KR102318629B1 - 다발 엔진 헬리콥터 추진 시스템의 구성, 및 대응하는 헬리콥터 - Google Patents

다발 엔진 헬리콥터 추진 시스템의 구성, 및 대응하는 헬리콥터 Download PDF

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칼바이락 파비앙 메르시에
스테판 브독
스테판 슈발리에
소피 윔베르
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사프란 헬리콥터 엔진스
사프란 파워 유닛츠
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Abstract

본 발명은 동력 전달 기어박스(3)에 연결되는 터보샤프트 엔진들(1, 2)을 구비하는 다발 엔진 헬리콥터의 추진 시스템의 구성에 관한 것으로서, 이 구성은: 헬리콥터의 안정된 비행 동안 적어도 하나의 대기 모드로 작동할 수 있는 하이브리드 터보샤프트 엔진(1); 상기 엔진이 상기 대기 모드를 벗어나게 하고 명목상 작동 모드에 도달하게 하기 위하여 상기 하이브리드 터보샤프트 엔진(1)을 신속하게 재시동하기 위한 팩(5, 6); 제 1 AC/DC 변환기(10)를 이용하여 상기 전기기술 재시동 팩(5, 6)에 연결되어 있고, 상기 하이브리드 터보샤프트 엔진(1)이 상기 대기 모드를 벗어나게 하기 위하여 요구되는 동력을 요구가 있을 때 상기 재시동 팩(5, 6)에 제공할 수 있는 보조 동력 장치(11);를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

다발 엔진 헬리콥터 추진 시스템의 구성, 및 대응하는 헬리콥터{ARCHITECTURE OF A MULTI-ENGINE HELICOPTER PROPULSION SYSTEM, AND CORRESPONDING HELICOPTER}
본 발명은 다발 엔진 헬리콥터, 특히 쌍발 엔진 또는 삼발 엔진 헬리콥터의 추진 시스템의 구성, 및 이러한 종류의 구성을 가지는 추진 시스템을 구비하는 헬리콥터에 관한 것이다.
알려진 바와 같이, 쌍발 엔진 또는 삼발 엔진 헬리콥터는 2개 또는 3개의 터보샤프트 엔진을 구비하는 추진 시스템을 가지고, 각각의 터보샤프트 엔진은 가스 발생장치, 및 가스 발생장치에 의해 회전되고 출력 샤프트에 단단히 연결되는 자유 터빈을 구비한다. 각각의 자유 터빈의 출력 샤프트는 가변 피치를 가지는 블레이드들이 설비되어 있는 헬리콥터의 로터를 그 자체로 구동시키는 동력 전달 기어박스(power transmission gearbox; 이하에서는 약칭 PTG로 지칭됨)의 움직임을 유도하는데 적합하다.
게다가, 헬리콥터가 순항 비행 상황에 있는 경우(즉 헬리콥터가 이륙, 착륙 또는 제자리 비행과 같은 일시적인 단계들로부터 벗어나는 모든 비행 단계들 동안 AEO(all engines operative; 모든 엔진들이 작동중인 상태) 모드로 정상 조건으로 전진하고 있는 경우), 터보샤프트 엔진들이 그 최대 연속 출력(maximum continuous output; 이하 MCO) 이하의 낮은 동력 수준으로 작동한다는 것은 알려져 있다. 일부 배열들에서, 순항 비행 동안 터보샤프트 엔진들에 의해 제공되는 동력은 최대 이륙 출력(maximum take-off output; 이하 MTO)의 50 % 미만일 수 있다. 이들 낮은 동력 수준들은 비 소모량(specific consumption; 이하 SC)을 초래하고 그 결과 가스 터빈들의 효율의 감소(또는 SC의 증가)를 초래하는데, 비 소모량은 터보샤프트 엔진의 연소실에 의한 시간당 연료 소모량과, MTO의 SC보다 대략 30 % 큰 상기 터보샤프트 엔진에 의해 제공되는 추력 사이의 관계로서 정의된다.
순항 비행 동안(또는, 예컨대 지면에서 대기하고 있는 동안) 연료 소모량을 줄이기 위하여, 터보샤프트 엔진들 중 하나를 정지시키고 이를 대기 모드로 알려진 모드로 설정하는 것이 가능하다. 활성상태 엔진 또는 엔진들은 이후 모든 필요한 동력을 제공하기 위하여 높은 동력 수준으로 작동하고, 결과적으로는 보다 바람직한 SC 수준으로 작동한다.
이하에서, "연비 비행 단계(economical flight phase)"는 적어도 하나의 터보샤프트 엔진이 대기 모드에 있는 동안의 비행 단계를 나타낼 것이고, "통상 비행 단계(conventional flight phase)"는 터보샤프트 엔진들 중 어떤 것도 대기 모드에 있지 않는 동안의 비행 단계를 나타낼 것이다.
FR1151717과 FR1359766에서, 출원인들은 적어도 하나의 터보샤프트 엔진을 연속적인 비행 모드로 지칭되는 안정된 비행 모드로 설정하는 가능성 및 적어도 하나의 터보샤프트 엔진을 필요에 따라 긴급하게 또는 정상적으로 이탈할 수 있는 특정 대기 모드로 설정하는 가능성에 의하여 헬리콥터의 터보샤프트 엔진들의 비 소모량을 최적화하기 위한 방법들을 제안하였다. 비행 상황의 변화가 대기상태에 있는 터보샤프트 엔진이 활성화되는 것을 필요로 하는 경우, 예컨대 헬리콥터가 순항 비행 상황에서 착륙 단계로 전이하려는 경우, 대기 모드를 벗어나는 전이는 '정상'으로 지칭된다. 이러한 종류의 대기 모드를 벗어나는 정상 전이는 10초 내지 1분의 기간에 걸쳐 일어난다. 활성상태 엔진에 동력 부족이나 동력 이상이 있는 경우 또는 비행 조건들이 갑자기 난해하게 되는 경우, 대기 모드를 벗어나는 전이는 '긴급상황'으로 지칭된다. 이러한 종류의 대기 모드를 벗어나는 긴급 전이는 10초 미만의 기간에 걸쳐 일어난다.
터보샤프트 엔진은 대기 모드를 이탈하고, 예컨대 터보샤프트 엔진을 재시동하기 위한 팩을 이용하여 연비 비행 단계로부터 통상 비행 단계로 전이하는데, 이 팩은 리튬 이온 배터리와 같은 전기화학 저장수단, 수퍼커패시터와 같은 정전기 저장수단, 플라이휠과 같은 전기기계 저장수단과 같이 에너지를 저장하기 위한 장치에 결합되고, 에너지를 저장하기 위한 장치는 재시동하기 위하여 요구되는 에너지가 터보샤프트 엔진에 제공되는 것과 명목상 작동 모드가 도달되는 것 모두를 허용한다.
대기상태에 있는 터보샤프트 엔진을 재시동하기 위한 이러한 팩은 터보샤프트 엔진의 총 중량을 실질적으로 증가시키는 단점을 가진다. 따라서, 터보샤프트 엔진을 대기상태로 설정함으로써 획득되는 연료 소모량 측면에서의 이점은 재시동 장치, 재시동을 위하여 요구되는 에너지를 저장하기 위한 장치에 의해 야기되는 초과 중량에 의해 부분적으로 잃게 되고, 특히 각각의 터보샤프트 엔진에 이 유형의 긴급 재시동 장치가 설비되는 경우 그러하다.
따라서, 발명자들은 선행하는 것과 부합하지 않는 문제점들, 환언하면 전체 추진 시스템의 중량을 너무 많이 증가시키지 않으면서도 헬리콥터를 연비 비행 단계로 설정하는 가능성, 즉 적어도 하나의 터보샤프트 엔진을 대기상태로 설정하는 가능성을 해결하기 위해서 노력해왔다.
환언하자면, 발명자들은 쌍발 엔진 또는 삼발 엔진 헬리콥터의 추진 시스템의 새로운 구성을 제안하기 위해서 노력해왔다.
본 발명은 다발 엔진 헬리콥터의 추진 시스템의 새로운 구성을 제공하는 것을 목표로 한다.
본 발명은 또한 터보샤프트 엔진이 대기상태로 설정되는 것을 허용하면서 그 신속한 재시동을 허용하는 다발 엔진 헬리콥터의 추진 시스템의 구성을 제공하는 것을 목표로 한다.
본 발명은 또한 본 발명의 적어도 하나의 실시예에서 헬리콥터에 설치되기에 적절한 질량과 체적을 가지는 추진 시스템의 구성를 제공하는 것을 목표로 한다.
본 발명은 또한 본 발명의 적어도 하나의 실시예에서 동일한 성능을 가지는 종래 기술의 구성보다 저 비용이 드는 추진 시스템의 구성을 제공하는 것을 목표로 한다.
이를 달성하기 위하여, 본 발명은, 동력 전달 기어박스에 연결되는 터보샤프트 엔진들을 구비하는 다발 엔진 헬리콥터의 추진 시스템의 구성에 관한 것이고, 이 구성은:
- 헬리콥터의 안정된 비행 동안 적어도 하나의 대기 모드로 작동할 수 있는 하이브리드 터보샤프트 엔진으로 지칭되는 상기 터보샤프트 엔진들 중 적어도 하나의 터보샤프트 엔진으로서, 나머지 터보샤프트 엔진들은 이 안정된 비행 동안 따로 작동하는, 적어도 하나의 터보 샤프트 엔진;
- 상기 엔진이 상기 대기 모드를 벗어나게 하고 명목상 작동 모드에 도달하게 하기 위하여 상기 하이브리드 터보샤프트 엔진을 신속하게 재시동하기 위한 적어도 하나의 팩;
-재시동 팩에 연결되어 있고, 상기 대응하는 하이브리드 터보샤프트 엔진이 상기 대기 모드를 벗어나게 하기 위하여 요구되는 동력을 요구가 있을 때 이 재시동 팩에 제공할 수 있는 적어도 하나의 보조 동력 장치;
를 구비하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따르는 다발 엔진 헬리콥터의 추진 시스템의 구성은 적어도 하나의 하이브리드 터보샤프트 엔진을 가지고, 나머지 터보샤프트 엔진들은 비 하이브리드이며, 각각의 하이브리드 터보샤프트 엔진은 대기 모드로 작동할 수 있다. 따라서, 본 발명의 구성은 비대칭적인데, 이는 적어도 하나의 하이브리드 터보샤프트 엔진과 적어도 하나의 비 하이브리드 터보샤프트 엔진을 가지고 있기 때문이다.
하이브리드 터보샤프트 엔진은 요구가 있을 때 자발적으로 신속하게(긴급상황으로도 지칭됨) 또는 정상적으로 이탈할 수 있는 적어도 하나의 소정의 대기 모드로 설정될 수 있도록 구성되어 있는 터보샤프트 엔진이다. 터보샤프트 엔진은 헬리콥터의 안정된 비행 동안, 즉 헬리콥터의 터보샤프트 엔진이 고장나지 않는 경우 정상 조건으로 전진하고 있는 순항 비행 상황 동안 대기 모드에만 있을 수 있다. 대기 모드를 이탈하는 단계는 조건에 의해 요구되는 이탈 모드(정상 대기 이탈 모드 또는 신속한(긴급상황으로도 지칭됨) 대기 이탈 모드)와 부합하는 방식으로 구동시킴으로써 터보샤프트 엔진을 가스 발생장치를 가속하기 위한 모드로 변경시키는 단계로 이루어져 있다.
게다가, 구성은 보조 동력 장치에 의해 전류가 공급되는 적어도 하나의 재시동 팩을 제공하므로, 베터리 유사 또는 수퍼커패시터 유사 에너지 저장 공급장치의 사용과 연관된 종래 기술의 단점을 극복하는 것을 가능하게 한다.
이 유형의 보조 동력 장치(auxiliary power unit; 이하에서 약칭 APU으로 지칭됨)는 하이브리드 터보샤프트 엔진의 재시동 팩이 대기 조건에 무관하게(특히 온도에 무관하게) 영구적인 전기 공급을 가지는 것을 보장하는데, 이 공급은 또한 시간이 지나도 일정하다(노후화 효과가 없음).
이 APU는, 예컨대 열기관(연결식 가스 동력 터빈 또는 2행정이나 4행정 가솔린 엔진이나 디젤 엔진), 및 이 장치의 연소를 재시동할 수 있고 요구되는 전기 동력을 전기기술 팩(electrotechnical pack)에 공급할 수 있는 시동기 겸 발전기(starter-generator)를 구비할 수 있다.
본 발명에 따르는 구성은, 예컨대 비추진식, 전기, 기계, 유압 및/또는 공압 동력을 공급하도록 의도되어 있는 보조 동력 장치를 이미 가지고 있는 헬리콥터에 특히 적합한데, 모든 비행 단계들에서 터보샤프트 엔진들이 전이 단계들(이륙, 착륙), 접근 단계들 등에서 지면에서 그렇게 할 수는 없다. 따라서, 본 발명에 따르는 구성의 재시동 팩과 함께 이 APU의 사용은 대기상태에 있는 터보샤프트 엔진을 보조하기 위한 에너지 저장 시스템이 없어도 되는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 따르는 구성의 재시동 팩은, 예컨대 전기기술, 불꽃, 공압 또는 유압 팩이다. 본 명세서의 나머지 부분에 걸쳐서, 불꽃, 공압 또는 유압 재시동 팩이 제공되어 있는 구성도 본 발명이 포함한다는 점을 포함하면서 특히 전기기술 재시동 팩에 대해 언급될 것이다.
유리하게도, 보조 동력 장치는 연소실이 느린 속도로 착화되는 상태의 연비 대기 기능, 및 하이브리드 터보샤프트 엔진을 재시동하도록 그 최대 동력을 전기기술 팩에 신속하게 제공하기 위하여 이 대기 모드를 신속하게 이탈하는 기능을 가진다. 전기 동력은, 특히 대기상태에 있는 터보샤프트 엔진이 긴급상황에서 재시동되는 경우나 비 하이브리드 터보샤프트 엔진을 잃어버린 경우에 비행 안전 요건과 부합하는 기간 내에 이용가능하게 된다.
유리하게도, 본 발명에 따르는 구성은:
- 헬리콥터의 안정된 비행 동안 적어도 하나의 대기 모드로 작동할 수 있는 하나의 하이브리드 터보샤프트 엔진으로서, 다른 터보샤프트 엔진들은 이 안정된 비행 동안 따로 작동하는, 단 하나의 하이브리드 터보샤프트 엔진;
- 상기 엔진이 상기 대기 모드를 벗어나게 하고 명목상 작동 모드에 도달하게 하기 위해서 상기 터보샤프트 엔진을 신속하게 재시동하기 위한 단 하나의 팩;
- 상기 재시동 팩에 연결되어 있고, 상기 하이브리드 터보샤프트 엔진이 상기 대기 모드를 벗어나게 하는데 요구되는 동력을 요구가 있을 때 상기 재시동 팩에 제공할 수 있는 단 하나의 보조 동력 장치;
를 구비한다.
단 하나의 하이브리드 터보샤프트 엔진, 단 하나의 재시동 팩, 및 상기 재시동 팩에 연결되는 단 하나의 보조 동력 장치를 가지는 구성은 구성요소들의 개수가 줄어들 수 있다는 것을 의미한다. 게다가, 이는 추진 시스템의 총 중량을 제한한다. 따라서, 이 종류의 구성은 터보샤프트 엔진을 대기상태로 설정하는 가능성 때문에 크기와 중량이 줄어든 상태로 SC 최적화의 이점과 조합된다.
유리하게도 본 발명에 따르면, 구성은 동력을 헬리콥터 설비에 제공하기 위한 낮은 DC 전압 온보드 네트워크(onboard network; 이하에서는 약칭 OBN으로 지칭됨), 상기 온보드 네트워크를 위한 적어도 하나의 전기 동력 공급장치를 구비하고, 상기 보조 전원 장치는 AC/DC 변환기를 이용하여 상기 온보드 네트워크에 연결된다.
상기 보조 동력 장치는 AC/DC 변환기를 이용하여 전기기술 팩에 연결된다. 이 유형의 변환기는 AC 전압을 공급하는 보조 동력 장치와 DC 전기기술 팩 모두의 사용을 가능하게 한다. 다른 변형예에 따르면, 보조 동력 장치는 직류를 직접 발생시킨다.
동력 장치는 하이브리드 터보샤프트 엔진을 재시동하는데 요구되는 에너지를 제공하는 것뿐만 아니라 온보드 네트워크에 동력을 공급하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 구성은 OBN에 동력을 공급하기 위하여 (전기 동력 공급장치와 보조 동력 장치를 이용하여)전기 동력 발생에 여유분을 가지고, 이는 OBN을 위한 제 1 동력 공급장치의 가능성 있는 고장이 제 2 동력 공급장치에 의해 보상된다는 것을 의미한다.
유리하게도 이 변형예에 따르면, 구성은, 상기 보조 장치와 상기 온보드 네트워크 사이에 배열되어 있고, 예컨대 상기 하이브리드 터보샤프트 엔진이 긴급상황에서 재시동되는 경우 상기 보조 동력 장치를 상기 온보드 네트워크로부터 결합해제하도록 제어되는 접촉 스위치를 구비한다.
이 변형예에 따르면, 보조 동력 장치는 하이브리드 터보샤프트 엔진을 재시동하기 위하여 그 동력 모두를 하이브리드 터보샤프트 엔진에 공급할 수 있다. 사실, 접촉 스위치는 보조 장치를 온보드 네트워크로부터 결합해제하는 것을 가능하게 하므로, 보조 장치로부터의 모든 동력은 터보샤프트 엔진을 위하여 의도되어 있다. OBN 공급은 이용할 수 없는 보조 장치를 위하여 보상되는 동력 공급장치에 의해 유지되고 있다.
접촉 스위치는 AC/DC 변환기의 상류나 하류에 배열될 수 있다.
유리하게도 이 변형예에 따르면, 상기 온보드 네트워크를 위한 전기 동력 공급장치는:
- 상기 동력 전달 기어박스와 상기 온보드 네트워크 사이에 배열되어 있고 AC/DC 변환기와 결합되어 있는 적어도 하나의 전류 발생기;
- 비 하이브리드 터보샤프트 엔진과 상기 온보드 네트워크 사이에 배열되어 있는 시동기 겸 발전기;
를 구비하는 그룹 중에서 선택된다.
다른 변형예에 따르면, 보조 동력 장치는 순항 비행 단계들 동안 대기상태로 설정될 수 있어서, 발전 기능을 더 이상 실행하지 않는다. 이 경우, 구성은 OBN을 위한 2개의 전기 동력 공급장치를 구비해야만 한다. 예를 들어, 제 1 전기 동력 공급장치는 PTG와 OBN 사이에 배열되어 있고 AC-DC 변환기에 결합되어 있는 발전기이고, 제 2 전기 동력 공급장치는 비 하이브리드 터보샤프트 엔진과 OBN 사이에 배열되어 있는 시동기 겸 발전기이다.
유리하게도 본 발명에 따르면, 상기 발전기는 115 볼트의 AC 전압을 제공할 수 있고, 상기 결합된 변환기는 28 볼트의 DC 전압을 제공할 수 있다.
유리하게도 본 발명에 따르면, 상기 신속한 재시동 팩은: 정상 조건에서 대기상태를 이탈하는 경우 상기 하이브리드 터보샤프트 엔진을 재시동할 수 있는 전기 기계; 및 긴급 조건에서 대기상태를 이탈하는 경우 상기 하이브리드 터보샤프트 엔진을 재시동할 수 있는 긴급상황에서 대기상태를 이탈하기 위한 장치;를 구비하다.
터보샤프트 엔진은 알려진 바와 같이 가스 발생장치, 및 가스 발생장치로부터 가스가 공급되는 자유 터빈을 구비한다. 가스 발생장치는 샤프트, 및 연료가 공급되는 연소실을 구비한다.
긴급상황에서 대기상태를 이탈하기 위한 모드는, 연소실이 착화되고 가스 발생장치의 샤프트가 대기상태를 이탈하는 순서를 따라 10 초 미만의 기간 내에 80 % 내지 105 %의 속도에 이르게 되는 모드이다.
정상적으로 대기상태를 이탈하기 위한 모드는, 연소실이 착화되고 가스 발생장치의 샤프트가 대기 모드를 이탈하는 순서를 따라 10 초 내지 1 분의 기간 내에 80 % 내지 105 %의 속도에 이르게 되는 모드이다.
전기 기계는 교류나 직류를 사용하여 작동하는 전기 기계일 수 있다.
유리하게도 본 발명에 따르면, 긴급상황에서 대기상태를 이탈하기 위한 상기 장치는 전기기술, 불꽃, 공압 또는 유압 장치이다.
유리하게도 본 발명에 따르면, 상기 보조 동력 장치는 AC/DC 변환기를 이용하여 재시동 팩에 연결된다.
본 발명은 또한 추진 시스템을 구비하는 헬리콥터에 관한 것이고, 상기 추진 시스템이 본 발명에 따르는 구성을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 다발 엔진 헬리콥터의 추진 시스템의 구성, 및 이 종류의 구성을 가지는 추진 시스템이 설비되어 있는 헬리콥터에 관한 것이고, 위에서 언급되거나 다음에 오는 특성들 중 일부나 전부로 조합되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점은, 첨부의 도 1과 관련되어 있으면서 순수하게 제한없는 예시로 주어진 다음에 오는 발명의 상세한 설명을 읽는 즉시 자명해질 것이고, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 쌍발 엔진 헬리콥터의 추진 시스템의 구성에 관한 개략적인 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 쌍발 엔진 헬리콥터의 추진 시스템의 구성에 관한 개략적인 도면이다. 이 구성은 동력 전달 기어박스(3)에 연결되어 있는 2개의 터보샤프트 엔진들(1, 2)을 구비한다. 각각의 터보샤프트 엔진(1, 2)은 명확하게 하기 위하여 도면에 나타나 있지 않은 자체 검사 제어 장치에 의해 제어된다.
알려진 바와 같이, 각각의 터보샤프트 엔진은 가스 발생장치, 및 가스 발생장치에 의해 회전되고 출력 샤프트에 단단히 연결되는 자유 터빈을 구비한다. 각각의 자유 터빈의 출력 샤프트는 가변 피치를 가지는 블레이드들이 설비되어 있는 헬리콥터의 로터를 그 자체로 구동시키는 동력 전달 기어박스(이하에서는 약칭 PTG로 지칭됨)의 움직임을 유도하는데 적합하다.
본 발명에 따르면, 터보샤프트 엔진(1)은 헬리콥터의 안정된 비행 동안 적어도 하나의 대기 모드로 작동할 수 있는 하이브리드 터보샤프트 엔진이다.
이 대기 모드는 바람직하게는 다음에 오는 작동 모드들, 즉:
- 연소실이 착화되고 가스 발생장치의 샤프트가 명목상 속도의 60% 내지 80%의 속도로 회전하는 노멀 아이들링(normal idling) 모드로 지칭되는 대기 모드;
- 연소실이 착화되고 가스 발생장치의 샤프트가 명목상 속도의 20% 내지 60%의 속도로 회전하는 노멀 수퍼 아이들링(normal super-diling) 모드로 지칭되는 대기 모드;
- 연소실이 착화되고 가스 발생장치의 샤프트가 기계적인 보조수단으로 명목상 속도의 20% 내지 60%의 속도로 회전하는 어시스트 수퍼 아이들링(assisted super idling) 모드로 지칭되는 대기 모드;
- 연소실이 연소중단되고 가스 발생장치의 샤프트가 기계적인 보조수단으로 명목상 속도의 5% 내지 20%의 속도로 회전하는 터닝(turning) 모드로 지칭되는 대기 모드;
- 연소실이 연소중단되고 가스 발생장치의 샤프트가 완전히 정지된 상태에 있는 셧다운(shutdown) 모드로 지칭되는 대기 모드;
중에서 선택된다.
구성은 이 엔진이 대기 모드를 벗어나게 하고 명목상 작동 모드에 도달하게 하기 위하여 하이브리드 터보샤프트 엔진(1)을 신속하게 재시동하기 위한 전기기술 팩(5, 6)을 더 구비한다.
이 재시동 팩(5, 6)은 AC/DC 변환기(10)를 이용하여 보조 동력 장치(11)(이하에서는 약칭 APU로 지칭됨)에 의해 전기가 공급된다. 이 보조 엔진은, 상기 팩이 하이브리드 터보샤프트 엔진(1)이 그 대기 모드를 벗어나게 하는 것을 허용하기 위해서 비추진식 동력을 요구가 있을 때 전기기술 팩(5, 6)에 제공한다.
이 APU는, 예컨대 열기관(연결식 가스 동력 터빈 또는 2행정이나 4행정 가솔린 엔진이나 디젤 엔진), 및 APU의 연소를 재시동할 수 있고 필요한 전기 동력을 전기기술 팩에 제공할 수 있는 시동기 겸 발전기를 구비할 수 있다.
AC/DC 변환기(10)는 APU(11)에 의해 공급되는 115 볼트의 높은 AC 전압이 터보샤프트 엔진(1)을 재시동하는데 요구되는 높은 DC 전압으로 변환되게 할 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, APU는 DC 전압을 직접 제공해서, 전압 변환기(10)가 필요없다.
구성은 비행 동안 헬리콥터 설비에 동력을 공급하기 위한 바람직하게는 28 볼트의 저 전압 온보드 네트워크(7)(이하에서 약칭 OBN으로 지칭됨)를 더 구비한다.
이 OBN(7)은, 높은 AC/DC 전압 변환기를 이용하여 APU(11)에 의해, 그리고 터보샤프트 엔진(2)에 연결되어 있고 낮은 DC 전압을 직접 제공하는 시동기 겸 발전기(4)에 의해 전류가 공급된다. OBN(7)은 28 볼트 에너지를 저장하기 위하여 베터리(8)에 동력을 더 공급한다. 다른 변형예(도면에 나타나 있지 않음)에 따르면, ONB(7)은 PTG(3) 상에 설치된 발전기에 의해 동력이 공급된다.
파괴되어 있는 터보샤프트 엔진(1)의 재시동을 방지하기 위하여, 접촉 스위치(12)는 APU(11)의 모든 전기 동력이 터보샤프트 엔진(1)이 대기 모드를 벗어나게 하는데 요구되는 경우 OBN(7)과 APU(11)를 결합해제하기 위해서 OBN(7)과 APU(11) 사이에 배열되어 있다.
바람직하게는, APU는 115 볼트의 AC 전압을 제공하고, OBN(7)은 28 DC 볼트 네트워크이다. 이 APU(11)는 또한 헬리콥터의 특정 설비(9)에 동력을 직접 공급할 수 있다.
도 1의 실시예에 따르면, 신속한 재시동 팩은 정상 조건에서 대기상태를 이탈하는 경우 하이브리드 터보샤프트 엔진(1)을 재시동할 수 있는 전기 기계(5), 및 긴급 조건에서 대기상태를 이탈하는 경우 터보샤프트 엔진(1)을 재시동할 수 있는 긴급상황에서 대기상태를 이탈하기 위한 장치(6)를 구비한다.
긴급상황에서 대기상태를 이탈하기 위한 이 장치(6)는, 예컨대 전기, 불꽃, 공압 또는 유압 장치이다.
본 발명의 다른 실시예(도면에 나타나 있지 않음)에 따르면, APU는 DC 전압을 제공하도록 설계되어 있고, 전기 기계는 교류를 사용하여 작동하도록 설계되어 있다. 이 경우, 인버터는 전류를 정류하는 것 및 APU에 의해 만들어진 에너지를 이용하여 전기 기계에 동력공급하는 것을 위해서 APU와 전기 기계 사이에 배열되어 있다.
본 발명은 기술된 실시예들로만 제한되지 않는다. 특히, 구성은 삼발 엔진 헬리콥터의 설비를 위한 3개의 터보샤프트 엔진을 구비할 수 있다.

Claims (10)

  1. 동력 전달 기어박스(3)에 연결되는 터보샤프트 엔진들(1, 2)을 구비하는 다발 엔진 헬리콥터의 추진 시스템의 구성으로서,
    - 상기 터보샤프트 엔진들 중 단 하나의 하이브리드 터보샤프트 엔진(1)으로서, 헬리콥터의 안정된 비행 동안 적어도 하나의 대기 모드로 작동할 수 있고 나머지 터보샤프트 엔진(2)들은 이 안정된 비행 동안 따로 작동하는, 단 하나의 하이브리드 터보샤프트 엔진(1);
    - 상기 엔진이 상기 대기 모드를 벗어나게 하고 명목상 작동 모드에 도달하게 하기 위하여 하이브리드 터보샤프트 엔진(1)을 신속하게 재시동하기 위한 단 하나의 팩(5, 6);
    -재시동 팩(5, 6)에 연결되어 있고, 상기 대응하는 하이브리드 터보샤프트 엔진(1)이 상기 대기 모드를 벗어나게 하기 위하여 요구되는 동력을 요구가 있을 때 상기 재시동 팩(5, 6)에 제공할 수 있는 단 하나의 보조 동력 장치(11);
    - 비행 동안 헬리콥터 설비에 동력을 공급하기 위한 낮은 DC 전압 온보드 네트워크(7);
    - 상기 온보드 네트워크(7)를 위한 적어도 하나의 전기 동력 공급장치(4)로서, 상기 보조 동력 장치(11)는 AC/DC 변환기(17)를 이용하여 상기 온보드 네트워크(7)에 연결되는, 적어도 하나의 전기 동력 공급장치(4);
    상기 보조 장치(11)와 상기 온보드 네트워크(7) 사이에 배열되어 있고, 상기 하이브리드 터보샤프트 엔진(1)이 긴급상황에서 재시동되는 경우 상기 보조 동력 장치(11)를 상기 온보드 네트워크(7)로부터 결합해제하도록 제어되는 접촉 스위치(12);
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 구성.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온보드 네트워크를 위한 상기 전기 동력 공급장치(4)는:
    - 상기 동력 전달 기어박스와 상기 온보드 네트워크 사이에 배열되어 있고 AC/DC 변환기와 결합되어 있는 적어도 하나의 전류 발생기;
    - 비 하이브리드 터보샤프트 엔진과 상기 온보드 네트워크 사이에 배열되어 있는 시동기 겸 발전기(4);
    를 구비하는 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 구성.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 발전기는 115 볼트의 AC 전압을 제공할 수 있고, 상기 결합된 변환기는 28 볼트의 DC 전압을 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 구성.
  4. 제 1 항에 있어서,
    단 하나의 신속한 재시동 팩(5, 6)은 정상 조건에서 대기상태를 이탈하는 경우 단 하나의 하이브리드 터보샤프트 엔진(1)을 재시동할 수 있는 전기 기계(5), 및 긴급 조건에서 대기상태를 이탈하는 경우 상기 하이브리드 터보샤프트 엔진(1)을 재시동할 수 있는 긴급상황에서 대기상태를 이탈하기 위한 장치(6)를 구비하는 것을 특징으로 하는 구성.
  5. 제 4 항에 있어서,
    긴급상황에서 대기상태를 이탈하기 위한 상기 장치는 전기기술, 불꽃, 공압 또는 유압 장치일 수 있는 것을 특징으로 하는 구성.
  6. 제 1 항에 있어서,
    단 하나의 보조 동력 장치(11)는 AC/DC 변환기(10)를 이용하여 재시동 팩에 연결되는 것을 특징으로 하는 구성.
  7. 추진 시스템을 구비하는 헬리콥터로서, 상기 추진 시스템은 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따르는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 헬리콥터.
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