[发明专利]航空器的自由涡轮发动机的快速辅助装置

说明书

快速辅助装置适用于航空器的自由涡轮发动机(11)，该航空器具有至少一个第一自由涡轮发动机(11)，该第一自由涡轮发动机设置有气体发生器并与能够作为启动器和作为发生器的发电机(12)相关联，该第一发动机(11)能够处于备用模式或不需要的停机方式，该发电机从机载电能供电网络(17)供电。该装置进一步包括至少一个电能存储构件(14)，该至少一个电能存储构件适于电连接到与所述第一发动机(11)相关联的所述发电机(12)，以提供突发辅助到所述发动机(11)的气体发生器，该电能存储构件(14)构成一种仅可使用一次的不可充电的所谓“主”能量存储构件。该装置包括用于激活该电能存储构件(14)的系统以及用于耦合该电能存储构件到发电机(12)的供电系统(13、16)的装置(15)。

技术领域

本发明涉及通常在直升机上发现的这种自由涡轮发动机的领域。

应该记住的是，具有自由涡轮的燃气涡轮发动机(GT)包括动力涡轮或自由涡轮以及主齿轮箱(MGB)，所述动力涡轮或自由涡轮在直升机中经由超速离合器或“自由轮”驱动直升机转子，并且该发动机还包括主要由压气机、燃烧室和高压涡轮构成的气体发生器。

减速传动装置或辅助变速箱用于将气体发生器的轴连接到发电机(简化为EM)，该发电机由定子和转子组成并且能够作为电机(启动器)或作为发生器同样良好地操作。在电机模式下，该发电机由电能源供电并且其产生了驱动扭矩，以驱动该发动机的气体发生器旋转，特别地出于对其启动的目的，从而在启动时提供辅助。在发生器模式下，该发电机由气体发生器驱动旋转，从而使机械功力转移并被转化成电力。

背景技术

对于巡航飞行的双发动机航空器，文献FR2967132和FR2967133提出了将两个发动机之一处于备用模式，从而使其自由涡轮与主变速箱去同步，同时增加由另一发动机输送的动力，从而能够降低系统的整体燃料消耗。

本发明因此特别地涉及具有至少两个发动机的直升机的情况中，以及在实施巡航飞行时降低其燃油消耗的情况中，即在由从每个发动机需要相对少动力所表征的飞行阶段中，从而产生非常高的单位消耗(简化为SC)。为了使巡航飞行很经济，一个发动机处于备用，因此另一发动机以高功率运行，从而使直升机受益于低得多的单位消耗。

已经提出了该备用模式的几种变型。

在被称为“超级空转”的第一变型中，以缓慢空转速度调节该去同步燃气轮机的气体发生器。

在被称为“辅助超级空转”的第二变型中，同样地以低怠速速度调节与MGB去同步的燃气轮机的气体发生器，同时辅助驱动扭矩经由发电机和辅助变速箱施加到气体发生器。

在第三变型中，发动机的燃烧室完全地熄灭，然后提出了以适用于在巡航飞行阶段结束时促进重燃的速度保持气体发生器旋转。合适的速度范围可被称为优选点火窗口。被称为“转动”模式的该操作模式需要给延长辅助到气体发生器。

在可能在整个巡航飞行时间中维持的所有三种操作模式中，通过备用的发动机传输到MGB的功率量通常为零，并且通常不可以从其气体发生器获取功率。

在三个上述变型中，需要能够快速重新激活去同步的发动机，特别地在紧急情况下，如在另一发动机失效，如果总共存在三个或更多的发动机，—或在如果存在两个发动机另一发动机失效的情况下。具体地，这就是为什么气体发生器以用于促进系统中重燃的速度保持旋转的原因，在该系统中燃烧室熄灭。

在优选点火窗口(“转动”模式)保持气体发生器旋转以及当其被调节到空转(“辅助超级空转”模式)时提供延长辅助到气体发生器都需要相对低的动力，但以需要大量能量结束，由于该系统的优点在于在整个长时间飞行中使用它。

除了其它解决方案，文献FR2967132和FR2967133提出使用一种由起动器/发电机供电的电动启动器，所述起动器/发电机连接到另一发动机的气体发生器，或连接到通过另一发动机的自由涡轮直接或间接驱动的发生器。