[发明专利]燃气涡轮发动机失速裕度管理

说明书

提供了一种用于操作具有由燃气涡轮发动机的多个轴中的一个来驱动的起动机‑发电机(108)的燃气涡轮发动机的方法。该方法包括确定待由燃气涡轮发动机产生的期望的推力量，以及待从燃气涡轮发动机的起动机‑发电机(108)获取的期望的电功率量。该方法操作燃气涡轮发动机来产生期望的推力量，同时从起动机‑发电机(108)获取少于期望的电功率量。从起动机‑发电机(108)获取少于期望的电功率量允许了产生期望的推力量，允许了更快地产生期望的推力量，或允许出于任何目的失速裕度的保持(诸如提高发动机的效率或允许某些发动机设计)。

技术领域

本主题大体上涉及用于燃气涡轮发动机的功率系统及其操作方法。

背景技术

燃气涡轮发动机大体上包括布置成与彼此流动连通的风扇和核心。此外，某些燃气涡轮发动机的核心可包括成串流关系的压缩机区段(包括低压(LP)压缩机和高压(HP)压缩机)、燃烧区段、涡轮区段(包括高压(HP)涡轮和低压(LP)涡轮)，以及排气区段。在操作中，来自风扇的空气由LP压缩机和HP压缩机逐渐地压缩，直到空气到达燃烧区段。燃料在燃烧区段内与压缩的空气混合且焚烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段发送穿过HP涡轮和LP涡轮，且随后发送穿过排气区段，例如，至大气。燃烧气体的流穿过HP涡轮和LP涡轮分别驱动HP涡轮和LP涡轮。

HP涡轮可经由高压(HP)轴机械地联接到HP压缩机上，使得HP涡轮的旋转使HP压缩机对应地旋转。类似地，LP涡轮可经由低压(LP)轴机械地联接到LP压缩机上，使得LP涡轮的旋转使LP压缩机对应地旋转。因此，HP涡轮可驱动HP压缩机，且LP涡轮可驱动LP压缩机。

此外，HP涡轮的旋转也可驱动燃气涡轮发动机和/或包括燃气涡轮发动机的飞行器的各种附件系统。例如，某些燃气涡轮发动机中的HP轴驱动附件变速箱，其机械地联接到起动机-发电机上。起动机-发电机从HP轴获得机械功，且将此功转变成用于系统(诸如包括燃气涡轮发动机的飞行器的环境控制系统)的电功率。

为了确保穿过燃气涡轮发动机的稳定空气流且保护燃气涡轮发动机免于失速，燃气涡轮发动机设计成在假定从使用起动机-发电机的燃气涡轮发动机获得相对高的功率来计算的失速裕度(stall margin)内操作。然而，这例如可导致燃气涡轮发动机的相对慢的加速，和/或减小的最大可用推力产生。因此，用于操作燃气涡轮发动机来改善燃气涡轮发动机的性能而不管待从燃气涡轮发动机的起动机-发电机生成的期望的电功率量的方法将是特别有益的。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐明，或可从描述中清楚，或可通过实施本发明理解到。

在本公开内容的一个示例性方面中，提供了一种用于操作具有电机的多轴航空燃气涡轮发动机的方法。电机包括由燃气涡轮发动机的轴中的至少一个驱动的起动机-发电机。该方法包括确定待从燃气涡轮发动机产生的期望的推力量，以及确定待从燃气涡轮发动机的起动机-发电机获取的期望的电功率量。该方法还包括使用燃气涡轮发动机产生期望的推力量，以及从燃气涡轮发动机的起动机-发电机获取少于期望的电功率量，以允许燃气涡轮发动机产生期望的推力量，以更快地产生期望的推力量或保持失速裕度。

在本公开内容的示例性实施例中，提供了一种航空燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括压缩机区段、位于压缩机区段下游的燃烧区段，以及位于燃烧区段下游的涡轮区段。涡轮区段通过一个或更多个轴机械地联接到压缩机区段上。燃气涡轮发动机还包括与一个或更多个轴机械连通的电机，电机包括用于生成电功率的起动机-发电机。燃气涡轮发动机包括可操作地连接到起动机-发电机上的控制器。控制器配置成将从起动机-发电机获取的电功率量减少到低于待获取的期望量的量，以便有助于由燃气涡轮发动机产生期望的推力量，以便有助于由燃气涡轮发动机更快地产生期望的推力量，或保持失速裕度。

本发明的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好理解。并入且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，且连同描述一起用于阐释本发明的原理。