JP2019528213A - 二重圧縮機4ホイールターボマシンを用いた環境制御システムの改善された予冷方法および航空機 - Google Patents
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Abstract
Description
[実施態様1]
ガスタービンエンジン(12)を使用して抽気を環境制御システム(48)に提供する方法(200)であって、前記方法(200)は、
前記環境制御システム(48)に対する抽気需要を決定すること(210)と、
前記ガスタービンエンジン(12)の圧縮機から低圧抽気(66、66a、66b)および高圧抽気(68)を、ターボエアサイクルマシン(38)の第1タービン部(40a)と第1圧縮機部(42a)または第2圧縮機部(42b)の少なくとも一方に選択的に供給し、前記第1タービン部(40a)は冷却空気流(70)を放出し、前記第1圧縮機部(42a)または前記第2圧縮機部(42b)のうちの前記少なくとも一方は圧縮空気流(72a、72b、72c)を放出すること(220)と、
前記冷却空気流(70)を第2タービン部(40b)に選択的に供給し、前記第2タービン部(40b)はさらなる冷却空気流(70)を放出すること(230)と、
前記第1タービン部(40a)から放出された前記冷却空気流(70)または前記第2タービン部(40b)から放出された前記さらなる冷却空気流(70)の少なくとも一方を、前記第1圧縮機部(42a)または前記第2圧縮機部(42b)の少なくとも一方から放出された前記圧縮空気流(72a、72b、72c)と組み合わせて調整空気流(74)を形成すること(250)と
を含み、
低圧抽気(66、66a、66b)および高圧抽気(68)を前記選択的に供給すること(220)と、前記冷却空気流(70)を選択的に供給すること(230)は、前記調整空気流(74)が前記決定された抽気需要を満たすように制御される、方法(200)。
[実施態様2]
低圧抽気(66、66a、66b)および高圧抽気(68)を前記選択的に供給すること(220)が、低圧抽気(66、66a、66b)を前記第1圧縮機部(42a)と前記第2圧縮機部(42b)の両方に選択的に供給することを含む、実施態様1に記載の方法(200)。
[実施態様3]
前記第1圧縮機部(42a)と前記第2圧縮機部(42b)とが並行して供給される、実施態様2に記載の方法(200)。
[実施態様4]
前記抽気需要を決定すること(210)は、前記環境制御システム(48)に対する流量需要を決定することを含む、実施態様1に記載の方法(200)。
[実施態様5]
前記決定された流量需要に基づいて、前記第1圧縮機部(42a)および前記第2圧縮機部(42b)に供給される流量を決定することをさらに含む、実施態様4に記載の方法(200)。
[実施態様6]
前記第2タービン部(40b)に前記冷却空気流(70)を選択的に供給すること(230)は、前記第2タービン部(40b)に前記冷却空気流(70)の100%未満を供給することを含む、実施態様1に記載の方法(200)。
[実施態様7]
前記第2タービン部(40b)に前記冷却空気流(70)を選択的に供給すること(230)は、前記第2タービン部(40b)に前記冷却空気流(70)の100%を供給することを含む、実施態様1に記載の方法(200)。
[実施態様8]
低圧抽気(66、66a、66b)を選択的に供給することは、低圧抽気(66、66a、66b)および周囲空気(51)を前記第1圧縮機部(42a)または前記第2圧縮機部(42b)の少なくとも一方に選択的に供給することをさらに含む、実施態様1に記載の方法(200)。
[実施態様9]
低圧抽気(66、66a、66b)および周囲空気(51)を選択的に供給することは、低圧抽気(66)または周囲空気(51)の一方を100%、および低圧抽気(66、66a、66b)または周囲空気(51)の他方を0%供給することを含む、実施態様8に記載の方法(200)。
[実施態様10]
航空機(10)であって、
抽気入口(49)を有する環境制御システム(48)と、
少なくとも1つの低圧抽気供給源と、少なくとも1つの高圧抽気供給源とを有するガスタービンエンジン(12)と、
回転連結された第1タービン部(40a)、第2タービン部および第1圧縮機部(42a)と選択的に回転連結された第2圧縮機部(42b)とを有するターボエアサイクルマシン(38)と、
低圧および高圧抽気供給源を、第1タービン部(40a)と、第1圧縮機部(42a)または第2圧縮機部(42b)の少なくとも一方に選択的に流体連結する上流ターボエジェクタと、
第1タービン部(40a)または第2タービン部(40b)の少なくとも一方からの流体出力を、第1圧縮機部(42a)または第2圧縮機部(42b)の少なくとも一方からの流体出力と流体的に組み合わせて、環境制御システム(48)の抽気入口(49)に供給される共通の流れにする下流ターボエジェクタ(44)と
を備えた、航空機(10)。
[実施態様11]
前記第1圧縮機部(42a)と前記第2圧縮機部(42b)とが並列である、実施態様10に記載の航空機(10)。
[実施態様12]
前記第1タービン部(40a)、前記第2タービン部(40b)、および前記第1圧縮機部(42a)は、共通シャフト(41)に回転連結されている、実施態様11に記載の航空機(10)。
[実施態様13]
前記第2圧縮機部(42b)を前記共通シャフト(41)に選択的に連結するように構成された、クラッチアセンブリ、分離機構、または機械的ヒューズ切断のうちの少なくとも1つをさらに備える、実施態様12に記載の航空機(10)。
[実施態様14]
前記第1タービン部(40a)の前記流体出力を前記下流ターボエジェクタ(44)に流体連結するバイパス導管(43)をさらに備える、実施態様10記載の航空機(10)。
[実施態様15]
前記バイパス導管(43)を通る流体流れを選択的に制御するように構成されたバイパスバルブ(47)をさらに備える、実施態様14に記載の航空機(10)。
[実施態様16]
前記上流ターボエジェクタ内の周囲空気供給源を前記低圧抽気供給源に流体連結する供給源バルブをさらに備える、実施態様10に記載の航空機(10)。
[実施態様17]
前記上流ターボエジェクタが、前記低圧抽気供給源を前記圧縮機部(42a、42b)と前記周囲空気供給源とに同時に供給するように構成された、実施態様16に記載の航空機(10)。
[実施態様18]
航空機(10)の環境制御システム(48)に空気を供給する方法(200)であって、前記方法(200)は、
周囲空気(51)、低圧抽気(66、66a、66b)、または高圧抽気(68)のうちの少なくとも幾つかをターボエアサイクルマシン(38)に選択的に供給し、環境制御システム(48)の動作上の需要により前記抽気を事前調整すること(240)
を含み、
前記選択的供給(240)は、所望の流れ容量に基づいて第1圧縮機部(42a)または第2圧縮機部(42b)のうちの少なくとも一方に選択的に供給することを含み、
前記事前調整(240)は、さらなる冷却のために、前記ターボエアサイクルマシン(38)の第1タービン部(40a)から前記ターボエアサイクルマシン(38)の第2タービン部(40b)に放出された流体出力を選択的に供給することを含む、方法(200)。
[実施態様19]
前記ターボエアサイクルマシン(38)の前記第1圧縮機部(42a)または前記第2圧縮機部(42b)のうちの前記少なくとも一方からの流体出力を、前記ターボエアサイクルマシン(38)の前記第1タービン部(40a)または前記ターボエアサイクルマシン(38)の前記第2タービン部(40b)のうちの少なくとも一方から放出される流体出力に、選択的に供給することをさらに含む、実施態様18記載の方法(200)。
[実施態様20]
前記第2圧縮機部(42b)を分離することをさらに含む、実施態様18に記載の方法(200)。
12 ガスタービンエンジン
14 胴体
16 コックピット
18 翼アセンブリ
20 抽気システム
22 ファン
24 抽気ポート
25 燃焼部
26 圧縮機部
27 タービン部
28 温度センサ
29 排気部
30 多段低圧圧縮機
32 多段高圧圧縮機
34 低圧抽気ポート
36 高圧抽気ポート
38 ターボエアサイクルマシン
40a 第1タービン部
40b 第2タービン部
41 共通シャフト
42a 第1圧縮機部
42b 第2圧縮機部
43 バイパス導管
44 下流ターボエジェクタ
45 比例バルブアセンブリ、制御可能バルブアセンブリ
46 第1制御可能バルブ
46a 一体型チェックバルブ
47 バイパスバルブ
48 環境制御システム(ECS)
49 抽気入口
50 第2制御可能バルブ
51 周囲空気
52 チェックバルブ
54 圧縮機出力
56 第1タービン出力、流体出力
58 スロート、スロート部
60 コントローラモジュール、コントローラ
62 プロセッサ
64 メモリ
66 低圧抽気流、低圧空気流、入力空気流
66a 第1部分、空気流
66b 第2部分、空気流
68 高圧抽気流、高圧空気流、入力空気流
70 冷却空気流
71 第2タービン出力、冷却空気流
72a 圧縮空気流、圧縮機出力空気流、圧縮機出力圧力
72b 圧縮空気流、圧縮機出力圧力
72c 圧縮空気流、高圧質量空気流、圧縮機出力空気流、合流圧縮空気流
73 バイパス空気流
74 合流空気流、共通混合流、出力空気流、調製空気流
75 タービン出力空気流、低圧質量空気流
76 抽気需要信号
80 デカプラ
86 バルブ
88 チェックバルブ
100 左側空調パック
102 右側空調パック
104 混合マニホールド
106 機内
108 フライトデッキ
110 遮断バルブ
112 流れ制御バルブ
114 バルブ
116 防氷システム
118 チェックバルブ
130 バルブ
132 摺動可能ニードル
200 方法
Claims (10)
- ガスタービンエンジン(12)を使用して抽気を環境制御システム(48)に提供する方法(200)であって、前記方法(200)は、
前記環境制御システム(48)に対する抽気需要を決定すること(210)と、
前記ガスタービンエンジン(12)の圧縮機から低圧抽気(66、66a、66b)および高圧抽気(68)を、ターボエアサイクルマシン(38)の第1タービン部(40a)と第1圧縮機部(42a)または第2圧縮機部(42b)の少なくとも一方に選択的に供給し、前記第1タービン部(40a)は冷却空気流(70)を放出し、前記第1圧縮機部(42a)または前記第2圧縮機部(42b)のうちの前記少なくとも一方は圧縮空気流(72a、72b、72c)を放出すること(220)と、
前記冷却空気流(70)を第2タービン部(40b)に選択的に供給し、前記第2タービン部(40b)はさらなる冷却空気流(70)を放出すること(230)と、
前記第1タービン部(40a)から放出された前記冷却空気流(70)または前記第2タービン部(40b)から放出された前記さらなる冷却空気流(70)の少なくとも一方を、前記第1圧縮機部(42a)または前記第2圧縮機部(42b)の少なくとも一方から放出された前記圧縮空気流(72a、72b、72c)と組み合わせて調整空気流(74)を形成すること(250)と
を含み、
低圧抽気(66、66a、66b)および高圧抽気(68)を前記選択的に供給すること(220)と、前記冷却空気流(70)を選択的に供給すること(230)は、前記調整空気流(74)が前記決定された抽気需要を満たすように制御される、方法(200)。 - 低圧抽気(66、66a、66b)および高圧抽気(68)を前記選択的に供給すること(220)が、低圧抽気(66、66a、66b)を前記第1圧縮機部(42a)と前記第2圧縮機部(42b)の両方に選択的に供給することを含む、請求項1に記載の方法(200)。
- 前記第1圧縮機部(42a)と前記第2圧縮機部(42b)とが並行して供給される、請求項2に記載の方法(200)。
- 前記抽気需要を決定すること(210)は、前記環境制御システム(48)に対する流量需要を決定することを含む、請求項1に記載の方法(200)。
- 前記決定された流量需要に基づいて、前記第1圧縮機部(42a)および前記第2圧縮機部(42b)に供給される流量を決定することをさらに含む、請求項4に記載の方法(200)。
- 低圧抽気(66、66a、66b)を選択的に供給することは、低圧抽気(66、66a、66b)および周囲空気(51)を前記第1圧縮機部(42a)または前記第2圧縮機部(42b)の少なくとも一方に選択的に供給することをさらに含む、請求項1に記載の方法(200)。
- 航空機(10)であって、
抽気入口(49)を有する環境制御システム(48)と、
少なくとも1つの低圧抽気供給源と、少なくとも1つの高圧抽気供給源とを有するガスタービンエンジン(12)と、
回転連結された第1タービン部(40a)、第2タービン部および第1圧縮機部(42a)と選択的に回転連結された第2圧縮機部(42b)とを有するターボエアサイクルマシン(38)と、
低圧および高圧抽気供給源を、第1タービン部(40a)と、第1圧縮機部(42a)または第2圧縮機部(42b)の少なくとも一方に選択的に流体連結する上流ターボエジェクタと、
第1タービン部(40a)または第2タービン部(40b)の少なくとも一方からの流体出力を、第1圧縮機部(42a)または第2圧縮機部(42b)の少なくとも一方からの流体出力と流体的に組み合わせて、環境制御システム(48)の抽気入口(49)に供給される共通の流れにする下流ターボエジェクタ(44)と
を備えた、航空機(10)。 - 前記第1圧縮機部(42a)と前記第2圧縮機部(42b)とが並列である、請求項7に記載の航空機(10)。
- 前記第1タービン部(40a)、前記第2タービン部(40b)、および前記第1圧縮機部(42a)は、共通シャフト(41)に回転連結されている、請求項8に記載の航空機(10)。
- 前記第2圧縮機部(42b)を前記共通シャフト(41)に選択的に連結するように構成された、クラッチアセンブリ、分離機構、または機械的ヒューズ切断のうちの少なくとも1つをさらに備える、請求項9に記載の航空機(10)。
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