RU2786896C2

RU2786896C2 - Power plant of aircraft and method for operation of such a plant

Info

Publication number: RU2786896C2
Application number: RU2021113740A
Authority: RU
Inventors: Николя Клод ПАРМЕНТЬЕ; Марк МИССУ
Original assignee: Сафран Эркрафт Энджинз
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2022-12-26

Abstract

FIELD: aviation.

SUBSTANCE: invention relates to aviation and concerns a power plant for an aircraft. The power plant (hereinafter – PP) contains the first and the second rotating moving bodies designed for being installed from both sides of the main hull of the aircraft, a gearbox connected to the first and the second moving bodies via the first and the second mechanical shafts, respectively. PP also contains a single gas generator connected to the gearbox and made with the possibility of rotation of the first and the second rotating moving bodies, and a single auxiliary turbomachine made with the possibility of rotation of the first and the second rotating moving bodies regardless the gas generator.

EFFECT: simple and efficient PP is achieved, which can be used on small-sized aircrafts, while providing optimal thrust, switching between an auxiliary turbomachine and a gas generator in case of failure of the gas generator is provided.

13 cl, 9 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области летательных аппаратов и, в частности, касается силовой установки самолета.The invention relates to the field of aircraft and, in particular, to the power plant of an aircraft.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

В этом документе на фиг. 1 показан самолет 100, расположенный в продольном направлении вдоль оси Х, в боковом направлении вдоль оси Y и в вертикальном направлении вдоль оси Z, образующих ортогональную систему координат (X, Y, Z). Кроме того, в такой системе координат передняя часть и задняя часть определены вдоль оси Х относительно перемещения самолета 100 во время полета. Иначе говоря, передняя часть и задняя часть самолета 100 определены на фиг. 1 вдоль оси Х, которая ориентирована от задней части к передней части. Как известно, самолет 100 содержит главный корпус 101, известный под названием «фюзеляж», расположенный вдоль оси самолета 100, и два боковых крыла (не показаны).In this document, in FIG. 1 shows an aircraft 100 positioned longitudinally along the X-axis, laterally along the Y-axis, and vertically along the Z-axis forming an orthogonal coordinate system (X, Y, Z). In addition, in such a coordinate system, the front and rear are defined along the x-axis relative to the movement of aircraft 100 during flight. In other words, the front and rear of aircraft 100 are defined in FIG. 1 along the X-axis, which is oriented from back to front. As is known, the aircraft 100 includes a main body 101, known as the "fuselage", located along the axis of the aircraft 100, and two side wings (not shown).

Как известно, для обеспечения перемещения самолета 100 он содержит силовую установку, выполненную с возможностью создания тяги Р в направлении, противоположном к перемещению самолета 100, чтобы двигать его вперед. Как показано на фиг. 1, такая силовая установка, как известно, содержит два газотурбинных двигателя 102, которые обычно расположены с двух сторон от главного корпуса 101 самолета 100. Как известно газотурбинный двигатель является двигателем внутреннего сгорания, выполненным с возможностью приведения во вращение вращающегося движущего органа при помощи воздушного потока, поступающего в двигатель. Среди газотурбинных двигателей известны турбореактивные двигатели, оснащенные направляющим воздух корпусом, и турбовинтовые двигатели, не имеющие такого корпуса. В случае турбореактивного двигателя вращающийся движущий орган называют вентилятором, тогда как в случае турбовинтового двигателя вращающийся движущий орган называют воздушным винтом.As is known, to ensure the movement of the aircraft 100, it contains a propulsion unit configured to provide thrust P in the opposite direction to the movement of the aircraft 100 in order to move it forward. As shown in FIG. 1, such a power plant is known to comprise two gas turbine engines 102, which are typically located on either side of the main body 101 of aircraft 100. As is known, a gas turbine engine is an internal combustion engine configured to drive a rotating propulsion member by means of air flow. entering the engine. Among gas turbine engines, turbojet engines equipped with an air-guiding housing and turboprops without such a housing are known. In the case of a turbojet, the rotating propeller is called a fan, while in the case of a turboprop, the rotating propeller is called a propeller.

Таким образом, для обеспечения тяги самолета турбореактивный двигатель выполнен с возможностью производить ускорение воздуха между входом и выходом турбореактивного двигателя. Для этого, как известно, турбореактивный двигатель, который в дальнейшем будет обозначаться общим понятием «двигатель», содержит направляющий корпус, в котором установлены вентилятор и газогенератор для приведения во вращение вентилятора.Thus, in order to provide thrust to the aircraft, the turbojet is configured to accelerate the air between the inlet and outlet of the turbojet. To this end, as is known, a turbojet engine, which will hereinafter be referred to by the general term "engine", comprises a guide housing in which a fan and a gas generator are installed to drive the fan.

Газогенератор содержит по меньшей мере один компрессор, выполненный с возможностью сжимать входящий воздушный поток, чтобы получать на выходе воздух, имеющий высокие скорость, давление и температуру. Кроме того, газогенератор содержит камеру сгорания, обеспечивающую сжигание сжатого воздушного потока в смеси с топливом для генерирования большого количества энергии. Наконец, газогенератор содержит по меньшей мере одну турбину, выполненную с возможностью рекуперации энергии, получаемой от камеры сгорания, чтобы приводить в движение компрессор и вентилятор. Генерируемый вентилятором воздушный поток создает тягу, обеспечивающую движение самолета вперед.The gas generator comprises at least one compressor configured to compress the incoming air stream to produce air at the outlet having a high speed, pressure and temperature. In addition, the gas generator includes a combustor capable of combusting compressed air mixed with fuel to generate a large amount of power. Finally, the gas generator comprises at least one turbine configured to recover energy received from the combustion chamber to drive the compressor and fan. The airflow generated by the fan creates thrust to propel the aircraft forward.

Как известно, газогенератор находится в направляющем воздух корпусе, который имеет размеры, адаптированные к массе самолета, чтобы не снижать характеристики самолета, когда он совершает полет.As is known, the gas generator is housed in an air-guiding housing which is sized to suit the weight of the aircraft so as not to degrade the performance of the aircraft when it is in flight.

В случае самолета небольшого размера, учитывая его небольшую массу, двигатель имеет небольшие размеры, что вынуждает устанавливать компрессор небольшого размера с ограниченными степенью сжатия и температурой газов на выходе компрессора. Такие ограничения не обеспечивают оптимальный КПД двигателя.In the case of a small aircraft, given its small mass, the engine is small, which forces the installation of a small compressor with a limited compression ratio and temperature of the gases at the compressor outlet. Such restrictions do not provide optimum engine efficiency.

Чтобы устранить эти недостатки, известны самолеты небольшого размера, содержащие единственный двигатель, закрепленный непосредственно на фюзеляже, как правило, на верхней стороне самолета. Такая конфигурация, называемая однодвигательной конструкцией, позволяет установить компрессор пропорционально более значительного размера относительно размеров фюзеляжа. Однако такую конструкцию можно выполнять только на некоторых типах самолетов, поскольку она требует установки двигателя, размеры которого обеспечивают хорошие аэродинамические условия.To remedy these shortcomings, small-sized aircraft are known, comprising a single engine fixed directly to the fuselage, usually on the upper side of the aircraft. This configuration, referred to as a single engine design, allows the compressor to be installed in proportion to the size of the fuselage. However, this design can only be carried out on some types of aircraft, since it requires the installation of an engine, the dimensions of which provide good aerodynamic conditions.

Изобретение направлено по меньшей мере на частичное преодоление этих недостатков и создание для этого простой и эффективной силовой установки, которую можно использовать на самолетах небольшого размера, одновременно обеспечивая оптимальную тягу.The invention aims at at least partially overcoming these shortcomings and providing for this a simple and efficient propulsion system that can be used on small aircraft while providing optimum thrust.

В связи с этим известна силовая установка, описанная в документе US20160355272A1, содержащая две силовые установки, расположенные с двух сторон от фюзеляжа самолета. Каждая силовая установка содержит газогенератор, выполненный с возможностью приводить во вращение несколько вентиляторов и накапливать электрическую энергию. Силовая установка дополнительно содержит переключатель, позволяющий передавать накопленную электрическую энергию между двумя силовыми установками. Но с учетом своих габаритов такие силовые установки могут быть установлены только на самолетах большого размера.In this regard, a power plant is known, described in the document US20160355272A1, containing two power plants located on both sides of the aircraft fuselage. Each power plant contains a gas generator configured to drive a plurality of fans and store electrical energy. The power plant further comprises a switch that allows the stored electrical energy to be transferred between the two power plants. But given their size, such power plants can only be installed on large aircraft.

Известна также силовая установка, описанная в документе ЕР3190052А1, содержащая газогенератор и вентилятор, чтобы обеспечивать движение самолета во время полета. Установка дополнительно содержит электрическое устройство, связанное с вентилятором и включающее в себя аккумуляторный модуль, выполненный с возможностью накапливать энергию во время работы газогенератора. Электрическое устройство выполнено с возможностью питать вентилятор энергией во время операций руления, чтобы ограничить использование газогенератора. Однако силовая установка, описанная в документе ЕР3190052А1, не позволяет решить проблемы, связанные с двигателями, установленными на самолетах небольшого размера.Also known is a propulsion system as described in EP3190052A1 containing a gas generator and a fan to keep the aircraft moving during flight. The installation further comprises an electrical device associated with the fan and including a battery module configured to store energy during operation of the gas generator. The electrical device is configured to power the fan during taxi operations to limit the use of the gas generator. However, the power plant described in document EP3190052A1 does not solve the problems associated with engines installed on small aircraft.

Из патентной заявки US2006/011780A1 известна хвостовая силовая установка с механической тяговой конструкцией, которая не имеет тяговой избыточности. В другой области из патентной заявки US2016/176534A1 известна также электрическая тяговая конструкция, которая предназначена для обеспечения электрического, а не механического питания через валы и характеризуется электрической избыточностью.From patent application US2006/011780A1, a tail propulsion unit with a mechanical traction structure is known which has no traction redundancy. In another field, an electrical traction structure is also known from patent application US2016/176534A1, which is designed to provide electrical rather than mechanical power through the shafts and is characterized by electrical redundancy.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Объектом изобретения является силовая установка, предназначенная для установки на летательном аппарате, содержащем главный корпус, при этом указанная силовая установка содержит:The object of the invention is a power plant designed for installation on an aircraft containing the main body, while the specified power plant contains:

- первый вращающийся движущий орган и второй вращающийся движущий орган, предназначенные для установки с двух сторон от указанного главного корпуса,- the first rotating driving element and the second rotating driving element, designed to be installed on both sides of the specified main body,

- коробку передач, соединенную с первым вращающимся движущим органом через первый механический вал и со вторым вращающимся движущим органом через второй механический вал,- a gearbox connected to the first rotating driving member through the first mechanical shaft and to the second rotating driving member through the second mechanical shaft,

- единственный газогенератор, содержащий компрессор, камеру сгорания и турбину, при этом газогенератор соединен с коробкой передач для приведения во вращение первого вращающегося движущего органа и второго вращающегося движущего органа, и- a single gas generator containing a compressor, a combustion chamber and a turbine, while the gas generator is connected to a gearbox for driving the first rotating driving member and the second rotating driving member, and

- единственную вспомогательную турбомашину, выполненную с возможностью приведения во вращение первого вращающегося движущего органа и второго вращающегося движущего органа независимо от газогенератора.- a single auxiliary turbomachine configured to drive the first rotating driving member and the second rotating driving member independent of the gas generator.

Такая силовая установка предпочтительно позволяет разделить вращающиеся движущие органы и газогенератор, что позволяет установить единственный газогенератор, который можно установить в положении, отличном от положения вращающихся движущих органов на фюзеляже самолета, что уменьшает его аэродинамическое влияние. Кроме того, газогенератор предпочтительно имеет более значительные размеры и, следовательно, более высокую эффективность, учитывая, что он установлен независимо от вращающихся движущих органов. Понятием «вращающийся движущий орган» обозначен воздушный винт или вентилятор, не содержащий газогенератора, напрямую связанного с вращающимся движущим органом. Согласно изобретению, такой газогенератор вынесен относительно вращающихся движущих органов. Отделив газогенератор от вращающегося движущего органа, можно преодолеть требования, связанные со степенью сжатия газогенератора, поскольку сам по себе вращающийся движущий орган в корпусе позволяет перемещать больший объем воздуха, обеспечивая более значительную тягу.Such a propulsion system advantageously allows the rotating actuators and the gas generator to be separated, allowing a single gas generator to be installed that can be mounted in a position different from that of the rotating actuators on the fuselage of the aircraft, thus reducing its aerodynamic influence. In addition, the gas generator is preferably larger and therefore more efficient, given that it is mounted independently of the rotating driving members. The term "rotating propulsion element" refers to a propeller or fan that does not contain a gas generator directly connected to the rotating propulsion element. According to the invention, such a gas generator is located relative to the rotating driving elements. By separating the gas generator from the rotating propulsion, the compression ratio requirements of the gas generator can be overcome because the rotating propulsion in the housing itself allows more air to be moved, providing greater thrust.

Преимуществом силовой установки согласно изобретению является возможность ее установки на самолетах небольшого размера. Установка газогенератора большего размера позволяет получить более высокую степень сжатия, а также более высокую температуру на входе камеры сгорания, что обеспечивает более высокую эффективность.The advantage of the power plant according to the invention is the possibility of its installation on small aircraft. Installing a larger gas generator allows for a higher compression ratio as well as a higher combustion chamber inlet temperature, resulting in higher efficiency.

Кроме того, такая силовая установка предпочтительно позволяет использовать вращающиеся движущие органы меньших размеров, за счет чего можно ограничить аэродинамические потери во время полета, связанные с габаритным оборудованием, в частности, с установкой слишком объемных корпусов.In addition, such a propulsion system advantageously allows the use of smaller rotating propulsion elements, thereby limiting the aerodynamic losses during flight associated with large equipment, in particular with the installation of oversized hulls.

Согласно варианту осуществления изобретения, первый вращающийся движущий орган характеризуется первым направлением вращения, а второй вращающийся движущий орган характеризуется вторым направлением вращения, при этом первый вращающийся движущий орган и второй вращающийся движущий орган выполнены с возможностью вращаться в одинаковых направлениях вращения.According to an embodiment of the invention, the first rotating driving member is characterized by a first direction of rotation, and the second rotating driving member is characterized by a second direction of rotation, wherein the first rotating driving member and the second rotating driving member are configured to rotate in the same directions of rotation.

Такая конфигурация позволяет использовать два вращающихся движущих органа одинакового типа, которые можно изготовить одинаково и которые не требуют установки в специальном корпусе на летательном аппарате, что дает выигрыш времени при монтаже силовой установки на летательном аппарате.This configuration allows the use of two rotating propulsion elements of the same type, which can be made in the same way and which do not require installation in a special housing on the aircraft, which saves time when mounting the power plant on the aircraft.

В альтернативном варианте первый вращающийся движущий орган характеризуется первым направлением вращения, а второй вращающийся движущий орган характеризуется вторым направлением вращения, при этом первый вращающийся движущий орган и второй вращающийся движущий орган выполнены с возможностью вращаться в противоположных направлениях вращения.Alternatively, the first rotating driving member has a first direction of rotation and the second rotating driving member has a second direction of rotation, wherein the first rotating driving member and the second rotating driving member are configured to rotate in opposite directions of rotation.

Такая альтернативная конфигурация предпочтительно позволяет ограничить аэродинамические потери, связанные с наружным воздушным потоком, действующим на летательный аппарат во время полета, за счет оптимизации симметрии прохождения такого наружного воздушного потока по главному корпусу летательного аппарата. Предпочтительно направление вращения каждого вращающегося движущего органа выбирают так, чтобы ограничить завихрение входящего в корпус воздушного потока или шум, ощущаемый внутри летательного аппарата.Such an alternative configuration advantageously limits the aerodynamic losses associated with the external airflow acting on the aircraft during flight by optimizing the symmetry of the passage of such external airflow over the main body of the aircraft. Preferably, the direction of rotation of each rotating driving member is chosen so as to limit the swirling of the air flow entering the housing or the noise felt inside the aircraft.

Предпочтительно каждый вращающийся движущий орган выполнен с возможностью производить тягу, составляющую от 1000 фунт-сил (4448 Н) до 8000 фунт-сил (35584 Н), предпочтительно составляющую от 1000 фунт-сил (4448 Н) до 7000 фунт-сил (31136 Н). Такая тяга подходит для самолета небольшого размера. В случае воздушного винта механическая мощность составляет от 2×400 кВт (2×536 л.с.) до 2×2500 кВт (2×3621 л.с.).Preferably, each rotating driving member is configured to produce thrust between 1000 lbf (4448 N) and 8000 lbf (35584 N), preferably between 1000 lbf (4448 N) and 7000 lbf (31136 N). ). This thrust is suitable for a small aircraft. In the case of a propeller, the mechanical power ranges from 2×400 kW (2×536 hp) to 2×2500 kW (2×3621 hp).

Предпочтительно коробка передач связана с первым вращающимся движущим органом через первый механический вал и со вторым вращающимся движущим органом через второй механический вал, что предпочтительно позволяет соединить оба вращающихся движущих органа с единственным газогенератором и позволяет вращать оба вращающихся движущих органа одновременно с одинаковой скоростью вращения.Preferably, the gearbox is connected to the first rotating driving element through the first mechanical shaft and to the second rotating driving element through the second mechanical shaft, which preferably allows both rotating driving elements to be connected to a single gas generator and allows both rotating driving elements to be rotated simultaneously at the same rotation speed.

Согласно другой особенности изобретения, первый механический вал и второй механический вал образуют единый механический вал для соединения первого вращающегося движущего органа, второго вращающегося движущего органа и коробки передач.According to another feature of the invention, the first mechanical shaft and the second mechanical shaft form a single mechanical shaft for connecting the first rotating driving member, the second rotating driving member and the gearbox.

Согласно варианту осуществления изобретения, силовая установка содержит модуль муфты, выполненный с возможностью механического соединения вспомогательной турбомашины с коробкой передач. Такой модуль муфты предпочтительно позволяет соединять вспомогательную турбомашину с коробкой передач или отсоединять от нее, что обеспечивает переключение между вспомогательной турбомашиной и газогенератором с целью приведения во вращение вращающихся движущих органов от одного или другого из источников энергии.According to an embodiment of the invention, the power plant includes a clutch module configured to mechanically connect the auxiliary turbomachine to the gearbox. Such a clutch module preferably allows the auxiliary turbomachine to be connected to or disconnected from the transmission, which allows switching between the auxiliary turbomachine and the gas generator in order to drive the rotating driving elements from one or the other of the energy sources.

В альтернативном варианте силовая установка содержит по меньшей мере один электрический генератор, соединенный со вспомогательной турбомашиной, и по меньшей мере один электрический двигатель, питаемый электрическим генератором и выполненный с возможностью приведения во вращение первого вращающегося движущего органа и второго вращающегося движущего органа. Такая конфигурация предпочтительно позволяет ограничить рассеяние энергии в различных механических модулях. Кроме того, это облегчает позиционирование вспомогательной турбомашины и электрического генератора, при этом последний практично соединен с электрическим двигателем через электрический кабель.Alternatively, the power plant comprises at least one electric generator connected to the auxiliary turbomachine and at least one electric motor powered by the electric generator and configured to drive the first rotating driving member and the second rotating driving member. Such a configuration preferably makes it possible to limit energy dissipation in the various mechanical modules. In addition, it facilitates the positioning of the auxiliary turbomachine and the electrical generator, the latter being practically connected to the electrical motor via an electrical cable.

Предпочтительно силовая установка содержит электрическую аккумуляторную батарею, выполненную с возможностью питаться от электрического генератора для обеспечения питания электрического двигателя, когда вспомогательная турбомашина или газогенератор не работают, например, во время операций руления на земле.Preferably, the propulsion system comprises an electric storage battery configured to be powered by an electric generator to provide power to the electric motor when the auxiliary turbomachine or gas generator is not operating, such as during ground taxi operations.

В первой конфигурации электрический двигатель соединен напрямую с коробкой передач для ее непосредственного приведения в действие. Такая конфигурация предпочтительно позволяет заменить, например, вспомогательную турбомашину, если она должна иметь небольшую мощность, или даже в случае необходимости дополнить энергию, обеспечиваемую вспомогательной турбомашиной или газогенератором.In the first configuration, the electric motor is connected directly to the gearbox to drive it directly. Such a configuration advantageously makes it possible to replace, for example, an auxiliary turbomachine if it is to be of low power, or even supplement the energy provided by the auxiliary turbomachine or gas generator if necessary.

В альтернативной конфигурации, когда первый механический вал и второй механический вал образуют единый механический вал, указанный электрический двигатель соединен напрямую с указанным единым механическим валом, чтобы приводить его во вращение напрямую. Такая конфигурация предпочтительно позволяет ограничить энергетические потери в коробке передач, одновременно обеспечивая приведение во вращение обоих вращающихся движущих органов единственным электрическим двигателем в случае монтажа с единым механическим валом.In an alternative configuration, when the first mechanical shaft and the second mechanical shaft form a single mechanical shaft, said electric motor is connected directly to said single mechanical shaft to directly drive it. Such a configuration advantageously makes it possible to limit the energy losses in the gearbox while at the same time allowing both rotating driving members to be driven by a single electric motor when mounted with a single mechanical shaft.

В другой альтернативной конфигурации, в которой первый механический вал и второй механический вал являются независимыми, силовая установка содержит первый электрический двигатель, установленный на первом механическом валу для его непосредственного приведения во вращение, и второй электрический двигатель, установленный на втором механическом валу для его непосредственного приведения во вращение. Оба электрических двигателя предпочтительно позволяют ограничить потери мощности через коробку передач, когда силовая установка содержит два отдельных механических вала.In another alternative configuration, in which the first mechanical shaft and the second mechanical shaft are independent, the power plant comprises a first electric motor mounted on the first mechanical shaft to directly drive it, and a second electric motor mounted on the second mechanical shaft to directly drive it. into rotation. Both electric motors preferably make it possible to limit power losses through the gearbox when the power plant comprises two separate mechanical shafts.

Согласно альтернативному варианту осуществления изобретения, силовая установка содержит первый электрический двигатель, установленный непосредственно на первом вращающемся движущем органе для его непосредственного приведения во вращение, и второй электрический двигатель, установленный непосредственно на втором вращающемся движущем органе для его непосредственного приведения во вращение. Такой вариант выполнения предпочтительно позволяет еще больше ограничить энергетические потери передачи за счет установки двигателя непосредственно на вращающемся движущем органе. Установка электрических двигателей непосредственно на вращающихся движущих органах обеспечивает более надежный монтаж, менее чувствительный к механической поломке каждого механического вала.According to an alternative embodiment of the invention, the power plant comprises a first electric motor mounted directly on the first rotating driving member for its direct rotation, and a second electric motor mounted directly on the second rotating driving member for its direct rotation. Such an embodiment advantageously makes it possible to further limit the energy losses of the transmission by mounting the motor directly on the rotating driving member. Installing electric motors directly on rotating driving members provides a more reliable mounting, less sensitive to mechanical failure of each mechanical shaft.

Объектом изобретения является также летательный аппарат, содержащий главный корпус и описанную выше силовую установку, при этом первый вращающийся движущий орган и второй вращающийся движущий орган установлены с двух сторон от указанного главного корпуса. Предпочтительно летательный аппарат содержит единственную силовую установку.The object of the invention is also an aircraft containing the main body and the power plant described above, while the first rotating driving body and the second rotating driving body are installed on both sides of the said main body. Preferably, the aircraft comprises a single power plant.

Кроме того, объектом изобретения является способ работы описанной выше силовой установки, при этом указанный способ включает в себя:In addition, the object of the invention is a method of operation of the power plant described above, while this method includes:

- этап приведения в действие единственного газогенератора;- the stage of actuating a single gas generator;

- этап приведения во вращение, через коробку передач, первого механического вала и второго механического вала, иa step of driving, through the gearbox, the first mechanical shaft and the second mechanical shaft, and

- этап приведения во вращение первого вращающегося движущего органа через первый механический вал и второго вращающегося движущего органа через второй механический вал.a step of driving the first rotating driving member through the first mechanical shaft and the second rotating driving member through the second mechanical shaft.

Такой способ предпочтительно обеспечивает работу вращающихся движущих органов в случае снижения мощности газогенератора, например, в случае нарушений в работе обеспечивает полет самолета до ближайшего аэропорта. Действительно, приведение в действие вспомогательной турбомашины позволяет обеспечить работу вращающихся движущих органов в полете. Таким образом, предложенная силовая установка является надежной.Such a method preferably ensures the operation of the rotating driving elements in the event of a decrease in the power of the gas generator, for example, in the event of a malfunction, it ensures the flight of the aircraft to the nearest airport. Indeed, the actuation of the auxiliary turbomachine makes it possible to ensure the operation of the rotating propulsion elements in flight. Thus, the proposed power plant is reliable.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Изобретение будет более понятно из последующего описания, представленного исключительно в качестве примера, со ссылками на чертежи.The invention will be better understood from the following description, given by way of example only, with reference to the drawings.

На фиг. 1 показана известная силовая установка, схематичный вид;In FIG. 1 shows a known power plant, a schematic view;

на фиг. 2 - силовая установка согласно примеру осуществления изобретения, схематичный вид;in fig. 2 - power plant according to an embodiment of the invention, schematic view;

на фиг. 3 - силовая установка, показанная на фиг. 2, согласно первому варианту осуществления, схематичный вид;in fig. 3 shows the power plant shown in FIG. 2, according to the first embodiment, a schematic view;

на фиг. 4 - пример расположения вспомогательной турбомашины силовой установки, показанной на фиг. 2, схематичный вид;in fig. 4 is an exemplary arrangement of the auxiliary turbomachine of the power plant shown in FIG. 2, schematic view;

на фиг. 5, фиг. 6 и фиг. 7 - несколько альтернативных версий силовой установки согласно второму варианту осуществления изобретения, содержащей электрический генератор, позволяющий питать один или несколько электрических двигателей, при этом на каждой фигуре схематично показано расположение электрического двигателя или электрических двигателей;in fig. 5, fig. 6 and FIG. 7 shows several alternative versions of a power plant according to a second embodiment of the invention, comprising an electric generator capable of powering one or more electric motors, with each figure schematically showing the location of the electric motor or electric motors;

на фиг. 8 - силовая установка согласно третьему варианту осуществления изобретения;in fig. 8 - power plant according to the third embodiment of the invention;

на фиг. 9 - способ работы силовой установки согласно примеру осуществления изобретения.in fig. 9 shows a method of operating a power plant according to an exemplary embodiment of the invention.

Следует отметить, что фигуры детально отображают изобретение для его большей наглядности, при этом, разумеется, указанные фигуры можно использовать, чтобы, в случае необходимости, лучше определить изобретение.It should be noted that the figures depict the invention in detail for its greater clarity, while, of course, these figures can be used to, if necessary, better define the invention.

Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention

Как было указано выше, самолет 100 содержит главный корпус 101, известный под названием «фюзеляж», ограничивающий кабину самолета 100, и два крыла (не показаны), отходящие с двух сторон от главного корпуса 101 самолета 100 и обеспечивающие его подъемную силу во время полета.As mentioned above, the aircraft 100 includes a main body 101, known as the "fuselage", which defines the cockpit of the aircraft 100, and two wings (not shown) extending from both sides of the main body 101 of the aircraft 100 and providing it with lift during flight. .

Как показано на фиг. 2, самолет 100 расположен в продольном направлении вдоль оси Х, в боковом направлении вдоль оси Y и в вертикальном направлении вдоль оси Z, образующих ортогональную систему координат (X, Y, Z). В такой системе координат передняя часть и задняя часть определены вдоль оси Х относительно перемещения самолета 100 во время полета. Иначе говоря, передняя часть и задняя часть самолета 100 определены на фиг. 2 вдоль оси Х, которая ориентирована от задней части к передней части. Кроме того, в такой системе координат понятие «поперечный» обозначает объект, расположенный вдоль боковой оси Y.As shown in FIG. 2, aircraft 100 is positioned longitudinally along the X-axis, laterally along the Y-axis, and vertically along the Z-axis forming an orthogonal coordinate system (X, Y, Z). In such a coordinate system, the front and rear are defined along the x-axis relative to the movement of aircraft 100 during flight. In other words, the front and rear of aircraft 100 are defined in FIG. 2 along the X-axis, which is oriented from back to front. In addition, in such a coordinate system, the concept of "transverse" means an object located along the lateral Y axis.

Для обеспечения перемещения самолета 100 он содержит силовую установку 10, выполненную с возможностью создания тяги Р в направлении, противоположном к перемещению самолета 100, чтобы двигать его вперед. В этом примере самолет содержит одну силовую установку 10. Согласно изобретению, силовая установка 10 содержит два вращающихся движущих органа 1, один газогенератор 2, коробку 3 передач и одну вспомогательную турбомашину 4.To ensure the movement of the aircraft 100, it contains the propulsion unit 10, configured to provide thrust P in the opposite direction to the movement of the aircraft 100 to move it forward. In this example, the aircraft contains one power plant 10. According to the invention, the power plant 10 contains two rotating driving elements 1, one gas generator 2, a gearbox 3 and one auxiliary turbomachine 4.

Каждый вращающийся движущий орган 1 выполнен с возможностью создавать тягу, составляющую от 1000 фунт-сил (4448 Н) до 7000 фунт-сил (31136 Н), которая подходит для самолета небольшого размера.Each rotating propulsion element 1 is capable of generating thrust ranging from 1000 lbf (4448 N) to 7000 lbf (31136 N), which is suitable for a small aircraft.

Силовая установка 10 содержит первый вращающийся движущий орган 11 и второй вращающийся движущий орган 12. Понятием «вращающийся движущий орган» обозначен воздушный винт или вентилятор, не содержащий газогенератора, напрямую связанного с вращающимся движущим органом 1, поскольку газогенератор вынесен относительно вращающихся движущих органов 1, что будет детально рассмотрено далее в этом документе. Вращающийся движущий орган 1 можно также обозначить понятием «движитель», так как он обеспечивает функцию движения самолета 100.The power plant 10 includes a first rotating driving element 11 and a second rotating driving element 12. The term “rotating driving element” refers to a propeller or fan that does not contain a gas generator directly connected to the rotating driving element 1, since the gas generator is placed relative to the rotating driving elements 1, which will be discussed in detail later in this document. The rotating propulsion element 1 may also be referred to as a propulsion element, as it provides the function of propulsion of the aircraft 100.

Каждый вращающийся движущий орган 1 может быть открытым или капотированным, то есть он может быть установлен или не установлен в направляющем корпусе кольцевого сечения, обеспечивающем лучший аэродинамической поток. Иначе говоря, силовая установка 10 согласно изобретению выполнена с возможностью приспосабливания как для турбореактивного двигателя, так и для турбовинтового двигателя в соответствии с определенными выше понятиями. Вращающийся движущий орган 1 может быть связан или не связан со спрямляющим аппаратом, может быть связан или не связан с воздушным винтом противоположного вращения и может быть выполнен с возможностью создания тягового усилия «puller» или толкающего усилия «pusher».Each rotating driving member 1 may be open or canned, i.e. it may or may not be mounted in an annular guiding housing providing better aerodynamic flow. In other words, the propulsion system 10 according to the invention is adapted to fit both a turbojet and a turboprop in accordance with the concepts defined above. The rotating propulsion element 1 may or may not be coupled to a straightener, may or may not be coupled to a counter-rotating propeller, and may be configured to generate a puller force or a pusher force.

Согласно предпочтительному варианту осуществления, поясненному на фиг. 3, первый вращающийся движущий орган 11 и второй вращающийся движущий орган 12 выполнены с возможностью установки соответственно в первом корпусе 13 и во втором корпусе 14, что предпочтительно позволяет ориентировать воздушный поток, создаваемый вращающимся движущим органом 1, и ограничивать возмущения воздушного потока при вращении каждого вращающегося движущего органа 1.According to the preferred embodiment illustrated in FIG. 3, the first rotary driver 11 and the second rotary driver 12 are configured to be installed in the first housing 13 and the second housing 14, respectively, which advantageously allows the air flow generated by the rotary driver 1 to be oriented and to limit the disturbance of the air flow during the rotation of each rotary driving body 1.

Первый вращающийся движущий орган 11 и второй вращающийся движущий орган 12 расположены с двух сторон от главного корпуса 101 самолета 100. Предпочтительно вращающиеся движущие органы 1 расположены сзади самолета 100 на одинаковом расстоянии от главного корпуса 101, чтобы создавать уравновешенную тягу Р с двух сторон самолета 100.The first rotating driving element 11 and the second rotating driving element 12 are located on both sides of the main body 101 of the aircraft 100. Preferably, the rotating driving elements 1 are located behind the aircraft 100 at the same distance from the main body 101 in order to create a balanced thrust P on both sides of the aircraft 100.

Каждый вращающийся движущий орган 1 характеризуется направлением вращения, обеспечивающим создание воздушного потока в первом корпусе 13 и во втором корпусе 14. Согласно двум альтернативным вариантам осуществления изобретения, первый вращающийся движущий орган 11 и второй вращающийся движущий орган 12 могут вращаться соответственно в одинаковых или противоположных первом направлении вращения и втором направлении вращения.Each rotary driver 1 is characterized by a direction of rotation that creates an air flow in the first housing 13 and in the second housing 14. According to two alternative embodiments of the invention, the first rotary driver 11 and the second rotary driver 12 can rotate respectively in the same or opposite to the first direction. rotation and the second direction of rotation.

Действительно, согласно первому варианту осуществления, вращающиеся движущие органы 1 выполнены с возможностью вращаться в одинаковых направлениях вращения, что позволяет устанавливать на самолете 100 два аналогичных вращающихся движущих органа 1 и позволяет изготавливать вентиляторы или воздушные винты, имеющие идентичные характеристики.Indeed, according to the first embodiment, the rotary motors 1 are configured to rotate in the same directions of rotation, which allows two similar rotary motors 1 to be installed on the aircraft 100 and allows the manufacture of fans or propellers having identical characteristics.

Согласно второму варианту осуществления, вращающиеся движущие органы 1 выполнены с возможностью вращаться в противоположных направлениях вращения, что позволяет минимизировать аэродинамическое воздействие на самолет 100, обеспечивая прохождение симметричного наружного воздушного потока на главном корпусе 101 самолета 100. В такой конфигурации первое направление вращения и второе направление вращения выбирают, например, так, чтобы минимизировать нарушение потока на входе первого корпуса 13 и второго корпуса 14 или снизить шум, ощущаемый, например, пассажирами внутри самолета 100.According to the second embodiment, the rotating propellers 1 are configured to rotate in opposite directions of rotation, which allows minimizing the aerodynamic effect on the aircraft 100, allowing the passage of symmetrical external airflow on the main body 101 of the aircraft 100. In such a configuration, the first direction of rotation and the second direction of rotation are chosen, for example, so as to minimize flow disturbance at the inlet of the first body 13 and the second body 14, or to reduce the noise felt, for example, by passengers inside the aircraft 100.

Оба вращающихся движущих органа 1 выполнены с возможностью засасывать воздушный поток спереди самолета 100 и выбрасывать его в заднем направлении самолета 100, чтобы создавать тягу Р. Предпочтительно, в отсутствие газогенератора в направляющем корпусе каждый вращающийся движущий орган 1 позволяет перемещать больший объем воздуха и обеспечивать более значительную тягу Р.Both rotary actuators 1 are configured to draw air in front of the aircraft 100 and expel it aft of the aircraft 100 to provide thrust P. pull R.

Как показано на фиг. 3, силовая установка 10 содержит газогенератор 2, который вынесен относительно вращающихся движущих органов 1. Как известно, газогенератор 2 содержит компрессор 21, камеру 22 сгорания и турбину 23, выполненные с возможностью генерирования значительной энергии, обеспечивающей приведение во вращение на расстоянии вращающихся движущих органов 1. Предпочтительно, учитывая свою удаленность, газогенератор 2 имеет небольшие размеры и позволяет создавать большой крутящий момент.As shown in FIG. 3, the power plant 10 includes a gas generator 2, which is remote relative to the rotating driving elements 1. As is known, the gas generator 2 includes a compressor 21, a combustion chamber 22 and a turbine 23, configured to generate significant energy, providing rotation of the rotating driving elements 1 at a distance. Preferably, given its remoteness, the gas generator 2 is small in size and capable of generating a large torque.

Компрессор 21 выполнен с возможностью сжимать входящий воздушный поток, поступающий снаружи газогенератора 2. Предпочтительно компрессор 21 имеет степень сжатия, составляющую от 10 до 45. Камера 22 сгорания выполнена с возможностью смешивать сжатый воздушный поток с топливом для выделения большого количества энергии на выходе камеры 22 сгорания, что позволяет приводить во вращение турбину 23. Последняя рекуперирует энергию, производимую камерой 22 сгорания, для приведения в действие компрессора 21, а также первого вращающегося движущего органа 11 и второго вращающегося движущего органа 12 через коробку 3 передач, что будет подробно описано далее в этом документе. Компрессор 21, а также турбина 23 могут иметь один или более корпусов.The compressor 21 is configured to compress the incoming air stream from outside the gas generator 2. Preferably, the compressor 21 has a compression ratio between 10 and 45. The combustion chamber 22 is configured to mix the compressed air stream with fuel to generate a large amount of energy at the outlet of the combustion chamber 22 , which allows the turbine 23 to be driven. The latter recovers the energy produced by the combustion chamber 22 to drive the compressor 21 as well as the first rotary drive 11 and the second rotary drive 12 through the gearbox 3, which will be described in detail later in this document. The compressor 21 as well as the turbine 23 may have one or more housings.

Предпочтительно газогенератор 2 выполнен с возможностью установки сзади главного корпуса 101 самолета 100, что позволяет центровать его по ширине самолета 100. Такое расположение позволяет при помощи единственного газогенератора 2 приводить во вращение на расстоянии через механические соединения одновременно оба вращающихся движущих органа 1, расположенных с двух сторон от главного корпуса 101. Предпочтительно, как показано на фиг. 4, газогенератор 2 встроен в задний конец самолета 100, в данном случае под килем самолета 100, то есть под стабилизатором, расположенным вертикально по отношению к хвосту самолета 100 и обеспечивающим его устойчивость. Таким образом, газогенератор 2 предпочтительно не приводит к аэродинамическим потерям во время полета.Preferably, the gas generator 2 can be installed behind the main body 101 of the aircraft 100, which allows it to be centered along the width of the aircraft 100. This arrangement allows using a single gas generator 2 to rotate at a distance through mechanical connections simultaneously both rotating driving elements 1 located on both sides from the main body 101. Preferably, as shown in FIG. 4, the gas generator 2 is built into the rear end of the aircraft 100, in this case under the keel of the aircraft 100, i.e. under the stabilizer located vertically with respect to the tail of the aircraft 100 and ensuring its stability. Thus, the gas generator 2 preferably does not lead to aerodynamic losses during flight.

Встраивание единственного газогенератора 2 сзади главного корпуса 101 самолета 100 предпочтительно позволяет установить газогенератор 2, имеющий более значительные размеры, учитывая, что он не взаимодействует напрямую с вращающимся движущим органом 1. Таким образом, газогенератор 2 выполнен с возможностью производить большее количество энергии при габарите, аналогичном с известным решением.Integrating a single gas generator 2 behind the main body 101 of the aircraft 100 advantageously allows a larger gas generator 2 to be installed, given that it does not interact directly with the rotating propulsion element 1. Thus, the gas generator 2 is configured to produce more power with a size similar to with a known solution.

Для обеспечения тяги самолета 100, как показано на фиг. 3, газогенератор 2 механически связан с каждым из вращающихся движущих органов 1 через механические валы 51, 52, 53 и через коробку 3 передач.To provide thrust to aircraft 100, as shown in FIG. 3, the gas generator 2 is mechanically connected to each of the rotating driving members 1 via mechanical shafts 51, 52, 53 and via a gearbox 3.

Коробка 3 передач связана с первым вращающимся движущим органом 11 через первый механический вал 51, со вторым вращающимся движущимся органом 12 через второй механический вал 52 и с газогенератором 2 через третий механический вал 53.The gearbox 3 is connected to the first rotating driving member 11 through the first mechanical shaft 51, to the second rotating moving member 12 through the second mechanical shaft 52, and to the gas generator 2 through the third mechanical shaft 53.

Такая коробка 3 передач выполнена с возможностью передавать крутящий момент от газогенератора 2 на первый механический вал 51 и на второй механический вал 52.Such a gearbox 3 is configured to transmit torque from the gas generator 2 to the first mechanical shaft 51 and to the second mechanical shaft 52.

Первый механический вал 51 и второй механический вал 52 представляют собой в этом примере два независимых передаточных вала, проходящих по ширине самолета и выполненных с возможностью передавать движение вращения. Таким образом, энергия, сообщаемая турбине 23, позволяет через первый механический вал 51 и второй механический вал 52 приводить во вращение соответственно первый вращающийся движущий орган 11 и второй вращающийся движущий орган 12. В альтернативном варианте оба механических вала соединены друг с другом и образуют единый механический вал 5, соединенный одновременно с первым вращающимся движущим органом 11 и с вторым вращающимся движущим органом 12. Как показано на фиг. 3, третий механический вал 53 проходит вдоль длины самолета 100.The first mechanical shaft 51 and the second mechanical shaft 52 are in this example two independent transmission shafts extending across the width of the aircraft and configured to transmit a rotational movement. Thus, the energy supplied to the turbine 23 makes it possible, through the first mechanical shaft 51 and the second mechanical shaft 52, to rotate the first rotating driving element 11 and the second rotating driving element 12, respectively. In an alternative embodiment, both mechanical shafts are connected to each other and form a single mechanical a shaft 5 connected simultaneously with the first rotating driving member 11 and the second rotating driving member 12. As shown in FIG. 3, a third mechanical shaft 53 extends along the length of the aircraft 100.

В этом примере коробка 3 передач содержит множество зубчатых колес, выполненных с возможностью преобразования движения вращения третьего механического вала 53, проходящего вдоль длины самолета 100, в движение вращения первого механического вала 51 и второго механического вала 52, проходящих поперечно в самолете 100. Кроме того, коробка 3 передач позволяет регулировать передаточные отношения. Предпочтительно коробка 3 передач выполнена с возможностью приведения во вращение вращающихся движущих органов 1 с одинаковой скоростью с целью создания симметричных тяг.In this example, the gearbox 3 includes a plurality of gears configured to convert the rotational motion of the third mechanical shaft 53 extending along the length of the aircraft 100 into the rotational motion of the first mechanical shaft 51 and the second mechanical shaft 52 extending transversely in the aircraft 100. In addition, 3 gear box allows you to adjust gear ratios. Preferably, the gearbox 3 is configured to drive the rotating driving members 1 at the same speed in order to create symmetrical linkages.

Как показано на фиг. 3, первый механический вал 51 и второй механический вал 52 связаны соответственно с вращающимися движущими органами 1 через раздаточные коробки 7. Такие раздаточные коробки 7 обеспечивают оптимальное вращение вращающихся движущих органов 1 вокруг осей, параллельных продольной оси Х.As shown in FIG. 3, the first mechanical shaft 51 and the second mechanical shaft 52 are respectively connected to the rotating driving elements 1 via transfer boxes 7. Such transfer boxes 7 ensure optimum rotation of the rotating driving elements 1 about axes parallel to the longitudinal axis X.

Разделение вращающихся движущих органов 1 и газогенератора 2 позволяет установить единственный газогенератор 2 в положении, отличном и удаленном от вращающихся движущих органов 1, на главном корпусе 101 самолета 100. Чтобы уменьшить свое аэродинамическое воздействие, газогенератор 2 может иметь более значительные размеры и, следовательно, более значительную мощность. Предпочтительно отделение газогенератора 2 позволяет устанавливать его на самолетах небольшого размера.The separation of the rotating drivers 1 and the gas generator 2 allows the single gas generator 2 to be installed in a position different and remote from the rotating engines 1 on the main body 101 of the aircraft 100. significant power. Preferably, the separation of the gas generator 2 allows it to be installed on small aircraft.

Вспомогательная турбомашина 4, выполненная в этом примере в виде ВСУ (вспомогательная силовая установка, «Auxiliary Power Unit» (APU) на английском языке), образует вспомогательную силовую установку, обычно установленную на самолете и обеспечивающую работу, например, устройств освещения и кондиционирования, когда самолет находится на стоянке и когда его двигатели выключены.Auxiliary turbomachine 4, in the form of an APU in this example (Auxiliary Power Unit, "Auxiliary Power Unit" (APU) in English), constitutes an auxiliary power unit, usually mounted on an aircraft, and operating, for example, lighting and air conditioning devices when the aircraft is parked and when its engines are turned off.

Предпочтительно вспомогательная турбомашина 4 расположена в хвосте самолета. Предпочтительно вспомогательная турбомашина 4 выполнена с возможностью производить электрическую энергию на борту самолета для питания на земле различных бортовых систем указанного самолета.Preferably, the auxiliary turbomachine 4 is located at the tail of the aircraft. Preferably, the auxiliary turbomachine 4 is configured to generate electrical power on board the aircraft to power the various onboard systems of said aircraft on the ground.

Согласно изобретению, вспомогательная турбомашина 4 выполнена с возможностью дополнять газогенератор 2 в случае нарушения в работе или в случае, когда самолет 100 нуждается в более значительной тяге Р. Для этого вспомогательная турбомашина 4 может производить тягу Р, составляющую от 5 до 20% тяги, создаваемой вращающимися движущими органами 1, которая составляет от 2×1000 фунт-сил (2×4448 Н) до 2×7000 фунт-сил (2×31136 Н). Такая мощность позволяет самолету 100 в случае нарушения в работе газогенератора 2 продолжить полет, например, до аэропорта, чтобы произвести посадку в условиях полной безопасности.According to the invention, the auxiliary turbomachine 4 is configured to supplement the gas generator 2 in the event of a malfunction or when the aircraft 100 needs more thrust P. To this end, the auxiliary turbomachine 4 may produce a thrust P that is between 5 and 20% of the thrust generated rotating driving bodies 1, which is from 2×1000 lbf (2×4448 N) to 2×7000 lbf (2×31136 N). Such power allows the aircraft 100 to continue flying, for example, to an airport, in the event of a malfunction of the gas generator 2, in order to land in complete safety.

Предпочтительно вспомогательная турбомашина 4 выполнена с возможностью создания тяги, чтобы участвовать в движении летательного аппарата (полезная тяга). Согласно первому варианту осуществления изобретения, поясненному на фиг. 3, вспомогательная турбомашина 4 выполнена с возможностью своего механического соединения с коробкой 3 передач, например, через модуль 6 муфты. Такой модуль 6 муфты предпочтительно позволяет соединять и/или отсоединять вспомогательную турбомашину 4 относительно коробки 3 передач в зависимости от потребностей.Preferably, the auxiliary turbomachine 4 is configured to generate thrust in order to participate in the movement of the aircraft (useful thrust). According to the first embodiment of the invention illustrated in FIG. 3, the auxiliary turbomachine 4 is configured to be mechanically coupled to the gearbox 3, for example via a clutch module 6. Such a clutch module 6 preferably makes it possible to connect and/or disconnect the auxiliary turbomachine 4 with respect to the gearbox 3 depending on the needs.

В этом варианте осуществления коробка 3 передач выполнена так, чтобы вспомогательная турбомашина 4 приводила во вращение вращающиеся движущие органы 1 через коробку 3 передач. Действительно, модуль 6 муфты выполнен с возможностью переключения между газогенератором 2 и вспомогательной турбомашиной 4 в зависимости от потребностей, например, в зависимости от того, какое из этих устройств работает. Иначе говоря, модуль 6 муфты позволяет управлять коробкой 3 передач при помощи либо газогенератора 2, либо вспомогательной турбомашины 4, либо при помощи комбинации газогенератора 2 и вспомогательной турбомашины 4, чтобы в любых обстоятельствах обеспечивать вращение вращающихся движущих органов 1. Согласно примеру выполнения, таким модулем 6 муфты управляет пилот самолета 100 при помощи кнопки управления типа переключателя, например, находящегося в кабине экипажа самолета 100.In this embodiment, the gearbox 3 is configured so that the auxiliary turbomachine 4 drives the rotary driving members 1 through the gearbox 3 . Indeed, the clutch module 6 is configured to switch between the gas generator 2 and the auxiliary turbomachine 4 depending on the needs, for example depending on which of these devices is operating. In other words, the clutch module 6 allows the gearbox 3 to be controlled by either the gas generator 2 or the auxiliary turbomachine 4, or by a combination of the gas generator 2 and the auxiliary turbomachine 4, in order to ensure the rotation of the rotating driving elements 1 in any circumstances. According to an exemplary embodiment, such a module 6, the clutch is operated by the pilot of the aircraft 100 using a control button such as a switch located in the cockpit of the aircraft 100, for example.

Предпочтительно модуль 6 муфты является модулем дифференциального типа или выполнен в виде муфтовой системы, например, типа колеса с муфтой свободного хода, чтобы предпочтительно избегать одновременного приведения в действие подсоединенных газогенератора 2 и вспомогательной турбомашины 4.Preferably, the clutch module 6 is of a differential type or is made in the form of a clutch system, such as a freewheel type, to preferably avoid simultaneous actuation of the connected gas generator 2 and the auxiliary turbomachine 4.

Согласно второму варианту осуществления изобретения, поясненному на фиг. 5-7, вспомогательная турбомашина 4 выдает крутящий момент опосредованно. Для этого силовая установка 10 содержит электрический генератор 8, выполненный с возможностью питания одного или более электрических двигателей 9, позволяющих вращать вращающиеся движущие органы 1. Электрический генератор 8 приводится во вращение напрямую вспомогательной турбомашиной 4, и электрический генератор 8 соединен электрически с одним или более электрическими двигателями 9. Использование электрических двигателей 9 позволяет ограничить рассеяние энергии между разными механическими модулями. Для этого питаемый(ые) электрический(ие) двигатель(и) может(гут) быть установлен(ы) в разных конфигурациях.According to the second embodiment of the invention illustrated in FIG. 5-7, the auxiliary turbomachine 4 outputs torque indirectly. To this end, the power plant 10 comprises an electrical generator 8 configured to power one or more electrical motors 9 enabling rotation of the rotating driving elements 1. The electrical generator 8 is driven directly by the auxiliary turbomachine 4, and the electrical generator 8 is electrically connected to one or more electrical motors 9. The use of electric motors 9 makes it possible to limit the dissipation of energy between different mechanical modules. To this end, the powered electric motor(s) may be installed in different configurations.

Согласно первой конфигурации, показанной на фиг. 5, на коробке 3 передач установлен единственный электрический двигатель 9, предпочтительно через модуль 6 муфты, чтобы выдавать входной крутящий момент. Такая конфигурация позволяет отдалить вспомогательную турбомашину 4 из соображений занимаемого места или если она имеет ограниченную мощность.According to the first configuration shown in FIG. 5, a single electric motor 9 is mounted on the gearbox 3, preferably via a clutch module 6, to provide input torque. Such a configuration allows the auxiliary turbomachine 4 to be moved away for space reasons or if it has limited power.

Согласно второй конфигурации, показанной на фиг. 6, силовая установка 10 содержит единый механический вал 5, проходящий между первым вращающимся движущим органом 11 и вторым вращающимся движущим органом 12. Иначе говоря, первый механический вал 51 и второй механический вал 52 выполнены за одно целое. Единственный электрический двигатель 9 установлен на одном механическом валу 5 для приведения его во вращение. Таким образом, коробка 3 передач не получает входного крутящего момента от электрического двигателя 9, что позволяет упростить конструкцию коробки 3 передач. Единственный электрический двигатель 9 установлен между коробкой 3 передач и одной из описанных выше раздаточных коробок 7. Такое расположение электрического двигателя 9 позволяет уменьшить потери мощности и в то же время обеспечивать приведение во вращение одновременно первого вращающегося движущего органа 11 и второго вращающегося движущего органа 12 от единственного электрического двигателя 9.According to the second configuration shown in FIG. 6, the power plant 10 includes a single mechanical shaft 5 extending between the first rotating driving member 11 and the second rotating driving member 12. In other words, the first mechanical shaft 51 and the second mechanical shaft 52 are integrally formed. A single electric motor 9 is mounted on a single mechanical shaft 5 to drive it. Thus, the gearbox 3 does not receive input torque from the electric motor 9, which makes it possible to simplify the structure of the gearbox 3. A single electric motor 9 is installed between the gearbox 3 and one of the transfer cases 7 described above. electric motor 9.

Согласно третьей конфигурации, показанной на фиг. 7, первый механический вал 51 и второй механический вал 52 являются независимыми друг от друга. Электрический двигатель установлен на каждом механическом валу для его независимого приведения во вращение. Иначе говоря, первый электрический двигатель 91 установлен на первом механическом валу 51 между раздаточной коробкой 7 первого вращающегося движущего органа 11 и коробкой 3 передач, и второй электрический двигатель 92 установлен на втором механическом валу 52 между раздаточной коробкой 7 второго вращающегося движущего органа 12 и коробкой 3 передач. Такой монтаж позволяет ограничить потери мощности, связанные с прохождением в коробке 3 передач, когда силовая установка 10 содержит первый механический вал 51 и второй механический вал 52. Кроме того, это позволяет использовать электрические двигатели 91, 92 меньшей мощности.According to the third configuration shown in FIG. 7, the first mechanical shaft 51 and the second mechanical shaft 52 are independent of each other. An electric motor is mounted on each mechanical shaft to drive it independently. In other words, the first electric motor 91 is mounted on the first mechanical shaft 51 between the transfer box 7 of the first rotary drive 11 and the gearbox 3, and the second electric motor 92 is mounted on the second mechanical shaft 52 between the transfer box 7 of the second rotary drive 12 and the gearbox 3 gears. This arrangement makes it possible to limit the power losses associated with passing through the gearbox 3 when the power plant 10 comprises a first mechanical shaft 51 and a second mechanical shaft 52. It also allows the use of electric motors 91, 92 of lower power.

Согласно третьему варианту осуществления изобретения, поясненному на фиг. 8, два электрических двигателя 91, 92 соединены напрямую с каждым из вращающихся движущих органов 1, при этом каждый электрический двигатель 91, 92 выполнен с возможностью вращать напрямую вращающийся движущий орган 91, 92, с которым он находится в прямом взаимодействии. Такая конфигурация позволяет еще больше ограничить энергетические потери передачи между электрическим двигателем 9 и вращающимся движущим органом 1.According to the third embodiment of the invention illustrated in FIG. 8, two electric motors 91, 92 are connected directly to each of the rotary driving members 1, with each electric motor 91, 92 being configured to directly rotate the rotating driving member 91, 92 with which it is in direct engagement. This configuration makes it possible to further limit the transmission energy losses between the electric motor 9 and the rotating driving member 1.

При необходимости, электрический генератор 8 электрически соединен с одним или более электрическими двигателями 9 через электрическую аккумуляторную батарею. Таким образом, электрический двигатель 9 может работать при неработающих вспомогательной турбомашине 4 или газогенераторе 2, например, во время операций руления на земле, что позволяет уменьшить загрязняющие выбросы.Optionally, the electric generator 8 is electrically connected to one or more electric motors 9 via an electric storage battery. Thus, the electric motor 9 can be operated while the auxiliary turbomachine 4 or the gas generator 2 is not running, for example during ground taxi operations, thus reducing pollutant emissions.

Предпочтительно вспомогательная турбомашина 4 выполнена с возможностью своей активации, когда газогенератор 2 просто выключен, то есть не только в случае нарушения в работе. Действительно, вспомогательная турбомашина 4 может быть также выполнена с возможностью использования самостоятельно, например, во время фазы перемещения на земле самолета 100, когда самолет 100 не нуждается в большой мощности. Такое использование позволяет ограничить расход топлива, а также загрязняющие выбросы. Кроме того, использование электрических двигателей 9 позволяет снизить шумовое воздействие.Preferably, the auxiliary turbomachine 4 is configured to be activated when the gas generator 2 is simply switched off, that is, not only in the event of a malfunction. Indeed, the auxiliary turbomachine 4 can also be configured to be used on its own, for example, during the ground movement phase of the aircraft 100 when the aircraft 100 does not need much power. This use allows to limit fuel consumption as well as pollutant emissions. In addition, the use of electric motors 9 makes it possible to reduce the noise impact.

Таким образом, в силовой установке 10 согласно изобретению газогенератор 2 и вспомогательная турбомашина 4 могут, в зависимости от потребностей, использоваться вместе или независимо друг от друга. Действительно, они могут быть полностью отделены друг от друга. Такая силовая установка 10 может быть также установлена на самолетах небольшого размера, одновременно обеспечивая достаточно большую тягу Р для обеспечения перемещения самолета 100 в оптимальных условиях.Thus, in the power plant 10 according to the invention, the gas generator 2 and the auxiliary turbomachine 4 can, depending on the needs, be used together or independently of each other. Indeed, they can be completely separated from each other. Such a propulsion unit 10 can also be installed on small aircraft while providing a sufficiently large thrust P to enable aircraft 100 to move under optimal conditions.

Далее со ссылками на фиг. 9 следует описание способа работы силовой установки 10 согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения.Further with reference to Fig. 9 follows a description of the method of operation of the power plant 10 according to the preferred embodiment of the invention.

В описанном примере представлена работа силовой установки 10 согласно первому варианту осуществления изобретения, поясненному на фиг. 3, в котором вспомогательная турбомашина 4 связана напрямую с коробкой 3 передач через модуль 6 муфты.The described example shows the operation of the power plant 10 according to the first embodiment of the invention illustrated in FIG. 3, in which the auxiliary turbomachine 4 is connected directly to the gearbox 3 through the clutch module 6.

Прежде всего способ включает в себя этап Е1, на котором приводят в действие единственный газогенератор 2, например, посредством команды, подаваемой пилотом самолета 100. Энергия, генерируемая газогенератором 2, позволяет привести во вращение третий механический вал 53, посредством которого приводят во вращение на этапе Е2 первый механический вал 51 и второй механический вал 52 через коробку 3 передач.First of all, the method includes the step E1, in which the single gas generator 2 is driven, for example, by means of a command given by the pilot of the aircraft 100. The energy generated by the gas generator 2 makes it possible to rotate the third mechanical shaft 53, through which the E2 the first mechanical shaft 51 and the second mechanical shaft 52 through the gearbox 3.

Способ включает в себя этап Е3, на котором приводят во вращение первый вращающийся движущий орган 11 через первый механический вал 51 и второй вращающийся движущий орган 12 через второй механический вал 52.The method includes step E3 in which the first rotating driving member 11 is driven through the first mechanical shaft 51 and the second rotating driving member 12 through the second mechanical shaft 52.

Согласно первому варианту осуществления, когда мощность, генерируемая газогенератором 2, меньше предварительно определенной мощности, способ включает в себя этап Е4, на котором приводят в действие вспомогательную турбомашину 4, чтобы она выдавала дополнительный крутящий момент. Как показано на фиг. 3, вспомогательная турбомашина 4 связана с коробкой 3 передач через прямое механическое соединение. Это позволяет подавать на механические валы 51, 52 дополнительный выходной крутящий момент, чтобы приводить во вращение соответственно первый вращающийся движущий орган 11 и второй вращающийся движущий орган 12.According to the first embodiment, when the power generated by the gas generator 2 is less than the predetermined power, the method includes step E4 in which the auxiliary turbomachine 4 is driven to provide additional torque. As shown in FIG. 3, the auxiliary turbomachine 4 is connected to the gearbox 3 through a direct mechanical connection. This allows additional output torque to be supplied to the mechanical shafts 51, 52 to drive the first rotary driving member 11 and the second rotating driving member 12, respectively.

В альтернативных вариантах осуществления, поясненных на фиг. 5-8, вспомогательная турбомашина 4 приводит в действие электрический генератор 8, который подает электрическое питание на один или более электрических двигателей 9. Показанный на фиг. 5 электрический двигатель 9 выдает дополнительный крутящий момент на коробку 3 передач через прямое механическое соединение (фиг. 5). Это позволяет подавать на механические валы 51, 52 дополнительный выходной крутящий момент, чтобы приводить во вращение соответственно первый вращающийся движущий орган 11 и второй вращающийся движущий орган 12.In alternative embodiments illustrated in FIG. 5-8, an auxiliary turbomachine 4 drives an electrical generator 8 which supplies electrical power to one or more electrical motors 9. Shown in FIG. 5, the electric motor 9 supplies additional torque to the gearbox 3 through a direct mechanical connection (FIG. 5). This allows additional output torque to be supplied to the mechanical shafts 51, 52 to drive the first rotary driving member 11 and the second rotating driving member 12, respectively.

Как показано на фиг. 6 и 7, электрический двигатель или электрические двигатели 9 обеспечивают дополнительный крутящий момент на выходе коробки 3 передач, в частности, на соединенные друг с другом (фиг. 6) или независимые друг от друга (фиг. 7) механические валы 51, 52.As shown in FIG. 6 and 7, the electric motor or electric motors 9 provide additional torque at the output of the gearbox 3, in particular to the mechanical shafts 51, 52 connected to each other (Fig. 6) or independent of each other (Fig. 7).

Как показано на фиг. 8, электрический двигатель или электрические двигатели 9 обеспечивают дополнительный крутящий момент на выходе раздаточных коробок 7 и соединены напрямую соответственно с первым вращающимся движущим органом 11 и со вторым вращающимся движущим органом 12.As shown in FIG. 8, the electric motor or electric motors 9 provide additional torque at the output of the transfer cases 7 and are directly connected to the first rotating driving element 11 and the second rotating driving element 12, respectively.

Способ работы силовой установки 10 предпочтительно позволяет использовать вспомогательную турбомашину 4 вместо или в дополнение к газогенератору 2, например, если в последнем появилось нарушение в работе, если мощностей недостаточно или если самолет 100 нуждается в более значительной тяге Р. Кроме того, использование электрических двигателей и электрической батареи позволяет вращать вращающиеся движущие органы при неработающих вспомогательной турбомашине или газогенераторе, например, во время операций руления на земле. Кроме того, такой способ позволяет уменьшить загрязняющие выбросы, а также шумовое воздействие.The mode of operation of the propulsion plant 10 preferably allows the auxiliary turbomachine 4 to be used instead of or in addition to the gas generator 2, for example, if the latter has a malfunction, if there is not enough power, or if the aircraft 100 needs more thrust P. In addition, the use of electric motors and The electric battery allows rotation of the rotating propulsion elements when the auxiliary turbomachine or gas generator is inoperative, for example during ground taxi operations. In addition, this method allows to reduce polluting emissions as well as noise impact.

Claims

1. Power plant (10) intended for installation on an aircraft containing the main body (101), while the specified power plant (10) contains:

- the first rotating driving body (11) and the second rotating driving body (12) intended for installation on both sides of the specified main body (101),

- a gearbox (3) connected to the first rotating driving body (11) through the first mechanical shaft (51) and to the second rotating driving body (12) through the second mechanical shaft (52),

- a single gas generator (2) containing a compressor (21), a combustion chamber (22) and a turbine (23), while the gas generator (2) is connected to the gearbox (3) to drive the first rotating driving element (11) and the second rotating driving member (12), and

- a single auxiliary turbomachine (4) configured to drive the first rotating driving member (11) and the second rotating driving member (12) independently of the gas generator (2).

2. The power plant (10) according to claim 1, in which each rotating driving element (11, 12) is configured to produce thrust ranging from 1000 lbf (4448 N) to 8000 lbf (35584 N), preferably component from 1000 lbf (4448 N) to 7000 lbf (31136 N).

3. Power plant (10) according to claim 1 or 2, containing a clutch module (6) configured to mechanically connect the auxiliary turbomachine (4) to the gearbox (3).

4. Power plant (10) according to any one of claims 1-3, containing at least one electric generator (8) connected to an auxiliary turbomachine (4), and at least one electric motor (9) fed by an electric generator ( 8) and configured to drive the first rotating driving member (11) and the second rotating driving member (12).

5. Power plant (10) according to claim 4, in which the electric motor (9) is connected directly to the gearbox (3) for its direct actuation.

6. The power plant (10) according to claim 4, wherein when the first mechanical shaft (51) and the second mechanical shaft (52) form a single mechanical shaft (5), said electric motor (9) is connected directly to said single mechanical shaft (5) to drive it into rotation directly.

7. The power plant (10) according to claim 4, in which, when the first mechanical shaft (51) and the second mechanical shaft (52) are independent, the power plant (10) contains the first electric motor (91) mounted on the first mechanical shaft (51) to directly drive it, and a second electric motor (92) mounted on the second mechanical shaft (52) to drive it directly.

8. The power plant (10) according to claim 4, which contains the first electric motor (91) mounted on the first rotating driving body (11) for its direct rotation, and the second electric motor (92) mounted on the second rotating driving body (12) for its direct rotation.

9. Power plant (10) according to any one of claims 1 to 8, in which the first rotating driving element (11) is characterized by a first direction of rotation, and the second rotating driving element (12) is characterized by a second direction of rotation, while the first rotating driving element ( 11) and the second rotating driving member (12) are configured to rotate in the same directions of rotation.

10. The power plant (10) according to any one of claims 1 to 8, in which the first rotating driving element (11) is characterized by a first direction of rotation, and the second rotating driving element (12) is characterized by a second direction of rotation, while the first rotating driving element ( 11) and the second rotating driving member (12) are configured to rotate in opposite directions of rotation.

11. Power plant (10) according to any one of claims 4 to 10, comprising an electric storage battery configured to be powered by an electric generator (8) to provide power to the electric motor (9) when the auxiliary turbomachine (4) or gas generator (2 ) does not work.

12. An aircraft containing a main body (101) and a power plant (10) according to any one of claims 1 to 11, wherein the first rotating driving body (11) and the second rotating driving body (12) are installed on both sides of the specified main body (101).

13. The method of operation of the power plant according to any one of claims 1 to 11, including:

- step (E1) actuating a single gas generator (2),

- step (E2) of bringing into rotation, through the gearbox (3), the first mechanical shaft (51) and the second mechanical shaft (52), and

step (E3) of driving the first rotating driving member (11) through the first mechanical shaft (51) and the second rotating driving member (12) through the second mechanical shaft (52).