專利名稱：混合式?jīng)_壓空氣渦輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種用來為飛行器提供應(yīng)急動力的沖壓空氣渦輪。更特別是，本發(fā)明涉及一種用于為飛行器供應(yīng)電力和液壓動力的沖壓空氣渦輪。
背景技術(shù)：
沖壓空氣渦輪用來在飛行過程中通過從沿著飛行器外部的空氣流汲取動力而在飛行器中產(chǎn)生補充動力。沖壓空氣渦輪包括驅(qū)動懸置在支柱組件上的電馬達或液壓泵的渦輪。在操作過程中，渦輪從飛行器內(nèi)的裝載位置運動到為渦輪的葉片和飛行器提供間隙的位置。渦輪被安裝在支柱的端部處，并驅(qū)動渦輪驅(qū)動軸，該渦輪驅(qū)動軸繼而驅(qū)動電馬達或液壓泵。

發(fā)明內(nèi)容
所披露的示例性沖壓空氣渦輪組件(RAT)被安裝到機身上，并提供電力和液壓壓力。示例性RAT包括響應(yīng)于沿著機身外側(cè)的空氣流轉(zhuǎn)動的渦輪。渦輪在附接到發(fā)電機殼體上的支柱端部處受到支承。發(fā)電機殼體被安裝成通過旋轉(zhuǎn)柱相對于機身轉(zhuǎn)動。在發(fā)電機殼體內(nèi)操作的發(fā)電機同樣驅(qū)動液壓泵。發(fā)電機產(chǎn)生可以供應(yīng)到飛行器系統(tǒng)的電力，并且液壓泵將加壓流體提供給利用加壓流體來進行操作的多種系統(tǒng)。渦輪圍繞軸線轉(zhuǎn)動，并驅(qū)動齒輪箱。齒輪箱驅(qū)動驅(qū)動軸，驅(qū)動軸圍繞橫向于渦輪的軸線轉(zhuǎn)動。驅(qū)動軸從齒輪箱延伸經(jīng)過支柱到發(fā)電機。液壓泵被連接到發(fā)電機，使得液壓泵圍繞與發(fā)電機相同的軸線以與發(fā)電機相同的速度轉(zhuǎn)動。用于泵的液壓連接件被設(shè)置穿過旋轉(zhuǎn)柱。旋轉(zhuǎn)柱包括在液壓泵和所需機載液壓系統(tǒng)之間連通液壓流體的固定和轉(zhuǎn)動部件。這里披露的這些和其它特征可從下面的說明書和附圖中得到清楚地理解，下面是附圖的簡要說明。


圖1是包括發(fā)電機和液壓泵的示例性沖壓空氣渦輪的示意圖； 圖2是示例性沖壓空氣渦輪的截面圖3是被安裝到發(fā)電機上并通過支承示例性沖壓空氣渦輪的旋轉(zhuǎn)柱受到支承的示例性液壓泵的透視圖；和
圖4是示例性旋轉(zhuǎn)柱的截面圖。
具體實施例方式參考圖1和2，示例性沖壓空氣渦輪組件(RAT) 10被安裝到機身12上，并被能夠配置成提供電力和液壓壓力。示例性RATIO包括響應(yīng)于沿著機身12外側(cè)的空氣流而轉(zhuǎn)動的渦輪14。渦輪14在被附接到發(fā)電機殼體42的支柱22的端部處受到支承。發(fā)電機殼體 42被安裝成通過旋轉(zhuǎn)柱M相對于機身12轉(zhuǎn)動。發(fā)電機18布置在發(fā)電機殼體42內(nèi)，并被連接到液壓泵20。發(fā)電機18產(chǎn)生電力，電力可以供應(yīng)到例如附圖標(biāo)記32示意表示的飛行器系統(tǒng)。液壓泵20從流體供應(yīng)裝置觀接收流體，并將流體泵送到采用加壓流體來進行操作并且由附圖標(biāo)記30表示的多種系統(tǒng)。渦輪14轉(zhuǎn)動，以便圍繞軸線40驅(qū)動渦輪軸34。渦輪軸34驅(qū)動齒輪箱16。示例性齒輪箱16被剛好布置在渦輪14后面，并沿著渦輪14和渦輪軸34的轉(zhuǎn)動軸線40。示例性齒輪箱16驅(qū)動驅(qū)動軸36，所述驅(qū)動軸36圍繞橫向于軸線40的軸線38轉(zhuǎn)動。驅(qū)動軸36 從齒輪箱16延伸經(jīng)過支柱22到發(fā)電機18。驅(qū)動軸36被連接成以所需速度驅(qū)動發(fā)電機18。 示例性齒輪箱16包括齒輪，所述齒輪提供渦輪軸34和驅(qū)動軸36之間的所需轉(zhuǎn)動速度比。 在此實例中，驅(qū)動軸36以大于渦輪軸34的速度轉(zhuǎn)動。此外，齒輪箱16可被構(gòu)造成提供相對于渦輪14的任何所需轉(zhuǎn)動速度比。驅(qū)動軸36轉(zhuǎn)動速度被確定，以便提供驅(qū)動發(fā)電機18所需的轉(zhuǎn)動速度，并且產(chǎn)生所需頻率下的所需大小的電能。通過發(fā)電機18產(chǎn)生的電能接著被傳遞到附圖標(biāo)記32示意表示的飛行器系統(tǒng)。液壓泵20被連接到發(fā)電機18上，使得液壓泵20以與發(fā)電機18相同的速度轉(zhuǎn)動。設(shè)置在液壓泵20與發(fā)電機18之間的連接器44提供直接驅(qū)動連接，使得發(fā)電機 18和液壓泵20同時以相同速度得到驅(qū)動。在此實例中，連接器44包括直接連接到發(fā)電機軸43的帶花鍵的連接器。理解到用于將液壓泵2連接到發(fā)電機18的其它連接構(gòu)造也在本發(fā)明的考慮之中。由于液壓泵20以與發(fā)電機18相同的速度受到驅(qū)動，因此不需要附加的齒輪箱來調(diào)整軸的速度以操作液壓泵20。此外，在發(fā)電機18產(chǎn)生電力的同時，液壓泵20將加壓流體連通到飛行器系統(tǒng)30。發(fā)電機18在遠離渦輪14的端部處被支承在發(fā)電機殼體42內(nèi)。發(fā)電機殼體42包括安裝支架41和整體的旋轉(zhuǎn)支架45。安裝支架41附接到致動器沈上。致動器沈在機身 12內(nèi)的裝載位置以及圖1示意表示的展開位置(employed position)之間驅(qū)動RATIO的運動。旋轉(zhuǎn)支架45安裝到旋轉(zhuǎn)柱M上，以便支承RATIO。支柱22附接到發(fā)電機殼體42 上，由此隨著發(fā)電機殼體42的樞轉(zhuǎn)運動而運動。液壓泵20被安裝到發(fā)電機殼體42上，因此在運動到展開位置的過程中也隨著發(fā)電機殼體42 —起轉(zhuǎn)動。參考圖2，連接軸72從齒輪箱16延伸出，并可以從支柱22的后側(cè)接近。連接軸 72設(shè)置與可拆裝的液壓馬達74的從動軸76相配合的構(gòu)造?？刹鹧b的液壓馬達74設(shè)置用于連接軸72以及由此的齒輪箱16的轉(zhuǎn)動，以便在不飛行的情況下測試RATIO的操作。雖然通過實例表示了液壓馬達，但是也可以使用例如電馬達的其它馬達，來反向驅(qū)動RATIO。 RATIO的操作可通過以所需速度轉(zhuǎn)動連接軸72來模擬在飛行中的操作而得到驗證。由于發(fā)電機18和液壓泵20不與渦輪18呈直列式(inline)布置，因此，連接軸72容易得到接近， 而不需要附加的機構(gòu)和/或附加的齒輪箱。在維護操作過程中，可拆裝的液壓馬達74的從動軸76被連接到連接軸72上?？刹鹧b的液壓馬達74用來驅(qū)動渦輪14和齒輪箱16以及由此的發(fā)電機18和液壓泵20。渦輪 14、發(fā)電機18和液壓泵20的性能可接著得到驗證，而不用在飛行中配置RATIO。參考圖3和4，示例性旋轉(zhuǎn)柱M包括支承轉(zhuǎn)動殼體46的不動或固定部分48。旋轉(zhuǎn)柱M設(shè)置用于使RATIO圍繞軸線60在展開位置和裝載位置之間運動。轉(zhuǎn)動殼體46包括經(jīng)由導(dǎo)管58與液壓泵20連通的泵排放出口 50和入口 52。固定部分48包括泵出口 M和入口 56。轉(zhuǎn)動殼體46包括與排放出口 50和入口 52中對應(yīng)的一個連通的第一和第二環(huán)形通道62、64。固定部分48包括與對應(yīng)的第一和第二環(huán)形通道62、64連通的端口 68、70。 端口 68、70繼而通過通道與出口 M和入口 56之一流體連通。密封件66提供轉(zhuǎn)動殼體46 和固定部分48之間的流體密封，以便隔離經(jīng)由分開環(huán)形通道62、64的流動。通過提供轉(zhuǎn)動殼體46和固定部分48之間的經(jīng)過旋轉(zhuǎn)柱M的流體流動，示例性旋轉(zhuǎn)柱M消除了對RATIO 的固定部分和轉(zhuǎn)動部分之間的柔性軟管的需求。來自流體供應(yīng)裝置觀的流體流經(jīng)由入口 56被供應(yīng)到液壓泵20，接著經(jīng)過通向端口 68的通道。從端口 68，流體經(jīng)由環(huán)形通道64、經(jīng)由入口 52并且經(jīng)由固定導(dǎo)管58連通到液壓泵20。加壓流體接著從液壓泵20經(jīng)由固定導(dǎo)管58中的另一個經(jīng)過排放出口 50供應(yīng)到環(huán)形通道62中。從環(huán)形通道62，流體經(jīng)由端口 70、出口 M供應(yīng)到所需飛行器液壓系統(tǒng) 30。液壓流體經(jīng)由適當(dāng)構(gòu)造的返回流體導(dǎo)管返回到供應(yīng)裝置。因此，示例性的RATIO通過驅(qū)動發(fā)電機18和液壓泵20的單個齒輪箱16提供了直列式動力(inline power)產(chǎn)生。此外，在旋轉(zhuǎn)柱M處或附近安裝發(fā)電機18和液壓泵20提供了更輕的RATIO構(gòu)造。在旋轉(zhuǎn)柱M附近安裝液壓泵20簡化了液壓導(dǎo)管和殼體的線路選擇。通過在轉(zhuǎn)動部分和固定部分之間引導(dǎo)液壓流體，示例性旋轉(zhuǎn)柱M還用來基本上消除了柔性導(dǎo)管。雖然已經(jīng)對示例性的實施例進行了描述，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進行某些變型。為此，應(yīng)該研究以下的權(quán)利要求書來確定本發(fā)明的范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種沖壓空氣渦輪組件，所述沖壓空氣渦輪組件包括 支柱，所述支柱能夠在展開位置和裝載位置之間運動； 渦輪，所述渦輪受到所述支柱的支承；驅(qū)動軸，所述驅(qū)動軸能夠圍繞橫向于渦輪轉(zhuǎn)動的第一軸線轉(zhuǎn)動； 發(fā)電機，所述發(fā)電機通過驅(qū)動軸受到驅(qū)動；以及液壓泵，所述液壓泵通過驅(qū)動軸受到驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓空氣渦輪組件，包括通過渦輪受到驅(qū)動的渦輪軸，其中所述驅(qū)動軸通過所述渦輪軸經(jīng)由齒輪箱受到驅(qū)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沖壓空氣渦輪組件，其中所述齒輪箱相對于渦輪軸的轉(zhuǎn)動速度增加驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沖壓空氣渦輪組件，其中所述齒輪箱包括用于反向驅(qū)動渦輪、發(fā)電機和液壓泵的連接軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓空氣渦輪組件，其中所述液壓泵和發(fā)電機圍繞橫向于渦輪的轉(zhuǎn)動軸線的第一軸線受到驅(qū)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓空氣渦輪組件，包括發(fā)電機和液壓泵之間的連接裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沖壓空氣渦輪組件，其中連接裝置包括直接連接到發(fā)電機軸的帶花鍵的連接裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓空氣渦輪組件，包括支承支柱在裝載位置和展開位置之間運動的旋轉(zhuǎn)柱，所述旋轉(zhuǎn)柱包括用于將液壓流體連通到液壓泵的通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的沖壓空氣渦輪組件，其中所述旋轉(zhuǎn)柱包括與固定部分流體連通的可轉(zhuǎn)動部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的沖壓空氣渦輪組件，其中所述可轉(zhuǎn)動部分包括與固定部分內(nèi)的通道連通的開口。
11.一種沖壓空氣渦輪組件，所述沖壓空氣渦輪組件包括 發(fā)電機，所述發(fā)電機被支承在發(fā)電機殼體內(nèi)；支柱，所述支柱被安裝到發(fā)電機殼體上； 齒輪箱，所述齒輪箱被支承在支柱上； 渦輪，所述渦輪驅(qū)動齒輪箱；驅(qū)動軸，所述驅(qū)動軸通過齒輪箱受到驅(qū)動，并延伸經(jīng)過支柱以便驅(qū)動發(fā)電機；以及液壓泵，所述液壓泵被連接到發(fā)電機上，使得液壓泵和發(fā)電機以相同速度轉(zhuǎn)動。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的沖壓空氣渦輪組件，其中所述發(fā)電機和液壓泵圍繞與齒輪箱驅(qū)動的驅(qū)動軸相同的軸線受到驅(qū)動。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的沖壓空氣渦輪組件，包括支承支柱在裝載位置和展開位置之間運動的旋轉(zhuǎn)柱，所述旋轉(zhuǎn)柱包括用于將液壓流體與液壓泵相連通的流體通道。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的沖壓空氣渦輪組件，其中所述旋轉(zhuǎn)柱包括固定部分和可轉(zhuǎn)動部分，所述可轉(zhuǎn)動部分包括將流體連通到固定部分內(nèi)的至少一個通道的至少一個開口。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的沖壓空氣渦輪組件，其中所述齒輪箱和渦輪相對于發(fā)電機被安裝在支柱的遠端上。
16.一種在飛行器內(nèi)提供應(yīng)急動力的方法，所述方法包括以下步驟沿著橫向于通過渦輪驅(qū)動的渦輪軸的轉(zhuǎn)動的第一軸線驅(qū)動驅(qū)動軸；以及通過驅(qū)動軸以相同速度圍繞第一軸線驅(qū)動發(fā)電機和液壓泵。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，包括將液壓泵連接到發(fā)電機，以便以相同速度轉(zhuǎn)動液壓泵。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，包括相對于渦輪軸的速度增加驅(qū)動軸的速度。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，包括將液壓流體引導(dǎo)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)柱，其中所述旋轉(zhuǎn)柱支承在展開位置和裝載位置之間的運動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合式?jīng)_壓空氣渦輪。一種示例性沖壓空氣渦輪組件(RAT)被安裝到機身上并提供電力和液壓壓力。該渦輪圍繞橫向于渦輪轉(zhuǎn)動的軸線驅(qū)動驅(qū)動軸。該驅(qū)動軸繼而以相同的速度驅(qū)動發(fā)電機和液壓泵。
文檔編號B64D27/14GK102198860SQ201110071910
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者D·E·魯斯, M·E·小拉森 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司