JP2019023464A - 航空機用の推進システム - Google Patents
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Abstract
Description
[実施態様1]
ガスタービンエンジン(102)と、該ガスタービンエンジン(102)に結合した電気機械(162)とを備える航空機(10)のハイブリッド電気推進システム(100)を動作させるための方法(200)であって、
1つ以上の演算装置(410)によって、前記ガスタービンエンジン(102)のベースライン出力を決定するステップ(202)と、
前記1つ以上の演算装置(410)によって、前記ベースライン出力をもたらすように前記ガスタービンエンジン(102)を動作させるステップ(204)と、
前記1つ以上の演算装置(410)によって、前記ベースライン出力よりも大きく、あるいは前記ベースライン出力よりも小さい所望の出力を決定するステップ(206)と、
前記ガスタービンエンジン(102)の有効出力が前記決定された所望の出力に一致するように、前記電気機械(162)を使用して、前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ガスタービンエンジン(102)へと力をもたらし、あるいは前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ガスタービンエンジン(102)から力を抽出するステップ(212)と
を含む方法(200)。
[実施態様2]
前記ハイブリッド電気推進システム(100)は、前記電気機械(162)に電気的に接続された電気エネルギ貯蔵ユニット(164)をさらに備える、実施態様1に記載の方法(200)。
[実施態様3]
前記ガスタービンエンジン(102)の有効出力が前記決定された所望の出力に一致するように、前記電気機械(162)を使用して、前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ガスタービンエンジン(102)へと力をもたらし、あるいは前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ガスタービンエンジン(102)から力を抽出するステップ(212)は、前記1つ以上の演算装置(410)によって前記電気エネルギ貯蔵ユニット(164)から前記電気機械(162)へと電力をもたらし、あるいは前記1つ以上の演算装置(410)によって前記電気機械(162)から前記電気エネルギ貯蔵ユニット(164)へと電力を抽出するステップ(214)を含む、実施態様2に記載の方法(200)。
[実施態様4]
前記ガスタービンエンジン(102)の有効出力が前記決定された所望の出力に一致するように、前記電気機械(162)を使用して、前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ガスタービンエンジン(102)へと力をもたらし、あるいは前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ガスタービンエンジン(102)から力を抽出するステップ(212)は、前記電気機械(162)を使用して、前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ガスタービンエンジン(102)へと差分の力をもたらし、あるいは前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ガスタービンエンジン(102)から差分の力を抽出するステップ(216)を含み、前記差分の力は、前記ベースライン出力の約1パーセント〜約20パーセントの間である、実施態様2に記載の方法(200)。
[実施態様5]
前記1つ以上の演算装置(410)によって、所望の出力の平均が前記ガスタービンエンジン(102)の前記ベースライン出力よりも大きいか、あるいは小さいかを決定するステップ(220)
をさらに含み、
1つ以上の演算装置(410)によって、前記ガスタービンエンジン(102)のベースライン出力を決定するステップ(202)は、前記所望の出力の平均が前記ガスタービンエンジン(102)の前記ベースライン出力よりも大きい、または小さいという決定に応答して、前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ベースライン出力を変更するステップ(222)を含む、実施態様2に記載の方法(200)。
[実施態様6]
前記1つ以上の演算装置(410)によって、前記電気エネルギ貯蔵ユニット(164)の充電の状態を決定するステップ(224)
をさらに含み、
1つ以上の演算装置(410)によって、前記ガスタービンエンジン(102)のベースライン出力を決定するステップ(202)は、前記電気エネルギ貯蔵ユニット(164)の充電の状態の決定に応答して、前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ベースライン出力を変更するステップ(230)を含む、実施態様2に記載の方法(200)。
[実施態様7]
前記1つ以上の演算装置によって、前記電気エネルギ貯蔵ユニット(164)の充電の状態を決定するステップ(224)は、前記1つ以上の演算装置(410)によって、充電の状態が所定のしきい値よりも上であるか、あるいは下であるかを決定するステップ(226)をさらに含む、実施態様6に記載の方法(200)。
[実施態様8]
前記1つ以上の演算装置(410)によって、前記電気エネルギ貯蔵ユニット(164)の充電の状態を決定するステップ(224)は、前記1つ以上の演算装置(410)によって、或る時間期間における充電の状態の変化が所定のしきい値よりも大きいか、あるいは小さいかを決定するステップ(228)をさらに含む、実施態様6に記載の方法(200)。
[実施態様9]
前記ガスタービンエンジン(102)は、出力シャフト(156)を備えるターボシャフトエンジンであり、前記電気機械(162)は、前記出力シャフト(156)に結合している、実施態様1に記載の方法(200)。
[実施態様10]
前記航空機(10)は、プロペラを有するヘリコプタであり、前記出力シャフト(156)は、前記プロペラを駆動する、実施態様9に記載の方法(200)。
[実施態様11]
前記1つ以上の演算装置(410)によって、前記ベースライン出力よりも大きく、あるいは前記ベースライン出力よりも小さい所望の出力を決定するステップ(206)は、
前記1つ以上の演算装置(410)によって、前記ヘリコプタのコレクティブからの入力を受信するステップ(208)と、
前記1つ以上の演算装置(410)によって、ビークルモデルおよび前記ヘリコプタのコレクティブから受信した入力に基づいて、前記所望の出力を決定するステップ(210)と
を含む、実施態様10に記載の方法(200)。
[実施態様12]
前記1つ以上の演算装置(410)によって、前記ベースライン出力をもたらすように前記ガスタービンエンジン(102)を動作させるステップ(204)は、前記ガスタービンエンジン(102)のコアを第1の回転速度で回転させるステップ(232)を含み、前記ガスタービンエンジン(102)の有効出力が前記決定された所望の出力に一致するように、前記電気機械(162)を使用して、前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ガスタービンエンジン(102)へと力をもたらし、あるいは前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ガスタービンエンジン(102)から力を抽出するステップ(212)は、前記ガスタービンエンジン(102)のコアを実質的に前記第1の回転速度で回転させるステップ(234)を含む、実施態様1に記載の方法(200)。
[実施態様13]
航空機(10)用のハイブリッド電気推進システム(100)であって、
タービン(144)および出力シャフト(156)を備えており、前記タービン(144)は、前記出力シャフト(156)に結合し、前記出力シャフト(156)を駆動するガスタービンエンジン(102)と、
前記出力シャフト(156)に結合した電気機械(162)と、
メモリおよび1つ以上のプロセッサ(410A)を備えており、前記メモリは、前記1つ以上のプロセッサ(410A)によって実行されたときに当該ハイブリッド電気推進システム(100)に機能を実行させる命令を格納しているコントローラ(166)と
を備えており、
前記機能は、
前記ガスタービンエンジン(102)のベースライン出力を決定すること、
前記ベースライン出力をもたらすように前記ガスタービンエンジン(102)を動作させること、
前記ベースライン出力よりも大きく、あるいは前記ベースライン出力よりも小さい所望の出力を決定すること、および
前記ガスタービンエンジン(102)の有効出力が前記決定された所望の出力に一致するように、前記電気機械(162)を使用して、前記ガスタービンエンジン(102)へと力をもたらし、あるいは前記ガスタービンエンジン(102)から力を抽出すること
を含む、ハイブリッド電気推進システム(100)。
[実施態様14]
前記ガスタービンエンジン(102)は、ターボシャフトエンジンである、実施態様13に記載のハイブリッド電気推進システム(100)。
[実施態様15]
前記航空機(10)は、プロペラを有するヘリコプタであり、前記出力シャフト(156)は、前記プロペラを駆動するように構成されている、実施態様14に記載のハイブリッド電気推進システム(100)。
[実施態様16]
前記所望の出力を決定することは、
前記ヘリコプタのコレクティブから入力を受信することと、
ビークルモデルおよび前記ヘリコプタのコレクティブから受信した入力に基づいて、前記所望の出力を決定することと
を含む、実施態様15に記載のハイブリッド電気推進システム(100)。
[実施態様17]
前記電気機械(162)に電気的に接続することができる電気エネルギ貯蔵ユニット(164)
をさらに備える、実施態様13に記載のハイブリッド電気推進システム(100)。
[実施態様18]
前記ガスタービンエンジン(102)の有効出力が前記決定された所望の出力に一致するように、前記電気機械(162)を使用して、前記ガスタービンエンジン(102)へと力をもたらし、あるいは前記ガスタービンエンジン(102)から力を抽出することは、前記電気エネルギ貯蔵ユニット(164)から前記電気機械(162)へと電力をもたらし、あるいは前記電気機械(162)から前記電気エネルギ貯蔵ユニット(164)へと電力を抽出することを含む、実施態様17に記載のハイブリッド電気推進システム(100)。
[実施態様19]
前記ガスタービンエンジン(102)の有効出力が前記決定された所望の出力に一致するように、前記電気機械(162)を使用して、前記ガスタービンエンジン(102)へと力をもたらし、あるいは前記ガスタービンエンジン(102)から力を抽出することは、前記電気機械(162)を使用して、前記ガスタービンエンジン(102)へと差分の力をもたらし、あるいは前記ガスタービンエンジン(102)から差分の力を抽出することを含む、実施態様13に記載のハイブリッド電気推進システム(100)。
[実施態様20]
前記差分の力は、前記ベースライン出力の約1パーセント〜約20パーセントの間である、実施態様19に記載のハイブリッド電気推進システム(100)。
12 機体
20 操縦室
22 コレクティブピッチ入力装置
23 サイクリックピッチ入力装置
24 テールロータ入力装置
26 第1のスロットル入力装置
28 第2のスロットル入力装置
30 計器盤
40 メインロータアセンブリ
42 メインロータハブ
44 メインロータブレード
50 テールロータアセンブリ、テールロータ部分
52 テールロータハブ
54 テールロータブレード
60 第1のガスタービンエンジン
62 第2のガスタービンエンジン
100 ハイブリッド電気推進システム
102 ガスタービンエンジン
103 長手軸/中心軸
104 管状の外側ケーシング
106 入口
110 ガスジェネレータ(高圧)圧縮機
112 入口ガイドベーン
114 圧縮機ブレード
118 遠心ロータブレード
130 燃焼部
132 燃焼室
134 燃料ノズル
138 燃料供給システム
140 タービン部
142 ガスジェネレータ(高圧)タービン
144 出力(低圧)タービン
146 タービンロータブレード
148 タービンロータブレード
150 排気部
152 ガスジェネレータシャフト
154 出力タービンシャフト
156 出力シャフト
158 メインロータアセンブリ
160 ギアボックス
162 電気機械、電気モータ
164 電気エネルギ貯蔵ユニット
166 コントローラ
200 方法
300 グラフ
302 第1のy軸
304 x軸
306 第1のベースライン出力
308 第2のベースライン出力
310 第3のベースライン出力
312 線
314 線
315 第2のy軸
400 演算システム
410 演算装置
410A プロセッサ
410B メモリデバイス
410C コンピュータ可読命令
410D データ
410E ネットワークインターフェース
Claims (15)
- ガスタービンエンジン(102)と、該ガスタービンエンジン(102)に結合した電気機械(162)とを備える航空機(10)のハイブリッド電気推進システム(100)を動作させるための方法(200)であって、
1つ以上の演算装置(410)によって、前記ガスタービンエンジン(102)のベースライン出力を決定するステップ(202)と、
前記1つ以上の演算装置(410)によって、前記ベースライン出力をもたらすように前記ガスタービンエンジン(102)を動作させるステップ(204)と、
前記1つ以上の演算装置(410)によって、前記ベースライン出力よりも大きく、あるいは前記ベースライン出力よりも小さい所望の出力を決定するステップ(206)と、
前記ガスタービンエンジン(102)の有効出力が前記決定された所望の出力に一致するように、前記電気機械(162)を使用して、前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ガスタービンエンジン(102)へと力をもたらし、あるいは前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ガスタービンエンジン(102)から力を抽出するステップ(212)と
を含む方法(200)。 - 前記ハイブリッド電気推進システム(100)は、前記電気機械(162)に電気的に接続された電気エネルギ貯蔵ユニット(164)をさらに備える、請求項1に記載の方法(200)。
- 前記ガスタービンエンジン(102)の有効出力が前記決定された所望の出力に一致するように、前記電気機械(162)を使用して、前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ガスタービンエンジン(102)へと力をもたらし、あるいは前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ガスタービンエンジン(102)から力を抽出するステップ(212)は、前記1つ以上の演算装置(410)によって前記電気エネルギ貯蔵ユニット(164)から前記電気機械(162)へと電力をもたらし、あるいは前記1つ以上の演算装置(410)によって前記電気機械(162)から前記電気エネルギ貯蔵ユニット(164)へと電力を抽出するステップ(214)を含む、請求項2に記載の方法(200)。
- 前記ガスタービンエンジン(102)の有効出力が前記決定された所望の出力に一致するように、前記電気機械(162)を使用して、前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ガスタービンエンジン(102)へと力をもたらし、あるいは前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ガスタービンエンジン(102)から力を抽出するステップ(212)は、前記電気機械(162)を使用して、前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ガスタービンエンジン(102)へと差分の力をもたらし、あるいは前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ガスタービンエンジン(102)から差分の力を抽出するステップ(216)を含み、前記差分の力は、前記ベースライン出力の約1パーセント〜約20パーセントの間である、請求項2に記載の方法(200)。
- 前記1つ以上の演算装置(410)によって、所望の出力の平均が前記ガスタービンエンジン(102)の前記ベースライン出力よりも大きいか、あるいは小さいかを決定するステップ(220)
をさらに含み、
1つ以上の演算装置(410)によって、前記ガスタービンエンジン(102)のベースライン出力を決定するステップ(202)は、前記所望の出力の平均が前記ガスタービンエンジン(102)の前記ベースライン出力よりも大きい、または小さいという決定に応答して、前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ベースライン出力を変更するステップ(222)を含む、請求項2に記載の方法(200)。 - 前記1つ以上の演算装置(410)によって、前記電気エネルギ貯蔵ユニット(164)の充電の状態を決定するステップ(224)
をさらに含み、
1つ以上の演算装置(410)によって、前記ガスタービンエンジン(102)のベースライン出力を決定するステップ(202)は、前記電気エネルギ貯蔵ユニット(164)の充電の状態の決定に応答して、前記1つ以上の演算装置(410)によって前記ベースライン出力を変更するステップ(230)を含む、請求項2に記載の方法(200)。 - 前記1つ以上の演算装置によって、前記電気エネルギ貯蔵ユニット(164)の充電の状態を決定するステップ(224)は、前記1つ以上の演算装置(410)によって、充電の状態が所定のしきい値よりも上であるか、あるいは下であるかを決定するステップ(226)をさらに含む、請求項6に記載の方法(200)。
- 前記1つ以上の演算装置(410)によって、前記電気エネルギ貯蔵ユニット(164)の充電の状態を決定するステップ(224)は、前記1つ以上の演算装置(410)によって、或る時間期間における充電の状態の変化が所定のしきい値よりも大きいか、あるいは小さいかを決定するステップ(228)をさらに含む、請求項6に記載の方法(200)。
- 航空機(10)用のハイブリッド電気推進システム(100)であって、
タービン(144)および出力シャフト(156)を備えており、前記タービン(144)は、前記出力シャフト(156)に結合し、前記出力シャフト(156)を駆動するガスタービンエンジン(102)と、
前記出力シャフト(156)に結合した電気機械(162)と、
メモリおよび1つ以上のプロセッサ(410A)を備えており、前記メモリは、前記1つ以上のプロセッサ(410A)によって実行されたときに当該ハイブリッド電気推進システム(100)に機能を実行させる命令を格納しているコントローラ(166)と
を備えており、
前記機能は、
前記ガスタービンエンジン(102)のベースライン出力を決定すること、
前記ベースライン出力をもたらすように前記ガスタービンエンジン(102)を動作させること、
前記ベースライン出力よりも大きく、あるいは前記ベースライン出力よりも小さい所望の出力を決定すること、および
前記ガスタービンエンジン(102)の有効出力が前記決定された所望の出力に一致するように、前記電気機械(162)を使用して、前記ガスタービンエンジン(102)へと力をもたらし、あるいは前記ガスタービンエンジン(102)から力を抽出すること
を含む、ハイブリッド電気推進システム(100)。 - 前記ガスタービンエンジン(102)は、ターボシャフトエンジンである、請求項9に記載のハイブリッド電気推進システム(100)。
- 前記航空機(10)は、プロペラを有するヘリコプタであり、前記出力シャフト(156)は、前記プロペラを駆動するように構成されている、請求項10に記載のハイブリッド電気推進システム(100)。
- 前記所望の出力を決定することは、
前記ヘリコプタのコレクティブから入力を受信することと、
ビークルモデルおよび前記ヘリコプタのコレクティブから受信した入力に基づいて、前記所望の出力を決定することと
を含む、請求項11に記載のハイブリッド電気推進システム(100)。 - 前記電気機械(162)に電気的に接続することができる電気エネルギ貯蔵ユニット(164)
をさらに備える、請求項9に記載のハイブリッド電気推進システム(100)。 - 前記ガスタービンエンジン(102)の有効出力が前記決定された所望の出力に一致するように、前記電気機械(162)を使用して、前記ガスタービンエンジン(102)へと力をもたらし、あるいは前記ガスタービンエンジン(102)から力を抽出することは、前記電気エネルギ貯蔵ユニット(164)から前記電気機械(162)へと電力をもたらし、あるいは前記電気機械(162)から前記電気エネルギ貯蔵ユニット(164)へと電力を抽出することを含む、請求項13に記載のハイブリッド電気推進システム(100)。
- 前記ガスタービンエンジン(102)の有効出力が前記決定された所望の出力に一致するように、前記電気機械(162)を使用して、前記ガスタービンエンジン(102)へと力をもたらし、あるいは前記ガスタービンエンジン(102)から力を抽出することは、前記電気機械(162)を使用して、前記ガスタービンエンジン(102)へと差分の力をもたらし、あるいは前記ガスタービンエンジン(102)から差分の力を抽出することを含む、請求項9に記載のハイブリッド電気推進システム(100)。
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