專利名稱：飛行器的備用動力裝置(apu)的制作方法
技術領域：
傳統(tǒng)地包括在飛行器中的為它們提供自主的這種類型的備用動力裝置(APU)對環(huán)境造成特有的不良影響，例如機場中的污染物，既有聲音的也有氣體排放方面的。此外，飛行器在地面上的工作可能需要三種類型的外部動力電力、高或低壓的氣動動力和液壓動力。本發(fā)明的目的是提供多樣性用途，能夠降低不良環(huán)境影響同時通過減少外部動力源的數(shù)量和類型而有利于飛行器在地面上的工作。為此，本發(fā)明根據(jù)對備用動力裝置的需求提供不同的運作模式，并且在下文進一步描述。
背景技術：
當代飛行器，主要是大型的那些，通常裝有備用動力裝置(APU)，該備用動力裝置包括被供以燃料的動力模塊(馬達)、氣動壓縮機和/或液壓泵、變速箱和一個或多個發(fā)電機，以便提供電力、氣動或液壓動力或它們的組合。APU的主要用途是為飛行器在地面上時設計的，由于主馬達關閉，因而該飛行器不能被供以飛行器的期望用途所必需的電力、氣動或液壓外部動力。在這些動力源中，現(xiàn)今在機場最容易獲得的一個是電力。另一方面，最難以獲得的一個是高壓氣動動力。當飛行器在地面上并且環(huán)境條件處于其最極端的時候，由于結合或沒結合高濕度的非常低或高的溫度，為了乘客、機務人員和操作人員的舒適性，就變得更需要調(diào)節(jié)機艙的狀態(tài)(這個機艙是理解成在飛行中必須保持加壓的區(qū)域)，就有隨之發(fā)生的對動力需求的增大，由于上述缺點，APU的使用變得慣常并且更關鍵。上述傳統(tǒng)配置呈現(xiàn)的缺點是它的運行產(chǎn)生噪聲，同時因為它消耗燃料、向環(huán)境中排出污染氣體，所有這些產(chǎn)生聲音污染和空氣污染。這個運作模式允許飛行器的完全自主但是意味著航線的不能不考慮的運營成本。 此外，很可能在將來國家的、國際的或機場的規(guī)范將存在對APU的使用的更大限制或懲罰， 這是由于聲音和/或環(huán)境的原因。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述缺點，本發(fā)明提出一種新結構的備用動力裝置(APU)，該備用動力裝置就像傳統(tǒng)的那些一樣包括被供以燃料的動力模塊(馬達)、氣動壓縮機和/或液壓泵、變速箱和發(fā)電機以便允許運行模式從而產(chǎn)生要提供的電力、氣動或液壓動力或同時使用它們?nèi)叩娜魏谓M合；但是新穎之處是還包括電動馬達，為此，發(fā)電機還可以用作電動馬達(多虧了電機可以顯示出的可逆性)，使得發(fā)電機/電動馬達經(jīng)由變速箱且經(jīng)由主離合器連接到動力模塊。同樣地，把壓縮機和/或液壓泵經(jīng)由變速箱且經(jīng)由主離合器連接到動力模塊，這提供了一種結構以允許獲得不同的運行模式來產(chǎn)生電力以及從氣動、液壓及它們的組合中選擇的動力，采取的方式類似于傳統(tǒng)中所采取的那樣，但是還允許用于僅產(chǎn)生氣動和/或液壓動力的運行模式，而沒有啟動動力模塊(馬達)并且借助被供以外部電力的電動馬達，這不同于現(xiàn)有技術，在現(xiàn)有技術中，需要執(zhí)行所述啟動以便供應氣動和/或液壓動力。對于傳統(tǒng)的自主運行模式，也就是說沒有供應外部電力、氣動或液壓動力的任何需要，主離合器保持接合，但是對于單獨產(chǎn)生氣動和/或液壓動力而沒有啟動動力模塊的運行模式的情況， 主離合器保持分離，經(jīng)由外部動力源且依靠電動馬達對泵和/或壓縮機供能。在本發(fā)明的一個實施例中，壓縮機和/或液壓泵經(jīng)由變速箱的副離合器且經(jīng)由主離合器連接到動力模塊，使得提供一種允許建立更多數(shù)量的運行模式的結構以產(chǎn)生電力、 氣動或液壓動力或同時使用它們的任何組合，采取的方式類似于傳統(tǒng)中所采取的那樣，但是，根據(jù)所述模式，這個結構還允許利用飛行器外部或內(nèi)部的電力源實現(xiàn)的動力模塊的啟動模式。對于傳統(tǒng)的運行模式，也就是說沒有供應外部電力、氣動或液壓動力的任何需要， 主離合器和副離合器都在動力模塊運行時保持連接。如果僅僅希望產(chǎn)生電力，主離合器就保持接合且副離合器分離；通過這種方式，不會有由氣動壓縮機和/或液壓泵拖曳動力模塊所引起的動力的損失。對于用外部電力供應產(chǎn)生氣動和/或液壓動力的運行模式，APU能夠產(chǎn)生氣動和/ 或液壓動力，保持主離合器分離且副離合器接合，同時關掉動力模塊，電動馬達經(jīng)由變速箱使氣動壓縮機和/或液壓泵轉(zhuǎn)動。對于啟動動力模塊的運行模式，能夠由內(nèi)部動力源例如電池或飛行器的其它設備或通過外部電源為電動馬達供能。在這種情況下，主離合器是接合的且副離合器可以是接合的或分離的，但是由于考慮改善的可靠性和必要的動力，在啟動期間，副離合器通常會是分離的。為了獲得上述全部功能，本發(fā)明提出給動力裝置并入控制模塊，其包括建立運行模式的裝置，該運行模式選自同時產(chǎn)生氣動、電力和液壓動力的模式；同時產(chǎn)生氣動動力和電力的運行模式；同時產(chǎn)生液壓動力和電力的模式；單獨產(chǎn)生電力的模式，其中發(fā)電機借助動力模塊工作；用飛行器外部的動力源單獨產(chǎn)生氣動或液壓動力的模式，壓縮機或液壓泵由電動馬達轉(zhuǎn)動；和借助電動馬達的動力模塊的啟動模式，其中氣動壓縮機和/或液壓泵通常保持分離。本發(fā)明提出包含控制模塊的可能性，控制模塊獨立于離合器和動力模塊以便體現(xiàn)上述功能。一種可能的配置將包括變速箱，該變速箱的同軸的軸合并到同心的軸，同心的軸包括從電動馬達、發(fā)電機、主離合器、副離合器、氣動壓縮機、液壓泵和它們的組合之間選出的元件。因此，這些同軸的軸可以與非同軸的軸組合，也就是說，上述元件中的一些可以安裝在同軸的軸上而其他的安裝在非同軸的軸上。所述運行模式首先是設計用于當飛行器在地面上且主馬達被關掉時，盡管還可以在飛行中激活這些運行模式，尤其是需要在不產(chǎn)生氣動能量的情況下產(chǎn)生電能的運行模式。因為電動馬達和發(fā)電機是同一實體部件，所以它構成產(chǎn)生電力的能源或作為電力的消耗者。而且，有人指出是以更復雜的變速箱為代價獲得所述優(yōu)勢，對重量和可靠性有重大影響，這在包含兩個而不是一個離合器的情況中更明顯。下面，為了易于對說明書的更好理解，附上了形成說明書不可分割的部分的一系列附圖，在這些附圖中，通過舉例和非限制性的方式描繪了本發(fā)明的目的。


圖1-示出傳統(tǒng)的APU的結構的示意圖。圖2-示出本發(fā)明的APU的實施例的可行例子的示意圖，其包括主離合器和副離合器，并且提供了同時產(chǎn)生電力和氣動動力的運行模式。圖3-示出與上圖相當?shù)氖疽鈭D，但是示出的情況是本發(fā)明的APU通過使用外部電力僅產(chǎn)生氣動動力。圖4-示出與圖2和3所描繪的APU類似的本發(fā)明的APU的示意圖，但是是關于通過使用動力模塊僅產(chǎn)生電力。圖5-示出與圖2至4所描繪的APU類似的本發(fā)明的APU的示意圖，但是是關于動力模塊的啟動運行模式。
具體實施例方式下面給出的是根據(jù)上面評述的附圖的對本發(fā)明的詳細說明。首先并且借助于圖1，簡要說明傳統(tǒng)APU的配置構成，其包括被供以燃料2的動力模塊1，該動力模塊有煙排出3和空氣進氣13，該動力模塊還用于壓縮機4以提供氣動動力 7。它還包括用于產(chǎn)生電力8的發(fā)電機6。在這個結構中，必須包含變速箱5以便調(diào)整在動力模塊1與發(fā)電機6之間所需的不同轉(zhuǎn)速以用于產(chǎn)生電力和/或氣動動力。而且，還傳統(tǒng)地設置APU能夠產(chǎn)生液壓動力、氣動動力或電力或它們的任何組合，為此，代替壓縮機6或與之并聯(lián)地，包含液壓泵，沒有繪出這個液壓泵以便不使附圖變得復雜并且助于本發(fā)明的解釋。如上所述，這類結構呈現(xiàn)的缺點是在從構成動力模塊的馬達的運行開始產(chǎn)生不同動力時，會產(chǎn)生聲音和氣體污染。為了解決這些缺點，本發(fā)明提供一種新結構的APU，該APU同樣并有被供以燃料2 的動力模塊1，該動力模塊有煙排出3和空氣進氣13，但是帶有特殊特征，即所述模塊1通過主離合器10和副離合器11連到壓縮機4，這些離合器在本實施例例子中包含在變速箱 5a中，但是它們也可以只是在變速箱的外面。此外，主離合器10構成動力模塊1連接到發(fā)電機6和電動馬達9的連接設備，發(fā)電機和電動馬達這兩者帶有共用的軸并且集成到單個實體元件中，并且這兩者經(jīng)由變速箱如的齒輪連接以便允許產(chǎn)生能量(發(fā)電機)和消耗能量(電動馬達)，采取的方式是按照其它應用中所知道的傳統(tǒng)地執(zhí)行消耗動力和產(chǎn)生動力。根據(jù)所述結構，很容易理解到，通過控制模塊(未繪出)，允許作用在所描述的不同的元件上以便獲得不同的運行模式。所以，所述結構還允許同時執(zhí)行電力8和氣動動力7的產(chǎn)生，為此，主離合器10和副離合器11都接合從而使得動力模塊1經(jīng)由變速箱fe將其轉(zhuǎn)動傳遞給發(fā)電機6和壓縮機 4，如圖2中所繪出的。
而且，通過控制模塊，可以在單獨產(chǎn)生氣動動力的運行模式和另一情況中進行選擇，如圖3所示，在單獨產(chǎn)生氣動動力的運行模式中，主離合器10是分離的且副離合器11 是接合的，在所述另一情況中通過機場可獲得的電力12供應電動馬達9，在機場，電力比氣動動力(尤其是高壓的)更容易獲得，因此在這種情況下，使用被電動馬達9經(jīng)由變速箱fe 電力驅(qū)動的壓縮機4產(chǎn)生氣動動力7。短劃線表示APU的不同元件的致動流程。而且，控制模塊允許建立用于單獨產(chǎn)生電力的運行模式，如圖4所示，為此，主離合器10是接合的且副離合器11是分離的，使得動力裝置1僅僅驅(qū)動發(fā)電機6來提供電力 8。這個配置具有的優(yōu)勢是，壓縮機4在這個運行模式中不工作，由此消除了用于轉(zhuǎn)動壓縮機的寄生動力并且減小了傳統(tǒng)APU所需要的必需動力?？刂颇K還允許選擇運行模式以便借助電動馬達9執(zhí)行動力模塊1的啟動，從機場設置的地面設備向電動馬達9供應電力12。在這種情況下，主離合器10是接合的且副離合器11是分離的，使得電動馬達9經(jīng)由變速箱fe的齒輪和主離合器10引起動力模塊1的角位移和啟動。這個配置提供了多種用途從而簡化和優(yōu)化APU的通常操作順序。所以，為了啟動 APU，當副離合器11是分離的且壓縮機4被隔離時，抑制了在動力模塊1的啟動期間來自氣動壓縮機4的寄生阻力的作用，減少了用于實現(xiàn)啟動的能量消耗并且提高了啟動的可靠性。還提供的可能性是，為了啟動動力裝置1，電動馬達9能夠以內(nèi)部動力源例如電池或類似的(未繪出)供能，并且另一可能性是副離合器11能被接合，盡管出于所述原因，所述副離合器11明顯更優(yōu)選為分離的。顯然，發(fā)電機6和電動馬達9裝有通常包含在變速箱fe內(nèi)的適當?shù)臐櫥屠鋮s設備。
權利要求
1.一種飛行器的備用動力裝置(APU)，其包括被供以燃料(2)的動力模塊(1)、變速箱(5)、發(fā)電機(6)以及從壓縮機(4)、液壓泵和這兩者的組合中選出的元件，以便提供運行模式用于產(chǎn)生從電力(8)、氣動(7)、液壓和這三者的組合中選擇的動力；其中，所述備用動力裝置還包括集成到所述發(fā)電機(6)中的電動馬達(9)并且所述發(fā)電機和所述電動馬達經(jīng)由所述變速箱(5a)和主離合器(10)連接到所述動力模塊(1);使得所述從所述壓縮機(4)、液壓泵和這兩者的組合中選擇的元件也經(jīng)由所述變速箱(5a)和所述主離合器(10)連接到所述動力模塊(1)。
2.如權利要求1所述的飛行器的備用動力裝置(APU)，其中，所述從所述壓縮機(4)、 液壓泵和這兩者的組合中選擇的元件經(jīng)由變速箱(5a)的副離合器(11)且經(jīng)由所述主離合器(10)連接到所述動力模塊(1)。
3.如權利要求1或2所述的飛行器的備用動力裝置(APU)，其中，所述備用動力裝置包括所述備用動力裝置的控制模塊，該控制模塊裝有建立運行模式的裝置，所述運行模式選自同時產(chǎn)生氣動動力、電力和液壓動力的模式；同時產(chǎn)生氣動動力(7)和電力(8)的運行模式；同時產(chǎn)生液壓動力和電力(8)的模式；單獨產(chǎn)生氣動動力(7)的模式，其中所述壓縮機 (4)借助所述電動馬達(9)工作；單獨產(chǎn)生電力(8)的模式，其中發(fā)電機(6)借助所述動力模塊(1)工作；用飛行器外部的動力源單獨產(chǎn)生從氣動和液壓中選出的動力的模式，其中所述壓縮機(4)或所述液壓泵由所述電動馬達(9)轉(zhuǎn)動；和依靠電動馬達(9)的動力模塊的啟動模式，其中所述從所述壓縮機(4)、所述液壓泵和這兩者的組合中選出的元件保持分1 O
4.如權利要求1或2所述的飛行器的備用動力裝置(APU)，其中，所述變速箱包括同軸的軸，所述同軸的軸合并到同心的軸中，所述同心的軸包括從電動馬達(9)、發(fā)電機(6)、主離合器(10)、副離合器(11)、氣動壓縮機(4)、液壓泵和它們的組合之間選出的元件。
5.如權利要求1或4所述的飛行器的備用動力裝置(APU)，其中，所述變速箱包括非同軸的軸，所述非同軸的軸合并到分離的軸中，所述分離的軸包括從電動馬達(9)、發(fā)電機(6)、主離合器(10)、副離合器(11)、氣動壓縮機(4)、液壓泵和它們的組合之間選出的元件。
全文摘要
一種飛行器的備用動力裝置(APU)包括被供以燃料(2)的動力模塊(1)、變速箱(5)、發(fā)電機(6)以及從壓縮機(4)、液壓泵和它們的組合中選出的元件，以提供運作模式從而產(chǎn)生從電力(8)、氣動(7)、液壓和這三者的組合中選擇的動力；它提供的創(chuàng)新點是包括內(nèi)置在所述發(fā)電機(6)中的電動馬達(9)并且所述發(fā)電機和所述電動馬達經(jīng)由所述變速箱(5a)和主離合器(10)連接到所述動力模塊(1)。而且，所述壓縮機(4)和/或液壓泵也經(jīng)由所述變速箱(5a)和所述主離合器(10)連接到所述動力模塊(1)。這個結構能夠擴展APU的運行模式，提高其性能并且減少不良環(huán)境影響。
文檔編號B64D41/00GK102177068SQ200980140018
公開日2011年9月7日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權日2008年10月24日
發(fā)明者卡薩多蒙特羅 C., 卡薩多阿巴奎羅 H. 申請人:空中客車西班牙運營有限責任公司