[发明专利]用于从涡轮发动机的低压转轴提取输入功率的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从涡轮发动机的低压转轴提取输入功率的设备。

背景技术

涡轮发动机(并且特别是燃气涡轮发动机)(也被称为燃烧涡轮发动机)为旋转发动机，其从穿过发动机到许多涡轮叶片上的燃烧气体流提取能量。燃气涡轮发动机用于陆地和海上的运动及发电，但是最常用于航空应用，诸如用于飞机(包括直升机)。在飞机中，燃气涡轮发动机用于飞行器的推进。

燃气涡轮发动机可具有两个或更多个转轴，其包括低压(LP)转轴以及高压(HP)转轴，该低压(LP)转轴提供整个推进系统推力的相当大部分，该高压(HP)转轴驱动一个或更多个压缩机，并且通过在向后方向上指引排出产物而生产附加推力。三转轴燃气涡轮发动机包括第三中压(IP)转轴。

燃气涡轮发动机通常还向许多不同附件(诸如，发电机、起动器/发电机、永磁交流发电机(PMA)、燃料泵以及液压泵，例如，用于除了推进之外的飞行器所需的功能的装备)提供功率。例如，当代飞行器需要用于航空电子设备、马达以及其它电气装备的电功率。与燃气涡轮发动机联接的发电机将会将发动机的机械功率转换成向附件提供功率所需的电能。

已知的是，使用DC发电机和变频(VF)发电机用于从燃气涡轮发动机的高压转轴提取功率。但是迄今为止，由于低压转轴的狂野(wild)速度范围，故使用这种发电机以从低压转轴提取功率是不可行的，该狂野速度范围在高端处超过DC发电机和VF发电机的可接受速度容限。

发明内容

用于从涡轮发动机的低压(LP)转轴提取功率的发电系统包括DC发电机或变频发电机、LP驱动组件以及控制机构。LP驱动组件具有机械地联接于LP转轴的输入端和机械地联接于发电机的输出端。控制机构具有将输入映射(map)成期望输出的、利用表格命令的矩阵的控制器，以使期望输出为低于输入的速度范围的速度范围。

附图说明

在附图中：

图1为用于飞行器的燃气涡轮发动机的示意截面图。

图2为使用变频发电机的用于图1的燃气涡轮发动机的电功率产生系统的第一实施例的示意方框图。

图3为使用DC发电机的用于图1的燃气涡轮发动机的电功率产生系统的第二实施例的示意方框图。

图4为图2和图3的实施例中的用于减小速度范围的机构的示意图。

图5为示意曲线图，其示出用于映射图2和图3的实施例中的输出速度的关系。

部件列表

10燃气涡轮发动机

12风扇区段

14风扇

16LP压缩机

18HP压缩机

20燃烧区段

22HP涡轮

24LP涡轮

26HP转轴

28LP转轴

30HPT转子

32叶片

34叶片平台

36叶片末端

40电功率系统架构

42左发动机系统

44右发动机系统

46辅助功率单元(APU)

48外部电源(EPS)

50DC输出(APU)

52DC输出(EPS)

54APU起动器发电机

56第一变频起动器发电机(HP)

58第二变频发电机(LP)

64附件齿轮箱

66三相输出电源

68功率输出

74速度范围减小组件

76控制器

78功率输出

86第一电气AC总线

88DC功率输出

90AC功率

92DC功率输出

94第二电气AC总线

96马达-起动器控制器

98电气DC总线

300恒速驱动器(CSD)

400电功率系统架构

420左发动机系统

440右发动机系统

560第一自耦变压器单元(ATU)集成发电机

580第二ATU集成发电机

600发电区段

620ATU区段

640附件齿轮箱

660电源

680九相功率输出

700发电区段

720ATU区段

740速度范围减小组件

760电源

780九相功率输出

800DC功率输出