraftstoffs, der sich derzeit in jedem Tank 50, 52, 53 befindet.In some examples, the
Der Kraftstoffmanager 214 kann als Teil eines Kraftstoffzufuhrsystems 220 vorgesehen sein, das die Steuerung und Einstellung des dem Gasturbinentriebwerk 10, 44 zugeführten Kraftstoffs ermöglicht, und kann wie oben beschrieben sein.The
In dem in
Der Kraftstoffmanager 214 ist in den hier beschriebenen Beispielen so angeordnet, dass er ausschließlich Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 für den Betrieb des Antriebssystems 4 am Boden entnimmt. Es wird deutlich, dass das Luftfahrzeug 1 zwar technisch gesehen immer noch mit einem oder mehreren Rädern auf dem Boden steht, aber der Start ist eine Aktivität mit relativ hoher Leistung und wird im Allgemeinen als Teil des Flugbereichs und nicht als Bodenbetrieb eingestuft.In the examples described here, the
Optional kann der Kraftstoffmanager 214 zusätzlich andere Daten empfangen (zusätzlich zu Informationen, die angeben, welcher Tank 50, 52, 53 der erste Tank 52 ist, und andere optionale Kraftstoffmerkmale) und diese anderen Daten und die Kraftstoffmerkmale verwenden, um eine gewünschte Kraftstoffzusammensetzung für das Gasturbinentriebwerk 10, 44 im Flug zu bestimmen.Optionally, the
Wie oben erwähnt, kann der Kraftstoffmanager 214 als separate, in das Antriebssystem 2 eingebaute Kraftstoffmanagementeinheit 214 und/oder als Software und/oder Hardware, die in die bereits vorhandenen Luftfahrzeugsteuerungssysteme integriert ist, bereitgestellt werden. In einigen Beispielen können die Daten über die Kraftstoffzusammensetzung und/oder die Tankidentifizierung getrennt von den Schaltkreisen gespeichert werden, die das Kraftstoffversorgungsmanagement durchführen, und bei Bedarf abgerufen werden - wo auch immer die Daten gespeichert werden, kann dieser Speicher als Teil des Kraftstoffmanagers 214 angesehen werden, unabhängig davon, ob er integriert oder in irgendeiner Weise physisch verbunden ist oder nicht.As mentioned above, the
Der Kraftstoffmanager 214 der hier beschriebenen Beispiele ist so angeordnet, dass er die Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk 10, 44 so steuert, dass Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 entnommen wird, um zumindest den Großteil des Betriebs am Boden anzutreiben.The
In einigen Beispielen kann der Kraftstoffmanager 214 so eingerichtet sein, dass er in der Lage ist, Kraftstoffe aus den sekundären Kraftstofftanks 50, 53 zu mischen, die so angeordnet sind, dass sie das Gasturbinentriebwerk 10 im Flug antreiben, aber nicht in der Lage sind, Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 mit Kraftstoff aus den sekundären Kraftstofftanks 50, 53 zu mischen.In some examples, the
In einigen Beispielen kann der Kraftstoffmanager 214 so eingerichtet sein, dass er einen bestimmten Kraftstoff oder eine bestimmte Kraftstoffkombination aus einem oder mehreren der mehreren Kraftstofftanks auf der Grundlage des Schubbedarfs des Gasturbinentriebwerks im Flug auswählt. Insbesondere kann dem Gasturbinentriebwerk 10 bei geringerem Schubbedarf ein Kraftstoff mit einem niedrigeren Heizwert zugeführt werden und umgekehrt. Ein Kraftstoff mit einem höheren Heizwert kann daher in Phasen mit hohem Leistungsbedarf, z. B. während des Starts, verwendet werden. Der Kraftstoffmanager 214 kann so eingerichtet sein, dass dem Gasturbinentriebwerk 10 im Reiseflug ein Kraftstoff mit einem niedrigeren Heizwert zugeführt wird als im Steigflug. Optional kann dem Gasturbinentriebwerk 10 im Grundleerlauf (low idle) ein Kraftstoff mit einem noch niedrigeren Heizwert zugeführt werden.In some examples, the
Der Kraftstoffmanager 214 kann Änderungen an der Kraftstoffversorgung direkt vornehmen oder dem Piloten eine Benachrichtigung oder einen Vorschlag bezüglich der Änderung zur Genehmigung vorlegen, wie oben ausführlicher beschrieben. In einigen Beispielen kann derselbe Kraftstoffmanager 214 automatisch einige Änderungen vornehmen und andere anfordern, je nach Art der Änderung.The
In einigen Beispielen kann ein Luftfahrzeug 1 so modifiziert werden, dass das oben beschriebene Verfahren 2080 durchgeführt werden kann, gegebenenfalls durch Einbau eines einstellbaren Kraftstoffzufuhrsystems 220.In some examples, an
Ein Verfahren 2081 zur Modifizierung eines Luftfahrzeugs 1 auf diese Weise ist in
Das Verfahren 2081 umfasst das Bereitstellen 2083 von mindestens zwei separaten (nicht fluidisch verbundenen oder zumindest fluidisch voneinander isolierbaren) Kraftstofftanks 50, 52, 53, die so angeordnet sind, dass sie den Motor 10 mit Kraftstoff versorgen können. Ein erster Kraftstofftank 52 aus der Vielzahl der Kraftstofftanks 50, 52, 53 ist so angeordnet, dass er zumindest für den Großteil der bodengestützten Operationen Kraftstoff liefert. Ein oder mehrere andere Kraftstofftanks 50, 53 sind so angeordnet, dass sie Kraftstoff für alle Vorgänge liefern, die nicht durch den ersten Kraftstofftank 52 abgedeckt sind.The
In einigen Fällen kann das Luftfahrzeug 1 bereits eine Vielzahl von Kraftstofftanks 50, 52, 53 aufweisen, die so angeordnet sind, dass sie Kraftstoff für den Antrieb eines oder mehrerer Gasturbinentriebwerke 10, 44 speichern; in solchen Beispielen kann der Schritt 2083 der Anordnung der Kraftstofftanks einfach darin bestehen, sicherzustellen, dass einer der Tanks 52 für den Betrieb am Boden und mindestens ein anderer Tank 50, 53 für den Flugbetrieb eingerichtet wird.In some cases, the
In Fällen, in denen das Luftfahrzeug 1 zuvor nur einen einzigen Kraftstofftank 50 hatte, kann ein neuer Kraftstofftank 52 hinzugefügt werden, so dass mehrere Kraftstofftanks vorhanden sind. In Fällen, in denen das Luftfahrzeug 1 zuvor nur eine einzige Kraftstoffquelle besaß, die allerdings aus mehreren Tanks bestand, kann ein neuer Kraftstofftank 52 hinzugefügt werden und/oder können die Kraftstoffleitungen so angepasst werden, dass die ursprünglichen Tanks 50, 53 nicht mehr alle miteinander verbunden sind, so dass mindestens zwei separate Kraftstoffquellen vorhanden sind. Die Anordnung der Kraftstofftanks bzw. die Bereitstellung eines separaten ersten Kraftstofftanks 52 in Schritt 2083 kann daher je nach der ursprünglichen Luftfahrzeugkonfiguration variieren.In cases where the
Das Verfahren 2081 umfasst ferner die Bereitstellung 2085 eines Kraftstoffmanagers 214, der so angeordnet ist, dass er die Kraftstoffzufuhr zu dem/den Gasturbinentriebwerk(en) 10, 44 so steuert, dass nur Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 verwendet wird, um zumindest den Großteil des Luftfahrzeugbetriebs am Boden anzutreiben. Der Kraftstoffmanager 214 kann auch so eingerichtet sein, dass er Informationen über den in jedem Kraftstofftank 50, 52, 53 enthaltenen Kraftstoff und/oder eine Kennung für jeden Tank speichert, um seine beabsichtigte Verwendung anzugeben.The
Die Speicher- und Kontrollfunktionen können von getrennten Einheiten oder von derselben Einheit ausgeführt werden; es wird deutlich, dass der Kraftstoffmanager 214 daher ein verteiltes System oder eine einzelne Einheit oder ein Modul sein kann, wie oben beschrieben. Der Schritt des Bereitstellens 2085 des Kraftstoffmanagers 214 kann in einigen Beispielen die Installation von Software in einem vorhandenen Speicher umfassen oder daraus bestehen, die mit vorhandenen Systemen ausgeführt werden soll. In anderen Beispielen kann eine neue physische Einheit oder ein neues physisches Modul an das Antriebssystem 2 (oder ein anderes Antriebssystem 4) montiert werden, wahlweise mit einem oder mehreren Durchflussreglern 216 und/oder Ersatz-Kraftstoffleitungsabschnitten, um die gewünschte Kraftstoffdurchfluss- und Mischungssteuerung zu erreichen.The storage and control functions can be performed by separate entities or by the same entity; it will be appreciated that the
In einigen Beispielen kann der Kraftstoffmanager 214 zusätzlich so eingerichtet sein, dass er andere Funktionen ausführt, zum Beispiel kann der Kraftstoffmanager 214 zusätzlich so eingerichtet sein, dass er die Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk 10 während des Fluges durch Auswahl eines bestimmten Kraftstoffs oder einer bestimmten Kraftstoffkombination aus einem oder mehreren der mehreren Kraftstofftanks 50, 53 auf der Grundlage des Schubbedarfs des Gasturbinentriebwerks 10 steuert, so dass dem Gasturbinentriebwerk 10 bei geringerem Schubbedarf ein Kraftstoff mit einem niedrigeren Heizwert zugeführt wird und umgekehrt. Es versteht sich, dass der Schubbedarf mit einem oder mehreren in der Technik bekannten Ansätzen bestimmt werden kann, beispielsweise auf der Grundlage der Kraftstoffdurchflussrate und/oder des Leistungshebelwinkels im Cockpit oder einer oder mehrerer anderer Einstellungen des Piloten, und optional unter Berücksichtigung der Außenluftdichte oder eines Stellvertreters dafür, wie Höhe, Umgebungstemperatur und/oder Druck. Die jetzt beschriebenen Beispiele können daher in Verbindung mit den oben beschriebenen Beispielen verwendet werden.In some examples,
Die Erfinder erkannten auch, dass die Verwendung von SAF zwar in vielen Bereichen des Flugbereichs Vorteile bieten kann, dass aber das Anlassen des Triebwerks (d. h. ab dem Zeitpunkt, zu dem das Triebwerk „kalt“ ist bzw. nicht in Betrieb ist, während das Luftfahrzeug 1 geparkt ist) aufgrund bestimmter Eigenschaften einiger SAF-Typen, wie z. B. der potenziell höheren Viskosität und/oder geringeren Schmierfähigkeit von SAF im Vergleich zu herkömmlichen, aus fossilen Rohstoffen gewonnenen Kraftstoffen, beeinträchtigt werden kann. Durch eine veränderte Steuerung des Kraftstoffsystems des Luftfahrzeugs können daher die technischen und ökologischen Vorteile von SAF genutzt werden, ohne den Startvorgang zu beeinträchtigen. Insbesondere kann die Verwendung eines kurzen „Bursts“ eines fossilen Kohlenwasserstoffkraftstoffs wie Jet A, Jet A-1 oder eines anderen Kraftstoffs, der für die Verwendung unter Kaltstart-/Anlaufbedingungen (SAF oder anderweitig) optimiert ist, für den Startvorgang vor dem Umschalten auf einen SAF-Kraftstoff (oder einen anderen SAF-Kraftstoff) einen sanfteren Startvorgang ermöglichen, während danach immer noch die Vorteile von SAF genutzt werden können. Generell kann unabhängig von dem später im Betrieb zu verwendenden Kraftstoff zunächst ein für das Anlassen optimierter Kraftstoff verwendet werden - ein solcher Kraftstoff kann eine niedrigere Gefriertemperatur und/oder eine niedrigere Viskosität bei einer bestimmten Temperatur haben als anderer Kraftstoff an Bord des Luftfahrzeugs 1.The inventors also recognized that while the use of SAF can provide benefits in many areas of the flight envelope, engine starting (i.e., from the time the engine is "cold" or not operating while the
Zwar kann ein synthetischer Kraftstoff so hergestellt werden, dass er einen herkömmlichen Kerosin-Kraftstoff genau nachahmt, doch können sich eine oder mehrere Kraftstoffeigenschaften von SAF, die an Bord des Luftfahrzeugs gelagert werden, von den Kraftstoffeigenschaften eines oder mehrerer anderer, aus fossilen Rohstoffen gewonnener Kraftstoffe unterscheiden, die in anderen Tanks an Bord des Luftfahrzeugs gelagert werden. While a synthetic fuel can be manufactured to closely mimic a conventional kerosene fuel, one or more fuel properties of SAF stored on board the aircraft may differ from the fuel properties of one or more other fossil-derived fuels that are stored in other tanks on board the aircraft.
Insbesondere kann die Viskosität von SAF bei einer bestimmten Temperatur höher sein als die eines herkömmlichen, aus fossilen Rohstoffen gewonnenen Kraftstoffs und mit steigender Temperatur abnehmen. Sobald das Triebwerk warmgelaufen ist, hat ein solcher Kraftstoff aufgrund der höheren Temperatur eine bessere Viskosität für die Verwendung.In particular, the viscosity of SAF can be higher than that of a conventional fossil-based fuel at a given temperature and decrease with increasing temperature. Once the engine has warmed up, such fuel has a better viscosity for use due to the higher temperature.
Daher kann ein für das Anlassen optimierter Kraftstoff ausgewählt werden, der beispielsweise bei einer bestimmten Temperatur eine höhere Schmierfähigkeit und/oder eine geringere Wärmekapazität aufweist, was für das Anlassen unter kalten Bedingungen von besonderem Vorteil sein kann, unabhängig davon, ob ein oder alle mitgeführten Kraftstoffe SAF enthalten oder nicht. Der für das Anlassen optimierte Kraftstoff kann für die Verwendung im Flug zugelassen sein, muss es aber nicht - er kann speziell für das Anlassen verwendet werden.Therefore, a fuel optimized for starting can be selected, e.g. having higher lubricity and/or lower heat capacity at a certain temperature, which can be of particular advantage for cold starting, regardless of whether one or all fuels are carried SAF included or not. The cranking optimized fuel may or may not be approved for use in flight - it can be used specifically for starting.
Es können daher eine erste und eine zweite Kraftstoffquelle verwendet werden, die unterschiedliche erste und zweite Kraftstoffe liefern. Der zweite Kraftstoff kann so ausgewählt werden, dass er bessere Eigenschaften im Hinblick auf den Anfahrbetrieb aufweist. In einigen Fällen kann der erste Kraftstoff ein nachhaltiger Flugkraftstoff und der zweite Kraftstoff ein fossiler Kraftstoff sein; diese Option ist jedoch nicht als Einschränkung gedacht.Thus, first and second fuel sources that provide different first and second fuels can be used. The second fuel can be selected to have better launch characteristics. In some cases, the first fuel may be a sustainable aviation fuel and the second fuel may be a fossil fuel; however, this option is not intended to be limiting.
In den vorliegenden Beispielen, die in den
In einigen Ausführungsformen können der erste Kraftstofftank 52 und der zweite Kraftstofftank 50 zur Kraftstoffversorgung sowohl der Hauptgasturbinenmaschine(n) 10 als auch der APU 44 verwendet werden. In anderen Ausführungsformen kann einer oder können beide Tanks 50, 52 dazu verwendet werden, entweder das (die) Hauptgasturbinentriebwerk(e) 10 oder die APU 44 mit Kraftstoff zu versorgen, jedoch nicht beide - in solchen Ausführungsformen können andere Kraftstofftanks vorgesehen werden, um das (die) andere(n) Gasturbinentriebwerk(e) 10, 44 mit Kraftstoff zu versorgen.In some embodiments, the
In einigen der beschriebenen Beispiele ist der gesamte für den Bodenbetrieb verwendete Kraftstoff, mit Ausnahme des Kraftstoffs für die Erstinbetriebnahme, ein nachhaltiger Flugkraftstoff oder ein hochprozentiges SAF-Gemisch, und der gesamte andere für den Bodenbetrieb verwendete Kraftstoff wird daher aus dem ersten Kraftstofftank 52 entnommen, der den nachhaltigen Flugkraftstoff oder das hochprozentige SAF-Gemisch enthält (in Beispielen mit mehreren SAF-haltigen Tanks können je nach Bedarf einer oder mehrere dieser Tanks verwendet werden). Der für den Start verwendete Kraftstoff kann in einigen Fällen SAF oder eine SAF-Mischung sein.In some of the examples described, all fuel used for ground operations, with the exception of initial start-up fuel, is a sustainable aviation fuel or high percentage SAF blend, and all other fuel used for ground operations is therefore taken from the
Ein Kraftstoffmanager 214, wie oben beschrieben, kann so eingerichtet werden, dass er die Kraftstoffzufuhr zu den Gasturbinentriebwerken 10, 44 so steuert, dass beim Anfahren Kraftstoff aus dem zweiten Kraftstofftank 50 entnommen und dann auf einen anderen Kraftstofftank 52 umgeschaltet wird.A
SAF oder ein SAF-Gemisch mit hohem Prozentsatz kann daher verwendet werden, wenn das Luftfahrzeug zumindest den größten Teil des Betriebs am Boden (wie oben definiert) durchführt, so dass optional einer oder mehrere der oben beschriebenen Vorteile (z. B. ein geringeres nvPM) erzielt werden, unabhängig davon, ob der für den ersten Motorstart verwendete Kraftstoff SAF ist oder nicht. In einigen Ausführungsformen können SAF oder SAF-Gemische für die meisten oder alle Luftfahrzeugoperationen verwendet werden, sowohl am Boden als auch im Flug.SAF or a high percentage SAF blend can therefore be used when the aircraft performs at least most of its operations on the ground (as defined above), optionally providing one or more of the benefits described above (e.g. lower nvPM ) can be achieved regardless of whether the fuel used for the first engine start is SAF or not. In some embodiments, SAF or SAF blends can be used for most or all aircraft operations, both on the ground and in flight.
Obwohl in den
Jeder Kraftstofftank 50, 52 an Bord des Luftfahrzeugs 1 kann so angeordnet sein, dass er einen Kraftstoff eines anderen Typs enthält (z. B. Kraftstoff aus Erdöl oder SAF oder verschiedene SAF-Sorten), und einige Tanks können gemischte Kraftstoffe enthalten, bei denen ein Anteil eines nachhaltigen Flugkraftstoffs mit einem herkömmlichen Düsenkraftstoff oder einem anderen Kraftstoff aus Erdöl gemischt ist. Mindestens ein Tank 52 kann SAF enthalten - d. h. in einigen Beispielen einen reinen nachhaltigen Flugkraftstoff, keine Mischung. Mindestens ein Tank 50 enthält einen anlaufoptimierten Kraftstoff, bei dem es sich um einen Kraftstoff auf fossiler Basis handeln kann oder auch nicht.Each
Das Antriebssystem 2 der beschriebenen Beispiele umfasst wiederum ein einstellbares Kraftstoffzufuhrsystem 220, mit dem ausgewählt werden kann, welche(r) Tank(s) 50, 52, 53 und damit welcher Kraftstoff oder welche Kraftstoffmischung zu verwenden ist. In solchen Beispielen können die Kraftstoffmerkmale im Verlauf einer Reise variieren - ein bestimmter Kraftstoff oder eine bestimmte Kraftstoffmischung kann ausgewählt werden, um den Betrieb in bestimmten Flugphasen oder unter bestimmten äußeren Bedingungen zu verbessern, beispielsweise wie oben in Bezug auf andere Aspekte beschrieben.The
In Beispielen, in denen eine oder mehrere Kraftstoffmerkmale erkannt werden (entweder durch direkte Erkennung oder durch Rückschlüsse aus den erkannten Parametern), z. B. um festzustellen oder zu überprüfen, welcher Tank den beim Anfahren zu verwendenden Kraftstoff enthält, kann jeder der oben beschriebenen Erkennungsansätze verwendet werden. In anderen Beispielen kann auf eine Erkennung verzichtet werden und stattdessen auf die gelieferten Daten über die Kraftstoffzusammensetzung zurückgegriffen werden - diese Daten können z. B. einfach „Kraftstoff für den Startvorgang“ oder „Sonstiges“ lauten oder detailliertere Informationen über die Kraftstoffmerkmale enthalten. In anderen Beispielen können überhaupt keine Kraftstoffdaten geliefert werden - stattdessen kann jeder Tank 50, 52, 53 z. B. als „Start-up“-Tank oder als „Normal Use“-Tank identifiziert werden, und das Beispiel kann sich darauf verlassen, dass die Tanks 50, 52, 53 entsprechend korrekt befüllt werden.In examples where one or more fuel characteristics are detected (either by direct detection or by inference from the recognized parameters), e.g. B. to determine or verify which tank contains the fuel to be used at launch, any of the detection approaches described above may be used. In other examples, a detection can be dispensed with and instead the supplied data on the fuel composition can be used - this data can e.g. E.g. simply read "Starting fuel" or "Other" or contain more detailed information about the fuel characteristics. In other examples no fuel data can be provided at all - instead each
In einigen Beispielen können die Heizwerte für jeden verfügbaren Kraftstoff berechnet oder bereitgestellt werden, und es kann ein Kraftstoff oder eine Kraftstoffmischung auf der Grundlage des oben beschriebenen Schubbedarfs (optional auch unter Berücksichtigung der Höhe) bereitgestellt werden - ein Teil des Kraftstoffs aus dem ersten Tank 52 (z. B. SAF) und/oder des Kraftstoffs aus dem zweiten Tank 50 (z. B. ein fossiler Kraftstoff) kann in solchen Beispielen allein und/oder in einer oder mehreren Mischungen verwendet werden.In some examples, the calorific values for each available fuel can be calculated or provided, and a fuel or fuel mixture can be provided based on the thrust requirement described above (optionally also taking into account altitude) - a portion of the fuel from the first tank 52 (e.g., SAF) and/or the fuel from the second tank 50 (e.g., a fossil fuel) may be used alone and/or in one or more mixtures in such examples.
Ein Verfahren 2021 zum Betreiben eines Luftfahrzeugs 1 mit einem Gasturbinentriebwerk 10, 44 und einer Vielzahl von Kraftstofftanks 50, 52, die so angeordnet sind, dass sie Kraftstoff zum Antrieb des Gasturbinentriebwerks 10, 44 speichern, ist in
Das Verfahren 2021 umfasst das Anordnen 2023 von zwei Kraftstofftanks 50, 52 aus der Vielzahl von Kraftstofftanks, um jeweils einen anderen Kraftstoff zu speichern. Insbesondere ist ein erster Kraftstofftank 52 der mehreren Kraftstofftanks so angeordnet, dass er nur einen Kraftstoff enthält, der in diesem Beispiel ein nachhaltiger Flugkraftstoff ist, und ein zweiter Kraftstofftank 50 der mehreren Kraftstofftanks ist so angeordnet, dass er einen Kraftstoff enthält, der für verbesserte Starteigenschaften ausgewählt wurde und ein Kohlenwasserstoffkraftstoff auf fossiler Basis sein oder umfassen kann. Dieser Anordnungsschritt 2023 kann das strömungstechnische Trennen eines oder mehrerer Tanks voneinander umfassen, so dass verschiedene Kraftstoffe in verschiedenen Tanks gelagert werden können (z. B. durch Schließen von Ventilen). Dieser Anordnungsschritt 2023 kann ein entsprechendes Befüllen der Tanks umfassen.The
In einigen Beispielen können einer oder mehrere der Kraftstofftanks 50, 52 Teil eines separaten Satzes miteinander verbundener Kraftstofftanks sein. In anderen Beispielen kann jeder Kraftstofftank 50, 52 eine eigenständige Kraftstoffquelle mit einem einzigen Tank sein.In some examples, one or more of the
Das Verfahren 2021 umfasst ferner die Steuerung 2025 der Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk 10, so dass zum Anlassen des Triebwerks Kraftstoff aus dem zweiten Tank 50 entnommen wird, bevor auf den ersten Kraftstofftank 52 umgeschaltet wird. Der erste Kraftstofftank 52 kann SAF enthalten und kann die einzige Kraftstoffquelle sein, die nach dem Anlassen für den Betrieb am Boden verwendet wird, so dass SAF verwendet wird, wenn das Luftfahrzeug 1 zumindest den Großteil des Betriebs am Boden durchführt.The
Die Steuerung 2025 des Kraftstoffs, die optional von einem Kraftstoffmanager 214 verwaltet wird, kann das Umschalten von der Entnahme von Kraftstoff aus dem zweiten Tank 50 auf die Entnahme von Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 umfassen, wenn ein ausgewählter Parameter, wie z. B. die Kraftstofftemperatur, die Turbinengastemperatur, die Öltemperatur, die Wellendrehzahl oder die Zeit seit dem Einschalten des Motors, eine bestimmte Schwelle erreicht. Der Wechsel des Kraftstoffs kann beispielsweise erfolgen, wenn:
- (i) der Kraftstoff am Einlass der Brennkammer 16 eine
Temperatur von mindestens 60°C und wahlweise von 80°C, 85°C, 90°C, 95°C oder 100°C erreicht; oder - (ii) nachdem
10, 44 mindestens dreißig Sekunden, mindestens eine Minute, mindestens drei Minuten oder mindestens fünf Minuten lang gelaufen ist.das Gasturbinentriebwerk Bei einigen Triebwerken 10 kann einZeitraum von mindestens 10 Minuten oder 15 Minuten gewählt werden.
- (i) the fuel at the inlet of the
combustion chamber 16 reaches a temperature of at least 60°C and optionally 80°C, 85°C, 90°C, 95°C or 100°C; or - (ii) after the
10, 44 has been running for at least thirty seconds, at least one minute, at least three minutes, or at least five minutes. For somegas turbine engine engines 10, a period of at least 10 minutes or 15 minutes may be selected.
Es wird deutlich, dass die geeignete Zeitspanne von den Umgebungsbedingungen (z. B. kann eine niedrigere Lufttemperatur und eine entsprechend niedrigere anfängliche Kraftstofftemperatur zu einer längeren Startzeit führen) und von den Eigenschaften des Luftfahrzeugs 1 und des Kraftstoffversorgungssystems abhängen und für ein bestimmtes Luftfahrzeug 1 und eine bestimmte Umgebung entsprechend angepasst werden kann.It becomes clear that the appropriate period of time depends on the environmental conditions (e.g. a lower air temperature and a correspondingly lower initial fuel temperature can lead to a longer take-off time) and on the characteristics of the
In einigen Ausführungsformen kann die Umschaltung von der Entnahme von Kraftstoff aus dem zweiten Tank 50 auf die Entnahme von Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 erfolgen, wenn der Motor 10 den Leerlauf erreicht, und optional eine kurze Zeit (z. B. dreißig Sekunden) nach Erreichen des Leerlaufs, um sicherzustellen, dass sich der Leerlaufbetrieb stabilisiert hat. In einigen Fällen kann der Motor 10 mindestens zwei Minuten oder mindestens fünf Minuten im Leerlauf laufen gelassen werden. In einigen Ausführungsformen kann die Zeitspanne in Abhängigkeit davon festgelegt werden, wie lange der Motor 10 seit seiner letzten Verwendung abgeschaltet war, z. B. auf zwei Minuten, wenn der Motor 10 für weniger als 90 Minuten abgeschaltet war, und auf fünf Minuten, wenn der Motor länger als 90 Minuten abgeschaltet war.In some embodiments, switching from drawing fuel from the
Der Zeitpunkt, an dem der Leerlaufbetrieb erreicht wird, kann z. B. anhand einer Temperatur oder einer Wellendrehzahl ermittelt werden, die für den betreffenden Motor 10 und/oder das betreffende Luftfahrzeug 1 spezifisch sein kann.The point in time at which idle mode is reached can e.g. B. can be determined based on a temperature or a shaft speed, which may be specific to the
In einigen Ausführungsformen kann die Umstellung von der Entnahme von Kraftstoff aus dem zweiten Tank 50 auf die Entnahme von Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 erfolgen, wenn der Motor 10 eine in der Motorbetriebsanleitung festgelegte Grenze erreicht, die den Start verhindert, bis bestimmte Kriterien erfüllt sind. Es wird deutlich, dass spezifische Parameter und Werte in den Motorbetriebsanweisungen für einen bestimmten Motor 10 nachgeschlagen werden können. Wenn das Triebwerk 10 einen Zustand erreicht, in dem es startbereit wäre, bedeutet dies, dass die Startphase abgeschlossen ist (obwohl der Kraftstoffwechsel in einigen Ausführungen auch früher erfolgen kann).In some embodiments, the transition from drawing fuel from the
Das Verfahren 2021 umfasst optional auch das Speichern 2027 von Informationen über den in jedem Kraftstofftank 50, 52 enthaltenen Kraftstoff, optional im Speicher eines bordseitigen Kraftstoffmanagers 214. Bei den gespeicherten Informationen kann es sich einfach um ein Kennzeichen handeln, das angibt, ob ein bestimmter Tank 50, 52 einen Kraftstoff enthält, der aufgrund seiner Anfahreigenschaften ausgewählt wurde (der auf fossiler Basis sein kann) oder nicht. Ein Kennzeichen, das einen oder mehrere Tanks als 100% SAF oder eine hochprozentige SAF-Mischung kennzeichnet, kann ebenfalls bereitgestellt werden. In anderen Beispielen können zusätzliche Informationen gespeichert werden. Diese gespeicherten Informationen können für den Steuerungsschritt 2025 verwendet werden, insbesondere zur Identifizierung des ersten Kraftstofftanks 52 (und/oder eines oder mehrerer Tanks, die Kraftstoff für den allgemeinen Gebrauch bzw. für andere Zwecke als das Anlassen enthalten, falls mehrere solcher Tanks vorhanden sind) und des zweiten Kraftstofftanks 50 (und/oder eines oder mehrerer anderer Tanks, falls mehrere Tanks für das Anlassen geeignete Kraftstoffe enthalten), falls dies nicht fest in das Antriebssystem 2 einprogrammiert bzw. verdrahtet ist.The
Ein Triebwerkssystem 4 für ein Luftfahrzeug 1 kann daher einen Kraftstoffmanager 214 umfassen, der so angeordnet ist, dass er Informationen über jeden Kraftstofftank 50, 52, 53 / über den in jedem Kraftstofftank 50, 52, 53 enthaltenen Kraftstoff speichert und die Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk 10, 44 im Betrieb steuert. Die gespeicherten Informationen können einfach ein Kennzeichen dafür umfassen, ob jeder Tank der Starttank ist oder nicht, oder sie können detailliertere Informationen umfassen, wie z. B. einen %SAF-Gehalt für jeden Tank und/oder eine oder mehrere andere Kraftstoffmerkmale des derzeit in jedem Tank 50, 52 befindlichen Kraftstoffs. In solchen Beispielen kann die Angabe, welcher Tank 50, 52 der mehreren Kraftstofftanks 50, 52, 53 der erste Tank 52 und welcher der zweite Kraftstofftank 50 ist, über die Lebensdauer des Antriebssystems 4 variieren, z. B. je nachdem, welcher Tank mit welchem Kraftstoff gefüllt ist. In anderen Beispielen kann das in
In Ausführungsformen, in denen der Startkraftstoff und der andere, erste Kraftstoff einem Hauptgasturbinentriebwerk 10 des Luftfahrzeugs 1 zugeführt werden, das die Antriebsleistung des Luftfahrzeugs 1 bereitstellt, kann das Antriebssystem 4 genauer als Antriebssystem 2 bezeichnet werden. Der weiter gefasste Begriff „Antriebssystem“ 4 wird hier verwendet, um sicherzustellen, dass Ausführungen erfasst werden, bei denen die Kraftstoffe zusätzlich oder alternativ einer Hilfsturbine (APU) 44 zugeführt werden, da die Antriebsleistung möglicherweise nicht durch solche Antriebssysteme 4 bereitgestellt wird.In embodiments in which the starting fuel and the other, first fuel are supplied to a main
Wie oben für andere Beispiele beschrieben, kann der Kraftstoffmanager 214 als Teil eines Kraftstoffzufuhrsystems 220 vorgesehen sein, das die Steuerung und Einstellung des dem Gasturbinentriebwerk 10, 44 zugeführten Kraftstoffs ermöglicht; alle oben beschriebenen Merkmale können entsprechend auf die derzeit beschriebenen Beispiele angewendet werden. In Beispielen mit APUs 44 kann der Kraftstoffmanager 214 so eingerichtet sein, dass er den Kraftstoff oder die Kraftstoffmischung steuert, der/die der APU 44 sowie dem/den Hauptantriebstriebwerk(en) 10 zugeführt wird.As described above for other examples, the
Die APU 44 kann unter bestimmten Umständen im Flug benötigt werden, und seine Verfügbarkeit kann unter solchen Umständen zeitkritisch sein - zum Beispiel, um die Haupttriebwerke 10 nach einem Flammenausfall des Haupttriebwerks neu zu starten. Wenn die APU 44 im Flug gestartet wird, kann sie kalt sein (nachdem sie bis zu mehreren Stunden nicht benutzt wurde); der Kraftstoffmanager 214 kann daher (alternativ oder zusätzlich) so eingerichtet sein, dass er den zweiten Kraftstoff bereitstellt, um den Start der APU 44 im Flug schnell und zuverlässig durchzuführen. Um zu vermeiden, dass Zeit verloren geht, weil versehentlich versucht wird, die APU 44 mit einem Kraftstoff mit schlechten Starteigenschaften zu starten, könnte die APU 44 automatisch so geschaltet werden, dass sie immer dann Kraftstoff aus dem zweiten Tank bezieht (z. B. mit einem Kraftstoff mit niedrigerer Viskosität bei einer bestimmten Temperatur), wenn sich das Luftfahrzeug 1 in der Luft befindet (z. B. unter Bezugnahme auf die „Weight-on-wheels“-Anzeige), aber jeden Kraftstoff verwendet, wenn es sich am Boden befindet (wenn die Startzeit wahrscheinlich weniger wichtig ist).The
In einigen Ausführungsformen kann der erste Tank 52 zumindest für einen Teil des Flugteils der Reise leer sein oder sogar mit einem anderen Kraftstoff aufgefüllt werden, wenn der Tank 52 als Trimmtank verwendet wird. Der Kraftstoffmanager 214 kann daher so eingerichtet sein, dass er je nach aktuellem Inhalt und/oder Verbrauch des ersten Kraftstofftanks 52 geeignete Maßnahmen ergreift, wenn er erwägt, ob er Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank für den Start des Triebwerks 10, 44 während des Flugs entnehmen soll oder nicht.In some embodiments, the
Wie oben für andere Beispiele beschrieben, kann der Kraftstoffmanager 214 zusätzlich andere Daten empfangen (zusätzlich zu Informationen, die angeben, welche(r) Tank(s) einen für den Start ausgewählten Kraftstoff enthält (enthalten), und andere optionale Kraftstoffmerkmale, wie den SAF-Gehalt), und diese anderen Daten und die Kraftstoffmerkmale verwenden, um eine gewünschte Kraftstoffzusammensetzung für das Gasturbinentriebwerk 10, 44 im Flug zu bestimmen.As described above for other examples, the
In einigen Beispielen kann ein Luftfahrzeug 1 so modifiziert werden, dass das oben beschriebene Verfahren 2021 durchgeführt werden kann, indem optional ein einstellbares Kraftstoffzufuhrsystem 220 installiert wird.In some examples, an
Ein Verfahren 2031 zur Modifizierung eines Luftfahrzeugs 1 auf diese Weise ist in
Das Verfahren 2031 umfasst das Anordnen 2033 von zwei Kraftstofftanks 50, 52 aus der Vielzahl von Kraftstofftanks, um jeweils einen anderen Kraftstoff zu speichern. Insbesondere ist ein erster Kraftstofftank 52 der mehreren Kraftstofftanks so angeordnet, dass er einen ersten Kraftstoff enthält, bei dem es sich um einen nachhaltigen Flugkraftstoff handeln kann, und ein zweiter Kraftstofftank 50 der mehreren Kraftstofftanks ist so angeordnet, dass er einen Kraftstoff enthält, der aufgrund seiner verbesserten Anfahreigenschaften im Vergleich zum ersten Kraftstoff ausgewählt wurde und bei dem es sich um einen Kohlenwasserstoffkraftstoff auf fossiler Basis handeln kann.The
In einigen Fällen kann das Luftfahrzeug 1 bereits eine Vielzahl von Kraftstofftanks 50, 52 aufweisen, die so angeordnet sind, dass sie
Das Verfahren 2031 umfasst ferner die Bereitstellung 2035 eines Kraftstoffmanagers 214, der so angeordnet ist, dass er die Kraftstoffzufuhr so steuert, dass er beim Anlassen des Motors Kraftstoff aus dem zweiten Tank 50 entnimmt, bevor er auf den ersten Kraftstofftank 52 umschaltet. Der Kraftstoffmanager 214 kann Kraftstoff aus dem ersten Kraftstofftank 52 (der in einem bestimmten beschriebenen Beispiel SAF ist, in anderen Beispielen aber auch eine SAF-Mischung oder ein reiner Kraftstoff auf fossiler Basis sein kann) für alle bodengestützten Operationen nach dem Start verwenden.The
In einigen Beispielen, wie z. B. bei Anordnungen, in denen der oder die Tanks, in denen der für die Inbetriebnahme ausgewählte Kraftstoff gelagert wird, während der Lebensdauer des Antriebssystems 2 variieren können, kann der Kraftstoffmanager 214 zusätzlich so eingerichtet sein, dass er Informationen über den in jedem Kraftstofftank 50, 52 enthaltenen Kraftstoff speichert, so dass der erste Tank 52 und der zweite Tank 50 oder gleichwertige Tanks identifiziert werden können.In some examples, such as B. in arrangements in which the tank or tanks in which the fuel selected for commissioning may vary during the life of the
Die Speicher- und Kontrollfunktionen können von getrennten Einheiten oder von derselben Einheit ausgeführt werden; es wird deutlich, dass der Kraftstoffmanager 214 daher ein verteiltes System oder eine einzelne Einheit oder ein Modul sein kann. Der Schritt des Bereitstellens 2035 des Kraftstoffmanagers 214 kann in einigen Beispielen die Installation von Software in einem vorhandenen Speicher umfassen oder daraus bestehen, die unter Verwendung vorhandener Systeme ausgeführt werden soll. In anderen Beispielen kann eine neue physische Einheit oder ein neues physisches Modul an das Antriebssystem 2 angebaut werden, wahlweise mit einem oder mehreren Durchflussreglern 216 und/oder Ersatz-Kraftstoffleitungsabschnitten, um die gewünschte Kraftstoffdurchfluss- und Mischungssteuerung zu erreichen.The storage and control functions can be performed by separate entities or by the same entity; it will be appreciated that the
In einigen Beispielen kann der Kraftstoffmanager 214 zusätzlich so eingerichtet sein, dass er andere Funktionen ausführt, beispielsweise die Steuerung der Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk 10 durch Auswahl eines bestimmten Kraftstoffs oder einer bestimmten Kraftstoffkombination aus einem oder mehreren der mehreren Kraftstofftanks 50, 52, 53 auf der Grundlage des Schubbedarfs des Gasturbinentriebwerks 10, so dass dem Gasturbinentriebwerk 10 bei geringerem Schubbedarf ein Kraftstoff mit einem niedrigeren Heizwert zugeführt wird und umgekehrt. Es wird deutlich, dass der Schubbedarf mit einem oder mehreren in der Technik bekannten Ansätzen bestimmt werden kann, zum Beispiel wie oben erwähnt.In some examples, the
Die Erfinder haben auch erkannt, dass, da verschiedene Kraftstoffe unterschiedliche Eigenschaften haben können und dennoch den Normen entsprechen, die Kenntnis des Flugprofils eine Auswahl ermöglichen kann, welcher der einem Luftfahrzeug 1 zur Verfügung stehenden Kraftstoffe für welche(n) Teil(e) des Flugprofils verwendet wird (wenn mehrere Kraftstoffe zur Verfügung stehen) - dies kann zu einer verbesserten Luftfahrzeugleistung führen. So kann beispielsweise für den Betrieb auf oder in der Nähe eines Flughafens ein Kraftstoff mit besseren Emissionswerten gewählt werden, und für den Betrieb mit höherem Schub kann ein Kraftstoff mit einem höheren Heizwert verwendet werden. Ein Betankungsplan, der festlegt, welcher Kraftstoff oder welche Kraftstoffmischung für jeden Abschnitt des Flugprofils zu verwenden ist, kann daher auf der Grundlage der Kenntnis des Flugprofils und der verfügbaren Kraftstoffe festgelegt werden.The inventors have also recognized that since different fuels can have different properties and still comply with the standards, knowledge of the flight profile can enable selection of which of the fuels available to an
Ein solches Verfahren 3020 ist in
Das Verfahren 3020 kann im Luftfahrzeug durchgeführt werden, z. B. durch ein Modul 250 zur Bestimmung des Betankungsplans des Luftfahrzeugs 1, wie in
Das Verfahren 3020 kann daher von den Verarbeitungsschaltkreisen des Luftfahrzeugs 1 oder von separaten, flügelexternen Verarbeitungsschaltkreisen durchgeführt werden. Das Verfahren 3020 kann durch Verarbeitungsschaltkreise eines tragbaren Computergeräts, z. B. eines persönlichen Computergeräts des Piloten, durchgeführt werden.The
Ein Kraftstoffmanager 214, wie oben beschrieben, kann zur Umsetzung des Betankungsplans verwendet werden. Das Modul 250 zur Bestimmung des Betankungsplans oder ein anderer Verarbeitungsschaltkreis kann den Betankungsplan an den Kraftstoffmanager 214 zur Umsetzung weiterleiten.A
Das Verfahren 3020 umfasst die Erstellung eines Flugprofils für einen Flug des Luftfahrzeugs 1. Das Flugprofil kann einem Betankungsplan-Bestimmungsmodul 250 des Luftfahrzeugs 1 oder einem Außenflügel-Betankungsplan-Bestimmungsmodul zugeführt werden. Das Flugprofil kann auf jede geeignete Weise erhalten werden, z. B. elektronisch gesendet, manuell über eine Benutzerschnittstelle eingegeben oder aus dem Speicher abgerufen werden.The
Das Verfahren 3020 umfasst ferner die Bestimmung 3024 eines Betankungsplans für den Flug des Luftfahrzeugs 1 auf der Grundlage des Flugprofils und der Kraftstoffmerkmale der verfügbaren Kraftstoffe. Bei der Bestimmung 3024 des Betankungsplans wird auch die Menge jedes an Bord des Luftfahrzeugs 1 verfügbaren Kraftstoffs berücksichtigt. Die Höhe und die Route des Luftfahrzeugs 1 für den geplanten Flug sind im Flugprofil definiert. Der erwartete Schubbedarf kann im Flugprofil enthalten sein oder auf der Grundlage des Flugprofils bestimmt oder abgeleitet werden und kann als Richtschnur für die Kraftstoffauswahl dienen. Darüber hinaus können Daten zu den vorhergesagten Wetterbedingungen entlang der geplanten Flugstrecke des Luftfahrzeugs 1, wie sie im Flugprofil definiert sind, mit dem Flugprofil bereitgestellt oder auf der Grundlage des Flugprofils angefordert werden. Die Wetterdaten können verwendet werden, um die Bestimmung 3024 der Kraftstoffplanung zu beeinflussen.The
Der ermittelte Betankungsplan gibt einen gewünschten zeitlichen Verlauf der Kraftstoffentnahme aus den einzelnen Tanks 50, 53 vor, d. h. er listet auf, welcher Kraftstoff oder welche Kraftstoffmischung für jede im Flugprofil definierte Flugphase verwendet werden soll, und legt somit fest, wann eine Änderung der Betankung vorgenommen werden soll und welcher Art diese sein soll.The refueling plan determined specifies a desired time profile for fuel removal from the
Die in Betracht gezogenen Kraftstoffmerkmale umfassen eines oder mehrere der an anderer Stelle hierin definierten Kraftstoffmerkmale.The fuel characteristics contemplated include one or more of the fuel characteristics defined elsewhere herein.
So kann beispielsweise die Menge an nachhaltigem Flugkraftstoff - SAF - bestimmt werden, die dem Luftfahrzeug 1 zur Verfügung steht, optional sowohl als reiner SAF als auch in Mischungen. Wie oben beschrieben, kann die Verwendung von SAF oder hochprozentigen SAF-Mischungen für den Bodenbetrieb zu geringeren nvPM-Emissionen und damit zu einer verbesserten Luftqualität am Flughafen führen, und der Betankungsplan kann die Verwendung von SAF bzw. eines Kraftstoffs mit hohem SAF-Anteil für den Bodenbetrieb des Luftfahrzeugs 1 vorrangig vorsehen.For example, the amount of sustainable aviation fuel—SAF—that is available to the
In ähnlicher Weise kann, wie oben beschrieben, der Heizwert jedes Kraftstoffs an Bord des Luftfahrzeugs 1 ein interessantes Kraftstoffmerkmal sein, und der Betankungsplan kann die Verwendung von Kraftstoffen mit höherem Heizwert für den Betrieb des Luftfahrzeugs 1 mit höherem Schub und von Kraftstoffen mit niedrigerem Heizwert für den Betrieb des Luftfahrzeugs 1 mit niedrigerem Schub priorisieren.Similarly, as described above, the heating value of each fuel on
Der Betankungsplan kann an Bord des Luftfahrzeugs 1 bestimmt werden, z. B. in einem elektronischen Triebwerksregler 42 oder einer anderen Verarbeitungsschaltung des Luftfahrzeugs 1 oder in einem Gerät, das dem Piloten gehört. Alternativ kann der Betankungsplan auch außerhalb des Luftfahrzeugs ermittelt werden, z. B. in einem bodengestützten Server oder einem anderen Rechnersystem. Der ermittelte Betankungsplan kann daher dem Luftfahrzeug 1 vor oder bei Beginn des Fluges, für den der Betankungsplan gilt, zur Verfügung gestellt werden 3025. Verschiedene Schritte des Verfahrens 3020 können daher in einigen Fällen von völlig getrennten Einheiten oder in anderen Fällen alle innerhalb des Luftfahrzeugs 1 oder von diesem durchgeführt werden.The fueling plan can be determined on board the
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren 3020 ferner die Steuerung 3026 der Kraftstoffzufuhr zur Gasturbinenmaschine 10 im Betrieb gemäß dem Betankungsplan. Insbesondere kann ein Kraftstoffmanager 214, wie oben beschrieben, den Betankungsplan empfangen und die Kraftstoffzufuhr entsprechend steuern, zum Beispiel durch Öffnen oder Schließen eines oder mehrerer Ventile oder durch Aktivieren oder Deaktivieren einer oder mehrerer Pumpen, um den gewünschten Kraftstoff oder die gewünschte Kraftstoffmischung in jeder Phase des Fluges bereitzustellen.In some embodiments, the
Ein Antriebssystem 2 für ein Luftfahrzeug 1 kann so eingerichtet werden, dass das oben beschriebene Verfahren 3020 durchgeführt werden kann. Das Antriebssystem 2 umfasst ein Gasturbinentriebwerk mit mindestens zwei separaten Kraftstoffquellen 50, 53, so dass mindestens zwei verschiedene Kraftstoffe (d. h. Kraftstoffe mit unterschiedlichen Kraftstoffeigenschaften) an Bord des Luftfahrzeugs 1 gelagert werden.A
Das Antriebssystem 2 solcher Beispiele umfasst ein Modul 250 zur Bestimmung des Betankungsplans, das so beschaffen ist, dass es ein Flugprofil für einen Flug des Luftfahrzeugs 1 erhält 3022; und einen Betankungsplan für den Flug auf der Grundlage des Flugprofils und der Kraftstoffmerkmale bestimmt 3024.The
Das Modul 250 zur Bestimmung des Betankungsplans kann die Steuerung 3026 der Kraftstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk 10 selbst durchführen oder den Betankungsplan an einen Kraftstoffmanager 214 zur Durchführung weiterleiten.The fueling
Das Antriebssystem 2 einiger Beispiele umfasst zusätzlich einen Empfänger 251, der so angeordnet ist, dass er die vorhergesagten Wetterbedingungen für die geplante Route des Luftfahrzeugs 1, die im Flugprofil definiert ist, empfängt. Die empfangenen prognostizierten Wetterbedingungen können, wie oben erwähnt, zur Beeinflussung des Betankungsplans verwendet werden.The
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Änderungen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den hier beschriebenen Konzepten abzuweichen. Mit Ausnahme der Fälle, in denen sich die Merkmale gegenseitig ausschließen, kann jedes der Merkmale separat oder in Kombination mit anderen Merkmalen verwendet werden, und die Offenbarung erstreckt sich auf alle Kombinationen und Unterkombinationen von einem oder mehreren hier beschriebenen Merkmalen und schließt diese ein.It should be understood that the invention is not limited to the embodiments described above, and various changes and improvements can be made without departing from the concepts described herein. Except where the features are mutually exclusive, each of the features may be used separately or in combination with other features, and the disclosure extends to and includes all combinations and sub-combinations of one or more features described herein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent Literature Cited
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Kraftstoff für den Antrieb der Gasturbinentriebwerke 10, 44 [0573]Fuel for powering
gas turbine engines 10, 44 [0573]
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