操作多包環(huán)境控制系統(tǒng)的方法
【專(zhuān)利摘要】提供一種環(huán)境控制系統(tǒng)(ECS)包，其包括初級(jí)熱交換器、次級(jí)熱交換器和空氣循環(huán)機(jī)。所述空氣循環(huán)機(jī)包括壓縮機(jī)和渦輪機(jī)。所述壓縮機(jī)流體耦接至所述初級(jí)熱交換器的出口和所述次級(jí)熱交換器的入口。所述次級(jí)熱交換器的出口流體耦接到所述渦輪機(jī)。第一導(dǎo)管連接所述初級(jí)熱交換器的所述出口和所述次級(jí)熱交換器的所述入口。所述第一導(dǎo)管包括第一閥。第二導(dǎo)管將所述次級(jí)熱交換器的所述出口連接到空氣負(fù)荷。所述第二導(dǎo)管包括第二閥。
【專(zhuān)利說(shuō)明】操作多包環(huán)境控制系統(tǒng)的方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年9月3日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)第61/872，988號(hào)的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。
[0003]發(fā)明背景
[0004]本發(fā)明的實(shí)施方案涉及飛行器環(huán)境控制系統(tǒng)，并且更具體地說(shuō)，涉及飛行器環(huán)境控制系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)空氣供應(yīng)。
[0005]在典型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，壓縮機(jī)壓縮空氣并且將該空氣沿主流動(dòng)路徑傳遞到燃燒器，其中空氣與燃料混合并且燃燒。燃燒混合物膨脹并且傳遞到渦輪機(jī)，渦輪機(jī)由于傳遞的燃燒混合物而被強(qiáng)制旋轉(zhuǎn)。在飛行器上使用時(shí)，該系統(tǒng)的主要目的是為飛行器提供推進(jìn)力。
[0006]在一些燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，由壓縮機(jī)壓縮的空氣的一部分從主流動(dòng)路徑轉(zhuǎn)向引氣系統(tǒng)的引氣入口。該壓縮引氣可以用于各種目的，例如給機(jī)翼除冰或給飛行器的客艙提供加壓空氣。因?yàn)橐龤馔ǔＬ幱诓幌Ｍ母邷?，所以熱交換器用于冷卻引氣。釋放和冷卻壓縮空氣通常不產(chǎn)生推力，從而降低了壓縮機(jī)和整個(gè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。此外，熱交換器占據(jù)相當(dāng)大的空間量并且會(huì)增加引氣系統(tǒng)的總重量。
發(fā)明概要
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，提供一種環(huán)境控制系統(tǒng)(ECS)包，其包括初級(jí)熱交換器、次級(jí)熱交換器、空氣循環(huán)機(jī)和從空氣中去除水分的可選構(gòu)件(如冷凝熱交換器)。所述空氣循環(huán)機(jī)包括壓縮機(jī)和渦輪機(jī)。所述壓縮機(jī)流體耦接至所述初級(jí)熱交換器的出口和所述次級(jí)熱交換器的入口。冷凝熱交換器可流體耦接至次級(jí)熱交換器的出口。包括第一閥的第一導(dǎo)管將初級(jí)熱交換器的出口連接到次級(jí)熱交換器的入口以及渦輪機(jī)。包括第二閥的第二導(dǎo)管將次級(jí)熱交換器的出口連接到空氣負(fù)荷。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，提供了包括發(fā)動(dòng)機(jī)和至少兩個(gè)環(huán)境控制系統(tǒng)包的飛行器。每個(gè)環(huán)境控制系統(tǒng)包可配置以在至少兩種操作模式中操作?？刂破鞅慌渲贸擅钪辽賰蓚€(gè)環(huán)境控制系統(tǒng)包在至少兩種操作模式中的一種中操作。
[0009]附圖簡(jiǎn)述
[0010]在說(shuō)明書(shū)的開(kāi)始部分的權(quán)利要求書(shū)中特別指明和清楚要求被視為本發(fā)明的主題。本發(fā)明的上述和其它特征以及優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合附圖進(jìn)行的下面詳細(xì)描述變得明顯，在附圖中:
[0011]圖1是飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的橫截面圖；
[0012]圖2是發(fā)動(dòng)機(jī)艙總成內(nèi)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的另一橫截面圖；
[0013]圖3是飛行器的環(huán)境控制系統(tǒng)(ECS)的ECS包的示意圖；
[0014]圖4是飛行器的環(huán)境控制系統(tǒng)(ECS)的另一 ECS包的示意圖；以及
[0015]圖5是流體耦接飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)和ECS包的引氣供應(yīng)系統(tǒng)的示意圖。
[0016]詳述參照附圖以舉例的方式來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案以及優(yōu)點(diǎn)和特征。

【具體實(shí)施方式】
[0017]現(xiàn)在參考圖1和圖2，示意性地圖示被配置用于飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20的實(shí)例。本文公開(kāi)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20是雙線軸渦輪風(fēng)扇，其通常并入有風(fēng)扇段22、壓縮機(jī)段24、燃燒器段26和渦輪機(jī)段28。替代發(fā)動(dòng)機(jī)可包括加力燃燒室段(未示出)以及其它系統(tǒng)或特征。風(fēng)扇段22沿旁路流動(dòng)路徑驅(qū)動(dòng)空氣，同時(shí)壓縮機(jī)段24沿核心流動(dòng)路徑驅(qū)動(dòng)空氣以進(jìn)行壓縮和傳送到燃燒器段26并且然后通過(guò)渦輪機(jī)段28進(jìn)行膨脹。雖然在公開(kāi)的非限制性實(shí)施方案中描繪為渦輪風(fēng)扇燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10，但是應(yīng)當(dāng)理解，本文描述的概念不限于與渦輪風(fēng)扇使用，因?yàn)榻虒?dǎo)可以應(yīng)用于其它類(lèi)型的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，例如三線軸架構(gòu)。
[0018]發(fā)動(dòng)機(jī)20通常包括低線軸30和高線軸32，其被安裝成相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)靜態(tài)結(jié)構(gòu)36經(jīng)由若干軸承系統(tǒng)38繞著發(fā)動(dòng)機(jī)中心縱向軸線A旋轉(zhuǎn)。應(yīng)理解，處于不同位置的不同軸承系統(tǒng)38可替代地或者額外地提供。
[0019]低線軸30通常包括內(nèi)軸40，其與風(fēng)扇42、低壓壓縮機(jī)44和低壓渦輪機(jī)46互連。內(nèi)軸40可直接或通過(guò)齒輪架構(gòu)48連接到風(fēng)扇42以在不同的、通常比低線軸30低的速度下驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇42。高線軸32包括外軸50，其與高壓壓縮機(jī)52和高壓渦輪機(jī)54互連。燃燒器56被布置在高壓壓縮機(jī)52和高壓渦輪機(jī)54之間。內(nèi)軸40和外軸50是同心的并且繞與其縱向軸線共線的發(fā)動(dòng)機(jī)中心縱向軸線A旋轉(zhuǎn)。
[0020]核心氣流由低壓壓縮機(jī)44、然后高壓壓縮機(jī)52壓縮，在燃燒器56中與燃料混合并且燃燒，然后在高壓渦輪機(jī)56和低壓渦輪機(jī)46上膨脹。響應(yīng)于膨脹，渦輪機(jī)54、46旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)各自的低線軸30和高線軸32。
[0021]參照?qǐng)D2，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙總成62內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)吊架結(jié)構(gòu)60，其為針對(duì)亞音速操作設(shè)計(jì)的飛行器的典型。發(fā)動(dòng)機(jī)艙總成62通常包括核心發(fā)動(dòng)機(jī)艙64和風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)艙66。應(yīng)當(dāng)理解，核心發(fā)動(dòng)機(jī)艙64和風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)艙66可以具有不同的配置。
[0022]現(xiàn)在參考圖3和圖4，通過(guò)壓縮機(jī)引氣供應(yīng)系統(tǒng)200 (見(jiàn)圖5)從燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20之一為飛行器的環(huán)境控制系統(tǒng)(ECS)的每個(gè)包100供應(yīng)壓縮機(jī)引氣。ECS可以包括任何數(shù)量的ECS包100，其被配置以向飛行器的不同熱負(fù)荷供應(yīng)經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣。來(lái)自供應(yīng)系統(tǒng)200的引氣輸入到初級(jí)熱交換器102，使得引氣與沖壓空氣或周?chē)諝馓幱跓峤粨Q關(guān)系。提供給初級(jí)熱交換器102和次級(jí)熱交換器116 二者的沖壓空氣或周?chē)諝獾牧坑煽勺內(nèi)肟?113控制。引氣于初級(jí)熱交換器102中被冷卻后，所得的較冷空氣通過(guò)通道104傳送到壓縮機(jī)106，其中處引氣被壓縮至高壓。壓縮機(jī)106可位于與與第一渦輪機(jī)110和風(fēng)扇112共同的軸108上。風(fēng)扇112、壓縮機(jī)106和第一渦輪機(jī)110 —起限定空氣循環(huán)機(jī)(ACM)。
[0023]壓縮空氣離開(kāi)壓縮機(jī)106通過(guò)通道114并被提供給次級(jí)熱交換器116，其被配置成通過(guò)與沖壓空氣或周?chē)諝饬鲃?dòng)熱交換來(lái)進(jìn)一步冷卻壓縮空氣。攜帶水蒸汽的壓縮、冷卻空氣從次級(jí)熱交換器116離開(kāi)并且流過(guò)管道118到達(dá)冷凝熱交換器120。冷凝熱交換器120被配置成通過(guò)將水冷凝并且分離到水提取器122中來(lái)進(jìn)一步冷卻空氣。除濕空氣離開(kāi)水提取器122并通過(guò)通道124提供給第一渦輪機(jī)110。通過(guò)ACM的第一渦輪機(jī)110，使引氣膨脹并且使空氣中的水蒸汽進(jìn)一步冷凝。冷卻空氣流過(guò)通道126返回到冷凝熱交換器120，其中所述空氣被加熱到相對(duì)溫暖溫度，且然后被供應(yīng)給飛行器的空氣負(fù)荷(示意性地圖示在128)，例如供應(yīng)給客艙。
[0024]圖4所示的ECS包100包括安裝在風(fēng)扇112、壓縮機(jī)106和第一渦輪機(jī)110的軸108上的第二渦輪機(jī)130。引氣流從第二通路126離開(kāi)通過(guò)冷凝熱交換器120后，引氣被提供給第二渦輪機(jī)130，其中空氣在被提供給飛行器的空氣負(fù)荷128之前被進(jìn)一步膨脹。在一個(gè)實(shí)施方案中，被配置以進(jìn)一步冷卻引氣的再熱器(未示出)可以被布置在次級(jí)熱交換器116和冷凝熱交換器120之間。本文所述的三輪(圖3)和四輪(圖4)ACM ECS包100只是為了說(shuō)明的目的，且具有另一配置的ACM的ECS包100在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0025]再次參照?qǐng)D3和圖4所示的ECS包100，包括第一閥152的第一導(dǎo)管150將初級(jí)熱交換器102的出口 140連接到次級(jí)熱交換器116的入口 142。包括第二閥156的第二導(dǎo)管154從次級(jí)熱交換器116的出口 144延伸至飛行器的多個(gè)空氣負(fù)荷128。第一閥152和第二閥156可以是任何類(lèi)型的閥，包括但不限于例如止回閥、球閥和蝶形閥。第一閥和第二閥可操作地耦合到控制器160，其被配置以使每個(gè)閥在第一閉合位置和第二打開(kāi)位置之間移動(dòng)?？刂破?60可耦合到可變?nèi)肟?113以控制周?chē)諝饣驔_壓空氣流過(guò)初級(jí)熱交換器102和次級(jí)熱交換器116。
[0026]每個(gè)ECS包100被配置成在第一正常模式和第二旁路模式中操作。當(dāng)ECS包100在第一正常模式中時(shí)，第一閥152和第二閥156被閉合使得引氣以常規(guī)方式流過(guò)ACM。當(dāng)ECS包100在第二旁路模式中時(shí)，第一閥152和第二閥156兩者至少部分地打開(kāi)。當(dāng)?shù)谝婚y152打開(kāi)時(shí)，大部分的引氣將從初級(jí)熱交換器102直接流到次級(jí)熱交換器116 ;然而，小部分的引氣將流過(guò)壓縮機(jī)106。當(dāng)?shù)诙y156打開(kāi)時(shí)，大部分的引氣將從次級(jí)熱交換器116直接流到飛行器的空氣負(fù)荷128，且只有小部分的引氣被提供給渦輪機(jī)110。經(jīng)由第二閥156提供給渦輪機(jī)110的少量空氣允許ACM以最小操作速度旋轉(zhuǎn)以防止其故障。在一個(gè)實(shí)施方案中，流到渦輪機(jī)110的空氣由第二閥156在ECS包100內(nèi)的位置控制并且也由通過(guò)第二閥156的引氣的流速控制。
[0027]圖5更詳細(xì)圖示被配置成從燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20供應(yīng)空氣給ECS包100的壓縮機(jī)引氣供應(yīng)系統(tǒng)200。壓縮機(jī)引氣供應(yīng)系統(tǒng)200包括預(yù)冷器202，其可以用于在將壓縮機(jī)引氣提供給ECS包100之前冷卻壓縮機(jī)引氣。預(yù)冷器202包括與冷卻空氣源(例如旁路流動(dòng)路徑74中的旁路氣流)流體連通的空氣對(duì)空氣熱交換器。
[0028]壓縮機(jī)引氣供應(yīng)系統(tǒng)200包括高壓端口 204和中壓端口 206與低壓端口 208，其被配置以從發(fā)動(dòng)機(jī)20的不同部分引氣。高壓端口 204被配置以從發(fā)動(dòng)機(jī)20的高線軸32引氣且低壓端口 208被配置以從發(fā)動(dòng)機(jī)20的低線軸30引氣，例如分別從高壓壓縮機(jī)52與低壓壓縮機(jī)44引氣。中壓端口 206被配置以從發(fā)動(dòng)機(jī)20中壓力通常大于低壓端口 208處的空氣且低于高壓端口 204處的空氣的一部分引氣。在一個(gè)實(shí)施方案中，中壓端口 206也被配置以從高壓壓縮機(jī)52的一部分引氣。
[0029]每個(gè)端口 204、206、208處的閥可操作地耦合到控制器160?？刂破?60可以是被配置以操作ECS包100的多個(gè)閥152、156的同一控制器，或者替代地，可以是不同的?？刂破?60被配置以操作控制使引氣流入端口 204、206、208中的每個(gè)的閥。在一個(gè)實(shí)施方案中，壓縮機(jī)引氣供應(yīng)系統(tǒng)200的高壓端口 204、中壓端口 206和低壓端口 208中只有一個(gè)在任何給定時(shí)間是打開(kāi)的。應(yīng)當(dāng)理解，可以使用各種類(lèi)型的閥和控制策略，包括由系統(tǒng)中由于打開(kāi)或閉合引氣供應(yīng)系統(tǒng)中的其它閥產(chǎn)生的壓力變化來(lái)間接控制的止回閥。
[0030]在某些飛行狀況下，當(dāng)周?chē)諝獾臏囟群蛪毫εc渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)20的功率設(shè)定結(jié)合導(dǎo)致低壓端口 208處引氣的溫度超過(guò)預(yù)定閾值(例如450。F)時(shí)，控制器160打開(kāi)中壓端口 206和低壓端口 208兩者。來(lái)自中壓端口 206、由預(yù)冷器202冷卻的引氣與來(lái)自低壓端口208的溫?zé)嵋龤饣旌弦援a(chǎn)生具有低于預(yù)定閾值的溫度的合成空氣混合物。為了減少渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)20中損失的總效率量，所提供的來(lái)自中壓端口 208的冷空氣量是達(dá)到合成空氣混合物溫度低于預(yù)定閾值所要求的最小值。
[0031]在其它飛行狀況下，例如在怠速下降期間，低壓端口 208處可用的能量不足以給ECS包100供能，甚至當(dāng)與中間端口 206處可用的能量結(jié)合時(shí)也不足以給ECS包100供能。在這些飛行狀況下，控制器160將使引氣系統(tǒng)200從高壓端口 204吸取引氣來(lái)提供所需的能量以給ECS包100供能。
[0032]高壓端口 204和中壓端口 206都流體耦接到預(yù)冷器202，使得通過(guò)任一端口 204、206吸取的引氣在被提供給ECS包100之前首先通過(guò)預(yù)冷器202。低壓端口 208流體耦接至導(dǎo)管212，其從預(yù)冷器202的出口 210延伸至ECS包100。因?yàn)榈蛪憾丝?208處供應(yīng)的引氣通常比來(lái)自中壓端口 206或高壓端口 204的空氣冷，所以低壓引氣不需要在供應(yīng)給ECS包100之前進(jìn)行冷卻。因此，來(lái)自低壓端口 208的空氣繞過(guò)預(yù)冷器202且直接供應(yīng)給ECS包100。在一個(gè)實(shí)施方案中，閥214被布置在導(dǎo)管212內(nèi)鄰近ECS包100的入口 101?？刂破?60可操作地耦合至閥214并且被配置以調(diào)節(jié)引氣流入ECS包100。
[0033]控制器160包括被配置以確定每個(gè)引氣供應(yīng)系統(tǒng)200中的哪個(gè)壓力端口(即高壓端口 204、中壓端口 206或低壓端口 208)打開(kāi)且也確定什么模式以操作相應(yīng)ECS包100接收從每個(gè)系統(tǒng)200供應(yīng)的引氣的算法。該算法將飛行器的能量?jī)?yōu)化為一天中的環(huán)境狀況、飛行器高度和飛行模式(例如爬升、巡航、下降)、發(fā)動(dòng)機(jī)操作壓力以及所供應(yīng)的引氣與空氣負(fù)荷128的需求之間的溫度差的函數(shù)。例如，當(dāng)引氣的溫度明顯高于針對(duì)客艙的空氣負(fù)荷128的溫度需求時(shí)，控制器160通常被配置以在第一正常模式中操作ECS包100使得引氣可以另外通過(guò)ACM冷卻?；蛘?，當(dāng)引氣的溫度低于或接近空氣負(fù)荷128的溫度需求時(shí)，控制器160通常被配置以在第二旁路模式中操作ECS包100。類(lèi)似地，用于提供引氣的每個(gè)供應(yīng)系統(tǒng)200的壓力端口 204、206、208可以部分基于操作相應(yīng)ECS包100的ACM所要求的壓力來(lái)選擇。
[0034]在一些情況下，如同在常規(guī)飛行器中，控制器160可以使用飛行器的每個(gè)供應(yīng)系統(tǒng)200的相同高壓端口 204、中壓端口 206或低壓端口 208以從多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)20供應(yīng)引氣給多個(gè)相應(yīng)的ECS包100。因此，多個(gè)ECS包100中的每個(gè)通常在相同的第一正常模式或第二旁路模式中操作。在另一個(gè)實(shí)施方案中，控制器160可以使用第一壓力端口(例如中壓端口 206)以從至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)20供應(yīng)引氣給至少一個(gè)相應(yīng)的ECS包100，并且控制器可以使用不同于第一壓力端口的第二壓力端口(例如低壓端口)以從另一發(fā)動(dòng)機(jī)20供應(yīng)引氣給至少另一個(gè)ECS包100。在供應(yīng)系統(tǒng)200使用不同端口的實(shí)施方案中，被配置成從第一供應(yīng)系統(tǒng)200接收引氣的ECS包100可以被配置為在第一正常模式或第二旁路模式中操作。類(lèi)似地，被配置成從第二供應(yīng)系統(tǒng)200接收引氣的ECS包100可以被配置為在與其它ECS包100相同的模式中或不同的模式中操作。
[0035]包括壓縮機(jī)引氣供應(yīng)系統(tǒng)200中的低壓端口 208以及包括被配置成使通過(guò)ECS包100中的ACM的流量最小化的旁路閥，限制引氣所要求的額外冷卻。飛行器的環(huán)境控制系統(tǒng)的效率被改進(jìn)使得減少了飛行器的燃料燃燒。
[0036]在另一個(gè)實(shí)施方案中，飛行器可以具有ECS系統(tǒng)，其包括由每個(gè)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)20驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)ECS包100、包括供應(yīng)系統(tǒng)200，供應(yīng)系統(tǒng)200被配置成為兩個(gè)ECS包100中的任一個(gè)從三個(gè)壓力端口 204、206和208中的任一個(gè)供應(yīng)引氣。控制器160可配置供應(yīng)系統(tǒng)200以從低線軸壓縮機(jī)的壓力端口 208提供引氣給兩個(gè)ECS包100中的一個(gè)以在旁路模式中運(yùn)行，并且從高線軸壓縮機(jī)的壓力端口 204或206提供引氣以使兩個(gè)ECS包100中的另一個(gè)在正常模式中運(yùn)行。當(dāng)兩個(gè)ECS包100運(yùn)行在不同模式中時(shí)，控制器不對(duì)稱(chēng)地操作ECS包。應(yīng)當(dāng)理解，多個(gè)ECS包的這種不對(duì)稱(chēng)操作可以擴(kuò)展到具有多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行器，每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)均具有被配置以在至少兩個(gè)不同的操作模式中驅(qū)動(dòng)多個(gè)ECS包的多個(gè)引氣端口。通過(guò)采取這種飛行器系統(tǒng)水平方法來(lái)選擇引氣端口和在不同模式中操作ECS包，可以?xún)?yōu)化ECS系統(tǒng)以使所要求的引氣最小化來(lái)提供需要的客艙增壓和調(diào)節(jié)。
[0037]雖然本發(fā)明僅結(jié)合有限數(shù)量的實(shí)施方案進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是應(yīng)該容易理解的是本發(fā)明不限于這些公開(kāi)的實(shí)施方案。相反，可以修改本發(fā)明以并入此前未描述的任何數(shù)量的變化、改變、替換或等效裝置，但這些需與本發(fā)明的精神和范圍相稱(chēng)。另外，雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實(shí)施方案，但是應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明的方面可僅包括所述實(shí)施方案中的一些。因此，本發(fā)明不應(yīng)被視為受限于上文的描述，而是僅受限于所附權(quán)利要求的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)境控制系統(tǒng)(ECS)包，其包括: 初級(jí)熱交換器； 次級(jí)熱交換器； 空氣循環(huán)機(jī)，其包括壓縮機(jī)和渦輪機(jī)，所述壓縮機(jī)流體耦接到所述初級(jí)熱交換器的出口和所述次級(jí)熱交換器的入口，并且所述次級(jí)熱交換器的出口流體耦接到所述渦輪機(jī)；第一導(dǎo)管，其連接所述初級(jí)熱交換器的所述出口和所述次級(jí)熱交換器的所述入口，所述第一導(dǎo)管包括第一閥；以及 第二導(dǎo)管，其將所述次級(jí)熱交換器的所述出口連接到空氣負(fù)荷，所述第二導(dǎo)管包括第二閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ECS包，其中所述ECS包被配置成在第一正常模式或第二旁路模式中操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ECS包，其還包括可操作地耦接到所述第一閥和所述第二閥中的至少一個(gè)的控制器，所述控制器被配置成使所述第一閥和所述第二閥在閉合位置和打開(kāi)位置之間移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ECS包，其中當(dāng)所述ECS包在所述第一正常模式中時(shí)，所述第一閥和所述第二閥被閉合使得所述ECS包內(nèi)的引氣流過(guò)所述空氣循環(huán)機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ECS包，其中當(dāng)所述ECS包在所述第二旁路模式中時(shí)，所述第一閥和所述第二閥至少部分地打開(kāi)使得流過(guò)所述ECS包的大多數(shù)引氣繞過(guò)所述空氣循環(huán)機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ECS包，其中當(dāng)所述ECS包在所述第二旁路模式中時(shí)，有限部分的引氣流過(guò)所述空氣循環(huán)機(jī)使得所述空氣循環(huán)機(jī)以最小速度操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ECS包，其中所述控制器包括被配置以部分基于發(fā)動(dòng)機(jī)引氣壓力以及輸入所述ECS包的沖壓空氣溫度和所述空氣負(fù)荷的溫度的差異來(lái)使所述ECS包的能量效率最大化的算法。
8.一種飛行器，其包括: 發(fā)動(dòng)機(jī)； 至少兩個(gè)環(huán)境控制系統(tǒng)(ECS)包，每個(gè)ECS包可配置以在至少兩種操作模式中操作；控制器，其被配置成命令所述至少兩個(gè)環(huán)境控制系統(tǒng)包在所述至少兩種操作模式中的一種中操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的飛行器，其中所述控制器命令所述至少兩個(gè)環(huán)境控制系統(tǒng)包在不同的操作模式中操作。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的飛行器，其還包括: 多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)； 多個(gè)引氣供應(yīng)系統(tǒng)，每個(gè)引氣供應(yīng)系統(tǒng)被配置成從所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)提供引氣給多個(gè)ECS包中的至少一個(gè)；以及 多個(gè)環(huán)境控制系統(tǒng)(ECS)包，每個(gè)ECS包包括: 初級(jí)熱交換器； 次級(jí)熱交換器； 空氣循環(huán)機(jī)，其包括壓縮機(jī)和渦輪機(jī)，所述壓縮機(jī)流體耦接到所述初級(jí)熱交換器的出口和所述次級(jí)熱交換器的入口，所述次級(jí)熱交換器的出口流體耦接到所述渦輪機(jī)； 第一導(dǎo)管，其連接所述初級(jí)熱交換器的所述出口和所述次級(jí)熱交換器的所述入口，所述第一導(dǎo)管包括第一閥；以及 第二導(dǎo)管，其將所述次級(jí)熱交換器的所述出口連接到空氣負(fù)荷，所述第二導(dǎo)管包括第二閥。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的飛行器，其中所述飛行器的每個(gè)ECS包被配置成在第一正常模式或第二旁路模式中操作。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的飛行器，其還包括可操作地耦接到每個(gè)ECS的所述第一閥和所述第二閥的控制器，所述控制器被配置成使所述第一閥和所述第二閥在閉合位置和打開(kāi)位置之間移動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的飛行器，其中所述多個(gè)ECS包中的每個(gè)在相同的第一正常模式或第二旁路模式中操作。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的飛行器，其中第一ECS包在所述第一正常模式中操作且第二 ECS包在所述第二旁路模式中操作。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的飛行器，其中所述控制器包括被配置成將所述飛行器的能量?jī)?yōu)化為環(huán)境狀況、飛行高度、飛行模式、發(fā)動(dòng)機(jī)操作壓力以及所述引氣與所述空氣負(fù)荷的需求的溫度差中的至少一個(gè)的函數(shù)的算法。
【文檔編號(hào)】F02C9/00GK104514636SQ201410446136
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】J. 布魯諾 L., M. 茲維亞克 T., G. 德魯 D. 申請(qǐng)人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司