JP2019056365A - 航空機用推進システム - Google Patents
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Abstract
Description
[実施態様1]
航空機(10)のハイブリッド電気推進システム(50)を動作させるための方法(300,400,500)であって、前記ハイブリッド電気推進システム(50)は、推進器(104)、ターボ機械(102)、および電気システムを含み、前記電気システムは、前記ターボ機械(102)に連結された電気機械(56)を含み、前記方法(300,400,500)は、
1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記ターボ機械(102)が前記推進器(104)を回転させるように前記ターボ機械(102)を動作させるステップ(302)と、
前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記ターボ機械(102)を動作させている間に前記ターボ機械(102)を加速するためのコマンドを受信するステップ(304)と、
前記ターボ機械(102)を加速するための前記受信したコマンドに応答して、前記ターボ機械(102)、または前記推進器(104)、またはその両方に動力を加えるために、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって電力を前記電気機械(56)に供給するステップ(306)と、
を含む方法(300,400,500)。
[実施態様2]
前記ハイブリッド電気推進システム(50)は、電気エネルギー蓄積ユニット(55)をさらに含み、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気機械(56)に電力を供給するステップ(306)は、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)から前記電気機械(56)に電力を供給するステップ(414,416,512)を含む、実施態様1に記載の方法(300,400,500)。
[実施態様3]
前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)から前記電気機械(56)に電力を供給するステップ(414,416,512)は、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気機械(56)を用いて少なくとも約15馬力の機械的動力を前記ターボ機械(102)、または前記推進器(104)、またはその両方に供給するステップ(418)を含む、実施態様2に記載の方法(300,400,500)。
[実施態様4]
前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって前記ターボ機械(102)を動作させるステップ(302)は、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、定常状態飛行動作条件で前記ターボ機械(102)を動作させるステップ(402)を含む、実施態様1に記載の方法(300,400,500)。
[実施態様5]
前記ターボ機械(102)を加速するための前記受信したコマンドに応答して、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記ターボ機械(102)の燃焼部(114)への燃料流量を初期時間にわたって実質的に一定に維持するステップ(428)
をさらに含む、実施態様4に記載の方法(300,400,500)。
[実施態様6]
前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記ターボ機械(102)の前記燃焼部(114)への前記燃料流量を前記初期時間にわたって実質的に一定に維持するステップ(428)は、前記ターボ機械(102)の高圧システムの回転速度を前記初期時間にわたって実質的に一定に維持するステップ、または前記ターボ機械(102)内の温度を前記初期時間にわたって実質的に一定に維持するステップ、またはその両方を含む、実施態様5に記載の方法(300,400,500)。
[実施態様7]
前記ターボ機械(102)を加速するための前記受信したコマンドに応答して、前記ターボ機械(102)のアクティブクリアランス制御システム(160)を使用して、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって前記ターボ機械(102)内の1つまたは複数のクリアランス(166)を増加させるステップ(424)
をさらに含む、実施態様4に記載の方法(300,400,500)。
[実施態様8]
前記ターボ機械(102)を加速するための前記受信したコマンドに応答して、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記ターボ機械(102)の燃焼部(114)への燃料流量を初期時間にわたって実質的に一定に維持するステップ(428)をさらに含み、前記アクティブクリアランス制御システム(160)を使用して、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって前記ターボ機械(102)内の前記1つまたは複数のクリアランス(166)を増加させるステップ(424)は、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記ターボ機械(102)の前記燃焼部(114)への前記燃料流量を前記初期時間にわたって実質的に一定に維持するステップ(428)と実質的に同時に、前記アクティブクリアランス制御システム(160)を使用して、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって前記ターボ機械(102)内の前記1つまたは複数のクリアランス(166)を増加させるステップ
を含む、実施態様4に記載の方法(300,400,500)。
[実施態様9]
前記アクティブクリアランス制御システム(160)を使用して、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって前記ターボ機械(102)内の前記1つまたは複数のクリアランス(166)を増加させるステップ(424)は、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気機械(56)に電力を供給するステップ(306)と実質的に同時に、前記アクティブクリアランス制御システム(160)を使用して、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記ターボ機械(102)内の前記1つまたは複数のクリアランス(166)を増加させるステップ(426)を含む、実施態様8に記載の方法(300,400,500)。
[実施態様10]
前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記定常状態飛行動作条件で前記ターボ機械(102)を動作させるステップ(402)は、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気機械(56)から電力を抽出するステップ(404,408,530)を含む、実施態様4に記載の方法(300,400,500)。
[実施態様11]
前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記ターボ機械(102)を動作させるステップ(302)は、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、アイドリング動作条件で前記ターボ機械(102)を動作させるステップ(502)を含む、実施態様1に記載の方法(300,400,500)。
[実施態様12]
前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記アイドリング動作条件で前記ターボ機械(102)を動作させている間に前記ターボ機械(102)を加速するための前記コマンドを受信するステップ(504)は、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記アイドリング動作条件で前記ターボ機械(102)を動作させている間に、前記ターボ機械(102)を離陸出力レベルまで加速するためのコマンドを受信するステップ(508)を含む、実施態様11に記載の方法(300,400,500)。
[実施態様13]
前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記アイドリング動作条件で前記ターボ機械(102)を動作させている間に前記ターボ機械(102)を加速するための前記コマンドを受信するステップ(504)は、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、推力増加コマンドを受信するステップ(506)を含む、実施態様11に記載の方法(300,400,500)。
[実施態様14]
前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記ターボ機械(102)を加速するための前記コマンドを受信するステップは、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、命令された推力増加の変化率を決定するステップ(524)をさらに含み、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気機械(56)に電力を供給するステップ(306)は、前記決定された推力増加の変化率に少なくとも部分的に基づいて、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気機械(56)に供給される電力量を変調するステップ(526)を含む、実施態様13に記載の方法(300,400,500)。
[実施態様15]
前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記ターボ機械(102)の動作パラメータを示すデータを受信するステップ(420)をさらに含み、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気機械(56)に電力を供給するステップ(306)は、前記ターボ機械(102)の前記動作パラメータを示す前記受信データに少なくとも部分的に基づいて、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気機械(56)に供給される電力量を変調するステップ(421)
を含む、実施態様1に記載の方法(300,400,500)。
[実施態様16]
前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記ターボ機械(102)の動作パラメータを示すデータを受信するステップ(420)と、
前記ターボ機械(102)の前記動作パラメータを示す前記受信データに少なくとも部分的に基づいて、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気機械(56)への電力の前記供給を終了させるステップ(432)と、
をさらに含む、実施態様1に記載の方法(300,400,500)。
[実施態様17]
前記ハイブリッド電気推進システム(50)は、電気エネルギー蓄積ユニット(55)をさらに含み、前記方法(300,400,500)は、
前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)の充電状態を示すデータを受信するステップ(422)をさらに含み、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気機械(56)に電力を供給するステップ(306)は、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)の前記充電状態を示す前記受信データに少なくとも部分的に基づいて、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気機械(56)に供給される電力量を変調するステップ(423)
を含む、実施態様1に記載の方法(300,400,500)。
[実施態様18]
前記ハイブリッド電気推進システム(50)は、電気エネルギー蓄積ユニット(55)をさらに含み、前記方法(300,400,500)は、
前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)の充電状態を示すデータを受信するステップ(422)と、
前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)の前記充電状態を示す前記受信データに少なくとも部分的に基づいて、前記電気機械(56)への電力の前記供給を終了させるステップと
をさらに含む、実施態様1に記載の方法(300,400,500)。
[実施態様19]
航空機(10)のためのハイブリッド電気推進システム(50)であって、
推進器(104)と、
前記推進器(104)を駆動して推力を発生させるために前記推進器(104)に連結されたターボ機械(102)と、
前記電気機械(56)と、前記電気機械(56)に電気的に接続可能な電気エネルギー蓄積ユニット(55)と、を含む電気システムであって、前記電気機械(56)は前記ターボ機械(102)に連結されている、電気システムと、
前記ターボ機械(102)を動作させている間に前記ターボ機械(102)を加速するためのコマンドを受信し、前記ターボ機械(102)を加速するための前記受信したコマンドに応答して、前記ターボ機械(102)、前記推進器(104)、またはその両方に電力を加えるために前記電気機械(56)に電力を供給するように構成されたコントローラ(150)と、
を含むハイブリッド電気推進システム(50)。
[実施態様20]
電気エネルギー蓄積ユニット(55)をさらに含み、前記電気機械(56)に電力を供給する際に、前記コントローラ(150)は、電力を前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)から前記電気機械(56)に供給するように構成される、
実施態様19に記載のハイブリッド電気推進システム(50)。
12 胴体
14 長手方向中心線
16 前端部
18 後端部
19 尾翼
20 第1の/左側翼部
22 第2の/右側翼部
24 第1の側(航空機の)
26 第2の側(航空機の)
28 前縁フラップ
30 後縁フラップ
32 垂直スタビライザ
34 水平スタビライザ
36 エレベータフラップ
38 外面/外板
50 ハイブリッド電気推進システム
52 第1の推進器アセンブリ
54 第2の推進器アセンブリ
55 電気エネルギー蓄積ユニット
56 電気機械
56A 第1の電気機械
56B 第2の電気機械
58 電力バス
60 電線
72 コントローラ
100 ターボファンエンジン
101 長手方向中心線/長手方向軸
102 ターボ機械
102A 第1のターボ機械
102B 第2のターボ機械
104 推進器/ファン
104A 第1の推進器
104B 第2の推進器
106 外側ケーシング
108 環状入口
110 低圧(LP)圧縮機/ブースタ
112 高圧(HP)圧縮機/ブースタ
114 燃焼部
116 第1の/高圧(HP)タービン
118 第2の/低圧(LP)タービン
120 ジェット排気ノズル部
121 コア空気流路
122 高圧(HP)シャフト/スプール/高圧スプール/HPスプール
124 低圧(LP)シャフト/スプール/低圧スプール/LPスプール
128 ファンブレード
130 ディスク
132 作動部材
134 動力ギヤボックス
136 回転可能なフロントハブ
138 ファンケーシング/外側ナセル
140 出口ガイドベーン
142 下流側部分
144 バイパス空気流路
150 コントローラ
160 アクティブクリアランス制御システム
162 作動部材
164 高圧(HP)タービンロータブレード
166 クリアランス
168 外側ライナー
200 電気推進器アセンブリ
202 長手方向中心線軸
204 推進器/ファン
206 電動モータ
208 ファンブレード
210 ファンシャフト
211 ピッチ変更機構
212 ファンケーシング/外側ナセル
214 コア
216 ストラット/出口ガイドベーン
218 ベアリング
300 方法
302 方法ステップ
304 方法ステップ
306 方法ステップ
400 方法ステップ/方法
402 方法ステップ
404 方法ステップ
406 方法ステップ
408 方法ステップ
410 方法ステップ
412 方法ステップ
414 方法ステップ
415 方法ステップ
416 方法ステップ
418 方法ステップ
420 方法ステップ
421 方法ステップ
422 方法ステップ
423 方法ステップ
424 方法ステップ
426 方法ステップ
428 方法ステップ
430 方法ステップ
432 方法ステップ
434 方法ステップ
500 方法ステップ/方法
502 方法ステップ
504 方法ステップ
506 方法ステップ
508 方法ステップ
510 方法ステップ
512 方法ステップ
516 方法ステップ
517 方法ステップ
518 方法ステップ
520 方法ステップ
522 方法ステップ
524 方法ステップ
526 方法ステップ
528 方法ステップ
530 方法ステップ
532 方法ステップ
534 方法ステップ
600 コンピューティングシステム
610 コンピューティングデバイス
610A プロセッサ
610B メモリデバイス
610C コンピュータ可読命令
610D データ
610E ネットワークインターフェース
Claims (15)
- 航空機(10)のハイブリッド電気推進システム(50)を動作させるための方法(300,400,500)であって、前記ハイブリッド電気推進システム(50)は、推進器(104)、ターボ機械(102)、および電気システムを含み、前記電気システムは、前記ターボ機械(102)に連結された電気機械(56)を含み、前記方法(300,400,500)は、
1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記ターボ機械(102)が前記推進器(104)を回転させるように前記ターボ機械(102)を動作させるステップ(302)と、
前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記ターボ機械(102)を動作させている間に前記ターボ機械(102)を加速するためのコマンドを受信するステップ(304)と、
前記ターボ機械(102)を加速するための前記受信したコマンドに応答して、前記ターボ機械(102)、または前記推進器(104)、またはその両方に動力を加えるために、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって電力を前記電気機械(56)に供給するステップ(306)と、
を含む方法(300,400,500)。 - 前記ハイブリッド電気推進システム(50)は、電気エネルギー蓄積ユニット(55)をさらに含み、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気機械(56)に電力を供給するステップ(306)は、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)から前記電気機械(56)に電力を供給するステップ(414,416,512)を含む、請求項1に記載の方法(300,400,500)。
- 前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)から前記電気機械(56)に電力を供給するステップ(414,416,512)は、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気機械(56)を用いて少なくとも約15馬力の機械的動力を前記ターボ機械(102)、または前記推進器(104)、またはその両方に供給するステップ(418)を含む、請求項2に記載の方法(300,400,500)。
- 前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって前記ターボ機械(102)を動作させるステップ(302)は、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、定常状態飛行動作条件で前記ターボ機械(102)を動作させるステップ(402)を含む、請求項1に記載の方法(300,400,500)。
- 前記ターボ機械(102)を加速するための前記受信したコマンドに応答して、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記ターボ機械(102)の燃焼部(114)への燃料流量を初期時間にわたって実質的に一定に維持するステップ(428)
をさらに含む、請求項4に記載の方法(300,400,500)。 - 前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記ターボ機械(102)の前記燃焼部(114)への前記燃料流量を前記初期時間にわたって実質的に一定に維持するステップ(428)は、前記ターボ機械(102)の高圧システムの回転速度を前記初期時間にわたって実質的に一定に維持するステップ、または前記ターボ機械(102)内の温度を前記初期時間にわたって実質的に一定に維持するステップ、またはその両方を含む、請求項5に記載の方法(300,400,500)。
- 前記ターボ機械(102)を加速するための前記受信したコマンドに応答して、前記ターボ機械(102)のアクティブクリアランス制御システム(160)を使用して、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって前記ターボ機械(102)内の1つまたは複数のクリアランス(166)を増加させるステップ(424)
をさらに含む、請求項4に記載の方法(300,400,500)。 - 前記ターボ機械(102)を加速するための前記受信したコマンドに応答して、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記ターボ機械(102)の燃焼部(114)への燃料流量を初期時間にわたって実質的に一定に維持するステップ(428)をさらに含み、前記アクティブクリアランス制御システム(160)を使用して、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって前記ターボ機械(102)内の前記1つまたは複数のクリアランス(166)を増加させるステップ(424)は、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記ターボ機械(102)の前記燃焼部(114)への前記燃料流量を前記初期時間にわたって実質的に一定に維持するステップ(428)と実質的に同時に、前記アクティブクリアランス制御システム(160)を使用して、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって前記ターボ機械(102)内の前記1つまたは複数のクリアランス(166)を増加させるステップ
を含む、請求項7に記載の方法(300,400,500)。 - 前記アクティブクリアランス制御システム(160)を使用して、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって前記ターボ機械(102)内の前記1つまたは複数のクリアランス(166)を増加させるステップ(424)は、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気機械(56)に電力を供給するステップ(306)と実質的に同時に、前記アクティブクリアランス制御システム(160)を使用して、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記ターボ機械(102)内の前記1つまたは複数のクリアランス(166)を増加させるステップ(426)を含む、請求項8に記載の方法(300,400,500)。
- 前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記定常状態飛行動作条件で前記ターボ機械(102)を動作させるステップ(402)は、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記電気機械(56)から電力を抽出するステップ(404,408,530)を含む、請求項4に記載の方法(300,400,500)。
- 前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記ターボ機械(102)を動作させるステップ(302)は、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、アイドリング動作条件で前記ターボ機械(102)を動作させるステップ(502)を含む、請求項1に記載の方法(300,400,500)。
- 前記1つまたは複数のコンピューティングデバイスによって、前記ターボ機械を加速するための前記コマンドを受信するステップ(504)は、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイスによって、前記アイドリング動作条件で前記ターボ機械を動作させている間に前記ターボ機械を加速するための前記コマンドを受信するステップ(504)を含み、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイスによって、前記アイドリング動作条件で前記ターボ機械を動作させている間に前記ターボ機械を加速するための前記コマンドを受信するステップ(504)は、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイスによって、前記アイドリング動作条件で前記ターボ機械を動作させている間に、前記ターボ機械を離陸出力レベルまで加速するためのコマンドを受信するステップ(508)を含む、請求項11に記載の方法。
- 前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、前記アイドリング動作条件で前記ターボ機械(102)を動作させている間に前記ターボ機械(102)を加速するための前記コマンドを受信するステップ(504)は、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイス(610)によって、推力増加コマンドを受信するステップ(506)を含む、請求項11に記載の方法(300,400,500)。
- 航空機(10)のためのハイブリッド電気推進システム(50)であって、
推進器(104)と、
前記推進器(104)を駆動して推力を発生させるために前記推進器(104)に連結されたターボ機械(102)と、
前記電気機械(56)と、前記電気機械(56)に電気的に接続可能な電気エネルギー蓄積ユニット(55)と、を含む電気システムであって、前記電気機械(56)は前記ターボ機械(102)に連結されている、電気システムと、
前記ターボ機械(102)を動作させている間に前記ターボ機械(102)を加速するためのコマンドを受信し、前記ターボ機械(102)を加速するための前記受信したコマンドに応答して、前記ターボ機械(102)、前記推進器(104)、またはその両方に電力を加えるために前記電気機械(56)に電力を供給するように構成されたコントローラ(150)と、
を含むハイブリッド電気推進システム(50)。 - 電気エネルギー蓄積ユニット(55)をさらに含み、前記電気機械(56)に電力を供給する際に、前記コントローラ(150)は、電力を前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)から前記電気機械(56)に供給するように構成される、
請求項14に記載のハイブリッド電気推進システム(50)。
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