輔助動(dòng)力和推力單元驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空和飛機(jī)動(dòng)力設(shè)施，且更具體地，涉及動(dòng)力的產(chǎn)生以操作飛機(jī)中的輔助設(shè)備并且向飛機(jī)提供推力。
【背景技術(shù)】
[0002]輔助動(dòng)力單元(APU)已在飛機(jī)上使用以提供動(dòng)力來支持輔助設(shè)備諸如，通常在飛機(jī)位于地面上的情況下被供電的電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)。由于這些APU是顯著的重量和成本的來源，所以存在問題。如在美國(guó)專利N0.6，247，668中看到的，已提出利用輔助動(dòng)力和推力單元(APTU)來替換這些APU。APTU不僅用來向輔助設(shè)備提供動(dòng)力，而且還可以用來在飛機(jī)起飛和/或爬升時(shí)向飛機(jī)提供額外的推力動(dòng)力。
[0003]存在對(duì)APTU的需要，APTU通常在在登機(jī)和下機(jī)操作期間在飛機(jī)在地上時(shí)用來向飛機(jī)提供有效動(dòng)力源以用于操作液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)并且在起飛和爬升時(shí)用來向飛機(jī)提供額外的推力源。隨著對(duì)這種多用途的動(dòng)力系統(tǒng)源如APTU的需要，還需要改進(jìn)其性能、可靠性和多功能性以在飛機(jī)上的有限空間內(nèi)操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本公開內(nèi)容可以提供用于飛機(jī)的改進(jìn)的飛機(jī)輔助動(dòng)力和推力單元APTU，改進(jìn)的飛機(jī)輔助動(dòng)力和推力單元APTU包括安裝至風(fēng)扇軸的至少一個(gè)槳葉，其中，至少一個(gè)槳葉和風(fēng)扇軸安裝至飛機(jī)的尾錐，其中，至少一個(gè)槳葉和風(fēng)扇軸相對(duì)于飛機(jī)是可旋轉(zhuǎn)的。包括進(jìn)氣口組件，進(jìn)氣口組件包括由尾錐限定的開口和與開口和至少一個(gè)槳葉流體連通的通道，以及被定位為在與橫過風(fēng)扇軸的方向上延伸的第一驅(qū)動(dòng)軸，驅(qū)動(dòng)軸的第一端部與風(fēng)扇軸可嚙合使得風(fēng)扇軸和第一驅(qū)動(dòng)軸在第一驅(qū)動(dòng)軸的第一端部與軸嚙合的情況下一起旋轉(zhuǎn)。另外，第二驅(qū)動(dòng)軸被定位為在橫過第一驅(qū)動(dòng)軸的方向上延伸，第二驅(qū)動(dòng)軸的第一端部與第一驅(qū)動(dòng)軸的第二端部可嚙合使得第一驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)在第二驅(qū)動(dòng)軸的第一端部與第一驅(qū)動(dòng)軸的第二端部嚙合的情況下將旋轉(zhuǎn)施加至第二驅(qū)動(dòng)軸，并且其中，第二驅(qū)動(dòng)軸被定為在進(jìn)氣口的通道的外部。
[0005]本公開內(nèi)容可以進(jìn)一步提供操作飛機(jī)的輔助動(dòng)力和推力單元的方法，所述方法包括啟動(dòng)輔助動(dòng)力和推力單元源的操作的步驟，輔助動(dòng)力和推力單元源包括安裝至風(fēng)扇軸的至少一個(gè)槳葉，其中，至少一個(gè)槳葉和風(fēng)扇軸相對(duì)于飛機(jī)旋轉(zhuǎn)。該方法進(jìn)一步包括應(yīng)用動(dòng)力源以以兩種模式中的一種來操作的步驟。第一模式是風(fēng)扇軸與軸組件聯(lián)接，軸組件包括在橫過軸的第一方向上引導(dǎo)旋轉(zhuǎn)機(jī)械力的第一驅(qū)動(dòng)軸和與第一驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)接的在橫過第一方向的第二方向上引導(dǎo)從第一驅(qū)動(dòng)軸接收的旋轉(zhuǎn)機(jī)械力的第二驅(qū)動(dòng)軸，其中，第二驅(qū)動(dòng)軸被定位在進(jìn)氣口組件的外部，進(jìn)氣口組件包括飛機(jī)的尾錐中的開口和與開口和至少一個(gè)槳葉流體連通的通道，或者第二模式，其中，軸組件被定位為與風(fēng)扇軸斷開。
【附圖說明】
[0006]已經(jīng)論述的特征、功能和優(yōu)勢(shì)可以在各種實(shí)施方式中獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)，或者也可以與其他實(shí)施方式結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，其更多細(xì)節(jié)可參考以下描述和附圖來看出。
[0007]圖1是示出現(xiàn)有技術(shù)的安裝的輔助動(dòng)力和推力單元APTU的飛機(jī)的尾錐的部分?jǐn)嗔巡灰鈭D；以及
[0008]圖2是示出本發(fā)明的安裝的改進(jìn)的輔助動(dòng)力和推力單元APTU的實(shí)施方式的飛機(jī)的尾錐的部分?jǐn)嗔咽疽鈭D。
【具體實(shí)施方式】
[0009]參考圖1，這是2001年6月19日公布的并且由華盛頓西雅圖的波音公司擁有的美國(guó)專利N0.6，247，668中提出的與輔助動(dòng)力和推力單元APTU有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)發(fā)明的實(shí)施方式的示圖?，F(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)明描繪作為常規(guī)飛機(jī)輔助動(dòng)力單元APU系統(tǒng)的替代物的APTU
10。該APTU 10提供動(dòng)力以支持飛機(jī)上的傳統(tǒng)的輔助設(shè)備，并提供起飛和飛行中的推力。APTU 10位于飛機(jī)尾錐12中。示出的動(dòng)力源是禍扇引擎(turbo fan engine) 14。進(jìn)一步示出從尾錐(tail cone) 12的開口 40向引擎14饋送空氣流的進(jìn)氣道16。變速箱組件18是布置為從動(dòng)力源或者引擎14至傳統(tǒng)的輔助設(shè)備20連接并傳輸旋轉(zhuǎn)機(jī)械力的組件。該輔助設(shè)備20包括例如，發(fā)電機(jī)54、液壓供給單元52、壓縮機(jī)48等。動(dòng)力源將替代輔助動(dòng)力單元APU并且對(duì)輔助設(shè)備提供動(dòng)力，ATU 10以向這樣的輔助設(shè)備20供電的模式操作，且在動(dòng)力源或引擎14從輔助設(shè)備20斷開的情況下，引擎14可以被用來以第二模式操作以提供用于飛機(jī)起飛和爬升到高處的另外的推力源。
[0010]在圖1的該現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式中，渦扇引擎14包括入口端24和排出端26。如示出的，引擎14位于尾錐12的內(nèi)部使得排出端26被定位為將廢氣排出到尾錐12后部的外部?？梢圆捎萌我鈹?shù)量的各種渦扇引擎等用于引擎14，引擎14將具有滿足飛機(jī)的任務(wù)要求的需要的操作范圍。渦扇引擎14利用支架32安裝至尾錐12并且通過提供至飛機(jī)的尾錐12區(qū)域的通路的門可接近。
[0011]尾錐12限定了用于空氣的進(jìn)氣道的開口 40，開口 40具有通過致動(dòng)器43固定至飛機(jī)的位置可變的門。門的定位可以根據(jù)需要進(jìn)行引導(dǎo)使從開口 40進(jìn)入通道或者進(jìn)氣道16的外界空氣的量發(fā)生變化。如可以理解的，空氣被引導(dǎo)到渦扇引擎14的入口端24內(nèi)。
[0012]在飛機(jī)在地上時(shí)利用APTU 10運(yùn)行輔助設(shè)備20的情況下，引擎14將通常利用敞開的門42吸取充足的空氣，而無需要求另一風(fēng)扇的額外幫助。進(jìn)氣道16由耐熱防火材料形成。開口 40可以具有任意數(shù)量的配置。進(jìn)氣道16還可以具有各種截面配置，只要進(jìn)氣道16的后端具有圓斷面以與引擎14的引擎入口端24相配。
[0013]在圖1中，變速箱組件18被設(shè)置為將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力從引擎14主渦輪軸傳輸至各個(gè)輔助設(shè)備20，如本文中提到的。組件18包括安裝至引擎14主渦輪軸(未示出)的驅(qū)動(dòng)軸44。軸44軸向地固定至引擎14的主渦輪軸并且延伸穿過進(jìn)氣道16。為了容納軸44穿過進(jìn)氣道16的配置，進(jìn)氣道16包括驅(qū)動(dòng)軸穿過其中的開口。在現(xiàn)有技術(shù)的這個(gè)實(shí)施方式中，輔助設(shè)備箱20被附接至齒輪箱46。在另一個(gè)實(shí)施方式中，變速箱裝置包括垂直于引擎主渦輪軸安裝至位于引擎14的下側(cè)的齒輪箱，諸如在引擎附件單元47內(nèi)的驅(qū)動(dòng)軸。
[0014]如前所提到，輔助設(shè)備20可包括各個(gè)傳統(tǒng)的部件，諸如，發(fā)電機(jī)、液壓供給單元、壓縮機(jī)等。這些輔助設(shè)備20部件被安裝在附接至防火壁22處的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的齒輪箱46上。驅(qū)動(dòng)軸44軸向地連接至齒輪箱46。齒輪箱46連接至壓縮機(jī)48，壓縮機(jī)48從連接在壓縮機(jī)48與進(jìn)氣道16之間的供氣道50接收輸入空氣。通過軸44向齒輪箱46施加的旋轉(zhuǎn)機(jī)械力被傳輸以提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓供給單元52和發(fā)電機(jī)54。當(dāng)不需要輔助服務(wù)以及當(dāng)期望重新嚙合時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸44的前端可以通過齒輪箱46內(nèi)的動(dòng)力離合設(shè)備與齒輪箱組件脫離。如可以理解的，APTU 10能夠用作提供旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力以運(yùn)行輔助設(shè)備20的目的。
[0015]在飛機(jī)位于地面上且輔助設(shè)備20需要被提供動(dòng)力的情況下，渦扇引擎14將以低動(dòng)力設(shè)置操作。進(jìn)氣門42通常處于打開位置，向渦扇引擎14提供外界空氣以用于向引擎提供動(dòng)力。在起飛和爬升時(shí)，渦扇引擎14將斷開向飛機(jī)的輔助設(shè)備20提供動(dòng)力。進(jìn)氣門42將以適當(dāng)?shù)奈恢么蜷_以向引擎提供動(dòng)力用于推力。引擎將被設(shè)置為以向飛機(jī)提供起飛和爬升需要的推力的更高的動(dòng)力設(shè)置操作。在巡航操作期間，APTU 10—般不用于提供推力。在那時(shí)，一般關(guān)閉進(jìn)氣門42以減小阻力。如果在巡航期間需要輔助動(dòng)力，可以打開進(jìn)氣門42并且渦扇引擎14可以適當(dāng)?shù)妮^低設(shè)置操作以向某些輔助設(shè)備20和附件提供動(dòng)力。另外，如果引擎故障