[发明专利]用于飞机的电动辅助动力系统结构

说明书

本申请是发明名称为“用于飞机的电动辅助动力系统结构”、申请日为2003年10月22日、申请号为200710142393.X、申请人为波音公司的发明专利申请的分案申请。 

技术领域

下面公开的内容总体上涉及一种用于飞机的辅助动力系统，更具体地说，涉及飞机的电动辅助动力系统。 

本申请要求申请日为2002年10月22日的共同待批美国临时专利申请60/420,637的优先权。并且将该文献全文作为本申请的参考文献。本申请将美国专利US 6,526,775的全文作为参考文献。 

背景技术

传统的运输机通常在飞行期间利用主发动机的气动、液压和电动等动力支持各种飞机系统。此外，传统的运输机通常在地面操作过程中利用机载的辅助动力单元(APUs)的气动和电动动力支持飞机系统。在商业运输飞机中，飞机的空调系统通常是最大的辅助动力使用源。在传统的运输机中，这些系统使用从发动机的压缩机级抽出的高温/高压空气(“引气”)。空气在进入机身前先通过空调机组，以满足温度、通风和增压的需要。然后，调节后的空气通过出流阀或通过正常的机舱泄漏从机身中排出。在地面操作期间，APU能从独立的轴传动式负载压缩机或从动力段压缩机中提供引气。与从主发动机中引气类似，APU中的高温和高压空气在进入机身前先通过空调机组。 

图1是示意地表示出按现有技术构成的传统的气动辅助动力系统结构100的视图。该系统结构100可包括用于向飞机提供推力的喷气发动机110(图中以第一发动机110a和第二发动机110b示出)。除了推力外，发动机110还能通过引气口112(分别标为第一引气口112a和第二引气口112b)向引气集管120提供高温/高压空气。引气口112接收来自发动机110的压缩机级的空气，并使空气通过热交换器114(如预冷却器)，该热交换器在空气流到引气集管 120之前将其冷却。 

来自引气集管120的高压空气支持飞机的大多数辅助动力需求。例如，该空气的一部分流到空调机组140(图中以第一空调机组140a和第二空调机组140b示出)，空调机组向机身104中的客舱102提供经过调节的空气。空调机组140包括一组热交换器、调节阀和空气循环机，它们将空气调节到满足客舱102的温度、通风和增压的要求。空气的另一部分从引气集管120流到用于驱动高容量液压泵168的涡轮160。液压泵168向飞机的起落架和其它液压系统提供液压动力。另外还有一部分高压空气被引向发动机罩防结冰系统152和机翼防结冰系统150。 

机翼防结冰系统150包括一个阀(图中未示出)，它控制向机翼的前缘的引气流动，及均匀地沿机翼前缘的保护区分配热空气的“短笛(piccolo)”型管(图中未示出)。如果前缘板条需要结冰保护，则可采用伸缩管来向扩展位置的板条提供热的引气。防结冰的引气通过机翼或板条下表面的孔排出。 

除了发动机110外，系统结构100还可包括用作替代压力源的APU130。APU130通常靠使用电池136的起动电动机134发动。APU130驱动压缩机138，该压缩机向引气集管120提供用于发动机起动和其它地面操作的高压空气。为了发动机的起动，使高压空气从引气集管120流向可操作地连接到各发动机110的起动涡轮154。作为APU的一种选择，来自其中运行的一台发动机110的引气可用于重新起动另一台发动机110。作为另一种选择，外部空气罐车(图1中未示出)可提供用于在地面起动发动机的高压空气。 

系统结构100还可包括可操作地连接到发动机110上的发动机驱动发电机116和可操作地连接到APU130上的APU驱动发电机132。在飞行时，发动机驱动发电机116可支持传统的电气系统负载，如燃料泵108、电机驱动液压泵178和各种风扇、厨房系统、机内娱乐系统、照明系统、航空电子系统及类似系统。在地面操作和在飞行过程中，APU驱动发电机132可按需要支持这些功能。发动机驱动发电机116和APU驱动发电机132一般额定在90-120kVA，并产生115Vac的电压。它们能给变压-整流装置提供动力，该变压-整流装置可将115Vac转变为28Vdc以用于许多上述电气负载。通过在很大程度上依赖于热断路器和继电器的电气系统进行动力分配。