[发明专利]飞行器机舱加压能量收集

说明书

本发明涉及飞行器机舱加压能量收集。提供了一种能量收集系统以及利用该能量收集系统从飞行器机舱加压系统收集能量的对应方法。根据一个方面，能量收集系统包括飞行器机舱，所述飞行器机舱包围加压空气的高压环境。空气输入从低压环境接收传入空气，并且空气输出从所述高压环境排放传出空气。涡轮机接收从所述飞行器机舱排放的所述加压空气并且利用所述加压空气在涡轮机轴上产生旋转运动。能量收集机构联接到所述涡轮机轴并且利用所述涡轮机轴的所述旋转运动来压缩所述传入空气或者创建电能。

背景技术

随着飞行器上升，环境大气的压力和温度降低。为了维持乘客的舒适度并且为飞行器机舱内提供氧气，常规飞行器利用空气压缩机来压缩冷的低压大气空气并且将大气空气喷射到飞行器机舱中。通过以适当的速率将机舱内的温暖加压空气排放到外部环境大气，来维持飞行器机舱内的期望空气压力，同时提供新鲜氧气供应。

飞行器机舱内的加压空气的连续更新最终具有与过程关联的燃料成本。对于许多飞行器，与空气压缩机的运行相关联的电功率源自与一个或多个飞行器发动机的齿轮箱机械联接的发电机。发动机利用额外燃料来克服发电机的额外旋转阻力，这减少了飞行器的燃料效率。

关于这些考虑及其它，提出了本文中做出的公开内容。

发明内容

应当理解的是，提供本发明内容，以简化的形式介绍下面在详细描述中进一步描述的概念的选择。本发明内容并非旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

本文中描述的概念和技术提供了与飞行器机舱加压关联的能量收集系统以及用于收集能量的对应方法。根据一个方面，一种能量收集系统包括飞行器机舱，所述飞行器机舱包围加压空气的高压环境。所述飞行器机舱具有用于从低压环境接收传入空气的空气输入以及用于从所述高压环境排放传出空气的空气输出。涡轮机接收从所述飞行器机舱排放的所述加压空气并且利用所述加压空气在涡轮机轴上产生旋转运动。能量收集机构联接到所述涡轮机轴并且利用所述涡轮机轴的所述旋转运动来压缩所述传入空气或者创建电能。

根据又一方面，提供了一种从飞行器机舱加压系统收集能量的方法。该方法包括：从飞行器机舱内的高压环境接收加压空气。借助用于向涡轮机轴施加旋转运动的涡轮机将所述加压空气释放到低压环境中。在能量收集机构处接收所述涡轮机轴的所述旋转运动，在所述能量收集机构处，所述旋转运动用于压缩传入空气以创建用于所述飞行器机舱的加压空气。替代地，可由所述能量收集机构将所述涡轮机轴的所述旋转运动转换为电能并且将所述电能提供给电负载。

根据另一方面，提供了一种能量收集系统。该系统包括飞行器机舱、压缩机、涡轮机和能量收集机构。所述飞行器机舱包围加压空气的高压环境。空气输入从低压环境接收传入空气，并且空气输出从所述高压环境排放传出空气。所述压缩机在第一压力下接收所述传入空气并且在高于所述第一压力的第二压力下将所述加压空气提供给所述飞行器机舱内的所述高压环境。所述涡轮机具有涡轮机轴并接收从所述飞行器机舱排放的加压空气并且利用所述加压空气在所述涡轮机轴上产生旋转运动。所述能量收集机构联接到所述涡轮机轴并且利用所述旋转运动来压缩所述传入空气或者为电负载创建电能。所述涡轮机和所述压缩机被热耦合，使得在所述压缩机的压缩室内生成的热被传递到所述涡轮机的膨胀室。

已讨论的特征、功能和优点能在本公开的各种实施方式中独立地实现，或者可在其它实施方式中进行组合，能参考以下描述和附图看到其进一步细节。

附图说明

图1是具有空气加压系统的飞行器的立体图，该空气加压系统构造有根据本文中描述的各种实施方式的能量收集系统；

图2是图示根据本文中描述的各种实施方式的能量收集系统的各个方面的视图；

图3A至图3C是示出根据本文中描述的替代实施方式的能量收集机构的部件的框图；

图4A示出了图示根据本文中描述的替代实施方式与从压缩机到热负载的热能传递相关联的能量收集的视图；