JP7330670B2 - 航空機用推進システム - Google Patents
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Description
さらに、図4のハイブリッド電気推進システム50は、電気システムをさらに含む。電気システムは、第1の電気機械56Aと、第2の電気機械56Bと、第1の電気機械56Aおよび第2の電気機械56B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。第1の電気機械56Aは、第1のターボ機械102Aにさらに連結される。より具体的には、図示した実施形態では、第1の電気機械56Aは、第1のターボ機械102Aの高圧システムに連結され、より具体的には、第1のターボ機械102Aの高圧スプール122に連結される。このようにして、第1の電気機械56Aは、第1のターボ機械102Aの高圧システムから動力を取り出し、および/または第1のターボ機械102Aの高圧システムに動力を供給することができる。
[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(400)であって、前記ハイブリッド電気推進システム(50)は、ターボ機械(102)と、前記ターボ機械(102)に連結された電気機械(56)とを含み、前記方法(400)は、
前記ターボ機械(102)の動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ(410)と、
前記ターボ機械(102)の前記動作可能性パラメータを示す前記受信した情報の少なくとも一部に基づいて、前記ターボ機械(102)が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ(412)と、
前記ターボ機械(102)が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記電気機械(56)を用いて電力を発生させるために前記ハイブリッド電気推進システム(50)を発電モードで動作させるステップ(415)と
を含む方法(400)。
[実施態様2]
前記ターボ機械(102)の前記動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ(410)は、前記ターボ機械(102)の排気ガス温度を示す情報を受信するステップ(416)を含み、前記ターボ機械(102)が前記所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ(412)は、前記ターボ機械(102)の前記排気ガス温度が排気ガス温度しきい値より低いことを判定するステップ(418)を含む、実施態様1に記載の方法(400)。
[実施態様3]
前記ターボ機械(102)の前記動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ(410)は、前記ターボ機械(102)のストールマージンを示す情報を受信するステップ(420)を含み、前記ターボ機械(102)が前記所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ(412)は、前記ターボ機械(102)の前記ストールマージンがストールマージンしきい値を上回ることを判定するステップ(422)を含む、実施態様1に記載の方法(400)。
[実施態様4]
前記ターボ機械(102)の前記動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ(410)は、前記ターボ機械(102)の加速要求を示す情報を受信するステップ(424)を含み、前記ターボ機械(102)が前記所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ(412)は、前記ターボ機械(102)の前記加速要求が所定のしきい値を下回ることを判定するステップ(426)を含む、実施態様1に記載の方法(400)。
[実施態様5]
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、電力を発生させるために前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記発電モードで動作させるステップ(415)は、前記ターボ機械(102)が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記電気機械(56)を用いて前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)を充電するために前記ハイブリッド電気推進システム(50)を充電モードで動作させるステップ(414)を含む、実施態様1に記載の方法(400)。
[実施態様6]
前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)が充電受け入れモードにあることを判定するステップ(402)をさらに含み、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)が前記充電受け入れモードにあることを判定するステップ(402)は、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)の充電状態が所定の最大レベル未満であることを判定するステップを含み、
前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記充電モードで動作させるステップ(414)は、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)が前記充電受け入れモードにあると判定したことに応答し、かつ、前記ターボ機械(102)が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記充電モードで動作させるステップ(430)を含む、
実施態様5に記載の方法(400)。
[実施態様7]
前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)が前記充電受け入れモードにあることを判定するステップ(402)は、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)の温度を示す情報を受信するステップ(406)と、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)の前記温度が指定範囲内にあることを判定するステップ(408)とを含む、実施態様6に記載の方法(400)。
[実施態様8]
前記電気機械(56)を用いて前記ハイブリッド電気推進システム(50)を、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)を充電するための前記充電モードで動作させるステップ(414)は、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)に供給される電力量を変調するステップ(436)をさらに含む、実施態様5に記載の方法(400)。
[実施態様9]
前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)に供給される前記電力量を変調するステップ(436)は、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)の充電状態に少なくとも部分的に基づいて前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)に供給される前記電力量を変調するステップを含む、実施態様8に記載の方法(400)。
[実施態様10]
前記電気機械(56)を用いて電力を発生させるために前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記発電モードで動作させるステップ(415)は、前記ターボ機械(102)が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記ハイブリッド電気推進システム(50)または前記航空機(10)の負荷に電力を移送するために前記ハイブリッド電気推進システム(50)を電気移送モードで動作させるステップ(444)を含む、実施態様1に記載の方法(400)。
[実施態様11]
前記負荷に電力を移送するために前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記電気移送モードで動作させるステップ(444)は、前記負荷に供給される電力量を変調するステップ(446)を含む、実施態様10に記載の方法(400)。
[実施態様12]
前記負荷に供給される前記電力量を変調するステップは(446)、前記ターボ機械(102)の前記動作可能性パラメータを示す前記受信した情報に少なくとも部分的に基づいて前記負荷に供給される前記電力量を変調するステップ(448)を含む、実施態様11に記載の方法(400)。
[実施態様13]
前記負荷に電力を移送するために前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記電気移送モードで動作させるステップ(444)は、少なくとも約5キロワットの電力を前記負荷に供給するステップ(450)を含む、実施態様10に記載の方法(400)。
[実施態様14]
前記負荷が受電モードにあることを判定するステップ(452)をさらに含み、
前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記電気移送モードで動作させるステップ(444)は、前記負荷が前記受電モードにあると判定したことに応答し、かつ、前記ターボ機械(102)が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記電気移送モードで動作させるステップ(454)を含む、
実施態様10に記載の方法(400)。
[実施態様15]
前記ターボ機械(102)が定常状態条件で動作していることを判定するステップ(456)をさらに含み、前記電気機械(56)を用いて前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)を充電するために前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記電気移送モードで動作させるステップ(444)は、前記ターボ機械(102)が前記定常状態条件で動作していると判定したことに応答して、前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記電気移送モードで動作させるステップ(458)
を含む、実施態様10に記載の方法(400)。
[実施態様16]
前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記電気移送モードで動作させるステップ(444)は、前記ターボ機械(102)で前記電気機械(56)を回転させるステップ(451)を含む、実施態様10に記載の方法(400)。
[実施態様17]
前記電気機械(56)は、第1の電気機械(56A)であり、前記ハイブリッド電気推進システム(50)は、第2の電気機械(56B)と、前記第2の電気機械(56B)に連結された第2の推進器(104B)とをさらに含み、前記電気機械(56)を用いて電力を発生させるために前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記発電モードで動作させるステップ(415)は、前記第2の推進器(104B)を駆動し、前記航空機(10)に推進力利益を提供するために、前記ハイブリッド電気推進システム(50)の前記第1の電気機械(56A)から前記第2の電気機械(56B)に電力を供給するステップを含む、実施態様1に記載の方法(400)。
[実施態様18]
前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記充電モードで動作させるステップ(308)は、実質的に一定の出力を維持するように前記ターボ機械(102)の動作を変更するステップ(310)を含む、実施態様1に記載の方法(400)。
[実施態様19]
ハイブリッド電気推進システム(50)であって、
ターボ機械(102)と、
前記ターボ機械(102)に連結された電気機械(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と、
前記ターボ機械(102)の動作可能性パラメータを示す受信した情報の少なくとも一部に基づいて、前記ターボ機械(102)が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するように、さらに前記ターボ機械(102)が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記電気機械(56)を用いて前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)を充電するために前記ハイブリッド電気推進システム(50)を充電モードで動作させるように構成されたコントローラ(72)と
を含むハイブリッド電気推進システム(50)。
[実施態様20]
前記動作可能性パラメータは、前記ターボ機械(102)の排気ガス温度、前記ターボ機械(102)のストールマージン、および前記ターボ機械(102)の加速要求のうちの1つまたは複数である、実施態様19に記載のハイブリッド電気推進システム(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の翼部/左側翼部
22 第2の翼部/右側翼部
24 第1の側
26 第2の側
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 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
124 低圧(LP)シャフト/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
200 電気推進器アセンブリ
202 長手方向中心線軸
204 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、流れ図、概略図
400 方法
500 コンピューティングシステム
510 コンピューティングデバイス
510A プロセッサ
510B メモリデバイス
510C コンピュータ可読命令
510D データ
510E ネットワークインターフェース
Claims (18)
- 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(400)であって、前記ハイブリッド電気推進システム(50)は、
第1の推進器アセンブリ(52)であって、前記第1の推進器アセンブリ(52)は、
ターボ機械(102)と、
前記ターボ機械(102)に連結された第1の推進器(104)と、
前記ターボ機械(102)に連結された電気機械(56)とを含む第1の推進器アセンブリ(52)と、
電気推進器アセンブリである第2の推進器アセンブリ(54)と、
前記電気機械(56)および前記第2の推進器アセンブリ(54)に電気的に連結された電気エネルギー蓄積ユニット(55)とを含み、前記方法(400)は、
前記ターボ機械(102)の動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ(410)と、
前記ターボ機械(102)の前記動作可能性パラメータを示す前記受信した情報の少なくとも一部に基づいて、前記ターボ機械(102)が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ(412)と、
前記ターボ機械(102)が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記電気機械(56)を用いて電力を発生させて、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)を充電するために前記ハイブリッド電気推進システム(50)を発電モードで動作させるステップ(415)と、
前記電気機械(56)および前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)のうちの少なくとも1つから前記第2の推進器アセンブリ(54)に電力を提供して、前記第2の推進器アセンブリ(54)を少なくとも部分的に駆動させるステップと
を含み、
前記動作可能性パラメータは、前記ターボ機械(102)の排気ガス温度、前記ターボ機械(102)のストールマージン、および前記ターボ機械(102)の加速要求のうちの1つまたは複数である、方法(400)。 - 前記ターボ機械(102)の前記動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ(410)は、前記ターボ機械(102)の排気ガス温度を示す情報を受信するステップ(416)を含み、前記ターボ機械(102)が前記所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ(412)は、前記ターボ機械(102)の前記排気ガス温度が排気ガス温度しきい値より低いことを判定するステップ(418)を含む、請求項1に記載の方法(400)。
- 前記ターボ機械(102)の前記動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ(410)は、前記ターボ機械(102)のストールマージンを示す情報を受信するステップ(420)を含み、前記ターボ機械(102)が前記所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ(412)は、前記ターボ機械(102)の前記ストールマージンがストールマージンしきい値を上回ることを判定するステップ(422)を含む、請求項1に記載の方法(400)。
- 前記ターボ機械(102)の前記動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ(410)は、前記ターボ機械(102)の加速要求を示す情報を受信するステップ(424)を含み、前記ターボ機械(102)が前記所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ(412)は、前記ターボ機械(102)の前記加速要求が所定のしきい値を下回ることを判定するステップ(426)を含む、請求項1に記載の方法(400)。
- 前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)が充電受け入れモードにあることを判定するステップ(402)をさらに含み、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)が前記充電受け入れモードにあることを判定するステップ(402)は、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)の充電状態が所定の最大レベル未満であることを判定するステップを含み、
前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記発電モードで動作させるステップ(414)は、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)が前記充電受け入れモードにあると判定したことに応答し、かつ、前記ターボ機械(102)が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記電気機械(56)を用いて前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)を充電するために前記ハイブリッド電気推進システム(50)を充電モードで動作させるステップ(430)を含む、
請求項1から4のいずれか一項に記載の方法(400)。 - 前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)が前記充電受け入れモードにあることを判定するステップ(402)は、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)の温度を示す情報を受信するステップ(406)と、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)の前記温度が指定範囲内にあることを判定するステップ(408)とを含む、請求項5に記載の方法(400)。
- 前記電気機械(56)を用いて前記ハイブリッド電気推進システム(50)を、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)を充電するための前記充電モードで動作させるステップ(414)は、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)に供給される電力量を変調するステップ(436)をさらに含む、請求項5に記載の方法(400)。
- 前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)に供給される前記電力量を変調するステップ(436)は、前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)の充電状態に少なくとも部分的に基づいて前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)に供給される前記電力量を変調するステップを含む、請求項7に記載の方法(400)。
- 前記電気機械(56)を用いて電力を発生させるために前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記発電モードで動作させるステップ(415)は、前記ターボ機械(102)が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記ハイブリッド電気推進システム(50)または前記航空機(10)の負荷に電力を移送するために前記ハイブリッド電気推進システム(50)を電気移送モードで動作させるステップ(444)を含む、請求項1に記載の方法(400)。
- 前記負荷に電力を移送するために前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記電気移送モードで動作させるステップ(444)は、前記負荷に供給される電力量を変調するステップ(446)を含む、請求項9に記載の方法(400)。
- 前記負荷に供給される前記電力量を変調するステップは(446)、前記ターボ機械(102)の前記動作可能性パラメータを示す前記受信した情報に少なくとも部分的に基づいて前記負荷に供給される前記電力量を変調するステップ(448)を含む、請求項10に記載の方法(400)。
- 前記負荷に電力を移送するために前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記電気移送モードで動作させるステップ(444)は、少なくとも約5キロワットの電力を前記負荷に供給するステップ(450)を含む、請求項9に記載の方法(400)。
- 前記負荷が受電モードにあることを判定するステップ(452)をさらに含み、
前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記電気移送モードで動作させるステップ(444)は、前記負荷が前記受電モードにあると判定したことに応答し、かつ、前記ターボ機械(102)が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記電気移送モードで動作させるステップ(454)を含む、
請求項9に記載の方法(400)。 - 前記ターボ機械(102)が定常状態条件で動作していることを判定するステップ(456)をさらに含み、前記ハイブリッド電気推進システム(50)または前記航空機(10)の負荷に電力を移送するために前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記電気移送モードで動作させるステップ(444)は、前記ターボ機械(102)が前記定常状態条件で動作していると判定したことに応答して、前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記電気移送モードで動作させるステップ(458)
を含む、請求項9に記載の方法(400)。 - 前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記電気移送モードで動作させるステップ(444)は、前記ターボ機械(102)で前記電気機械(56)を回転させるステップ(451)を含む、請求項9に記載の方法(400)。
- 前記電気機械(56)は、第1の電気機械(56A)であり、前記ハイブリッド電気推進システム(50)は、第2の電気機械(56B)と、前記第2の電気機械(56B)に連結された第2の推進器(104B)とをさらに含み、前記電気機械(56)を用いて電力を発生させるために前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記発電モードで動作させるステップ(415)は、前記第2の推進器(104B)を駆動し、前記航空機(10)に推進力利益を提供するために、前記ハイブリッド電気推進システム(50)の前記第1の電気機械(56A)から前記第2の電気機械(56B)に電力を供給するステップを含む、請求項1に記載の方法(400)。
- 前記ハイブリッド電気推進システム(50)を前記発電モードで動作させるステップ(308)は、実質的に一定の出力を維持するように前記ターボ機械(102)の動作を変更するステップ(310)を含む、請求項1に記載の方法(400)。
- 航空機用のハイブリッド電気推進システム(50)であって、
第1の推進器アセンブリ(52)であって、前記第1の推進器アセンブリ(52)は、
ターボ機械(102)と、
前記ターボ機械(102)に連結された第1の推進器(104)と、
前記ターボ機械(102)に連結された電気機械(56)とを含む第1の推進器アセンブリ(52)と、
電気推進器アセンブリである第2の推進器アセンブリ(54)と、
前記電気機械(56)および前記第2の推進器アセンブリ(54)に電気的に連結された電気エネルギー蓄積ユニット(55)と、
コントローラ(72)であって、
前記ターボ機械(102)の動作可能性パラメータを示す受信した情報の少なくとも一部に基づいて、前記ターボ機械(102)が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定することと、
前記ターボ機械(102)が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記電気機械(56)を用いて前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)を充電するために前記ハイブリッド電気推進システム(50)を充電モードで動作させることと、
前記電気機械(56)および前記電気エネルギー蓄積ユニット(55)のうちの少なくとも1つから前記第2の推進器アセンブリ(54)に電力を提供して、前記第2の推進器アセンブリ(54)を少なくとも部分的に駆動させるように前記ハイブリッド電気推進システム(50)を動作させることとを行うように構成されたコントローラ(72)と
を含み、
前記動作可能性パラメータは、前記ターボ機械(102)の排気ガス温度、前記ターボ機械(102)のストールマージン、および前記ターボ機械(102)の加速要求のうちの1つまたは複数である、ハイブリッド電気推進システム(50)。
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