[发明专利]用于飞行器中的集成的功率和热管理的系统及方法

说明书

提供了一种用于涡轮供能的飞行器的集成的功率和热管理系统(200)。系统(200)可包括设置在主轴(214)上的动力涡轮(204)、压缩机(206)、第一冷却涡轮(208)、第二冷却涡轮(210)和电动机‑发电机(212)。压缩机(206)可设置在主轴(214)上以激励系统空气流并且可操作地连结于动力涡轮(204)。第一冷却涡轮(208)可以可旋转地设置在主轴(214)上，与压缩机(206)选择性流体连通。第二冷却涡轮(210)可以可旋转地设置在主轴(214)上，与第一冷却涡轮(208)选择性流体连通。

联邦政府资助研究

本发明在海军部门的合同号N00014-10-D-0010下利用政府支持作出。政府可具有本发明中的某些权利。

技术领域

本主题大体上涉及一种飞行器冷却系统。更具体而言，本主题涉及一种用于选择性地提供冷却和功率管理的系统。

背景技术

典型的现有飞行器装备有一个或更多个环境控制系统，其包括空气调节系统以控制飞行器座舱温度。在飞行期间还依靠这些系统来提供足够的座舱压力。现有系统使用从涡轮发动机放出的空气的一部分来引起空气流，并且对空气调节系统供能。然而，由于系统仅依靠来自涡轮发动机的空气操作，故此类系统通常不能够在涡轮发动机不操作时的情况期间提供足够的冷却或座舱压力控制。例如，可需要辅助冷却系统来在起飞之前冷却飞行器。此类辅助冷却系统通常需要相当大功率来操作。飞行之前的长延误可快速耗尽飞行器的电池，需要飞行器的许多电气系统的明智使用。如果足够的功率用于操作空气调节系统，则飞行器可不具有足够的功率来启动或开始飞行器的(多个)发动机的操作。尽管可提供附加的电池，但此类电池的重量增加可不利于飞行期间的飞行器效率。

此外，由于典型的空气调节系统依靠从发动机转移的空气，故发动机可不能够在空气调节系统操作时提供最大推力或功率。此外，发动机功率在飞行期间的损失可导致座舱增压的损失，以及潜在地，用以操作飞行器的任何电力的损失。

因此，所需的是能够独立于飞行器发动机选择性地操作的飞行器热管理系统。此外，所需的是可向飞行器和涡轮发动机提供附加功率的热管理系统。此外，所需的是能够有效地操作而不妨碍飞行器发动机的功率输出的功率和热管理系统。

因此，本领域中期望的是改进的热和功率管理系统。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从描述为明显的，或者可通过本发明的实践学习。

根据本公开的一个实施例，提供了一种用于涡轮供能的飞行器的集成的功率和热管理系统。集成的功率和热管理系统可包括可旋转地设置在主轴上的动力涡轮，以及可旋转地设置在主轴上以激励系统空气流的压缩机。压缩机可以可操作地连结于动力涡轮。系统可包括第一冷却涡轮，其可旋转地设置在主轴上，与压缩机选择性流体连通，以及第二冷却涡轮，其可旋转地设置在主轴上，与第一冷却涡轮选择性流体连通。电动机-发电机可设置在主轴上，以任选地供应至主轴的原动力输入和至飞行器的电动率输出。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种用于涡轮供能的飞行器的集成的功率和热管理系统。集成的功率和热管理系统可包括可旋转地设置在主轴上的动力涡轮，以及可旋转地设置在主轴上以激励系统空气流的压缩机。压缩机可以可操作地连结于动力涡轮。系统可包括第一冷却涡轮，其可旋转地设置在主轴上，与压缩机选择性流体连通，以及第二冷却涡轮，其可旋转地设置在主轴上，与第一冷却涡轮选择性流体连通。电动机-发电机可设置在主轴上，以任选地供应至主轴的原动力输入和至飞行器的电动率输出。此外，控制器可与电动机-发电机可操作通信，并且构造成根据一个或更多个预定模式控制系统。