用于從燃氣渦輪發動機抽取電功率的方法和裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及用于從燃氣渦輪發動機抽取電功率的方法和裝置，更具體地涉及用于通過從燃氣渦輪發動機的高壓和低壓軸(26，28)兩者抽取功率來為飛行器提供功率的方法和裝置。DC功率(48)可利用高壓軸(26)生成，并且AC功率(56)可利用低壓軸(28)生成。

【技術實現步驟摘要】
用于從燃氣渦輪發動機抽取電功率的方法和裝置
技術介紹
還熟知為燃燒渦輪發動機的燃氣渦輪發動機為旋轉式發動機，其從經過發動機到 多個渦輪葉片上的燃燒氣體流抽取能量。燃氣渦輪發動機已用于陸地上和海上的移動和功 率生成，但是最普遍地為用于航空的應用，諸如用于飛機和直升機。在飛機中，燃氣渦輪發 動機用于飛行器的推進。燃氣渦輪發動機還通常為許多不同的附件提供功率，該附件諸如發電機、起動器/ 發電機，永磁交流發電機(PMA)、燃料泵和液壓泵，舉例來說，用于不同于推進的在飛行器上 需要的功能的設備。例如，當前的飛行器需要電功率用于航空電子設備和馬達。與燃氣渦 輪發動機聯接的發電機將使發動機的機械功率轉換成功率附件所需要的電能。燃氣渦輪發動機可具有兩個或更多個軸(spool)，包括低壓(LP)軸，其提供整個 推進系統推力的重要部分；和高壓(HP)軸，其驅動一個或多個壓縮機并且通過在后部方向 上引導排氣產物而產生額外的推力。三軸燃氣渦輪發動機包括第三、中壓(IP)軸。已知將AC發電機與燃氣渦輪發動機的HP軸聯接，以產生以交流(AC功率)形式 的電功率。還已經作出努力，以除HP軸之外從LP軸抽取AC功率。2010年12月29提交的美 國專利申請No. 12/981，044公開如下系統，即在該系統中可變頻率AC功率從HP軸汲取并 且恒定頻率AC功率從LP軸汲取。已知對從燃氣渦輪發動機生成的AC功率進行整流，以產 生由在飛行器中的附件所利用的DC功率。
技術實現思路
在一個實施例中，燃氣渦輪包括高壓(HP)軸、低壓(LP)軸、AC發電機、具有機械 地聯接到LP軸的輸入和機械地聯接到AC發電機的輸出的LP驅動器組件、DC發電機、和具 有機械地聯接到HP軸的輸入和機械地聯接到DC發電機的輸出的HP驅動器組件。在另一實施例中，用于為飛行器系統提供功率的方法包括從燃氣渦輪發動機的 低壓(LP)軸抽取AC功率，從燃氣渦輪發動機的高壓(HP)軸抽取DC功率，將由AC發電機 抽取的AC功率供應到負載，并且將由DC發電機抽取的DC功率供應到負載。附圖說明在附圖中圖1為根據本專利技術的一個實施例的用于飛行器的燃氣渦輪發動機的示意性截面圖；圖2為用于圖1的燃氣渦輪發動機的電功率系統架構的示意性方塊圖；圖3為在圖2中示出的電功率系統架構的雙線圈發電機的第一線圈的示意性示圖；和 圖4為在圖2中示出的電功率系統架構的雙線圈發電機的第二線圈的示意性示圖。部件列表10燃氣渦輪發動機12風扇區段14風扇16LPC18HPC20燃燒區段22HPT24LPT26HP軸28LP軸30HPT轉子32葉片34葉片平臺36葉片尖40電功率系統架構42DC起動器-發電;44AC發電機46附件齒輪箱48DC功率輸出(HP)50恒定速度驅動器52第一線圈(AC)54第二線圈(DC)56AC功率輸出(LP)58發電機控制單元60DC功率輸出(LP)62整流橋64AC總線66AC負載70DC總線72DC負載。具體實施方式在此公開的本主題涉及從飛行器發動機的功率抽取，并且更具體地涉及使電功率 能夠從多軸渦輪發動機產生的電功率系統架構。但是，還設想在此公開的本主題大致應用 于在非飛行器應用中的電功率系統架構，諸如工業、商業和居住的應用。圖1為根據本專利技術的一個實施例的用于飛行器的燃氣渦輪發動機10的示意性截 面圖。以下游串行流關系，發動機10包括包括風扇14的風扇區段12、增壓機或低壓(LP) 壓縮機16、高壓(HP)壓縮機18、燃燒區段20、HP渦輪22和LP渦輪24。HP軸桿或軸26將 HP渦輪22驅動地連接到HP壓縮機18，并且LP軸桿或軸28將LP渦輪24驅動地連接到LP 壓縮機16和風扇14。HP渦輪22包括HP渦輪轉子30，其具有安裝在轉子30外圍處的渦輪 葉片32。葉片32從葉片平臺34徑向向外延伸到徑向外部葉片尖端36。圖2為用于圖1的燃氣渦輪發動機10的電功率系統架構40的示意性方塊圖。盡 管系統架構40在此描述為被在圖1中示出的燃氣渦輪發動機10所使用，但是系統架構40 也應用于其它發動機。在此示出的系統架構40利用由兩個軸(HP軸26和LP軸28)提供 的機械功率。但是，系統架構40還可在具有多于兩個軸的發動機上執行，諸如除HP和LP 軸之外具有中壓(IP)軸的3軸發動機。對于具有多個發動機的飛行器，在圖1中示出的系 統架構40可應用到各發動機。在示出的實施例中，系統架構40包括在此示出為起動器-發電機42的DC發電 機42，其構造成從由HP軸26供應的機械功率產生直流(DC)功率；和AC發電機(或交流 發電機)44，其構造成從由LP軸28供應的機械功率產生交流(AC)功率。HP軸26可通過HP驅動器組件與DC起動器-發電機42可操作地聯接，該HP驅動 器組件具有機械地聯接到HP軸26的輸入和機械地聯接到DC起動器-發電機42的輸出。 HP驅動器組件的一個實施例為附件齒輪箱46，其中DC起動器-發電機42安裝并且聯接到 附件齒輪箱46。在附件齒輪箱46內，功率還可傳遞到其它發動機附件。DC起動器-發電 機42將由HP軸26供應的機械功率轉換成電功率并且產生DC功率輸出48。DC起動器-發 電機42還提供起動功能到飛行器的發動機。可選地，在系統架構40的HP側上的DC發電 機42可包括不提供起動功能到飛行器的發動機的發電機。在這種情況下，可提供連接到附 件齒輪箱46的分開的起動器馬達，以對飛行器執行起動功能。此外，系統架構40可包括從 HP軸26汲取機械功率以產生DC功率的多個發電機，以便提供冗余措施。LP軸28可通過LP驅動器組件與AC發電機44可操作地聯接，該LP驅動器組件具 有機械地聯接到LP軸28的輸入和機械地聯接到AC發電機44的輸出。LP驅動器組件的 一個實施例為恒定速度驅動器(CSD) 50，其將從LP軸28輸入的可變速度轉換成恒定速度。 CSD50可機械地聯接到AC發電機44并且以恒定速度驅動AC發電機44。AC發電機44可構 造成從由LP軸28供應的機械功率產生交流(AC)功率，并且可為無電刷AC發電機。盡管 在此示出的實施例描述為利用在系統架構40的LP側上的一個AC發電機44，但是本專利技術的 另一實施例可利用從LP軸28汲取機械功率以產生AC功率的多個AC發電機，以便提供冗 余措施。此外，盡管分開的AC發電機44和CSD50在此討論，但是將CSD50和發電機44組 合到共同單元的集成驅動器發電機可以可選地利用。AC發電機44可具有主定子，其具有雙線圈52、54，其中各線圈構造成提供不同的 輸出。第一線圈52構造成提供恒定頻率AC功率輸出56用于驅動馬達負載而不需要馬達 控制器。AC發電機44具有發電機控制單元58，其構造成調整恒定頻率AC功率輸出56的 電壓。例如，一些共同的航空電子設備利用26V、28V或115V AC。圖3為在圖2中示出的 AC發電機44的第一線圈52的示意性示圖。第二線圈54可構造成將由AC發電機44產生的AC功率的一部分轉換成DC功率 輸出60。圖4為在圖2中示出的AC發電機44的第二線圈54的示意性示圖。第二線圈54 可與相位角控制的整流橋62聯接用于產生處于期望電壓的DC功率輸出60。例如，在其它 可能輸出中，整流橋本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種燃氣渦輪發動機(10)，其包括：高壓(HP)軸(26)；低壓(LP)軸(28)；AC發電機(44)；LP驅動器組件(50)，其具有機械地聯接到所述LP軸(28)的輸入和機械地聯接到所述AC發電機(44)的輸出；DC發電機(42)；和HP驅動器組件(46)，其具有機械地聯接到所述HP軸(26)的輸入和機械地聯接到所述DC發電機(42)的輸出。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：DN塔內賈，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：