KR101914313B1 - 항공기 가스 터빈으로 인가되는 전기의 발생을 제어하기 위한 방법 및 상기 방법을 구현하는 장치 - Google Patents

항공기 가스 터빈으로 인가되는 전기의 발생을 제어하기 위한 방법 및 상기 방법을 구현하는 장치 Download PDF

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Abstract

항공기 가스 터빈으로 인가되는 전기의 발생을 제어하기 위한 방법 및 이러한 방법을 구현하는 장치.
본 발명은, 특히 과도 페이즈 동안 전기력의 흡수를 감소시켜, 작동 라인에 대해 충분히 큰 서지 여유를 보존함으로써 가스 터빈의 가스 발생기의 가속 효율을 개선하기 위한 방법과 관련된다. 이러한 목적으로, 본 발명은 항공기내의 전기 망의 전압을 조절함으로써 가스 발생기의 가속/감속 힘을 증가시키기 위해 제공된다. 하나의 실시예에서, 가스 터빈의 시동 단계(50) 후, 기내 망(10)의 전압이, 기내 망(10)의 메인 전기 발생 소스(7)의 언로딩/로딩 상태(EDEL, ELES, ESTAB)를 결정하는 단계(100)에 의해 제어되는 전압 설정 값(CT)에 의해 조절된다. 상태-결정 단계(100)는 항공기(41)의 추진부에 공급되는 소비 전력에 대한 수요(PPKEL)에 따라 수행된다. 상기 상태-결정 단계에 언로딩/로딩 상태의 결정에 따라 복수의 레벨(UH, UB, UM) 중에서 전압 설정 값(CT)을 선택하는 단계(200)와 기내 망(10)에 공급되는 전압의 제어 루프(15)로 선택된 설정 값을 적용하는 단계(300)가 뒤 따른다.

Description

항공기 가스 터빈으로 인가되는 전기의 발생을 제어하기 위한 방법 및 상기 방법을 구현하는 장치{METHOD FOR CONTROLLING THE GENERATION OF ELECTRICITY APPLIED TO AN AIRCRAFT GAS TURBINE, AND DEVICE IMPLEMENTING SUCH A METHOD}
본 발명은 항공기 가스 터빈(gas turbine)으로 인가되는 전기의 발생을 제어하기 위한 방법에 관한 것이며, 더 구체적으로, 가속 및 감소의 과도 페이즈(transient phase)에서 항공기 가스 터빈으로 인가되는 전기의 발생을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 이러한 방법을 구현할 수 있는 헬리콥터 터보샤프트 엔진에 적용된다.
본 발명은 가스 터빈의 분야와 관련되고, 구체적으로, 터보샤프트 엔진, 터보제트 엔진 또는 항공기(헬리콥터, 비행기, 그 밖의 다른 비행 기계)의 터보프롭(turboprop)과 관련된다.
일반적으로 항공기 엔진은 가스 발생기(gas generator)를 구성하는 압축기-연소 챔버-터빈 조립체를 포함한다. 이 가스 발생기에서, 압축기의 회전에 의해 신선한 공기기 압축되어 챔버로 전달되며 상기 챔버에서 연료와 혼합되고, 그 후, 연소 후, 높은 운동 에너지를 갖는 고온 가스가 터빈으로 배출 및 팽창되며, 상기 터빈은 고압 구동 샤프트(약칭하여, HP)를 통해 압축기 또는 HP 본체를 구동시키기 위한 회전 에너지를 추출한다. 과량의 운동 에너지는, 비행기의 경우 배기 노즐을 통해 직접적으로, 또는 헬리콥터의 경우, 구동 샤프트(가스 발생기의 다운스트림, 가스 발생기를 관통하거나 외부의 샤프트)로 연결된 자유 터빈으로의 새로운 팽창을 통해 간접적으로, 항공기를 움직이기 위한 에너지를 제공한다.
헬리콥터 터보샤프트 엔진의 경우, 이 구동 샤프트에 의해 전달되는 기계적 에너지의 대부분이 감속 기어링을 통해, 또는 더 일반적으로 액세서리 기어박스(accessory gearbox)(이하, AGB)를 통해, 로터 구동 메커니즘 및 소비부(유압 펌프, 전기 설비, 공기조향부, 로터 제동부, 등)으로 공급된다. 기계적 힘의 상당한 부분이 가스 발생기로부터 직접 취해질 수 있다(전기 발생, 난방을 위한 에어 블리드(air bleed) 등).
터보샤프트 엔진의 시동 페이즈(starting phase)에서, 가스 발생기가 자생적으로 일할 때까지, 배터리에 의해 급전(feed)되는 가역적 전기 소스(시동기-발전기(starter-generator)(약칭하여, SG)라고도 지칭됨)가 시동기 모드(starter mode)에서 압축기를 회전하도록 구동시키기 위한 모터로서 동작한다. 그 후, 과도 페이즈(transient phase)(이륙, 착륙, 제자리 비행(hovering)) 또는 정상 상태 페이즈(steady phase)(정속비행(cruise), 저공 탐색(low-height search))에서, 발전기 모드에서 일하고 기내(on-board) 전력망의 전기 소비 설비(제어장치, 공기조향, 펌프... )에 급전하도록 SG 소스는 가스 발생기로부터 운동 에너지를 취한다.
그러나 기내 망에 급전하기 위해 가스 발생기로부터의 에너지를 추출하는 것은 작업 라인을 위한 서지 여유(surge margin) 측면에서 바람직하지 않으며, 순간적인 기계적 추출이 조정 시스템에게 알려져 있지 않을 때 가스 발생기의 가속 효율을 제한하는 데 큰 원인이 된다. 충분한 서지 여유가 유지되기 위해, 더 이상 압축기는 최적 압축 비(compression ratio)에서 기능하지 않고, 효율이 나빠진다, 구체적으로 특정 연료 소비가 증가된다. 이는 특히 가스 발생기 속도 변동률(dng/dt)에 의해 제어되는 엔진에서 뚜렷하게 나타난다. 게다가, 가속 및 감속 요구치가 커질수록, 자유 터빈 및 로터 구동 메커니즘의 뒤이은 속도 변동률이 심각한 결과를 가질 수 있다.
SG 소스를 자유 터빈과 연결함으로써, 전기 에너지를 회복하는 법이 특허 번호 FR 2 929 324에 나타나 있으며, 여기서, 시동 페이즈(starting phase) 후, SG 소스는 발전기 모드로 스위칭된다. 이 해결책은 새로운 설비, 즉, 전용 스위칭 플립-플롭이 추가될 것을 필요로 한다. 이러한 추가는 비용과 중량 측면에 비치는 영향을 가지며, 엔진 아키텍처의 변형을 요구한다.
또한, 특허 번호 FR 2 914 697는 운동 에너지를 가스 발생기로 공급하기 위해 배터리에 의해 급전되는 추가 전기 모터를 일체 구성함으로써, 과도 페이즈를 보조하기 위한 시스템을 제공한다. 이 해결책도 동일한 단점을 가진다.
본 발명은, 특히 과도 페이즈(transient phase) 동안, 추가 전력 발전 또는 추가 센서 또는 액추에이터에 대한 요구 없이 가스 발생기의 가속 효율을 제공할 수 있도록 충분한 서지 여유(surge margin)를 유지하기 위해 가스 발생기로부터의 기계 소비량(mechanical bleed)을 감소시키는 목적을 가진다. 이러한 목적으로 본 발명은 항공기의 기내 전기망의 전압을 조정(regulate)하기 위한 설정 포인트를 변조함으로써 가스 발생기의 가속/감속 파워를 증가시키도록 제공된다.
더 정확히는, 본 발명은 목적은 항공기 가스 터빈에 인가되고 가스 터빈을 시동시키기 위한 페이즈 후 기내 망으로 출력되는 전기를 발전하기 위한 방법이다. 이 방법에서, 기내 망의 전압은, 항공기의 추진부(propulsion)로 공급될 전력 소비량(power bleed)에 대한 수요에 따라 기내 망의 메인 전기-발전 소스의 언로딩/로딩 상태를 결정하기 위한 단계, 언로딩/로딩 상태의 결정에 따라 복수의 레벨 중에서 전압 설정 포인트를 선택하기 위한 단계, 및 선택된 설정 포인트를 기내 망에 공급되는 전압을 조정하기 위한 루프에 인가하기 위한 단계에 의해 제어되는 전압 설정 포인트에 의해 조정된다.
특정 실시예에 따르면,
- 메인 소스의 언로딩의 경우, 기내 망으로 급전하기 위해, 전기 소스가 활성 상태를 유지하고, 반면에 메인 소스가 언로딩이 아닐 때 이 버퍼 소스는 재충전될 수 있고,
- 가스 발생기의 속도 변동이 시간 단위 당 +2 내지 +5%에서 취해진 상한 이상일 때, 및/또는 헬리콥터의 경우, 콜렉티브 피치 변동률이 시간 단위 당 콜렉티브 피치의 전체 이동거리의 +10 내지 +30%만큼 상한보다 높을 때, 언로딩 상태가 결정될 수 있으며,
- 가스 발생기의 속도 변동률이 시간 단위 당 2 내지 5%에서 취해진 하한 이하일 때, 및/또는 콜렉티브 피치 변동률이 시간 단위 당 콜렉티브 피치의 전체 이동거리의 +10 내지 +30%만큼 상한보다 낮을 때, 로딩 상태가 결정될 수 있으며,
- 속도 변동률 또는 콜렉티브 피치 변동률이 상기 상한과 하한을 갖는 범위에 포함될 때 안정화된 상태가 결정될 수 있고,
- 설정 포인트를 선택하기 위한 단계에서, 이전 단계에서 결정된 3개의 상태(언로딩/로딩/안정화된 상태)에 따라 전압 설정 포인트의 적어도 3개의 레벨이 결정되되, 이전 단계에서 안정화된 상태가 결정될 때 또는 기내 망의 상태가 결함있음일 때, 중 설정 포인트 레벨이 선택되고, 이전 단계에서 언로딩 상태가 결정될 때 하 설정 포인트 레벨이 선택되며, 이전 단계에서 로딩 상태가 결정될 때 또는 또는 특히, 언로딩 상태 동안 가스 발생기의 가속 페이즈 후에 안정화된 상태가 결정될 때 버퍼 전기 소스를 재충전하기 위해 상 설정 포인트 레벨이 선택되며,
- 각각의 전압 설정 포인트 선택은 유한 비행 페이즈에 대응하되, 중 전압 설정 포인트는 정상 상태 중간 비행 페이즈에 대응하며, 중 레벨 설정 포인트보다 실질적으로 낮은 언로딩 전압 설정 포인트는 과도 페이즈 중 가속 및 이륙에 대응하며, 중 레벨 설정 포인트보다 실질적으로 높은 착륙 전압 설정 포인트는 과도 페이즈의 감속 및 착륙에 대응하며,
- 기내 망의 작업의 상태 및/또는 버퍼 소스의 충전 상태에 관한 데이터에 따라 조정 전압 설정 포인트는 조절될 수 있고,
- 기내 망의 상태는, 망의 오류 또는 결함의 상태에 의해, 또는 소비기기 및 액세서리의 제어부의 작업의 상태 또는 감도에 의해 확립된다.
또한 본 발명은 상기 방법을 구현할 수 있는 헬리콥터 터보샤프트 엔진에 관련된다. 이러한 터보샤프트 엔진은 추진 날개의 로터 메커니즘을 구동시킬 수 있고 가스 발생기를 위한 운동 에너지의 소스 또는 기내 망으로 공급될 전기의 소스를 형성할 수 있는 가역적 시동기-발전기와 연결된 가스 발생기를 포함한다. 수치 제어 유닛은 기내 망의 전압을 발생시키기 위한 설정 포인트를 선택하기 위한 모듈을 포함한다. 이 모듈은 가스 발생기 또는 시동기-발전기의 속도를 측정하기 위한 장치, 추진 날개의 콜렉티브 피치의 위치를 측정하기 위한 장치, 및 기내 망의 전압을 측정하기 위한 장치에 의해 공급되는 데이터로부터 전압 설정 포인트를 선택할 수 있다. 제어 유닛은 이렇게 선택된 전압 설정 포인트를 조정기와 연결된 조정 루프를 통해 기내 망으로 인가할 수 있다.
본 발명의 그 밖의 다른 양태, 특성, 및 이점이 첨부된 도면을 참조하여 특정 실시예와 관련하여 다음의 비-제한적 기재에서 나타날 것이다.
도 1은 본 발명에 따르는 방법을 구현할 수 있는 수단이 장착된 터보샤프트 엔진의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따르는 전압-조정되는 기내 망에 의해 다양한 비행 페이즈 동안 터보샤프트 엔진의 가스 발생기의 속도의 시간의 흐름에 따르는 변동률 곡선의 일례이다.
도 3은 본 발명의 방법의 주요 단계들에 따라 구현되는 수단들의 일례적 블록도이다.
도 1의 개략도를 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 헬리콥터 터보샤프트 엔진 "T"은 시동 페이즈(starting phase) 후 가스 발생기(1)에 의해 공급되는 강력한 운동 에너지를 갖는 가스 흐름(Fg)에 의해 회전 구동되는 가스 발생기(1) 및 자유 터빈(2)을 포함한다.
자유 터빈(2)은 샤프트(3)에 장착되고, 상기 샤프트(3)는 액세서리 기어박스(AGB)와의 속도 조화를 가능하게 하는 기어박스로 기계적 에너지를 전달한다. 이 AGB(4)는 추진 날개(propulsion-wing) 로터의 구동 메커니즘(41)으로 힘을 전달할 수 있다.
이를 위해, 가스 발생기(1)는 기계적 요소(연료 펌프, 등) 및 전기적 요소(교류발전기(alternator), 시동기, 등)("완전 전기화(all electric)"의 추세로 인해 점점 증가됨)의 세트뿐 아니라, 유압 요소(펌프, 등), 기계적 요소(로터 제동기, 등), 또는 공압 설비(pneumatic equipment)(압축기, 공기 조화기, 등)까지 구동시킨다. 그 후, 발전기 모드의 SG에서 가역 모터(reversible motor)(7)를 통해 전기 발전이 일어난다. SG가 가역적일 때, SG가 프리휠(freewheel) 없이 가스 발생기 샤프트(13)와 기계적으로 연결되기 때문에, SG는 가스 발생기를 구동시킴으로써 시동을 가능하게 하고, 그 후 가스 발생기가 자생적으로 운영되면 전기 에너지의 급전을 가능하게 한다(이하에서 상세히 설명됨).
가스 발생기(1)는 회전 샤프트(13) 상에 장착된 압축기(11) 및 터빈(12)과, 상기 압축기(11)와 터빈(12) 사이에 형성된 연소 챔버(14)를 포함한다. 공기 입구(5)로부터 유입되며 케이스(6) 내에 형성되는 공기 흐름(화살표 F1)이 압축기(11)를 통해 압축되며, 챔버(14) 내로 보내져서, 연료와 혼합되어, 연소에 의해, 운동 가스 흐름(Fg)을 생성할 수 있다. 이러한 흐름(F)은 터빈(12)을 통과하는 동안 팽창함으로써, 회전 샤프트(13)를 통해 압축기(11)를 회전 구동시키고, 그 후, 자유 터빈(2)을 통과함으로써, 구동 샤프트(3)를 회전 구동시킨다.
도 1에 도시된 기계적 에너지의 전달은, 회전 샤프트(13)와 동일 선상인 내부 역전 구동 샤프트(3)를 갖는 전방 입구 기어박스에 의해 이뤄지는 유형이다. 또는, 외부 역전 샤프트를 갖는 전방 입구 기어박스 또는 후방 입구 기어박스가 본 발명의 범위 내에서 구현될 수 있다.
터보샤프트 엔진 "T"는 또한, 기내 망(10)의 소비부 및 액세서리의 전기 제어기(42)로 급전하기 위한 전기 발전기로서 동작할 수 있는 가역적 전기 모터(7)를 포함한다. 이 가역적 전기 모터는 시동기-발전기 소스, 약칭하여, SG가 된다. 이의 균등물로서, "브러시 있는 직류"형, 또는 브러시리스 직류형의 시동기-발전기, 또는 그 밖의 다른 교류 발전기-시동기를 이용하는 것이 역시 가능하다.
시동 페이즈(starting phase) 동안 가스 발생기(1)를 회전 구동하기 위해 모터(7)는 샤프트(13)로 연결된다. 비행 페이즈(flight phase)가 무엇이든, SG는 가스 발생기로 연결된 페이즈를 유지하고, 가스 발생기의 속도에 비례하는 속도로 회전한다.
시동할 때 SG에 급전하기 위한 배터리 또는 보조 배터리(8), 가령, 축전지(accumulator) 또는 초전도성 저장 보빈(superconductive storage bobbin)을 갖는 배터리가 전기 발전에 참여한다. 따라서 이하에서 설명하겠지만, 발전기 모드의 가역 모터(7)의 부하를 덜면서, 가속 페이즈 동안 기내 망(10)의 전압을 감소시키지 않도록 이 배터리(8)는 충분한 전기 에너지를 공급할 수 있다. 배터리(8)는 또한 시동 페이즈에서 "모터" 모드일 때 모터(7)를 시동시켜, 가스 발생기(1)의 샤프트(13)를 구동시킬 수 있다.
감속 페이즈 동안, 발전기 모드인 가역 모터(7)를 통해 배터리(8)의 신속한 재충전이 수행되고, 설명된 바와 같이 정상 상태 페이즈(steady-state phase) 동안 적절한 충전이 수행된다.
다양한 비행 페이즈에 따라, 기내 망(10)의 전기 발전을 제어하기 위해, 일반적으로 FADEC(Full Authority Digital Engine Controller))라고 지칭되는 수치 제어 유닛(9)이 기내 망(10)에 인가될 전압 설정 포인트를 선택하기 위한 모듈(19)을 포함한다. 상기 모듈(19)은 설정 포인트의 후속을 보장하기 위해, 다양한 측정 장치에 의해 공급된 다음과 같은 데이터를 수신하고 유닛(9)과 함께 상기 데이터의 시간 변동률을 계산한다: 가스 발생기의 속도(NG) 및 그 변동률, 로터의 콜렉티브 피치(collective pitch)의 위치(XPC), 및 기내 망(10)의 유효 전압(UN)의 측정치.
제어 유닛(9)은 비행 페이즈에 따라 기내 망을 조정하기 위한 전압 설정 포인트를 발생시킨다. 이 설정 포인트는 조정 루프(regulation loop)(15)로 전송되고, 상기 조정 루프(15)는 SG에 의해 전달된 전력을, 따라서 실제로는 가스 발생기로부터 취해진 토크(torque)를 제어할 것이다. 헬리콥터의 일련의 비행 페이즈들의 예가 비행 프로파일(20)에 의해 도 2에 도시되어 있고, 여기서, 가스 발생기 속도 NG는 시간 "t"에 따라 표현된다.
가속 페이즈(acceleration phase) "B"에서, 발전기 모드의 가역 모터용으로 소비되는 전력이 수요에 따라 제어 유닛에 의해 매우 최소화되거나, 심지어 없어지고, 그 후 가역 모터의 부하가 덜어져서 추진 날개 로터로 전력을 공급할 수 있다. 그 후 기내 망의 수요는 버퍼 배터리에 의해 충족된다. 정상 페이즈 "A", "C" 또는 "E"에서, 기내 망의 전기 수요가 가역 모터에 의해 충족된다.
따라서 배터리는 이들 정상 페이즈에서, 특히, 가속 페이즈 후 짧은 지속시간 동안 재충전될 수 있다. 감속 페이즈 "D" 또는 착륙 페이즈 "F"에서, 발전기 모드에서 가역 모터용으로 소비될 비율이 최대화되고 배터리도 재충전될 수 있다.
도 3을 참고하여, 상기의 일련의 비행 페이즈 "A" 내지 "F" 동안 기내망의 전기 발전을 활성화하는 서로 다른 페이즈들을 나타내는 블록도에 대해 설명한다. 이들 페이즈들은 제어 유닛(9)이 배터리(8)에 의해 급전되는 모터(7)를 시동시키는 시동 페이즈(50)부터 시작한다. 그 후 가스 발생기(1)가 스스로 동작할 때까지 가스 발생기(1)는 알려진 시동 절차에 따라 구동된다. 시동 페이즈가 끝날 때, 제어 유닛(9)은 가역 모터(7)를 발전기 모드로 스위칭한다.
가역 모터(7)의 언로딩/로딩 상태를 선택하기 위한 제 1 단계(100)에서, 비행 조건에 따라 추진 로터로 공급될 전력 소비량 PPREL에 대한 수요가 제어 유닛(9)에 의해 평가된다.
따라서 상기의 터보샤프트 엔진에 적용되는 예시에 따라, 소비량 PPREL에 대한 수요는, 선택 모듈(19)로의 데이터 전송에 의해, 가스 발생기(1)의 속도 변동률 dNG/dt 및 센서(30)로부터의 콜렉티브 피치 dXPC/dt에 따라 제어 유닛(9)에 의해 평가된다. 상기 전송은 임의의 적절한 유선에 의해, 또는 적절한 송신-수신 안테나(25)(도 1)를 통해 무선 파에 의해 이뤄질 수 있다.
발전기 모드에서 모터(7)의 상태를 선택하기 위한 단계(100)는 dNG/dt 및 dXPC/dt의 기준 값에 따라, 가속 페이즈에 대응하는 언로딩 상태(EDEL), 감속 페이즈에 대응하는 로딩 상태(ELES), 및 정상 상태(steady-state) 페이즈에 대응하는 안정화된 상태(ESTAB)의 세 가지 상태 중에서 결정된다. 예를 들어:
- 속도 변동률 dNG/dt이 시간 단위 당 +3%와 적어도 동일할 때 또는 콜렉티브 피치 변동률 dXPC/dt이 시간 단위 당 전체 이동 XPC의 +20% 초과일 때 언로딩 상태(EDEL)가 결정되고,
- 속도 변동률 dNG/dt이 3% 이하일 때 또는 콜렉티브 피치 변동률 dXPC/dt이 시간 단위 당 20% 미만일 때 로딩 상태(ELES)가 결정되며,
- 1% < dNG/dt < +1% 이고 10% < dXPC/dt < +10%일 때 안정화된 상태(ESTAB)가 결정된다.
이들 상태(EDEL, ELES 및 ESTAB) 중 각각의 하나에, 전압 설정 포인트를 선택하기 위한 단계(200)에서, 기내 망에 인가될 3개의 설정 포인트 레벨(UB, UH 및 UM) 중, 모듈(19)에 의해 관리되는 하나의 전압 설정 포인트 레벨 CT이 대응한다.
- 가스 발생기의 가속 페이즈에서 언로딩 상태(EDEL)가 결정될 때, 하 설정 포인트 레벨(UB), 가령, +24볼트,
- 감속의 페이즈에서 로딩 상태(ELES)가 선택될 때 또는 안정화된 상태(ESTAB)가 결정될 때, 특히, 안정화된 상태가 가속 페이즈에 뒤 따를 때, 전용 장치에 의해 모니터되는 충전 상태(SOC: state of charge)에 따라, 짧은 지속시간 동안, 가령, 몇 초 동안, 버퍼 배터리를 충전하기 위해, 상 설정 포인트 레벨(UH), 가령, +30볼트,
- 이전 단계에서 안정화된 상태(ESTAB)가 결정될 때, 또는 기내 망의 전용 센서에 의해, 또는 FADEC에 의한 공급 전압의 판독에 의해, 망 고장(DON: Defects On Network)이 검출되고 네트워크 오류, 기내 망의 상태, 전기 컨트롤, 민감하거나 결함있는 소비기기 등이 전압 선택 단계(200)로 전송될 때 중 설정 포인트 레벨(UM), 가령, +28볼트.
이렇게 선택된 전압 레벨 CT가 인가 단계(300)에서 기내 망(10) 양단에 인가된 전압을 조정하기 위한 루프(15)의 입력으로 인가되며, 루프는 조정기(16)로 연결된다.
전압 설정 포인트 CT와 비교되도록 루프(15)로 가져가 질 기내 망(10)의 유효 전압 UN이 측정되고 제어 유닛(9)으로 전송된다. 메인 소스(7)의 언로딩 상태(EDEL)가 결정된 경우, 배터리(8)에 의해 전압이 공급되고, 그 후, 제어 유닛(9)은 이 전압이 망에 대해 충분한지 여부를 검증하며, 불충분한 경우, 적어도 짧은 지속시간 동안 메인 소스의 로딩이 가능한지 여부를 검증한다.
본 발명은 기재되고 제시된 예시들로 한정되지 않는다. 예를 들어, 전력 발전기의 다양한 가속 레벨에 따라, 또는 그 밖의 다른 과도 페이즈(제자리 비행, 바다 위 저공 탐색, 등)에 따라, 서브-레벨을 구별지음으로써 기내 망에 대해 넷 이상의 전압 설정 포인트 레벨을 정의하는 것이 가능하다. 덧붙이자면, 몇 가지 메인 가역적 소스 및/또는 몇 가지 보조 전기 소스를 이용하는 것이 가능하다.

Claims (12)

  1. 항공기 가스 터빈(T)에 인가되며 기내망(on-board network)(10)으로 출력되는 전기의 발생을 제어하기 위한 방법으로서, 가스 터빈(T)의 시동 페이즈(phase)(50) 후, 기내망(10)의 전압이 전압 설정 포인트(CT)에 의해 조정되며, 상기 전압 설정 포인트(CT)는, 항공기의 추진부(41)로 공급될 전력 소비량(power bleed)(PPREL)의 수요에 따라, 상기 기내망(10)의 전압은, 메인 전기-발전 소스(7)의 언로딩/로딩 상태(unloading/loading status)(EDEL, ELES, ESTAB)를 결정하기 위한 단계(100)와, 언로딩/로딩 상태의 결정에 따라 복수의 레벨(UH, UB, UM) 중에서 전압 설정 포인트(CT)를 선택하는 단계(200)와, 선택된 설정 포인트를 기내 망(10)에 공급되는 전압(15)을 조정하기 위한 루프에 인가하기 위한 단계(300)에 의해 제어되는, 전기의 발전을 제어하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 메인 소스(7)의 언로딩(EDEL)의 경우 기내 망(10)으로 급전(feed)하기 위해 전기 소스(8)가 활성화되며, 반면에 메인 소스(7)가 언로딩이 아닐 때(ELES, ESTAB), 이 버퍼 소스(8)는 재충전될 수 있는, 전기의 발전을 제어하기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 언로딩/로딩 상태(100)는, 가스 발생기의 속도 변동률(dNG/dt) 또는 헬리콥터의 경우, 로터 블레이드의 경사의 콜렉티브 피치의 변동률(dXPC/dt)에 따라, 언로딩 상태(EDEL), 로딩 상태(ELES), 및 안정화된 상태(ESTAB)의 3개의 상태 중에서 결정되는, 전기의 발전을 제어하기 위한 방법.
  4. 제3항에 있어서, 가스 발생기의 속도 변동률(dNG/dt)이 시간 단위 당 +2 내지 +5%에서 취해진 상한 이상일 때, 또는 헬리콥터의 경우, 콜렉티브 피치 변동률(dXPC/dt)이 시간 단위 당 전체 이동거리의 +10 내지 +30%만큼 상한보다 클 때, 언로딩 상태(EDEL)가 결정되는, 전기의 발전을 제어하기 위한 방법.
  5. 제3항에 있어서, 가스 발생기의 속도 변동률(dNG/dt)이 2 내지 5%에서 취해진 하한 이하일 때, 또는 콜렉티브 피치 변동률(dXPC/dt)이 시간 단위 당 콜렉티브 피치의 전체 이동 거리의 +10 내지 +30%만큼 상한보다 낮을 때, 로딩 상태(ELES)가 결정되는, 전기의 발전을 제어하기 위한 방법.
  6. 제3항에 있어서, 속도 변동률 또는 콜렉티브 피치 변동률이 제4항 또는 제5항에서 정의된 상한 및 하한의 범위 내에 있을 때 안정화된 상태(ESTAB)가 결정되는, 전기의 발전을 제어하기 위한 방법.
  7. 제1항에 있어서, 이전 단계(100)에서 결정된 3개의 언로딩/로딩/안정화된 상태(EDEL, ELES, ESTAB)와 관련해 전압 설정 포인트(CT)의 적어도 3개의 레벨(UH, UB, UM)이 설정 포인트 선택 단계(200)에서 결정되되,
    안정화 상태(ESTAB)가 결정될 때 또는 기내 망(10)의 상태가 결함있음(SOC, DDON)일 때, 중 설정 포인트 레벨(UM)이 선택되고, 이전 단계(100)에서 언로딩 상태(EDEL)가 결정될 때 하 설정 포인트 레벨(UB)이 선택되며, 이전 단계(100)에서 로딩 상태(ELES)가 결정될 때 버퍼 전기 소스(8)를 재충전하기 위해 상 설정 포인트 레벨(UH)이 선택되는, 전기의 발전을 제어하기 위한 방법.
  8. 제7항에 있어서, 기내 망의 작업의 상태(DDON) 또는 버퍼 소스의 충전 상태(SOC)에 따라 기내 망(10)으로 인가되는 전압 설정 포인트(CT)가 조절되는, 전기의 발전을 제어하기 위한 방법.
  9. 제8항에 있어서, 망의 오류 또는 결함의 상태에 따라, 또는 소비기기 및 악세서리의 제어부(42)의 동작 또는 감도의 상태에 따라, 기내 망의 상태(DON)가 확립되는, 전기의 발전을 제어하기 위한 방법.
  10. 청구항 제1항에 따르는 방법을 구현할 수 있는 헬리콥터 내 발전 시스템(T)으로서, 상기 발전 시스템은
    가역적 시동기-발전기(7),
    추진 날개 로터의 메커니즘(41)을 구동시킬 수 있고, 시동기-발전기(7)와 연결되어, 전기 에너지 소스를 제공할 수 있는 가스 발생기(1),
    가스 발생기(1) 또는 시동기-발전기(7)의 속도(NG)를 측정하기 위한 장치,
    상기 시동기-발전기(7)에 의해 급전될 수 있는 기내 망(on-board network)(10), 및
    수치 제어 유닛(9)
    을 포함하며, 상기 제어 유닛(9)은 기내 망(10)의 전압 설정 포인트를 선택하기 위한 모듈(19)과 조정기(regulator)(16)로 연결된 조정 루프(15)를 포함하며, 이 모듈은 속도(NG)를 측정하기 위한 장치, 추진 날개의 콜렉티브 피치의 위치(XPC)를 측정하기 위한 장치, 및 기내 망(10)의 전압(UN)을 측정하기 위한 장치에 의해 공급되는 데이터로부터 전압 설정 포인트(CT)를 선택할 수 있고, 제어 유닛(9)은 조정 루프(15)를 통해 선택된 전압 설정 포인트(CT)를 기내 망(10)으로 인가할 수 있는, 발전 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 버퍼 배터리(buffer battery)(8)가 시동기-발전기(7)를 대체하여 적어도 시동기-발전기(7)의 언로딩 상태(EDEL) 동안 기내 망(10)에 대한 전기 발전을 형성하는, 발전 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 장치는 배터리(8)의 충전 상태(SOC)를 모니터할 수 있고 센서는 망의 오작동(DON)을 검출할 수 있는, 발전 시스템.
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