[发明专利]用于飞行器上的防冰的多模发电机

说明书

本公开涉及用于飞行器上的防冰的多模发电机。在飞行器上，多模发电机以可变电压模式工作来为电动机翼防冰系统eWIPS供电，并且以固定电压模式工作来提供备用电力。在大气状况利于冰形成且主发电机工作时，多模发电机以可变电压模式工作，以用第一可变电压或第二可变电压为eWIPS供电。值取决于大气状况的第一可变电压用于防冰工作。可以是最大输出电压的第二可变电压用于除冰工作。不同可变电压电平之间的过渡不是瞬变的，这消除由于瞬态产生的疲劳损坏。如果主发电机发生故障或在大气状况不利于冰形成时，多模发电机以固定电压模式工作，以提供备用电力。

技术领域

本公开总体涉及飞行器防冰/除冰(ice prevention/removal)，具体涉及一种多模发电机(multi-mode generator)，该多模发电机可以工作以向电动机翼防冰系统提供可变电力，或在主发电机出故障时向主母线提供固定电力作为备用电力。

背景技术

飞行器是现代运输的关键元素。飞行器包括飞行面(flying surface)(例如，飞航表面(flight surface))，诸如机翼、水平稳定器、鸭翼等的前缘。可以安装在机首中、机翼下方、附接到机身、或在飞行器的尾部中的一个或更多个发动机提供推力。发动机还驱动一体发电机，这些一体发电机以固定电压电平发电，以便为飞行器上的各种电气负载供电。

在飞行器的飞行面(主要为机翼，而且还有水平稳定器、鸭翼、推进器以及其他飞行面)上的冰形成是公知问题。冰破坏飞行面上的空气的平滑流，这在降低翼面生成升力的能力的同时增大拖曳。结冰可能增大飞行器的失速速度，和/或降低飞行器将失速的冲角。严重的结冰可能使得飞行器不能飞行。

本领域中已知飞行器减冰系统。防结冰指用于在大气状况利于结冰时防止冰在飞行面上的形成的系统。防冰系统包括施加电气的或来自发动机排气的热、和“漏液机翼”系统，这些漏液机翼系统借助在例如机翼前缘中嵌入的网筛分配防冻型流体。除冰指，去除已经形成在飞行面上的冰。除冰系统包括在气动压力下膨胀的可充气罩和在比防结冰用途中更高的强度下工作的加热系统。

商业喷气式客机通常采用用于减冰的“热机翼”气动或电气加热系统(在本领域中被称为机翼防冰系统(WIPS：Wing Ice Prevention System))，但该系统还可以用于除了机翼之外的其他面上。气动系统与发动机性能损失关联，因此开发了电动WIPS(eWIPS)系统。然而，已知eWIPS系统复杂、沉重且昂贵。例如，近来的更多电飞行器上的电热eWIPS使用大控制器、广泛布线，并且需要A级(关键)软件。凭借该方法，由发动机上的发电机生成固定电压电力，并且由大尺寸馈线传输到机首中的电气设备舱中的控制器，在该控制器中，切换电力，并且将其重新路由到机翼上的加热区域。

如图1中描绘的，为了除冰，控制器向机翼上的多个保护区域的全部以全输出电压(100％)来施加电力。为了防结冰，控制器使全输出电压(100％)在有限时段内连续脉冲(pulse)到机翼的各区域或热保护区域。所施加的电力必须从电子设备舱中的控制器转移回到机翼(再次，经由粗线)，在机翼中，该电力施加于贴附到机翼段的电阻面。除了用于eWIPS的传统电压生成和分配的重量和复杂度之外，如在图1中描绘的，突发的全功率脉动将显著的转矩脉冲给予到发动机齿轮箱中，这可能引起过多的磨损和过早失效(或另选地，为了容纳这些转矩脉冲而进行的齿轮箱部件的昂贵增大)。

联合国国际民航组织(ICAN)和美国联邦航空管理局(FAA)定义用于特定多发动机客机的扩展操作(ETOPS)。ETOPS鉴于一个发动机工作的最大额定飞行时间，通过强加飞行器从合适的机场可以飞行的最大距离来约束飞行规划。在对ETOPS的要求当中是用于主发电机故障情况下的备用发电机的存在。关于几乎所有飞行，该备用发电机是从不使用的“静荷重”。

该文献的背景技术章节被提供为在技术和操作背景下放置本公开的方面，以辅助本领域技术人员理解它们的范围和实用性。除非像这样明确地指出，否则这里的陈述，不仅仅因为其包括在背景技术章节中而被承认为是现有技术。

发明内容