專利名稱：用于飛機(jī)的電動(dòng)輔助動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
下面公開的內(nèi)容總體上涉及一種用于飛機(jī)的輔助動(dòng)力系統(tǒng)，更具體地 說，涉及飛4幾的電動(dòng)輔助動(dòng)力系統(tǒng)。
本申請(qǐng)要求申請(qǐng)日為2002年10月22日的共同待批美國臨時(shí)專利申請(qǐng) 60/420,637的優(yōu)先權(quán)。并且將該文獻(xiàn)全文作為本申請(qǐng)的參考文獻(xiàn)。本申請(qǐng)將 美國專利US 6,526,775的全文作為參考文獻(xiàn)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的運(yùn)輸機(jī)通常在飛行期間利用主發(fā)動(dòng)機(jī)的氣動(dòng)、液壓和電動(dòng)等動(dòng)力 支持各種飛機(jī)系統(tǒng)。此外，傳統(tǒng)的運(yùn)輸機(jī)通常在地面操作過程中利用機(jī)載的 輔助動(dòng)力單元(APUs)的氣動(dòng)和電動(dòng)動(dòng)力支持飛機(jī)系統(tǒng)。在商業(yè)運(yùn)輸飛機(jī)中， 飛機(jī)的空調(diào)系統(tǒng)通常是最大的輔助動(dòng)力使用源。在傳統(tǒng)的運(yùn)輸機(jī)中，這些系 統(tǒng)使用從發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)級(jí)抽出的高溫/高壓空氣("引氣，，)。空氣在進(jìn)入機(jī) 身前先通過空調(diào)機(jī)組，以滿足溫度、通風(fēng)和增壓的需要。然后，調(diào)節(jié)后的空 氣通過出流閥或通過正常的機(jī)艙泄漏從機(jī)身中排出。在地面操作期間，APU
機(jī)中引氣類似，APU中的高溫和高壓空氣在進(jìn)入機(jī)身前先通過空調(diào)機(jī)組。
圖1是示意地表示出按現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成的傳統(tǒng)的氣動(dòng)輔助動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 100的視圖。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)100可包括用于向飛機(jī)提供推力的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)110(圖 中以第一發(fā)動(dòng)機(jī)110a和第二發(fā)動(dòng)機(jī)110b示出)。除了推力外，發(fā)動(dòng)機(jī)110還 能通過引氣口 112(分別標(biāo)為第一引氣口 112a和第二引氣口 112b)向引氣集管 120提供高溫/高壓空氣。引氣口 112接收來自發(fā)動(dòng)機(jī)110的壓縮機(jī)級(jí)的空氣， 并使空氣通過熱交換器114(如預(yù)冷卻器)，該熱交換器在空氣流到引氣集管 120之前將其冷卻。
來自引氣集管120的高壓空氣支持飛機(jī)的大多數(shù)輔助動(dòng)力需求。例如， 該空氣的一部分流到空調(diào)機(jī)組140(圖中以第一空調(diào)機(jī)組140a和第二空調(diào)機(jī) 組140b示出)，空調(diào)機(jī)組向機(jī)身104中的客搶102提供經(jīng)過調(diào)節(jié)的空氣?？?調(diào)機(jī)組140包括一組熱交換器、調(diào)節(jié)閥和空氣循環(huán)機(jī)，它們將空氣調(diào)節(jié)到滿 足客般102的溫度、通風(fēng)和增壓的要求。空氣的另一部分從引氣集管120流 到用于驅(qū)動(dòng)高容量液壓泵168的渦輪160。液壓泵168向飛機(jī)的起落架和其 它液壓系統(tǒng)提供液壓動(dòng)力。另外還有一部分高壓空氣被引向發(fā)動(dòng)機(jī)罩防結(jié)冰 系統(tǒng)152和才幾翼防結(jié)冰系統(tǒng)150。
機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)150包括一個(gè)閥(圖中未示出)，它控制向機(jī)翼的前緣的 引氣流動(dòng)，及均勻地沿機(jī)翼前緣的保護(hù)區(qū)分配熱空氣的"短笛(piccolo)"型 管(圖中未示出)。如果前緣板條需要結(jié)冰保護(hù)，則可采用伸縮管來向擴(kuò)展位 置的板條提供熱的引氣。防結(jié)水的引氣通過機(jī)翼或板條下表面的孔排出。
除了發(fā)動(dòng)機(jī)110夕卜，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)IOO還可包括用作替代壓力源的APU 130。 APU 130通?？渴褂秒姵?36的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)134發(fā)動(dòng)。APU 130驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī) 138，該壓縮機(jī)向引氣集管120提供用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和其它地面操作的高壓 空氣。為了發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，使高壓空氣從引氣集管120流向可操作地連接到 各發(fā)動(dòng)機(jī)110的起動(dòng)渦輪154。作為APU的一種選擇，來自其中運(yùn)行的一臺(tái) 發(fā)動(dòng)機(jī)110的引氣可用于重新起動(dòng)另一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)110。作為另一種選擇，外 部空氣罐車(圖1中未示出)可提供用于在地面起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓空氣。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)IOO還可包括可操作地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)110上的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電 機(jī)116和可操作地連接到APU 130上的APU驅(qū)動(dòng)發(fā)電才幾132。在飛行時(shí)， 發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)116可支持傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)負(fù)載，如燃料泵108、電機(jī)驅(qū) 動(dòng)液壓泵178和各種風(fēng)扇、廚房系統(tǒng)、機(jī)內(nèi)娛樂系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、航空電子 系統(tǒng)及類似系統(tǒng)。在地面4喿作和在飛行過程中，APU驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)132可按需 要支持這些功能。發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)116和APU驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)132 —般額定 在90-120 kVA,并產(chǎn)生115Vac的電壓。它們能給變壓-整流裝置提供動(dòng)力， 該變壓-整流裝置可將115 Vac轉(zhuǎn)變?yōu)?8 Vdc以用于許多上述電氣負(fù)載。通 過在很大程度上依賴于熱斷路器和繼電器的電氣系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力分配。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)IOO還可包括可操作地與發(fā)動(dòng)機(jī)110相連的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵 118。液壓泵118提供液壓動(dòng)力，以在飛行中操縱面致動(dòng)器(surface actuator)
和其它飛機(jī)系統(tǒng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)泵178可提供后備液壓動(dòng)力，用以維持在地面上 的活動(dòng)。
圖2是示意地表示包括圖1的輔助動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)100的現(xiàn)有技術(shù)的飛機(jī) 202的頂視圖。飛機(jī)202包括一個(gè)前部電子設(shè)備隔艙210，它將電能分配給 多個(gè)與上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)100相連的電氣負(fù)載220。在飛行中，電子設(shè)備隔搶210 可接收來自發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)116,以及APU130的電能。在地面時(shí)，電子設(shè)備 隔艙210可接收來自APU 130的電能，或通過一個(gè)插座213接受來自外部電 源212的電能。
上述輔助動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)100的一個(gè)缺陷在于，它是以最差的條件(通常 為巡^^速度、高飛行負(fù)載、熱天氣及其中一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)失效)確定尺 寸的，以確保有足夠的空氣流動(dòng)來滿足在任何時(shí)間的需求。因此，在通常的 操作條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)IIO提供的引氣的壓力和溫度遠(yuǎn)高于空調(diào)機(jī)組140和其 它飛機(jī)系統(tǒng)所要求的壓力和溫度。為了進(jìn)行補(bǔ)償，預(yù)冷卻器114和空調(diào)機(jī)組 140按需要將壓力和溫度調(diào)節(jié)到較低的值，以滿足機(jī)身增壓、通風(fēng)和溫度控 制的需要。這樣，在調(diào)節(jié)過程中，大量的能源就被預(yù)冷卻器和調(diào)節(jié)閥浪費(fèi)了。 即使在最佳的條件下，從發(fā)動(dòng)機(jī)IIO抽取的大量能源也以熱的形式和在管、 閥及其它與引氣集管120和空調(diào)機(jī)組140相連的部件內(nèi)發(fā)生的壓力降的形式 浪費(fèi)掉了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總體上涉及飛機(jī)的輔助動(dòng)力系統(tǒng)及用于向飛機(jī)系統(tǒng)提供輔助動(dòng) 力的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，按照本發(fā)明一個(gè)方面構(gòu)成的飛機(jī)包括一個(gè)機(jī)身 和一個(gè)用于向飛機(jī)提供推進(jìn)的推力的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。飛機(jī)還包括一個(gè)可操:作地 連接到噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上的發(fā)電機(jī)，及一個(gè)環(huán)境控制系統(tǒng)。該環(huán)境控制系統(tǒng)可包 括至少一個(gè)用于接收來自發(fā)電機(jī)的電能、以在沒有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣的情況 下向機(jī)身提供外部空氣的壓縮機(jī)電機(jī)。
在該實(shí)施例的另 一個(gè)方面中，飛機(jī)可包括從才幾身向外延伸的機(jī)翼和一個(gè) 電熱機(jī)翼防結(jié)水系統(tǒng)。電熱機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)可構(gòu)成為接收所述發(fā)電才幾的電 能，以在沒有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣的情況下，至少減少在機(jī)翼的一部分上形成 的冰。在該實(shí)施例的再一個(gè)方面中，發(fā)電機(jī)可以是第一發(fā)電機(jī)，并且飛機(jī)還 可包括一個(gè)輔助動(dòng)力單元和第二發(fā)電機(jī)。第二發(fā)電機(jī)可操作地連接到輔助動(dòng) 力單元上并用于接收輔助動(dòng)力單元的軸功。在這方面，至少一個(gè)環(huán)境控制系 統(tǒng)的壓縮機(jī)電機(jī)構(gòu)成為接收第二發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能，以在沒有來自輔助動(dòng)力 單元的壓縮空氣的情況下，向客搶提供外部空氣。
在另一個(gè)實(shí)施例中，用于向飛機(jī)的機(jī)身提供空調(diào)空氣的方法包括設(shè)置一 個(gè)與機(jī)身流體連通的壓縮機(jī)風(fēng)扇，并可操作地將電機(jī)連接到壓縮機(jī)風(fēng)扇上， 以驅(qū)動(dòng)該壓縮機(jī)風(fēng)扇。該方法還包括可操作地將發(fā)電機(jī)連接到飛機(jī)的噴氣發(fā) 動(dòng)機(jī)上，并將發(fā)電機(jī)的電能提供給電機(jī)，以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)風(fēng)扇。在該實(shí)施例的 一個(gè)方面中，在沒有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣的情況下，可驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)風(fēng)扇，使空 氣從機(jī)身外流入機(jī)身。
在另一個(gè)實(shí)施例中，飛機(jī)包括機(jī)翼； 一臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，構(gòu)成為向飛機(jī) 提供推進(jìn)的推力； 一個(gè)第一發(fā)電機(jī)，它可操作地連接到噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上并構(gòu)成 為接收發(fā)動(dòng)機(jī)的軸功； 一個(gè)機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)，它構(gòu)成為至少減少在機(jī)翼的一 部分上形成的冰，該機(jī)翼防結(jié)水系統(tǒng)在沒有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣時(shí)，構(gòu)成為接 收所述第一發(fā)電機(jī)的電能； 一個(gè)液壓致動(dòng)起落架系統(tǒng)，構(gòu)成為可運(yùn)動(dòng)地將飛 機(jī)的至少一部分支承在地面上，該起落架系統(tǒng)包括一個(gè)液壓泵，在沒有噴氣 發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣時(shí)該泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中電機(jī)構(gòu)成為接收所述發(fā)電機(jī)的電能； 一個(gè)輔助動(dòng)力單元；及一個(gè)第二發(fā)電機(jī)，它可操作地連接到輔助動(dòng)力單元上 并構(gòu)成為接收輔助動(dòng)力單元的軸功，其中機(jī)翼防結(jié)水系統(tǒng)構(gòu)成為在沒有輔助 動(dòng)力單元的壓縮空氣時(shí)接收第二發(fā)電機(jī)的電能。
在另一個(gè)實(shí)施例中，飛機(jī)包括機(jī)翼； 一臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，構(gòu)成為向飛機(jī) 提供推進(jìn)的推力； 一個(gè)發(fā)電機(jī)，它可操作地連接到噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上并構(gòu)成為接 收發(fā)動(dòng)機(jī)的軸功； 一個(gè)機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)，它構(gòu)成為至少減少在機(jī)翼的一部分 上形成的冰，該機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)在沒有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣時(shí)，構(gòu)成為接收所 述發(fā)電機(jī)的電能，其中機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)是一個(gè)是電熱系統(tǒng)，它包括至少一個(gè) 位于至少靠近機(jī)翼內(nèi)部的一個(gè)加熱元件，其中加熱元件利用發(fā)電機(jī)的電能加 熱機(jī)翼部分，以便至少減小在機(jī)翼部分上形成的冰；以及一個(gè)液壓致動(dòng)起落 架系統(tǒng)，構(gòu)成為可運(yùn)動(dòng)地將飛機(jī)的至少一部分支承在地面上，該起落架系統(tǒng) 包括一個(gè)液壓泵，在沒有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣時(shí)該泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中電機(jī)構(gòu) 成為接收所述發(fā)電機(jī)的電能。
在另一個(gè)實(shí)施例中，飛機(jī)包括機(jī)翼； 一臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，構(gòu)成為向飛機(jī) 提供推進(jìn)的推力； 一個(gè)發(fā)電機(jī)，它可操作地連接到噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上并構(gòu)成為接
收發(fā)動(dòng)機(jī)的軸功； 一個(gè)機(jī)翼防結(jié)水系統(tǒng)，它構(gòu)成為至少減少在機(jī)翼的一部分 上形成的冰，該機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)在沒有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣時(shí)，構(gòu)成為接收所 述發(fā)電機(jī)的電能，其中機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)是一個(gè)是電動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，它包括至少 一個(gè)位于至少靠近機(jī)翼內(nèi)部的一個(gè)機(jī)械致動(dòng)器，其中致動(dòng)器利用發(fā)電機(jī)的電 能進(jìn)行致動(dòng)，以振動(dòng)機(jī)翼部分，從而至少減少機(jī)翼部分上形成的水；以及一 個(gè)液壓致動(dòng)起落架系統(tǒng)，構(gòu)成為可運(yùn)動(dòng)地將飛機(jī)的至少一部分支承在地面 上，該起落架系統(tǒng)包括一個(gè)液壓泵，在沒有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣時(shí)該泵由電機(jī) 驅(qū)動(dòng)，其中電機(jī)構(gòu)成為接收所述發(fā)電機(jī)的電能。
在另一個(gè)實(shí)施例中，飛才幾包括 一個(gè)才幾身，它具有客搶； 一個(gè)噴氣發(fā)動(dòng) 機(jī)，它構(gòu)成為給飛機(jī)提供推進(jìn)的推力； 一個(gè)發(fā)電機(jī)，它可操作地連接到噴氣 發(fā)動(dòng)機(jī)上并構(gòu)成為接收噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的軸功； 一個(gè)環(huán)境控制系統(tǒng)，它包括至少 一個(gè)構(gòu)成為接收所述發(fā)電機(jī)的電能的壓縮機(jī)電機(jī)，以將外部空氣提供給客 艙；其中壓縮機(jī)電機(jī)是可調(diào)速電機(jī)，用以根據(jù)機(jī)身的增壓需求的變化改變壓 縮機(jī)轉(zhuǎn)速。


圖1是表示出按現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成的傳統(tǒng)的氣動(dòng)輔助動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意
圖2是示意地表示具有圖1的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)的飛機(jī)的頂視圖； 圖3是表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例構(gòu)成的電動(dòng)輔助動(dòng)力系統(tǒng)的示意圖； 圖4是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例構(gòu)成的具有圖3的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的飛機(jī)的示意 頂視圖5是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例構(gòu)成的飛機(jī)電能分配系統(tǒng)的示意圖； 圖6是按照本發(fā)明另 一個(gè)實(shí)施例構(gòu)成的飛機(jī)電能分配系統(tǒng)的示意圖； 圖7是按照本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的只具有AC發(fā)電機(jī)的飛機(jī)電能分配系 統(tǒng)的示意圖8A-8C是表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例構(gòu)成的具有發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)電路的 電能分配系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面公開的內(nèi)容描述了向飛機(jī)系統(tǒng)提供動(dòng)力的系統(tǒng)和方法。在下面的說明及在圖3-7中給出了某些細(xì)節(jié)，以便對(duì)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例提供充分的理 解。描述與飛機(jī)和/或飛機(jī)輔助動(dòng)力系統(tǒng)相關(guān)的已知結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的其它細(xì)節(jié)在 下面的內(nèi)容中將不再描述，以避免對(duì)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的描述造成不必要 的模糊理解。
圖中示出的許多細(xì)節(jié)、尺寸、角度和其它特征只是對(duì)本發(fā)明特定實(shí)施例 的舉例說明。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，其它實(shí)施例可 具有其它細(xì)節(jié)、尺寸和特征。此外，在不具有下述幾個(gè)細(xì)節(jié)的本發(fā)明的其它 實(shí)施例也是可行的。
在圖中，相同的附圖標(biāo)記代表相同或至少大體上相似的部件。為了有助 于對(duì)任何特定部件的討論，任何附圖標(biāo)記的第一位阿拉伯?dāng)?shù)字表示部件第一 次被引入的相應(yīng)的圖號(hào)。例如，部件210首先在圖3中被引入和被論述。
圖3是表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例構(gòu)成的電動(dòng)輔助動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)300的 示意圖。在該實(shí)施例的一個(gè)方面中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)300包括向飛機(jī)(圖中未示出) 提供推力的第一發(fā)動(dòng)機(jī)310a和第二發(fā)動(dòng)機(jī)310b。正如下面更詳細(xì)地描述的 那樣，第一起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)316a和第二起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)316b可操作地連接到 各發(fā)動(dòng)機(jī)310上，以按需要向多個(gè)飛機(jī)系統(tǒng)提供電能。起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)316 支持由圖1中所示的引氣系統(tǒng)進(jìn)行的絕大多數(shù)傳統(tǒng)功能。這些功能中可包括 機(jī)身空調(diào)和增壓、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)及機(jī)翼防結(jié)冰。
在該實(shí)施例的另一個(gè)方面中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)300還包括一個(gè)APU330，它用 于在地面操作或在飛行中按需要向飛機(jī)系統(tǒng)提供動(dòng)力。起動(dòng)APU330的動(dòng)力 可由飛機(jī)電池336、外部地面電源(圖中未示出)，或一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)316提供。APU 330的動(dòng)力由第一APU起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)332a 和第二 APU起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)332b提供，它們分別可操作地與APU330相連。
與上面參照?qǐng)D1描述的傳統(tǒng)APU 130相反，APU330只向各飛機(jī)系統(tǒng)提 供電能。因此，由于與氣動(dòng)傳遞相關(guān)的所有部件都被取消，所以它比APU130 更簡單。這一特征可大大提高APU的可靠性并減少所需的維修。
在該實(shí)施例的另一個(gè)方面中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)300包括一個(gè)環(huán)境控制系統(tǒng)，它 具有第一空調(diào)機(jī)組340a和第二空調(diào)機(jī)組340b?？照{(diào)機(jī)組340用于向機(jī)身304 中的客搶302提供經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣，以滿足溫度、壓力和空調(diào)的需要。在一個(gè) 實(shí)施例中，空調(diào)機(jī)組340可至少大體上與美國專利US 6,526,775描述的一個(gè) 或多個(gè)空調(diào)系統(tǒng)相似，該專利文獻(xiàn)的全文作為本申請(qǐng)的參考文獻(xiàn)。在另一個(gè)
實(shí)施例中，空調(diào)機(jī)組340可包括可調(diào)速電壓縮機(jī)電機(jī)380，其構(gòu)成為在飛行 過程中接收發(fā)動(dòng)機(jī)310的電能，并在地面操作中接收APU330的電能。壓縮 機(jī)電機(jī)380驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(圖中未示出)，壓縮機(jī)通過沖壓空氣入口 342接收外 部新鮮空氣。新鮮空氣被壓縮并從空調(diào)機(jī)組340流入機(jī)身304,以滿足客搶 302的增壓和溫度控制的需要。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)300可包括一個(gè) 或多個(gè)可變速風(fēng)扇(圖中未示出)，以將空氣以不同的流量分配給機(jī)身304的 各個(gè)部分，從而可在任何給定的時(shí)間滿足機(jī)身304的特定需求。以這種方式 改變從發(fā)動(dòng)機(jī)310中提取的動(dòng)力可進(jìn)一步提高燃油效率。
可調(diào)速壓縮機(jī)電機(jī)380根據(jù)客搶容積、乘坐人數(shù)，和/或所需的客搶氣壓 高度改變客搶的空氣壓力和空氣流量。例如，如果所需較低的客艙高度(較 高的氣壓)，則本發(fā)明的電氣ECS系統(tǒng)可通過利用可調(diào)速壓縮機(jī)電機(jī)380來 提高進(jìn)入流和/或降低機(jī)身304的出流來適應(yīng)這種情況。 一般來說，傳統(tǒng)的氣 動(dòng)系統(tǒng)不具有將客艙高度降低到比設(shè)計(jì)點(diǎn)(例如8000英尺)低得多的能力，這 是因?yàn)檫@些系統(tǒng)一般是以設(shè)計(jì)點(diǎn)來確定尺寸的?？照{(diào)的電氣方法與傳統(tǒng)的氣 動(dòng)方法相比的另一個(gè)優(yōu)越之處在于由用于電氣方法的發(fā)動(dòng)機(jī)中抽取的能量 不會(huì)被空調(diào)機(jī)組340中的預(yù)冷卻器和調(diào)節(jié)閥浪費(fèi)掉。取而代之的是，壓縮機(jī) 電機(jī)380按照需要由調(diào)速壓縮機(jī)只從發(fā)動(dòng)機(jī)310中抽取足夠的電能，以滿足 客艙302的即時(shí)的增壓的需要。這種實(shí)時(shí)的能量優(yōu)化可在整個(gè)飛機(jī)平臺(tái)延伸 到其它電能用戶，從而提高了燃油效率。如下文所述，例如，這些用戶可包 括再循環(huán)風(fēng)扇、廁所和廚房通風(fēng)風(fēng)扇、貨物加熱、4幾翼防結(jié)冰及液壓致動(dòng)。 由于只抽取需要的能量，所以提高了燃油的經(jīng)濟(jì)性。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)300還包括一個(gè)機(jī)翼防結(jié)水系統(tǒng) 350，它利用發(fā)動(dòng)機(jī)310的電能。機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)350可根據(jù)本發(fā)明的至少 兩個(gè)實(shí)施例構(gòu)成，以防止或至少減小在機(jī)翼352的一部分上形成的冰。在電 熱防結(jié)冰實(shí)施例中，加熱元件，如電熱薄層(圖中未示出)可結(jié)合到機(jī)翼前緣 內(nèi)部或設(shè)置在接近該內(nèi)部的位置。對(duì)于機(jī)翼防結(jié)冰來說，可向加熱薄層供能 從而加熱機(jī)翼前緣，使結(jié)的任何冰都會(huì)融化和/或從機(jī)翼前緣上脫離。這種方 法比傳統(tǒng)的引氣系統(tǒng)的效率明顯提高，這是因?yàn)橹粚?duì)機(jī)翼前緣的所需部分加 熱而不是實(shí)時(shí)加熱。因此，用于防結(jié)水的抽出能量明顯減少。此外，與引氣 系統(tǒng)相反，在機(jī)翼上沒有引氣排放孔。因而與傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比，減小了飛機(jī) 阻力和公共噪聲。
機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)350還作為本發(fā)明另 一個(gè)實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行。 在該實(shí)施例中，在機(jī)翼前緣內(nèi)部的機(jī)電致動(dòng)器(圖中未示出)可用于使機(jī)翼前 緣進(jìn)行短暫的振動(dòng)，以使任何結(jié)水脫離并落下。該實(shí)施例比上述的電熱實(shí)施 例所需的電能要小得多。在其中一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)350可分成 應(yīng)用于機(jī)翼或條板前緣的不同區(qū)域的不同的部分。這樣，如果機(jī)翼前緣的一
部分不需要防止結(jié)冰，則機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)350的該部分可關(guān)掉，從而可進(jìn)一 步減小對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力需求。另外，防結(jié)水系統(tǒng)可根據(jù)不同的時(shí)期按照需要 周期地運(yùn)行，以充分減少結(jié)冰而優(yōu)化動(dòng)力的使用。
在該實(shí)施例的另 一個(gè)方面中，起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)316可以是雙功能裝置， 當(dāng)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，它向飛機(jī)系統(tǒng)提供電能，當(dāng)作為起動(dòng)器運(yùn)行時(shí)，它為 發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)提供軸功。在正常飛行過程中萬一有一個(gè)或多個(gè)主發(fā)動(dòng)機(jī)310 關(guān)閉的情況下，這種電起動(dòng)能力可增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)310的機(jī)內(nèi)起動(dòng)的結(jié)果。例如， 由于飛行中的風(fēng)車效應(yīng)(windmill effect)可能提供不了足夠的力矩，所以一 般的高繞流率的發(fā)動(dòng)機(jī)在所有飛行狀態(tài)下都會(huì)發(fā)生起動(dòng)困難。相反，本發(fā)明 的起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)316構(gòu)造成接收來自飛機(jī)上任何數(shù)量的電源的電能，以便在 飛行中的起動(dòng)期間，通過提供附加起動(dòng)力矩，來給發(fā)動(dòng)機(jī)310提供幫助。
為了起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)310,起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)316可作為同步起動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，同 時(shí)起動(dòng)過程由發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)換器(圖中未示出)控制。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)換器可在 起動(dòng)過程中，向起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)316提供經(jīng)調(diào)節(jié)的電源(例如可調(diào)電壓和頻率) 以優(yōu)化起動(dòng)性能。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)換器還可起電機(jī)控制器的功能，用于控制客 艙增壓壓縮機(jī)電機(jī)380和/或其它在飛機(jī)上的可調(diào)速電機(jī)。類似地，APU起 動(dòng)轉(zhuǎn)換器(圖中未示出)可起一個(gè)電機(jī)控制器的功能，用于控制飛機(jī)上的，例 如機(jī)艙惰性氣體發(fā)生系統(tǒng)(OBIGGS)309的其它可調(diào)速電機(jī)。用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng) 的起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)316所必須提供的動(dòng)力可來自于飛機(jī)電池336、 APU 330、 沖壓空氣渦輪(RAT)367、燃料電池(圖中未示出)或其它能源。起動(dòng)器/發(fā)電機(jī) 316的雙功能方面不由上面參照?qǐng)D1描述的空氣渦輪起動(dòng)器154提供。與起 動(dòng)器/發(fā)電機(jī)316不同，空氣渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)器154在發(fā)動(dòng)機(jī)IIO運(yùn)行過程中 不起作用。
在該實(shí)施例的另一個(gè)方面中，起動(dòng)器發(fā)電才幾316可直接連接到發(fā)動(dòng)機(jī) 310的齒輪箱上，這樣它們就以與發(fā)動(dòng)機(jī)速度成正比的頻率(例如，360-700Hz) 運(yùn)行。這種發(fā)電機(jī)可以是最簡單和最有效的方法，這是由于發(fā)動(dòng)機(jī)不包括復(fù)
雜的恒速驅(qū)動(dòng)。因此，在該實(shí)施例中，起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)316更加可靠并比傳統(tǒng) 的具有復(fù)雜恒速驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)能節(jié)省更多的成本。但是在其它實(shí)施例中，也 可采用其它種類的發(fā)電機(jī)。例如，在一個(gè)需要恒速的其它實(shí)施例中，可采用 恒速發(fā)電機(jī)。
在該實(shí)施例的另一個(gè)方面中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)300包括一個(gè)液壓系統(tǒng)，它具有 左、右和中央通道。左右通道的液壓動(dòng)力可由發(fā)動(dòng)才幾驅(qū)動(dòng)的液壓泵318提供， 該泵與各發(fā)動(dòng)機(jī)310可操作地連接。此外，較小的電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵319也能 向地面操作的左右通道提供液壓動(dòng)力，以彌補(bǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵318的不足。發(fā) 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵318能為飛行控制致動(dòng)器、穩(wěn)定器配平致動(dòng)機(jī)構(gòu)及其它功能提供 液壓動(dòng)力。中央通道的液壓動(dòng)力由兩個(gè)大容量電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵368提供。與 參照?qǐng)D1描述的由發(fā)動(dòng)機(jī)引氣驅(qū)動(dòng)的，以滿足峰值液壓需求的液壓泵168相 反，液壓泵368由發(fā)動(dòng)機(jī)310的電源驅(qū)動(dòng)。液壓泵368可為起落架系統(tǒng)369 和其它系統(tǒng)，包括飛行控制執(zhí)行、反推力裝置、制動(dòng)、前/尾緣副翼及前起落 架操縱系統(tǒng)(圖中未示出)提供液壓動(dòng)力。在該實(shí)施例的另一個(gè)方面中，在整 個(gè)飛行過程中，只有一個(gè)液壓泵368運(yùn)行，而其它泵只在起飛和著陸時(shí)運(yùn)行。
在該實(shí)施例的另 一個(gè)方面中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)300可包括多個(gè)調(diào)速燃油泵308， 它將燃料從燃料箱390輸送到一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)310或輸送到另 一個(gè)燃料箱 (圖中未示出)。 一般商用飛機(jī)使用燃料泵將燃料從一個(gè)機(jī)翼區(qū)輸送到另 一個(gè) 機(jī)翼區(qū)。這使飛機(jī)能保持其重心，以使飛機(jī)性能最優(yōu)化。在上面參照?qǐng)Dl描 述的傳統(tǒng)的氣動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)100中，通常包括恒速燃料泵，用于將燃料從一個(gè) 箱輸送到下一個(gè)箱或輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)110。這些恒速燃料泵一般在任何時(shí)間都
很少需要輸送對(duì)應(yīng)于該最大壓力的流量時(shí)也是如此。為此，這些燃料系統(tǒng)一 般包括用于簡單地釋放過量的燃料壓力的壓力調(diào)節(jié)器。過量的燃料壓力等于 浪費(fèi)發(fā)動(dòng)機(jī)能量。相反，在圖3的電動(dòng)結(jié)構(gòu)300中，燃料泵的速度可改變， 以按照需要輸送的燃料量及輸送需要的流率，將燃料從一個(gè)燃料箱輸送到另 一個(gè)燃料箱，以在正常飛行狀態(tài)下，優(yōu)化飛機(jī)的總重心。通過在任何給定時(shí) 間由燃料泵只抽取實(shí)際需要的能量的方式，在整個(gè)飛行階段中保持重心最優(yōu) 化的能力，可進(jìn)一步提高飛機(jī)的航程和燃料效率。
可將許多其它系統(tǒng)裝到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)300中，以進(jìn)一步減小從發(fā)動(dòng)機(jī)310中 抽取的能量。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，在空調(diào)機(jī)組340中可使用可調(diào)速或可
變速風(fēng)扇，以根據(jù)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速改變從發(fā)動(dòng)機(jī)310中抽取的能量。在另一個(gè)實(shí)施 例中，可用加熱電阻絲加熱貨艙(圖中未示出)，以取代在傳統(tǒng)系統(tǒng)中使用的 引氣。這些加熱電阻絲可具有脈沖寬度調(diào)制能力，以便更好地控制溫度和進(jìn) 一步減小能量的耗費(fèi)。類似地，貨物空調(diào)系統(tǒng)可構(gòu)成為較少依賴于外部空氣， 而是更多地依賴于循環(huán)空氣來冷卻隔艙。按這種方式，消除了與外部空氣相 關(guān)的能量損失，并只需耗費(fèi)冷卻循環(huán)空氣的能量。
正如上面參照?qǐng)D1所討論的那樣，在傳統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)100中，發(fā)動(dòng)機(jī)110 提供主要的以引氣的氣動(dòng)形式的輔助飛行動(dòng)力。相反，在本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 300中，發(fā)動(dòng)機(jī)310提供主要由起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)316構(gòu)成的電動(dòng)形式的輔助飛 行動(dòng)力。由于取消了發(fā)動(dòng)機(jī)310的壓縮機(jī)部分的氣動(dòng)引氣口，所以通過減小 了需要的壓縮機(jī)容量并改進(jìn)了工作循環(huán)，使發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)更有效。此外，取 消了維持強(qiáng)化引氣系統(tǒng)，可期望減小飛機(jī)的維持需求并提高飛機(jī)的可靠性， 這是由于發(fā)動(dòng)機(jī)的部件，及在分配系統(tǒng)中的氣動(dòng)管道、預(yù)冷卻器和閥更少的 緣故。此外，對(duì)于電動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)300來說，也不必采取措施來防止出現(xiàn)管道 破裂和過熱的溫度狀態(tài)。
電動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)300的另 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于它能利用電機(jī)控制器來調(diào)整單個(gè)負(fù) 載，以便在任何工作狀態(tài)下只從發(fā)動(dòng)機(jī)310抽取必要的最小量的能量。由于 這些負(fù)載是可調(diào)整的，而不是簡單的開或關(guān)，所以從發(fā)動(dòng)機(jī)310中抽取的能 量較少。調(diào)整任何電能負(fù)載的動(dòng)力消耗的能力可直接提高飛機(jī)的燃料效率。 與電動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)300相關(guān)的其它優(yōu)點(diǎn)如下實(shí)時(shí)能量抽取最優(yōu)化，并消除了 與發(fā)動(dòng)機(jī)引氣相關(guān)的浪費(fèi)；提高了空氣質(zhì)量；潛在地減少了與多級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)引 氣系統(tǒng)的認(rèn)證相關(guān)的非重復(fù)性工程。
雖然上面參照?qǐng)D3描述的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)300包括兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)具 有兩個(gè)起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)，在另一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)特殊應(yīng)用的需要，按照本發(fā) 明構(gòu)成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可包括或多或少的發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)具有或多或少的單個(gè)起 動(dòng)器/發(fā)電機(jī)。例如，在一個(gè)另外的實(shí)施例中，按照本發(fā)明構(gòu)成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可 包括四臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，每臺(tái)具有單個(gè)起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)。在另一個(gè)實(shí)施例中，按 照本發(fā)明構(gòu)成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可只包括一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，它具有兩個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)或 起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)。因此，本發(fā)明不局限于具有特定數(shù)量的發(fā)動(dòng)機(jī)或起動(dòng)器/發(fā) 電才幾的飛才幾。
圖4是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例構(gòu)成的具有圖3的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)300的飛機(jī)的
示意頂視圖。飛機(jī)402可包括四個(gè)與兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)310相連的起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)
施例的一個(gè)方面中，飛機(jī)402還可包括兩個(gè)地面插座413(標(biāo)為第一地面插座 413a和第二地面插座413b)，它們分別用于接收外部電源412a和412b的 115Vac或230Vac的電源。
在該實(shí)施例的另 一個(gè)方面中，飛機(jī)402可包括一個(gè)前部電氣設(shè)^r 410a 和一個(gè)尾部電氣設(shè)備搶410b。四個(gè)遠(yuǎn)程(remote)電源分配單元 (RPDUs)424a-d可將電源從設(shè)^r 410分配到多個(gè)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)300相連的系 統(tǒng)負(fù)載420。 RPDUs424a可主要依賴于固態(tài)動(dòng)力控制器，而不是傳統(tǒng)熱電斷 ^^器和繼電器。
圖5是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例構(gòu)成的飛機(jī)電能分配系統(tǒng)500的示意圖。 在該實(shí)施例的一個(gè)方面中，電能分配系統(tǒng)500包括可4喿作地與飛才幾發(fā)動(dòng)才幾 510相連的第一發(fā)電機(jī)516a和第二發(fā)電機(jī)516b。在一個(gè)實(shí)施例中，第一發(fā) 電機(jī)516a和第二發(fā)電機(jī)516b可以是高壓AC發(fā)電機(jī)(例如230 Vac發(fā)電機(jī))。 在另一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)發(fā)電機(jī)516中的一個(gè)可以是高壓DC發(fā)電機(jī)(如 土270Vdc發(fā)電機(jī))。該AC發(fā)電機(jī)516a可向不受電源頻率影響的飛機(jī)設(shè)備提 供電能。該DC發(fā)電機(jī)516b可向包括可調(diào)速電機(jī)這樣的飛機(jī)系統(tǒng)的部件提 供電源。在其它實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)516可以是其它類型的發(fā)電機(jī)。例如，在 一個(gè)其它的實(shí)施例中，兩個(gè)發(fā)電機(jī)516都可以是AC發(fā)電機(jī)。在該實(shí)施例中， 系統(tǒng)的DC電源需求可用適當(dāng)?shù)慕涣?直流轉(zhuǎn)換裝置來滿足。在另一個(gè)實(shí)施例 中，兩個(gè)發(fā)電機(jī)516都可以是DC發(fā)電機(jī)，而且系統(tǒng)的AC電源需求可用適 當(dāng)?shù)闹绷?交流轉(zhuǎn)換裝置來滿足。
在該實(shí)施例的另 一個(gè)方面中，電能分配系統(tǒng)500還包括用于接收第 一發(fā) 電才幾516a的電能的第一總線515a和用于接收第二發(fā)電沖幾516b的電能的第 二總線515b。在一個(gè)實(shí)施例中，第一總線515a可以是高壓AC總線，如230 Vac總線，用于直接向多個(gè)大額定AC負(fù)載550提供電能。這些負(fù)載可與機(jī) 翼防結(jié)冰設(shè)備、液壓泵、燃料泵、廚房系統(tǒng)或類似設(shè)備相關(guān)聯(lián)。此外，第一 總線515a還可通過一個(gè)降壓變壓器522直接向第三總線515c提供電能。在 一個(gè)實(shí)施例中，第三總線515c可以是低壓AC總線，如115Vac總線。第三 總線515c可通過多個(gè)RPDUs(標(biāo)為一個(gè)第一 RPDU 524a和至少一個(gè)第二 RPDU524b)向多個(gè)小額定AC設(shè)備負(fù)載544提供電能。這種小額定負(fù)載544
可與機(jī)內(nèi)的娛樂系統(tǒng)、內(nèi)外照明系統(tǒng)、傳感加熱器或類似設(shè)備相關(guān)聯(lián)。
在該實(shí)施例的再一個(gè)方面中，第二總線515b可向多個(gè)飛^l上的可調(diào)速 電機(jī)552提供電能。這些電機(jī)可包括用于客艙增壓的壓縮機(jī)、環(huán)境控制系統(tǒng) 風(fēng)扇、蒸氣或空氣循環(huán)ECS機(jī)組、大液壓泵、飛行執(zhí)行器或類似設(shè)備的電 機(jī)。使用高壓DC系統(tǒng)可避免潛在的常與電機(jī)控制器有關(guān)的諧波失真問題， 并能提供一個(gè)裝置，用于接納常與電動(dòng)液壓致動(dòng)器相關(guān)的再生能源。此外， 通過采用重量輕的DC發(fā)電機(jī)和取消諧波失真處理裝置和再生能源吸收裝 置，使用高壓DC系統(tǒng)還可而大大減輕重量。
圖6是按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例構(gòu)成的飛機(jī)電能分配系統(tǒng)600的示意 圖。在該實(shí)施例的一個(gè)方面中，電能分配系統(tǒng)600包括第 一飛才幾發(fā)動(dòng)才幾610a、 第二飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)610b和一個(gè)APU 630。該電能分配系統(tǒng)600還可包括三個(gè) AC發(fā)電機(jī)616(分別標(biāo)為第一 AC發(fā)電機(jī)616a、第二 AC發(fā)電機(jī)616b和第三 AC發(fā)電機(jī)616c)，和三個(gè)DC發(fā)電機(jī)618(分別標(biāo)為第一DC發(fā)電機(jī)618a、第 二 DC發(fā)電機(jī)618b和第三DC發(fā)電機(jī)618c)。第一 AC發(fā)電機(jī)616a和第一 DC發(fā)電機(jī)618a可操作地連接到第一發(fā)動(dòng)機(jī)610a。同樣，第二 AC發(fā)電機(jī) 616b和第二 DC發(fā)電機(jī)618b可操作地連接到第二發(fā)動(dòng)機(jī)610b。第三AC發(fā) 電機(jī)616c和第三DC發(fā)電機(jī)618c可操作地連接到APU630。第三AC發(fā)電 機(jī)616c可將電能從APU 630提供給兩條AC總線615a，以在地面操作期間 和飛行期間按需要服務(wù)于AC負(fù)載(圖中未示出)。可操作地連接到APU 630 的第三DC發(fā)電機(jī)618c可向兩條DC總線615b提供電能，以在地面操作期 間和飛行期間按需要服務(wù)于可調(diào)速電機(jī)(圖中未示出)。此外，第三AC發(fā)電 機(jī)616c也可通過一個(gè)交流-直流轉(zhuǎn)換裝置624向兩條DC總線615b提供電能。 兩條DC總線615b分別可操作地連接到對(duì)應(yīng)的電機(jī)控制器660上(分別標(biāo)為 第一電機(jī)控制器660a和第二電機(jī)控制器660b)。電機(jī)控制器660可用于有選 才奪地向客搶增壓壓縮機(jī)680(分別標(biāo)為第一壓縮機(jī)680a和第二壓縮機(jī)680b) 或發(fā)動(dòng)才幾起動(dòng)電路662(分別標(biāo)為第一起動(dòng)電路662a和第二起動(dòng)電3各662b)。 在該實(shí)施例的另一個(gè)方面中，電能分配系統(tǒng)600可包括第二電能插座613a 和第二電能插座613b,用于接收外部地面電源的電能。在一個(gè)實(shí)施例中，第 一插座613a可用于接收地面電源的115Vac電能，第二插座613b可用于接 收外部^L面電源的230Vac的電能。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過第二插座613b 4妻收的高壓(例如230Vac)地面電
源可用于起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)610。在該實(shí)施例中，電機(jī)控制器660進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使電 能從DC總線615b被引向?qū)?yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)電路662。電能被引向?qū)?yīng)的
動(dòng)才幾610，以使爽動(dòng)。 一旦發(fā)動(dòng)才幾610起動(dòng)，電4幾控制器660轉(zhuǎn)回，以向客 艙增壓的壓縮機(jī)680提供電能。
圖7是按照本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的只具有AC發(fā)電機(jī)的飛機(jī)電能分配系 統(tǒng)700的示意圖。電能分配系統(tǒng)700包括第一發(fā)動(dòng)才幾710a、第二發(fā)動(dòng)才幾710b 和APU 730。在該實(shí)施例的一個(gè)方面中，第一和第二 AC發(fā)電機(jī)716a和716b 可操作地連接到第一發(fā)動(dòng)機(jī)710a,第三和第四發(fā)電機(jī)716c和716d可操作地 連接到第二發(fā)動(dòng)機(jī)710b，第五和第六AC發(fā)電機(jī)716e和716f可操作地連接 到APU 730。為了滿足DC電壓的需求，可利用一個(gè)或多個(gè)交流-直流轉(zhuǎn)換裝 置，例如自動(dòng)變壓整流單元(ATRUs)724將發(fā)動(dòng)機(jī)710和APU 730的高壓AC 電能轉(zhuǎn)變成高壓DC電能，以接收AC總線715的AC電能。使用ATRUs724 使電能分配系統(tǒng)700提供高壓AC和DC電能，以支持傳統(tǒng)的115Vac和28Vdc 的總線結(jié)構(gòu)。此外，也可利用未穩(wěn)壓變壓整流單元725和穩(wěn)壓變壓整流單元 726將來自 一個(gè)或多個(gè)AC發(fā)電機(jī)716的AC電能轉(zhuǎn)變成28Vdc總線719的 DC電能。在該實(shí)施例的另一個(gè)方面中，具有兩個(gè)分別連接到各發(fā)電機(jī)710
加發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)能量。正如上面參照?qǐng)D3所描述的那樣，上面參照?qǐng)D5-7描述 的本發(fā)明的實(shí)施例不局限于圖中示出的發(fā)動(dòng)機(jī)和/或起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)的特定數(shù) 量，而是在不同的結(jié)構(gòu)中可擴(kuò)展到發(fā)動(dòng)機(jī)和起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)的其它數(shù)量。
圖8A-8C是表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例構(gòu)成的具有發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)電路的 電能分配系統(tǒng)800的示意圖。首先參照?qǐng)D8A,在該實(shí)施例的一個(gè)方面中， 電能分配系統(tǒng)800包括一個(gè)可操作地與發(fā)動(dòng)機(jī)810連接的發(fā)電機(jī)816和一個(gè) 可操作地與環(huán)境控制系統(tǒng)840連接的壓縮機(jī)電機(jī)880。發(fā)電機(jī)816可通過AC 總線815a、交流-直流轉(zhuǎn)換裝置824和高壓DC總線815b向電^L控制器860 提供電能。在正常運(yùn)行期間，如圖8A所示，電機(jī)控制器860可有選擇地將 電能引向壓縮才幾電才幾880，以供ECS 840運(yùn)行。
圖8B表示電能分配系統(tǒng)800的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)結(jié)構(gòu)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)810初始 時(shí)不以這種結(jié)構(gòu)運(yùn)行，電能由一個(gè)替代的AC電源830而不是由發(fā)電機(jī)816 提供給電機(jī)控制器860。在一個(gè)實(shí)施例中，替代的電源830可包括一個(gè)APU
或一個(gè)外部電源。在該實(shí)施例的一個(gè)方面中，電才幾控制器860有選擇地將電 能從替代的電源830引向發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)電路862。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)電路862向發(fā)電 機(jī)816提供電能，發(fā)電機(jī)816作為同步電機(jī)來起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)810。
圖8C表示電能分配系統(tǒng)800的另一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)結(jié)構(gòu)。這里，用于起 動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)810的電能由電池836提供。在該實(shí)施例的一個(gè)方面中，電機(jī)控制 器860可選擇地將電絲-接通到高電壓DC總線815b，以-使它能從電池836接 收電能。在連接到電池836之后，電機(jī)控制器將電能通過上述的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng) 電路862引入發(fā)電機(jī)816。
根據(jù)上述內(nèi)容可理解到，上面描述的本發(fā)明的特定實(shí)施例僅用于舉例說 明，而在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行各種變換。因此，除 了由權(quán)利要求書進(jìn)行限定以外，本發(fā)明是不受限制的。
權(quán)利要求
1.一種飛機(jī)，包括機(jī)翼；一臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，構(gòu)成為向飛機(jī)提供推進(jìn)的推力；一個(gè)第一發(fā)電機(jī)，它可操作地連接到噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上并構(gòu)成為接收發(fā)動(dòng)機(jī)的軸功；一個(gè)機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)，它構(gòu)成為至少減少在機(jī)翼的一部分上形成的冰，該機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)在沒有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣時(shí)，構(gòu)成為接收所述第一發(fā)電機(jī)的電能；一個(gè)液壓致動(dòng)起落架系統(tǒng)，構(gòu)成為可運(yùn)動(dòng)地將飛機(jī)的至少一部分支承在地面上，該起落架系統(tǒng)包括一個(gè)液壓泵，在沒有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣時(shí)該泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中電機(jī)構(gòu)成為接收所述發(fā)電機(jī)的電能；一個(gè)輔助動(dòng)力單元；及一個(gè)第二發(fā)電機(jī)，它可操作地連接到輔助動(dòng)力單元上并構(gòu)成為接收輔助動(dòng)力單元的軸功，其中機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)構(gòu)成為在沒有輔助動(dòng)力單元的壓縮空氣時(shí)接收第二發(fā)電機(jī)的電能。
2. —種飛機(jī)，包括 機(jī)翼；一臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，構(gòu)成為向飛機(jī)提供推進(jìn)的推力；一個(gè)發(fā)電機(jī)，它可操作地連接到噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上并構(gòu)成為接收發(fā)動(dòng)機(jī)的軸功；一個(gè)機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)，它構(gòu)成為至少減少在機(jī)翼的一部分上形成的冰， 該機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)在沒有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣時(shí)，構(gòu)成為接收所述發(fā)電機(jī)的電 能，其中機(jī)翼防結(jié)水系統(tǒng)是一個(gè)是電熱系統(tǒng)，它包括至少一個(gè)位于至少靠近 機(jī)翼內(nèi)部的 一個(gè)加熱元件，其中加熱元件利用發(fā)電機(jī)的電能加熱機(jī)翼部分，以便至少減小在機(jī)翼部分上形成的水；以及一個(gè)液壓致動(dòng)起落架系統(tǒng)，構(gòu)成為可運(yùn)動(dòng)地將飛機(jī)的至少一部分支承在 地面上，該起落架系統(tǒng)包括一個(gè)液壓泵，在沒有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣時(shí)該泵由 電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中電機(jī)構(gòu)成為接收所述發(fā)電機(jī)的電能。
3. —種飛機(jī)，包括 機(jī)翼；一臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，構(gòu)成為向飛機(jī)提供推進(jìn)的推力；一個(gè)發(fā)電機(jī)，它可操作地連接到噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上并構(gòu)成為接收發(fā)動(dòng)機(jī)的軸功；一個(gè)機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)，它構(gòu)成為至少減少在機(jī)翼的一部分上形成的冰， 該機(jī)翼防結(jié)水系統(tǒng)在沒有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣時(shí)，構(gòu)成為接收所述發(fā)電機(jī)的電 能，其中機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)是一個(gè)是電動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，它包括至少一個(gè)位于至少 靠近機(jī)翼內(nèi)部的一個(gè)機(jī)械致動(dòng)器，其中致動(dòng)器利用發(fā)電^/L的電能進(jìn)行致動(dòng)， 以振動(dòng)4幾翼部分，從而至少減少?zèng)_幾翼部分上形成的冰；以及一個(gè)液壓致動(dòng)起落架系統(tǒng)，構(gòu)成為可運(yùn)動(dòng)地將飛機(jī)的至少一部分支承在 地面上，該起落架系統(tǒng)包括一個(gè)液壓泵，在沒有噴氣發(fā)動(dòng)才幾的引氣時(shí)該泵由 電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中電機(jī)構(gòu)成為接收所述發(fā)電機(jī)的電能。
4. 一種飛機(jī)，包括一個(gè)機(jī)身，它具有客艙；一個(gè)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，它構(gòu)成為給飛機(jī)提供推進(jìn)的推力； 一個(gè)發(fā)電機(jī)，它可操作地連接到噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上并構(gòu)成為接收噴氣發(fā) 動(dòng)才幾的軸功；一個(gè)環(huán)境控制系統(tǒng)，它包括至少一個(gè)構(gòu)成為接收所述發(fā)電機(jī)的電能 的壓縮機(jī)電機(jī)，以將外部空氣提供給客艙；其中壓縮機(jī)電機(jī)是可調(diào)速電機(jī)，用以根據(jù)機(jī)身的增壓需求的變化改 變壓縮4幾轉(zhuǎn)速。
5. 如權(quán)利要求4所述的飛機(jī)，還包括機(jī)翼，它從機(jī)身向外延伸；及一個(gè)機(jī)翼防結(jié)水系統(tǒng)，它構(gòu)成為至少減少在機(jī)翼的一部分上形成的 冰，該機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)接收所述發(fā)電機(jī)的電能。
6. 如權(quán)利要求4所述的飛機(jī)，還包括一個(gè)可從飛機(jī)向下延伸的液壓致動(dòng)起落架； 一個(gè)液壓泵，其構(gòu)成為向起落架提供液壓動(dòng)力；及 一個(gè)電機(jī)，它可操作地連接到液壓泵并構(gòu)成為接收所述發(fā)電機(jī)的電 能，以驅(qū)動(dòng)所述液壓泵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于飛機(jī)的電動(dòng)輔助動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)向飛機(jī)提供推進(jìn)的推力。第一發(fā)電機(jī)可操作地連接到噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上并接收發(fā)動(dòng)機(jī)的軸功。機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)構(gòu)成為至少減少在機(jī)翼的一部分上形成的冰，該防結(jié)冰系統(tǒng)在沒有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣時(shí)，構(gòu)成為接收第一發(fā)電機(jī)的電能。液壓致動(dòng)起落架系統(tǒng)構(gòu)成為可運(yùn)動(dòng)地將飛機(jī)的至少一部分支承在地面上，該起落架系統(tǒng)包括一個(gè)液壓泵，在沒有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的引氣時(shí)該泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中電機(jī)構(gòu)成為接收發(fā)電機(jī)的電能，還包括輔助動(dòng)力單元和第二發(fā)電機(jī)，第二發(fā)電機(jī)可操作地連接到輔助動(dòng)力單元上并構(gòu)成為接收輔助動(dòng)力單元的軸功，其中機(jī)翼防結(jié)冰系統(tǒng)構(gòu)成為在沒有輔助動(dòng)力單元的壓縮空氣時(shí)接收第二發(fā)電機(jī)的電能。
文檔編號(hào)B64D13/08GK101367437SQ20081016880
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2003年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月22日
發(fā)明者喬納森·M·克魯斯, 凱西·Y·K·恩格, 托馬斯·A·坎貝爾, 查爾斯·J·菲特曼, 查爾斯·S·邁斯, 沃倫·A·阿特基, 法哈德·諾扎里, 愛德華·齊林斯基, 艾倫·T·伯尼爾, 邁克爾·D·鮑曼 申請(qǐng)人:波音公司