本發(fā)明涉及直升機(jī)中常見的包括多個(gè)自由渦輪發(fā)動機(jī)的組件的領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

應(yīng)當(dāng)指出，自由渦輪發(fā)動機(jī)包括電力渦輪或“自由渦輪機(jī)”，其在直升機(jī)中，通過過速離合器或“自由輪”和主齒輪箱(MGB)驅(qū)動直升機(jī)的轉(zhuǎn)子，還包括的氣體發(fā)生器(gas generator)，所述氣體發(fā)生器主要由壓縮機(jī)、燃燒室、和高壓(HP)渦輪機(jī)構(gòu)成。

該氣體發(fā)生器的軸通過階躍傳動裝置或附件齒輪箱連接到由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成的電機(jī)，所述電機(jī)能夠作為馬達(dá)(啟動)或作為發(fā)電機(jī)同樣良好地運(yùn)行。在馬達(dá)模式下，電機(jī)由電源提供電力，并且產(chǎn)生扭矩以驅(qū)動發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器轉(zhuǎn)動，特別是用于啟動，從而對啟動提供輔助。在發(fā)電機(jī)模式下，電機(jī)由氣體發(fā)生器驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，以便從其獲取機(jī)械動力，其機(jī)械電力轉(zhuǎn)換成電電力。

當(dāng)具有兩個(gè)自由渦輪發(fā)動機(jī)的飛行器在巡航飛行時(shí)，文獻(xiàn)FR2 967 132和FR 2 967 133建議讓兩個(gè)發(fā)動機(jī)中的一個(gè)處于待機(jī)模式，以便使其自由渦輪機(jī)與所述MGB不同步，同時(shí)增加從其它發(fā)動機(jī)獲取的電力，從而使該系統(tǒng)的總的燃料消耗降低。已提出該待機(jī)模式的幾種變型。

在第一變型中(被稱為“超級空閑”)不同步的燃?xì)廨啓C(jī)的氣體發(fā)生器可以調(diào)節(jié)為慢空轉(zhuǎn)速度。

在第二變型中(被稱為“輔助超級空閑”)與MGB不同步的燃?xì)鉁u輪機(jī)的氣體發(fā)生器也可調(diào)節(jié)為慢空轉(zhuǎn)速度，而輔助驅(qū)動扭矩同時(shí)經(jīng)由電機(jī)和附件齒輪箱施加到氣體發(fā)生器。

在第三變型中，發(fā)動機(jī)的燃燒室可以完全熄火，建議保持氣體發(fā)生器以在巡航飛行階段結(jié)束時(shí)便于重新點(diǎn)燃的速度旋轉(zhuǎn)。速度的適當(dāng)范圍可被稱為“優(yōu)選的點(diǎn)火窗口”。這種運(yùn)行模式被稱為“轉(zhuǎn)變”的模式，涉及向氣體發(fā)生器提供長時(shí)間輔助。

在這三種運(yùn)行模式(其可以在整個(gè)巡航飛行期間被保持)中，由待機(jī)的發(fā)動機(jī)傳遞到MGB的電力一般是零，并且通常是無法從其氣體發(fā)生器獲取電力。

在上述的三種變型中，有必要能夠迅速地重新激活被去同步的發(fā)動機(jī)，尤其是在緊急情況下，例如在另一個(gè)發(fā)電機(jī)失效的情況下，在總共有三個(gè)或更多個(gè)發(fā)動機(jī)或有兩個(gè)發(fā)電機(jī)而其它發(fā)動機(jī)失效的情況下。這就是為什么在氣體發(fā)生器被保持以一定的速度旋轉(zhuǎn)，所述速度便于在所述燃燒室被熄火的系統(tǒng)中重新點(diǎn)火。

使氣體發(fā)生器在優(yōu)選點(diǎn)火窗口中保持旋轉(zhuǎn)(”轉(zhuǎn)變”模式)以及在其被調(diào)節(jié)為空轉(zhuǎn)速度(“輔助超級空閑”模式)時(shí)向氣體發(fā)生器提供長時(shí)間的輔助都需要相對小的功率，但最終需要大量的能量，這因?yàn)樵撓到y(tǒng)的目的在于使其在整個(gè)長持續(xù)時(shí)間里飛行。在其他解決方案中，F(xiàn)R 2 967 132和FR 2 967 133建議使用連接到其它發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器的啟動器/發(fā)電機(jī)提供電力的點(diǎn)啟動器或者由渦輪直接或間接驅(qū)動的發(fā)電機(jī)。

為緊急從低速狀況或燃燒室熄火的狀態(tài)重新啟動，有必要對氣體發(fā)生器的軸施加高電力，這是因?yàn)樾D(zhuǎn)組件的相當(dāng)大的慣性以及發(fā)動機(jī)的相反的扭矩。該電力需要在在幾秒鐘的數(shù)量級的短時(shí)間內(nèi)輸送，以便使所述發(fā)動機(jī)能夠快速重啟。FR2 967 133提出一下等建議：可以使用電能，特別是從超級電容器獲取的，來想氣體發(fā)生器提供爆發(fā)性的輔助。

文獻(xiàn)EP 2 602 458建議：使用從第一發(fā)動機(jī)的動力渦輪機(jī)獲取的電力，以輔助第二發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器的旋轉(zhuǎn)。電力是通過使用兩個(gè)電機(jī)傳送。它使得能夠減少燃料消耗。第二發(fā)動機(jī)保持空閑模式。

文獻(xiàn)EP 2 581 586也建議：使用兩個(gè)超級電容器(其是用于存儲電能的部件)，每一個(gè)超級電容由相應(yīng)的由兩個(gè)發(fā)電機(jī)中的一個(gè)的氣體發(fā)生器驅(qū)動的發(fā)電機(jī)充電，并且其中的每一個(gè)用于提供爆發(fā)性能量，所述能量用于不同于熄火狀態(tài)的發(fā)動機(jī)的另一個(gè)發(fā)動機(jī)。

在文獻(xiàn)FR 2 914 697中，向發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器提供爆發(fā)性的加速輔助，尤其是通過經(jīng)由有自由渦輪機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的電機(jī)驅(qū)動的氣體發(fā)生器輸送機(jī)械電力。該系統(tǒng)還運(yùn)行以提供減速輔助。

在此背景下，本發(fā)明的目的是提出一種結(jié)構(gòu)，使得能夠向第一渦輪發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器連續(xù)輸送從其它渦輪發(fā)動機(jī)獲取的電力，但是不必向在優(yōu)選點(diǎn)火窗口中向所述第一發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器提供長時(shí)間的旋轉(zhuǎn)輔助，目的還在于一種電存儲部件，所述電存儲部件由一臺發(fā)動機(jī)充電，在重啟第二發(fā)動機(jī)或輔助第二發(fā)動機(jī)加速時(shí)，提供爆發(fā)性的能量給第二發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器機(jī)。該結(jié)構(gòu)可以優(yōu)選地但不必須是，獨(dú)立于機(jī)載電網(wǎng)(特別是，其可以是獨(dú)立于電力供給，可以是電隔離)，其可以是實(shí)踐中實(shí)施在飛行器中容易實(shí)現(xiàn)。

內(nèi)容

為了這個(gè)目的，提供了一種用于具有至少兩個(gè)自由渦輪發(fā)動機(jī)的飛行器的自由渦輪發(fā)動機(jī)輔助裝置，所述裝置包括電啟動器和發(fā)電機(jī)，所述電啟動器使用由第二發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的能量向第一發(fā)電機(jī)的氣體發(fā)生器提供長時(shí)間輔助，所述輔助裝置還包括：至少一個(gè)電存儲部件、第一電力轉(zhuǎn)換器和第二電力轉(zhuǎn)換器，所述電存儲部件電連接到所述電啟動器，用于提供向所述氣體發(fā)生器提供爆發(fā)性的輔助，所述電啟動器由所述第一電力轉(zhuǎn)換器提供電力，所述第一電力轉(zhuǎn)換器使得所電啟動器能夠與所述電存儲部件交換能量，用于提供所述爆發(fā)性的輔助，并且所述第一電力轉(zhuǎn)換器將由用于長時(shí)間輔助的第二電力轉(zhuǎn)換器提供的能量傳送到所述電存儲部件，所述輔助裝置的特征在于，所述輔助裝置還包括計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)用于：在長時(shí)間輔助期間中的預(yù)定的時(shí)間段中切斷燃料向氣體發(fā)生器的流動，以及將述氣體發(fā)生器保持在較低的速度，以便輔助所述氣體發(fā)生器重新點(diǎn)火。

在某些實(shí)現(xiàn)方式中，上述電機(jī)器可以在馬達(dá)模式和發(fā)電機(jī)模式下發(fā)揮同樣的功能，在這種情況下，結(jié)構(gòu)可以是對稱的，兩個(gè)發(fā)電機(jī)的每一個(gè)能夠被依次輔助。然而，非對稱結(jié)構(gòu)也是可能的，僅對兩個(gè)發(fā)動機(jī)之一提供輔助。

由于這種結(jié)構(gòu)，能夠使用有限的重量和有限數(shù)量的部件安裝用于飛行中的爆發(fā)性的輔助、用于啟動時(shí)的爆發(fā)性的輔助以及用于旋轉(zhuǎn)氣體發(fā)生器的長時(shí)間輔助(例如在燃燒室中沒有燃燒的情況下將其長時(shí)間維持旋轉(zhuǎn))的功能。能夠以常規(guī)方式啟動發(fā)動機(jī)，或?qū)ζ涮峁┛辙D(zhuǎn)。應(yīng)注意，空轉(zhuǎn)包括驅(qū)動氣體發(fā)生器低速旋轉(zhuǎn)速約10秒，而燃料供給被切斷，以便使用由壓縮機(jī)產(chǎn)生空氣流來冷卻發(fā)動機(jī)的的某些內(nèi)部亞組件，以便從燃燒室清除由于啟動期間點(diǎn)燃故障導(dǎo)致的未燃燒的燃料的任何累積。

帶有兩個(gè)電力轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)使得有可能在以下之間交換能量：通常提供交流電(AC)的由第一發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器驅(qū)動的電機(jī)、通常也是交流電機(jī)的用于向第二發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器提供輔助的電機(jī)和可以具體輸送直流電(DC)的電存儲部件。因此，這兩個(gè)轉(zhuǎn)換器使得能夠使用不同性質(zhì)(DC或AC)或者不具有相同的特性(低或高電壓，不同的頻率)的能源。

該裝置可以包括總線，例如電存儲部件和第一電力轉(zhuǎn)換器之間的高壓直流總線，該總線獨(dú)立于(電絕緣)飛行器的電網(wǎng)。因此，關(guān)于機(jī)載電網(wǎng)的要求并不適用于該總線，并且其電壓可以不同于機(jī)載電網(wǎng)的電壓，適于在電存儲部件中存儲能量，并也適于優(yōu)化電機(jī)和電力轉(zhuǎn)換器的重量。

有利的是，第一電力轉(zhuǎn)換器是伺服控制。因此，第一電力轉(zhuǎn)換器用于控制速度(頻率)和施加到啟動器旋轉(zhuǎn)機(jī)(AC機(jī))的扭矩。

有利的是，一個(gè)隔離部件(靜態(tài)，機(jī)電的，或其他)使得所述兩個(gè)電力轉(zhuǎn)換器彼此電隔離，該電存儲部件保持連接到所述第一電力轉(zhuǎn)換器。因此，存儲部件可將能量僅傳遞給第一發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器，不施加至任何第二電力轉(zhuǎn)換器。

有利的是，第一電機(jī)也是發(fā)電機(jī)。這使得能使用經(jīng)由第一電力轉(zhuǎn)換器從第一電機(jī)獲得的能量對電儲存裝置進(jìn)行再充電。

有利的是，一個(gè)開關(guān)元件使得第二電力轉(zhuǎn)換器能夠連接到所述電存儲部件。這使得能夠使用經(jīng)由第二電力轉(zhuǎn)換器從第二發(fā)動機(jī)獲取的能量對電儲存裝置再充電。

有利的是，與電存儲部件的幫助下，可經(jīng)由第一電力轉(zhuǎn)換器控制該裝置來在雙發(fā)動機(jī)飛行期間提供爆發(fā)性的輔助用于可選地以受控的方式加速或減速第一發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器。如在文獻(xiàn)FR 2 914 697說明的，這種方法使得有可能提高發(fā)動機(jī)的瞬間性能，從而降低因?yàn)樗霭l(fā)動機(jī)要求的電力的快速變化而導(dǎo)致的下降的幅度或飛行器的轉(zhuǎn)子的速度的增加。特別地，在氣體發(fā)生器的減速的情況下，暴發(fā)性的輔助包括取走能量，而在發(fā)電機(jī)被加速的情況下，爆發(fā)性的輔助包括在不從飛行器的機(jī)載電網(wǎng)獲取能量的情況下輸送能量。

有利的是，第二轉(zhuǎn)換器通過由飛行器的第二發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器驅(qū)動的發(fā)電機(jī)的電機(jī)提供電力。本技術(shù)選則的結(jié)果是，所獲得的輔助裝置能夠獨(dú)立于機(jī)載電網(wǎng)，從而顯著降低電磁干擾的問題，特別是那些由電纜輸送導(dǎo)致的問題，簡化了安裝，并避免飛行器的機(jī)載電網(wǎng)、發(fā)電系統(tǒng)或電池的尺寸過大。此外，輔助裝置可以由發(fā)動機(jī)制造商在設(shè)計(jì)和認(rèn)證過程(不同于飛行器的設(shè)計(jì)和認(rèn)證過程)的背景下提供。

例如，所述發(fā)電機(jī)第二電機(jī)還具有啟動第二發(fā)動機(jī)的功能。因此，節(jié)省了重量并減少的所需的設(shè)備的數(shù)量，并且，使用輔助裝置可以實(shí)現(xiàn)第一發(fā)動機(jī)的常規(guī)啟動，或者發(fā)動機(jī)的空轉(zhuǎn)。

有利的是，該裝置可以每個(gè)發(fā)動機(jī)包括一個(gè)存儲部件以參與的任一發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器的爆發(fā)性的輔助。

除了發(fā)動機(jī)的每個(gè)因而設(shè)置有特定的爆發(fā)性的輔助功能，當(dāng)兩個(gè)發(fā)動機(jī)被同時(shí)用于飛行器的推進(jìn)(雙發(fā)動機(jī)飛行條件)時(shí)每個(gè)發(fā)動機(jī)具有一個(gè)存儲部件的事實(shí)使得能夠?qū)蓚€(gè)發(fā)電機(jī)的輔助裝置電隔離。

在某些實(shí)施例中，可在氣體發(fā)生器運(yùn)行的周期中進(jìn)行長時(shí)間的輔助，機(jī)械能適于以使得燃料消耗量最小化的低轉(zhuǎn)速來保持所述氣體發(fā)生器。在這種情況下，計(jì)算機(jī)在長時(shí)間輔助期間保持燃料向氣體發(fā)生器流動確定的時(shí)間，并減少了氣體發(fā)生器的速度，以便最小化燃料消耗。

最后，電存儲部件可以包括至少超級電容器、混合電容器競爭者，鋰離子電池，或任選具有集成DC/AC電力轉(zhuǎn)換器的飛輪。

有利地提出，在所述氣體發(fā)電機(jī)被供應(yīng)能量期間，電存儲部件應(yīng)該通過從第一或第二發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器獲取能量來再充電。

有利地指定的，電存儲部件更具體被設(shè)計(jì)為接受高電力和短持續(xù)時(shí)間(幾秒鐘的量級)的放電兒沒有損害，并且，在這點(diǎn)上，其是專用于向發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器提供的爆發(fā)性的輔助的功能。在這種情況下，其具體特別用于正常啟動功能、緊急啟動、和空轉(zhuǎn)，也可用于在飛行中的輔助。

本發(fā)明還提供具有至少兩個(gè)自由渦輪發(fā)動機(jī)的飛行器，并包括上述輔助裝置。

該飛行器可能是直升機(jī)。

下面參考附圖描述本發(fā)明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)的總圖，包括在飛行器的推進(jìn)及電氣系統(tǒng)中。

圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的更具體的示意圖。

圖3至每9示出了使用圖2的實(shí)施例的階段或模式。

圖10示出了本發(fā)明的一個(gè)替代實(shí)施例。

圖11示出了本發(fā)明的另一替代實(shí)施例。

圖12和13示出了本發(fā)明的兩個(gè)其它替代實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

參考圖1，所提出的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的總電氣結(jié)構(gòu)如下。

在飛行器上發(fā)電是通過主變速箱MGB(通常是三級型115伏/400赫茲的機(jī)器) 驅(qū)動的至少兩個(gè)交流發(fā)電機(jī)ALT1和ALT2實(shí)現(xiàn)的，但也可以設(shè)想其它旋轉(zhuǎn)機(jī)器。

此結(jié)構(gòu)在在單發(fā)動機(jī)低成本巡航飛行的情形下有優(yōu)勢，這是因?yàn)槠浔ＷC了發(fā)電和渦輪發(fā)動機(jī)的運(yùn)行之間的功能和有機(jī)獨(dú)立，從而能在低成本巡航飛行期間保持足夠水平的可用性和冗余度，而兩個(gè)發(fā)電機(jī)中的一個(gè)被保持在待機(jī)模式(與從其氣體發(fā)生器獲取任何能量不相容)。

此外，對發(fā)動機(jī)的運(yùn)行而言，只要對應(yīng)于由飛行器的機(jī)載電網(wǎng)所消耗的電電力的機(jī)械電力來自于自由渦輪機(jī)而非氣體發(fā)生器，這種結(jié)構(gòu)比從發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器獲取電力就更為節(jié)能，特別是就對發(fā)動機(jī)的加速和特定耗能性能的影響而言。

ALT1和ALT2為飛行器的電網(wǎng)提供電力，用于為該電網(wǎng)提供電力的其它可能的能量源可以由以下構(gòu)成：機(jī)載輔助電力單元(APU)，一個(gè)或多個(gè)蓄電池，或地面電力單元(當(dāng)在地面上時(shí))。

主齒輪箱MGB由發(fā)動機(jī)TAG1和TAG2驅(qū)動。在這個(gè)示例中，它們是自由渦輪軸發(fā)動機(jī)。其每個(gè)都具有氣體發(fā)生器和通過飛輪驅(qū)動MGB的動力渦輪機(jī)(自由渦輪機(jī))。

每個(gè)發(fā)動機(jī)TAG1和TAG2具有各自的旋轉(zhuǎn)機(jī)(分別為G/S1和G/S2)，其適于作為啟動器和作為發(fā)電機(jī)工作，并且在實(shí)施例中被描述為通過附件齒輪箱機(jī)械地連接到發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器。為了優(yōu)化緊湊性和該裝置的重量，優(yōu)選G/S1和G/S2的機(jī)器結(jié)構(gòu)與由氣體發(fā)生器高速驅(qū)動想兼容，并且因此沒有轉(zhuǎn)子繞組(例如但不限于具有永久磁鐵無刷同步機(jī)、可變磁阻電機(jī)或異步機(jī)器)。兩個(gè)機(jī)器G/S1和G/S2被包括在獨(dú)立于飛行器的電網(wǎng)運(yùn)行的獨(dú)立的電組件100中。

參考圖2，獨(dú)立電組件100包括以下組件。

首先有兩條總線，總線1和總線2，使用直流(DC)電在高壓(幾百伏的數(shù)量級)下工作，其中總線彼此獨(dú)立并獨(dú)立于機(jī)載電網(wǎng)。

獨(dú)立電組件還包括兩個(gè)可逆的DC/AC靜態(tài)電力轉(zhuǎn)換器CVS1和CVS2(例如兩級逆變器型或其它類型)，所述電力轉(zhuǎn)換器CVS1和CVS2具體用于為G/S1和G/S2提供電力并控制旋轉(zhuǎn)機(jī)器G/S1和G/S2的扭矩和速度。當(dāng)電機(jī)由氣體發(fā)生器驅(qū)動時(shí)，每個(gè)轉(zhuǎn)換器能夠作為可控整流器工作，并能調(diào)節(jié)相應(yīng)的總線電壓。

獨(dú)立的電氣組件100還包括電儲存部件S1和S2，其針對提輸送短暫和劇烈的放電進(jìn)行了優(yōu)化。例如，它們可以是超級電容器或混合電容器(可能裝有自己的控制系統(tǒng))、裝有自己的電池管理系統(tǒng)(BMS)的鋰離子(Li離子)電池或飛輪(flywheel) (具有加載/卸載AC/DC轉(zhuǎn)換器)。

獨(dú)立電組件100還包括電隔離部件120，所述電隔離部件120是機(jī)電接觸型的或固態(tài)電力控制器(SSPC)類型的，用于將兩個(gè)DC總線連在一起(并聯(lián))，以及相反地，將組件S1、總線1、CVS1、G/S1、TAG1隔離在一邊，而將組件S2、總線2、CVS2、G/S2、TAG2隔離在另一邊。

參照圖3，以下描述雙發(fā)動機(jī)飛行階段。

一旦兩個(gè)發(fā)動機(jī)TAG1和TAG2已經(jīng)啟動，則兩個(gè)電機(jī)G/S1和G/S2由發(fā)動機(jī)TAG1和TAG2的氣體發(fā)生器驅(qū)動，它們在發(fā)電機(jī)模式下運(yùn)行，DC/AC轉(zhuǎn)換器被控制為作為整流器使用適當(dāng)?shù)碾娏?電壓關(guān)系用于再充電和/或在電存儲部件S1和S2中保持電荷。隔離部件120斷開。

因?yàn)樵趩拥孛嫔系陌l(fā)動機(jī)時(shí)電存儲部件有可能已經(jīng)被放電，所以可能有必要在授權(quán)起飛之前等待電存儲部件S1和S2再次被充電到標(biāo)準(zhǔn)水平。

以這樣的方式執(zhí)行再充電或保持電存儲部件S1和S2的電荷(以補(bǔ)償例如由于超級電容器堆或電池的平衡單元或?qū)嶋H由于飛輪摩擦而發(fā)生的內(nèi)部損耗)：通過從各個(gè)發(fā)動機(jī)TAG1和TAG2的氣體發(fā)生器獲取能量而獨(dú)立于機(jī)載電網(wǎng)。取決于其技術(shù)，在穩(wěn)定條件下，對于每個(gè)存儲部件S1和S2的損失的補(bǔ)償可以不大于幾十瓦特。

在這種運(yùn)行模式中，DC總線相互電隔離，彼此獨(dú)立地運(yùn)行。

此外，在一個(gè)變型中，電存儲部件的再充電的順序的管理是利用滯后類型關(guān)系實(shí)現(xiàn)的：部件被充電到能量閾值E1，然后再充電被禁止(即不從氣體發(fā)生器獲取更多的電力)，直到存儲的能量下降(內(nèi)部損失的結(jié)果)到低于閾值E2，所述閾值E2小于E1。使用涉及主動平衡電路的電池或混合電容式技術(shù)，在兩個(gè)充電階段之間實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)長的停頓。

參考圖4，在雙發(fā)動機(jī)飛行中，存儲在部件S1和S2的能量被用來優(yōu)化發(fā)電機(jī)的運(yùn)行?？偟睦砟钍?，向發(fā)電機(jī)中的一個(gè)的氣體發(fā)生器提供機(jī)械能的瞬時(shí)輸入。然后可以設(shè)想兩種運(yùn)行模式，在下文詳細(xì)描述所述運(yùn)行模式。他們被說明用于運(yùn)行，而隔離部件120斷開。

首先，能夠提供爆發(fā)性的輔助(assistance)，用于加速氣體發(fā)生器。在轉(zhuǎn)速從低速迅速升高時(shí)，向氣體發(fā)生器傳送機(jī)械電力用于改善其加速度，并因此增加發(fā)動機(jī)向自由渦輪機(jī)提供電力的速度，并因此顯著降低直升機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度的瞬時(shí)下降(在操作結(jié)束時(shí)發(fā)生)，從而增加了乘員的安全余量。

當(dāng)氣體發(fā)生器的初始速度緩慢時(shí)，該功能提供對性能的顯著改進(jìn)。當(dāng)滿足各標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，這種運(yùn)行模式可以應(yīng)渦輪計(jì)算機(jī)的請求自動被激活，所述的標(biāo)準(zhǔn)例如是但不限于：該系統(tǒng)是可用的(未檢測到故障)，存儲在部件S1和S2中的能量水平足夠的，發(fā)動機(jī)正在運(yùn)行，氣體發(fā)生器的初始速度在給定的范圍內(nèi)，以及由于發(fā)動機(jī)的運(yùn)行線接近其防止浪涌(surge)的極限，檢測到電力需求的快速增加。

當(dāng)發(fā)動機(jī)的運(yùn)行線遠(yuǎn)離其防止浪涌的保護(hù)極限時(shí)，當(dāng)存儲的能量的水平下降到低于某一閾值時(shí)，或者當(dāng)速度超過特定閾值時(shí)候，停止輔助的浪涌。

此后，能提供爆發(fā)性的輔助用于使得氣體發(fā)生器減速。在氣體發(fā)生器的減速由防熄火關(guān)系的不快速減少的情形下，建議將轉(zhuǎn)換器的設(shè)定點(diǎn)增加幾個(gè)時(shí)刻，以便從氣體發(fā)生器獲取大量電力。結(jié)果，能夠更迅速地使得氣體發(fā)生器減速，從而提高一速度，使用該速度調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)減少噴射到燃燒室的燃料的流量，從而減少轉(zhuǎn)子速度瞬時(shí)增加的幅度。

當(dāng)滿足個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，這種運(yùn)行模式可以應(yīng)渦輪計(jì)算機(jī)的請求自動被激活，所述的標(biāo)準(zhǔn)例如是但不限于：運(yùn)行線接近防熄火流量限制，以及提供可用的容量用于存儲當(dāng)氣體發(fā)生器被減速時(shí)從氣體發(fā)生器獲取的能量。

在一個(gè)變型中，電存儲部件的容量因而尺寸略微超大，以確保在任何情況下，有用于儲存能量的余量。

在替代方式中，可對DC總線添加一裝置，用于耗散用來使得氣體發(fā)生器減速的能量，例如由電阻元件和制動斬波器臂制成的組件。

也可以提供電力注入類型的爆發(fā)性的輔助。機(jī)械電力P_mec注入到氣體發(fā)生器，以便在自由渦輪機(jī)中獲得增加的效果。在飛行區(qū)的某些區(qū)域，能夠從自由渦輪機(jī)回收動力K·P_mec，因而從增益K大于1的直升機(jī)的MGB回收動力K·P_mec。應(yīng)當(dāng)注意到，當(dāng)在合適的條件下，給氣體發(fā)生器提供輔助因而可以比向自由渦輪機(jī)或MGB中直接注入相同的輔助更有效。當(dāng)存儲在部件S1和S2的能量足夠時(shí)，可以激活這種運(yùn)行模式，可以是應(yīng)乘員的請求的預(yù)防性方式(例如高負(fù)載和/或在高海拔和/或在高溫下)激活，或者可以是在發(fā)動機(jī)的計(jì)算機(jī)的請求下自動激活，以便為在所述一個(gè)發(fā)動機(jī)不工作(OEI)應(yīng)急等級(在自由渦輪機(jī)的速度降至低于一定的閾值或檢測到來自其他發(fā)電機(jī)檢測電力的損失的情形下)的短時(shí)間內(nèi)提高額外的電力。

參考圖5，可以看到單發(fā)動機(jī)低成本巡航飛行階段。

當(dāng)用于允許該模式的條件存在(這意味著在所述部件S1和/或S2存儲有足夠的能量等)時(shí)，航空電子設(shè)備向氣體渦輪機(jī)的計(jì)算機(jī)(例如，在圖中TAG2)發(fā)送進(jìn)入待機(jī)的指令。

在如在圖5中所示的第一變型(被稱為“超級空閑”變型)中，TAG2的計(jì)算機(jī)減小燃料的流量，并調(diào)節(jié)氣體發(fā)生器的速度至低設(shè)定值，從而使動力渦輪機(jī)能夠不再與MGB同步(以便到直升機(jī)的電力為零)，使燃料消耗低。同時(shí)，電機(jī)G/S2和相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換器CVS2被抑制，以便避免從TAG2的氣體發(fā)生器獲取電力。

電機(jī)G/S1和轉(zhuǎn)換器CVS1變成“發(fā)電機(jī)”模式(如果其還不在該模式)中；兩個(gè)DC總線然后電通過重新配置隔離部件120而電連接在一起。從TAG1的氣體發(fā)生器中所獲取的能量被用于在電存儲部件S1和S2保持電荷：這種保持電荷的功能可以連續(xù)進(jìn)行或者在兩個(gè)部件的每一個(gè)上不連續(xù)地依次進(jìn)行。

在第二變型中，如圖6所示，發(fā)動機(jī)TAG2的計(jì)算機(jī)切斷燃料流并調(diào)節(jié)氣體發(fā)生器的速度至設(shè)定值。由于TAG2的燃燒室被熄火，燃料消耗為零，自由渦輪機(jī)變得與MGB不同步。同時(shí)，電機(jī)G/S2和相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換器CVS2轉(zhuǎn)變?yōu)轳R達(dá)模式，其中速度設(shè)定值由調(diào)節(jié)器限定并且對應(yīng)于燃燒室內(nèi)的理想點(diǎn)火窗口。氣體發(fā)生器開始自轉(zhuǎn)，并在幾秒鐘后，其速度穩(wěn)定在這個(gè)設(shè)定點(diǎn)，燃燒室熄火。電機(jī)G/S1和轉(zhuǎn)換器CVS1進(jìn)入發(fā)電機(jī)模式(如果其不是已經(jīng)進(jìn)入該模式)。

通過重新配置隔離部件120而把兩個(gè)直流總線電連接在一起。從發(fā)動機(jī)TAG1的氣體發(fā)生器獲取的能源用于保持電存儲部件S1和S2中的電荷，以便由電力轉(zhuǎn)換器CVS2為電氣機(jī)G/S2提供電力。這一方面構(gòu)成向發(fā)動機(jī)TAG2的氣體發(fā)生器提供長時(shí)間輔助，被稱為“轉(zhuǎn)變”模式。

在圖7所示的變型中，計(jì)算機(jī)維持對向發(fā)動機(jī)TAG2的燃料供給，對旋轉(zhuǎn)其氣體發(fā)生器提供長時(shí)間輔助，與參照圖6描述的原理相同。為此目的，計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)氣體發(fā)生器的速度至設(shè)定值，以便優(yōu)化所述渦輪機(jī)的運(yùn)行且最小化燃料消耗。在這種運(yùn)行模式中(被稱為“輔助超級空閑”)，CVS2和G/S2在馬達(dá)模式下運(yùn)行。

在運(yùn)行的這些階段中，電組件100保持獨(dú)立于機(jī)載電網(wǎng)。

單發(fā)動機(jī)低成本巡航飛行模式可以以兩種不同的方式退出。首先，參考圖8，當(dāng)并不急于重新啟動TAG2時(shí)，應(yīng)使用正常的程序的電子設(shè)備的請求啟動：起初，兩個(gè)DC總線是通過重新配置電隔離部件120而彼此電隔離。

如果發(fā)動機(jī)TAG2最初在燃燒室已經(jīng)點(diǎn)火時(shí)待機(jī)(“超級空閑”或“輔助超級空閑”模式)，電機(jī)G/S2被控制為：輸送驅(qū)動扭矩以便使用存儲在電存儲部件S2 的能量來提供爆發(fā)性的輔助，以加速氣體發(fā)生器。同時(shí)，發(fā)動機(jī)TAG2的計(jì)算機(jī)使用預(yù)定關(guān)系增加燃料流量。如果發(fā)動機(jī)TAG2最初在燃燒室熄火時(shí)待機(jī)(“轉(zhuǎn)變”模式)，則計(jì)算機(jī)啟動類似于上述的啟動順序，除了發(fā)動機(jī)TAG2的氣體發(fā)生器被已經(jīng)在理想的點(diǎn)火窗驅(qū)中被驅(qū)動。當(dāng)檢測到燃燒室點(diǎn)火，由電機(jī)G/S2輸送的扭矩增大，發(fā)動機(jī)TAG2的計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)定的關(guān)系增加燃料的流量。無論哪種方式，當(dāng)速度NG超過可持續(xù)的閾值時(shí)，電力輔助被開，發(fā)動機(jī)TAG2通過其自身的裝置加速到飛行速度。

應(yīng)當(dāng)指出，類似的順序可以用于直升機(jī)是在地面上時(shí)在起飛前啟動發(fā)動機(jī)，除了每個(gè)發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器最初完全停止。發(fā)動機(jī)通常被依次啟動，一個(gè)接一個(gè)。一旦兩個(gè)發(fā)動機(jī)都已在起飛前啟動，則使用上述步驟(參見圖3)對電存儲部件S1和S2再充電。

參考圖9，在單發(fā)動機(jī)低成本飛行的特定條件下，乘員可能需要從發(fā)動機(jī)TAG2快速獲取電力：這可能發(fā)生在來自發(fā)動機(jī)TAG1的電力損失的情形下，或者在意外電力需求(需要來自兩個(gè)發(fā)動機(jī)的電力，因而需要迅速脫離單發(fā)動機(jī)模式(避開障礙物等))的情形下。在這種情況下，使用緊急程序進(jìn)行重新啟動，其目的是使發(fā)動機(jī)TAG2在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到其飛行速度甚至其OEI速率。

最初，兩個(gè)DC總線通過重新配置電隔離部件120而電隔離。如果發(fā)動機(jī)TAG2最初在燃燒室已經(jīng)點(diǎn)火事待機(jī)(“超級空閑”或“輔助超級空閑”模式)，電機(jī)G/S2被操作為：輸送驅(qū)動扭矩以便提供爆發(fā)性的輔助來以加速氣體發(fā)生器。這種輔助的水平顯著高于標(biāo)準(zhǔn)啟動步驟。同時(shí)，發(fā)動機(jī)TAG2的計(jì)算機(jī)使用預(yù)定關(guān)系增加燃料流量，同樣地優(yōu)化用于快速重啟渦輪機(jī)。

如果發(fā)動機(jī)TAG2最初在燃燒室熄火時(shí)待機(jī)(“轉(zhuǎn)變”模式)，則計(jì)算機(jī)觸發(fā)燃燒室點(diǎn)火，氣體發(fā)生器已在理想點(diǎn)火窗口被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)這一事實(shí)使得該操作更容易。此后，如上所述，計(jì)算機(jī)繼續(xù)請求爆發(fā)性電力輔助以加速氣體發(fā)生器，其根據(jù)預(yù)定關(guān)系增加燃料的流量，同樣地優(yōu)化用于快速重啟渦輪機(jī)。

在這兩種情況下，對氣體發(fā)生器的爆發(fā)性的輔助可以延伸超出正常啟動過程中使用的啟動器切斷速度閾值，以盡量減少由發(fā)動機(jī)加速到其飛行速度或OEI速度所花費(fèi)的時(shí)間。

一旦直升機(jī)在地面上，在關(guān)閉渦輪機(jī)之前，建議對混合電力裝置的電存儲部件再充電，使其準(zhǔn)備好下次啟動?？梢栽谛枰M(jìn)入“地面空閑”期間執(zhí)行此步驟，以用于停止之前平衡發(fā)動機(jī)溫度。

與參照圖10描述變型。

獨(dú)立的電組件101類似于上述獨(dú)立電組件100，但電存儲部件S1和S2由單個(gè)存儲部件S.代替。例如，其尺寸被確定為能夠緊急啟動單發(fā)電機(jī)。優(yōu)點(diǎn)是在重量和緊湊性方面的節(jié)省。在再充電模式(雙發(fā)電機(jī)運(yùn)行)中，兩個(gè)電力轉(zhuǎn)換器CVS1或CVS2之一由主管電腦指定為“主”，負(fù)責(zé)對儲部件S進(jìn)行再充電。重新配置部件121使電存儲部件S被連接到轉(zhuǎn)換器CVS2并且使組件的S-CVS2-G/S2與組件CVS1-G/S1電隔離，或者，相反，使存儲件S被連接到轉(zhuǎn)換器CVS1，組件S-CVS1-G/S1與組件CVS2-G/S2電隔離，用于使用發(fā)動機(jī)中的一個(gè)或另一個(gè)對部件S進(jìn)行充電的或?qū)Πl(fā)動機(jī)提供爆發(fā)性供給的階段。

重新配置部件121也能夠?qū)⒔M件CVS2(G/S2)-CVS1(G/S1)保持電連接在一起，用于單發(fā)動機(jī)飛行階段，所述階段涉及由作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行的其它電機(jī)向作為馬達(dá)運(yùn)行的電機(jī)中的一個(gè)提供電力(“轉(zhuǎn)變”模式和“輔助超級空閑”模式)。

參照圖11描述另一種變型。

在本實(shí)施例中，電組件102不獨(dú)立于機(jī)載電網(wǎng)。電機(jī)G/S1與轉(zhuǎn)換器CVS1之間的電連接經(jīng)由機(jī)載電網(wǎng)進(jìn)行。只有一個(gè)電存儲部件S，專用于經(jīng)由轉(zhuǎn)換器CVS2和電機(jī)G/S2向發(fā)動機(jī)TAG2提供爆發(fā)性的輔助。它可能由轉(zhuǎn)換器和電機(jī)G/S1或由轉(zhuǎn)換器CVS2和電機(jī)G/S2充電，具體取決于該重新配置部件122的位置。在低成本巡航飛行期間，發(fā)動機(jī)TAG1不進(jìn)入待機(jī)模式。與此相反，在發(fā)動機(jī)TAG2可以設(shè)為燃燒室點(diǎn)火(“輔助超級空閑”模式)時(shí)的待機(jī)模式或燃燒室熄火(“轉(zhuǎn)變”模式)時(shí)的待機(jī)模式，其中，對氣體發(fā)生器的長時(shí)間輔助所需的電能經(jīng)由G/S1，CVS1，CVS2，和G/S2或經(jīng)由ALT1，CVS1，CVS2和G/S2(與圖1關(guān)聯(lián)的ALT1)取自于發(fā)動機(jī)TAG1。在此第二實(shí)例中，G/S1可以由一個(gè)簡單的非控制啟動器來代替。

重新配置部件122使電存儲部件S被連接到轉(zhuǎn)換器CVS2并且使組件的S-CVS2-G/S2與組件CVS1和機(jī)載電網(wǎng)電隔離，或者，相反，使存儲件S被連接到轉(zhuǎn)換器CVS1，組件S-CVS1-G/S1與組件CVS2-G/S2電隔離，用于對部件S進(jìn)行充電的或?qū)Πl(fā)動機(jī)提供爆發(fā)性供給的階段。

參照圖12描述另一種變型，該發(fā)動機(jī)TAG1具有附件板，所述板包括用于起飛運(yùn)動的兩個(gè)電機(jī)，特別是啟動電機(jī)D1和發(fā)電機(jī)電機(jī)G1。機(jī)器D1(其用于發(fā)動機(jī)TAG1的正常啟動)由機(jī)載電網(wǎng)提供電力，而機(jī)器G1被連接到轉(zhuǎn)換器CVS1。該電路的其余部分類似于圖9。單個(gè)電存儲部件S專用于向發(fā)動機(jī)TAG2提供爆發(fā)性的輔助。

重新配置部件123使電存儲部件S被連接到轉(zhuǎn)換器CVS2并且使組件的S-CVS2-G/S2與組件CVS1-G1電隔離，或者，相反，使存儲件S被連接到轉(zhuǎn)換器CVS1，組件S-CVS1-G/S1與組件CVS2-G/S2-TAG2電隔離，用于使用發(fā)動機(jī)中的一個(gè)或另一個(gè)對部件S進(jìn)行充電的或?qū)Πl(fā)動機(jī)TAG2提供爆發(fā)性供給的階段。

重新配置部件123也能夠?qū)⒔M件CVS2(G/S2)-CVS1(G 1)保持電連接在一起，用于單發(fā)動機(jī)飛行階段，所述階段涉及向由電機(jī)G1向電機(jī)G/S2提供電力。

由元件G1、CVS1、123、S、CVS2和G/D 2構(gòu)成的組件標(biāo)示為103的獨(dú)立電組件。其獨(dú)立于機(jī)載電網(wǎng)。

參照圖13描述另一種變型。

電氣組件104包括連接到所述機(jī)載電網(wǎng)的轉(zhuǎn)換器CVS1。

它也包括轉(zhuǎn)換器CVS2，所述轉(zhuǎn)換器CVS2連接到切換部件130，用于將其連接到電機(jī)G/S1(連接到發(fā)動機(jī)TAG1)或電機(jī)G/S2(連接到發(fā)動機(jī)TAG2)。兩個(gè)電機(jī)G/S1和G/S2不能同時(shí)連接到轉(zhuǎn)換器CVS2。

配置部件124還用于將電存儲部件S連接到轉(zhuǎn)換器CVS1，以便通過機(jī)載電網(wǎng)進(jìn)行充電，或者連接到轉(zhuǎn)換器CVS2，以向發(fā)動機(jī)TAG1和TAG2之一提供爆發(fā)性的輔助，作為開關(guān)元件130的位置的函數(shù)。電存儲部件S也可以同時(shí)連接到兩個(gè)轉(zhuǎn)換器CVS1和CVS2。

該重新配置部件104能使轉(zhuǎn)換器CVS1經(jīng)由開關(guān)元件130連接到轉(zhuǎn)換器CVS2，以便向連接到轉(zhuǎn)換器CVS2的發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器提供長時(shí)間輔助(特別是在燃燒室熄火的待機(jī)狀態(tài)下，而發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器保持在優(yōu)選的點(diǎn)火窗口，即在“超級空閑”模式，并以及燃燒室被點(diǎn)火的待機(jī)模式下，即“輔助超級空閑”模式)。

應(yīng)當(dāng)指出，該機(jī)載電網(wǎng)由由該發(fā)動機(jī)TAG1或TAG2中的至少一個(gè)直接或間接驅(qū)動的一個(gè)或多個(gè)交流發(fā)電機(jī)提供電力，并且當(dāng)一個(gè)或另一個(gè)熄火，另一個(gè)有必要長時(shí)間向機(jī)載電網(wǎng)提供電力。

本發(fā)明并不限定于所描述的實(shí)施例，而是延伸到權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有變型。