[发明专利]用于预冷却使用涡轮机的环境控制系统的方法和飞行器

说明书

本发明公开用于向使用燃气涡轮发动机的飞行器的环境控制系统提供排气的方法和飞行器，包括确定用于环境控制系统的排气要求、向环境控制系统成比例地供给低压排气和高压排气，其中成比例供给受到控制，使得经过调节的空气流满足所确定的排气要求。

技术领域

本发明涉及用于预冷却使用发电机四轮涡轮机的环境控制系统的混合方法和飞行器。

背景技术

当代飞行器具有排气系统，该等排气系统从飞行器的发动机吸收热空气，以用于包括环境控制系统(ECS)(例如，空气调节、加压、和除冰)在内的飞行器上的其它系统中。ECS能够包括对从排气系统接收到的排气的压力或温度的限制。目前，飞行器发动机排气系统利用预冷却换热器以将来自发动机的热空气预先调节至如其它飞行器系统所要求或利用的可持续温度。预冷却换热器产生废热，该等废热通常被从飞行器排出而不加以利用。

发明内容

在本发明的一个方面中，提供一种向使用燃气涡轮发动机的飞行器的环境控制系统提供排气的方法，该方法包括：确定用于环境控制系统的排气要求；将来自燃气涡轮发动机的压缩机的低压排气和高压排气选择性地供给至涡轮空气循环机的第一涡轮部段和压缩机部段，其中第一涡轮部段排出冷却空气流并且压缩机部段排出压缩空气流；向第二涡轮部段选择性地供给冷却空气流，其中第二涡轮部段排出进一步冷却的空气流；将从第一涡轮部段排出的冷却空气流或从第二涡轮部段排出的进一步冷却的空气流中的至少一个与从压缩机部段排出的压缩空气流组合以形成经过调节的空气流；通过发电机将过量机械功率转化成电功率；和将电功率输送至至少一个装置或系统，其中选择性地供给低压排气和高压排气以及选择性地供给冷却空气流受到控制，使得经过调节的空气流满足所确定的排气要求并且其中所述第一涡轮部段或第二涡轮部段中的至少一个的操作产生过量机械功率。

在本发明的另一个方面中，提供一种飞行器，包括：具有排气入口的环境控制系统；燃气涡轮发动机，该燃气涡轮发动机具有至少一个低压排气供给和至少一个高压排气供给；涡轮空气循环机，该涡轮空气循环机具有旋转联接的第一涡轮部段、第二涡轮部段和压缩机部段；上游涡轮喷射器，该上游涡轮喷射器将低压排气供给和高压排气供给流体联接到第一涡轮部段和压缩机部段；下游涡轮喷射器，该下游涡轮喷射器将来自第一涡轮部段或第二涡轮部段中的至少一个的流体输出与来自压缩机部段的流体输出流体组合成被供给至环境控制系统的排气入口的公共流；可旋转轴，该可旋转轴与第一涡轮部段和第二涡轮部段中的至少一个可操作地联接；和发电机，该发电机选择性地联接到可旋转轴并且具有功率输出。

在本发明的又一个方面中，提供一种向飞行器的环境控制系统提供空气的方法，该方法包括：将来自燃气涡轮发动机的压缩机的低压排气和高压排气选择性地供给至涡轮空气循环机，以根据环境控制系统的操作要求对排气进行预先调节，其中预先调节包括将从涡轮空气循环机的第一涡轮部段排出的流体输出选择性地提供给涡轮空气循环机的第二涡轮部段以用于进一步冷却，并且其中第一涡轮部段和第二涡轮部段中的至少一个产生轴功输出；通过发电机将轴功输出中的至少一些转化成电功率；和将电功率输送至至少一个装置或系统。

技术方案1.一种向使用燃气涡轮发动机的飞行器的环境控制系统提供排气的方法，所述方法包括：

确定用于所述环境控制系统的排气要求；

将来自所述燃气涡轮发动机的压缩机的低压排气和高压排气选择性地供给至涡轮空气循环机的第一涡轮部段和压缩机部段，其中所述第一涡轮部段排出冷却空气流并且所述压缩机部段排出压缩空气流；

向第二涡轮部段选择性地供给所述冷却空气流，其中所述第二涡轮部段排出进一步冷却的空气流；

将从所述第一涡轮部段排出的冷却空气流或从所述第二涡轮部段排出的进一步冷却的空气流中的至少一个与从所述压缩机部段排出的压缩空气流组合以形成经过调节的空气流；

通过发电机将过量机械功率转化成电功率；和

将电功率输送至至少一个装置或系统；