RU2019137528A

RU2019137528A - Гибридная электрическая пропульсивная установка с планетарным редуктором

Info

Publication number: RU2019137528A
Application number: RU2019137528A
Authority: RU
Inventors: Николас Д. ЛЕКЕ; Майкл Е. МАККУН; Джозеф Х. ПОЛЛИ
Original assignee: Юнайтед Текнолоджиз Корпорейшн
Priority date: 2018-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2022-12-06

Claims

1. Газотурбинный двигатель, содержащий:

внутренний контур двигателя;

секцию вентилятора;

планетарный редуктор, содержащий центральное зубчатое колесо планетарной передачи, некоторое количество промежуточных зубчатых колес, которые входят в зацепление с центральным зубчатым колесом и установлены в несущей конструкции и кольцевом зубчатом колесе с внутренним зацеплением, которое описывает окружность вокруг промежуточных зубчатых колес, причем внутренний контур двигателя приводит в действие центральное зубчатое колесо планетарной передачи, а выходное устройство из планетарного редуктора приводит в действие секцию вентилятора; и

электрический двигатель, присоединенный к участку планетарного редуктора для предоставления части мощности для приведения в действие через планетарный редуктор секции вентилятора.

2. Газотурбинный двигатель по п. 1, отличающийся тем, что кольцевое зубчатое колесо с внутренним зацеплением содержит внутренние зубцы зубчатого колеса, которые входят в зацепление с промежуточными зубчатыми колесами, и внешние зубцы зубчатого колеса, которые входят в зацепление с ведущим зубчатым колесом, которое приводится в действие электрическим двигателем.

3. Газотурбинный двигатель по п. 2, отличающийся тем, что ведущее зубчатое колесо установлено на ведущем валу, который приводится в действие электрическим двигателем, и ведущий вал является отдельным и независимым от внутреннего контура двигателя валом, который приводит в действие центральное зубчатое колесо планетарной передачи.

4. Газотурбинный двигатель по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что содержит муфту одностороннего вращения, которая автоматически соединяет кольцевое зубчатое колесо с внутренним зацеплением со статической частью газотурбинного двигателя, когда электрический двигатель не активирован.

5. Газотурбинный двигатель по п. 4, отличающийся тем, что муфта одностороннего вращения содержит механическую муфту свободного хода одностороннего действия.

6. Газотурбинный двигатель по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что секция вентилятора содержит вал, который приводится в действие несущей конструкцией планетарного редуктора.

7. Газотурбинный двигатель по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что электрический двигатель соединен с системой батарейного питания и внутренний контур двигателя приводит в действие генератор для зарядки системы батарейного питания.

8. Газотурбинный двигатель по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что взлетную тягу на уровне моря обеспечивает мощность, созданная внутренним контуром двигателя и электрическим двигателем.

9. Газотурбинный двигатель по п. 8, отличающийся тем, что внутренний контур двигателя создает максимальную мощность тяги, которая меньше, чем взлетная тяга на уровне моря.

10. Газотурбинный двигатель по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что электрический двигатель выполнен с возможностью отключения таким образом, что только внутренний контур двигателя обеспечивает тягу в условиях функционирования в крейсерском режиме полета.

11. Газотурбинный двигатель, содержащий:

внутренний контур двигателя, содержащий секцию компрессора, выполненную с возможностью подавать сжатый воздух в секцию камеры сгорания, выполненную с возможностью смешивать сжатый воздух с топливом и воспламенять смешанные воздух и топливо, чтобы создавать обладающий большой энергией поток газа для приведения в действие секции турбины, при этом секция турбины выполнена с возможностью приведения в действие вала турбины, расположенного вдоль продольной оси двигателя;

секцию вентилятора, выполненную с возможностью создания пропульсивной тяги, причем секция вентилятора содержит вал;

планетарная редуктор, содержащий центральное зубчатое колесо планетарной передачи, некоторое количество промежуточных зубчатых колес, которые входят в зацепление с центральным зубчатым колесом планетарной передачи и установлены в несущей конструкции и кольцевом зубчатом колесе с внутренним зацеплением, которое описывает окружность вокруг промежуточных зубчатых колес, при этом вал турбины выполнен с возможностью приведения в действие центрального зубчатого колеса планетарной передачи, а выходное устройство из планетарного редуктора выполнено с возможностью приведения в действие вала секции вентилятора;

электрический двигатель, присоединенный к участку планетарного редуктора для предоставления дополнительной мощности для приведения в действие через планетарный редуктор секции вентилятора; и

средства соединения, выполненные с возможностью автоматического соединения участка планетарного редуктора со статической частью, когда электрический двигатель не приводит в действие участок планетарного редуктора.

12. Газотурбинный двигатель по п. 11, отличающийся тем, что кольцевое зубчатое колесо с внутренним зацеплением содержит внутренние зубцы зубчатого колеса, которые входят в зацепление с промежуточными зубчатыми колесами, и внешние зубцы зубчатого колеса, которые входят в зацепление с системой зубчатых колёс, которая приводится в действие электрическим двигателем.

13. Газотурбинный двигатель по п. 11 или 12, отличающийся тем, что ведущее зубчатое колесо, которое приводится в действие электрическим двигателем, является независимым от вала турбины и имеет возможность вращаться отдельно со скоростью, отличной от вала турбины, а средства соединения содержат механическую муфту свободного хода одностороннего действия.

14. Газотурбинный двигатель по любому из пп. 11-13, отличающийся тем, что взлетную тягу на уровне моря обеспечивает мощность, созданная внутренним контуром двигателя и электрическим двигателем, и при этом внутренний контур двигателя создает максимальную мощность тяги, которая меньше, чем взлетная тяга на уровне моря.

15. Способ эксплуатации газотурбинного двигателя, который включает:

присоединение внутреннего контура двигателя к первому участку планетарного редуктора;

присоединение электрического двигателя ко второму участку планетарного редуктора;

приведение в действие вентилятора посредством планетарного редуктора с помощью энергии как от внутреннего контура двигателя, так и от электрического двигателя, для создания взлетной тяги; и

приведение в действие вентилятора посредством планетарного редуктора с помощью энергии только от внутреннего контура двигателя в условиях функционирования в крейсерском режиме полета.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что первый участок планетарного редуктора содержит центральное зубчатое колесо планетарной передачи, которое входит в зацепление и приводит в действие некоторое количество промежуточных зубчатых колес, а второй участок содержит кольцевое зубчатое колесо с внутренним зацеплением, которое описывает окружность вокруг промежуточных зубчатых колес, и способ дополнительно включает соединение кольцевого зубчатого колеса с внутренним зацеплением со статической частью газотурбинного двигателя в ответ на ситуацию, когда электрический двигатель не приводит в действие кольцевое зубчатое колесо с внутренним зацеплением.

17. Способ по п. 15 или 16, отличающийся тем, что включает активацию электрического двигателя для приведения в действие зубчатого колеса с внутренним зацеплением и обеспечить дополнительную энергию в качестве реакции на необходимость создания тяги двигателя, превышающую тягу, создаваемую только лишь внутренним контуром двигателя.

18. Способ по любому из пп. 15-17, отличающийся тем, что включает зарядку системы батарейного питания, обеспечивающей питание электрического двигателя, от внутреннего контура двигателя в условиях функционирования в крейсерском режиме полета.