專利名稱：用于對渦輪機的動力進行重組的方法和結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于對渦輪機所提供的動力進行重組的方法，以及用于實現該方法的渦輪機的結構。渦輪機此處定義為能夠將動力提供給軸的航空機器，公知的為燃氣輪機。通常，在該范疇內可以找到渦輪軸發(fā)動機(直升機發(fā)動機，輔助動力裝置，以下稱為APU)及渦輪螺旋槳發(fā)動機(飛機，無人機)。典型地，飛機渦輪機的基本構造包括沿著相同主線設置的以下基本旋轉部件 進氣口，至少一個空氣壓縮機，燃燒室，至少一個高壓渦輪(以下稱為HP)，至少一個動力渦輪(以下稱為TL)，及排氣噴嘴，所述至少一個高壓渦輪用于通過HP軸驅動所述壓縮機，所述至少一個動力渦輪可以為連接的和/或自由的動力渦輪，用于將HP渦輪之后可用的能量轉換為機械能。根據適應于結構的構造，動力渦輪還可以沿著所謂的主線外部的旋轉軸設置。根據以下構造直升機轉子，渦輪螺旋槳發(fā)動機推進器，以及設備(交流發(fā)電機，噴射器，泵，增壓器，液壓泵，等)，TL渦輪通過動力軸所提供的機械能通過傳動軸和減速齒輪來驅動有效載荷。在器件和部件上，它們的結構上，以及制造它們所用的材料上或使它們結合的方式上所取得的進步，實質性地改善了這些機器的能量效率。另一種實現效率增加的方法，即所謂的能量法是減少能量損失，該能量損失與未轉換的廢氣的溫度有關。
現有技術當前，能量法按照兩種路徑發(fā)展，S卩，熱電聯產和再生熱電聯產包括以各種形式在優(yōu)化的位置回收能量，回收通過使用以下回收模式中的至少兩種來同時實現通過連接至動力軸的交流發(fā)電機來產生電能，通過從壓縮機下游取得壓縮空氣來產生氣壓能，以及通過排氣噴嘴中的熱交換器來產生熱能；-再生的目的是在壓縮空氣進入燃燒室之前，通過使用熱交換器而使用取自廢氣的卡路里來使壓縮空氣升溫，壓縮空氣流和廢氣流流過所述熱交換器。熱電聯產改善了裝置的整體效率，但是由于能量轉換所需裝置的尺寸和質量，依然只適用于工業(yè)燃氣輪機。此外，再生也面臨熱交換器的尺寸及系統的不利的質量的問題。此外，由于苛刻的環(huán)境條件(溫度，振動，操縱負荷，等)，熱交換器的可靠性不確定，這會直接影響發(fā)動機。

發(fā)明內容
本發(fā)明是能量法的一部分，目的是使人們遠離上述問題，尤其是尺寸，質量以及可靠性。為此，在排氣噴嘴中對能量進行回收，轉換并適當地加入渦輪機中。更確切地，本發(fā)明的目的是提供對飛機渦輪機所提供的動力進行重組的方法，該渦輪機具有上述類型的基本構造，包括至少一個氣體發(fā)生器，動力渦輪，及排氣噴嘴。在該方法中，能量通過排氣噴嘴中的熱交換器被回收，接著回收的能量通過獨立系統轉換成機械能形式，轉換的能量在單個區(qū)域中同由渦輪機提供的能量重組在一起，根據渦輪機和飛機的運行需求，機械性質或電性質的重組是通過同氣體發(fā)生器的驅動軸和動力渦輪的動力軸的相應連接來實現的，并用于提供機械和/或電動力。根據具體的實施方式-重組在選自以下區(qū)域的區(qū)域中實現上游區(qū)域(Zl)，下游區(qū)域(Z2)，主傳動區(qū)域
(3)，以及動力傳輸裝置整體聚合的區(qū)域；-重組是機械性質的，并根據渦輪機的構造，通過一種連接由渦輪機的動力傳輸軸實現，該連接選自動力削減，額外連接，以及同輔助設備和主傳動的連接，有利地，與飛機連接的單個接口設置為提供機械動力需求；
-重組是機械性質或電性質的，并在渦輪機的運行階段，特別是穩(wěn)定階段期間的瞬時階段或短持續(xù)時間階段通過同氣體發(fā)生器的HP驅動軸的連接實現，以及在補充持續(xù)時間通過同動力渦輪的動力軸的連接來實現；-重組是電性質的，并通過將回收的能量轉換成提供給飛機的機載網絡和/或渦輪機的輔助設備的電能，和/或通過電動力化來實現，以驅動飛機設備。在飛機裝備多個渦輪機的情況下(稱為多發(fā)動機環(huán)境)，重組方法使用位于發(fā)動機之一上的或為所有發(fā)動機共有的獨立系統實現能量轉換，并通過串聯安裝于發(fā)動機的噴嘴中的熱交換器來回收發(fā)動機的能量。本發(fā)明還涉及實施該方法的渦輪機的結構。上述類型的該結構包括熱交換器，該熱交換器位于排氣噴嘴中，并連接至用于將熱能轉換為機械能的獨立系統。根據渦輪機的構造，該獨立系統連接至位于單個區(qū)域中的機械和/或電重組裝置，該重組裝置能夠將獨立系統提供的動力輸送至氣體發(fā)生器的HP驅動軸及動力渦輪的動力軸，以滿足渦輪機和飛機的相應機械和/或電需求。根據具體的實施方式-用于能量裝換的獨立系統可以通過釋放裝置分離，該釋放裝置選自爪，弱化區(qū)域，特別是弱鏈，以及飛輪；-獨立系統是開式循環(huán)輔助熱力發(fā)動機，特別是渦輪軸發(fā)動機，該渦輪軸發(fā)動機具有自由或連接的動力渦輪，即，渦輪軸發(fā)動機具有單軸，其中燃燒室由熱交換器替代；-獨立系統是相變液壓馬達，其包括冷凝器，泵，動力(渦輪)型或體積(活塞賽，葉片，等)型的驅動膨脹器件。-獨立系統是連接至熱交換器的活塞開式循環(huán)空氣發(fā)動機，其以兩沖程或四沖程周期工作；-動力渦輪通過機械和/或電重組裝置連接至獨立系統；-動力軸可以為上游全通軸(30)，該軸和獨立系統(16)的動力軸(15)通過機械重組裝置連接在一起，構成用于飛機的單一機械接口，這些裝置選自功率減速齒輪，主變速器，輔助設備箱，及額外箱；-動力軸可以為下游非全通軸，該下游非全通軸能夠直接地，或通過連接至與主線平行的外部動力軸，將動力分別傳輸至飛機的下游或上游，該下游非全通軸和獨立系統的動力軸通過機械重組裝置連接在一起，構成用于飛機的單一機械接口 ；為適應基本構造，這些重組裝置選自功率減速齒輪，主變速器，及額外箱；有利地，該最后的選擇用于復合集成，特別是在具有軸向進氣口的直接傳動式發(fā)動機的情況下；-獨立系統和重組裝置之間的連接可以通過軸或通過直接給這些重組裝置“安裝凸緣”來實現；-機械及電重組裝置能夠將獨立系統提供的動力在渦輪機的運行階段傳輸至氣體發(fā)生器的HP軸，以及在補充持續(xù)時間傳輸至動力渦輪的動力軸；-重組裝置是電重組裝置，并由交流發(fā)電機構成，該交流發(fā)電機直接連接至飛機的機載網絡，或通過電動機驅動飛機設備。在飛機裝備多個渦輪機的情況下(稱為多發(fā)動機環(huán)境)，多發(fā)動機結構使用位于單個發(fā)動機上或為所有發(fā)動機共有的獨立系統實現能量轉換，并通過串聯安裝于發(fā)動機的噴嘴中的熱交換器來回收發(fā)動機的能量。機械重組裝置通過同各種發(fā)動機重組，或直接同主變速器重組來實現，發(fā)動機的動力軸連接至所述主減速器，電重組裝置通過連接至交流 發(fā)電機實現，該交流發(fā)電機給飛機的機載網絡提供電能。


通過參考以下附圖進行的非限制性具體實施方式
的描述，可以理解本發(fā)明的其它方面，特征和優(yōu)點-圖I為結構的實施例的概略截面圖，該結構包括具有全通軸及上游減速齒輪的主渦輪軸發(fā)動機，以及作為獨立系統的具有分離爪的改進型渦輪軸發(fā)動機；-圖2a和2b為圖I所示的獨立系統的分離裝置的替換物，即，分別具有弱鏈和飛輪的獨立系統的兩個概略截面圖；-圖3a和3b為本發(fā)明的具有下游外部動力軸和減速齒輪的示例性結構的概略截面圖，獨立系統分別在下游通過減速齒輪(圖3a)重組，或在上游通過額外箱(圖3b)重組；-圖4a和4b為本發(fā)明的具有直接傳動式全通軸(不具有減速齒輪)的示例性結構的概略截面圖，進氣口分別為徑向的和軸向的，獨立系統分別通過輔助箱和額外箱重組；-圖5為本發(fā)明的結構的實施例的概略截面圖，該結構具有非全通軸，并具有下游直接驅動和用于動力重組的額外箱；-圖6為本發(fā)明的結構的實施例的概略截面圖，HP和TL軸通過機械或電連接實現動力重組；-圖7為本發(fā)明的結構的實施例的概略截面圖，獨立系統通過作為電動力重組裝置的交流發(fā)動機連接至機載網絡；-圖8為雙渦輪軸發(fā)動機環(huán)境下結構的實施例的概略截面圖，該結構具有串聯的熱交換器，通過主傳動箱實現動力重組；-圖9為渦輪螺旋槳發(fā)動機的結構的實施例的概略截面圖，其具有作為動力重組裝置的螺旋槳減速齒輪；-圖10為APU的結構的實施例的概略截面圖，其具有作為動力重組裝置的輔助設備箱。
具體實施方式
在以下描述中，術語上游和下游，即分別代表前和后，同氣體發(fā)生器在沿著主線的軸X' X上的位置相關。此外，在所有的附圖中，具有相同功能的相同或相似元件采用相同的附圖標記。參照圖1，其為本發(fā)明的結構的概略截面圖，示出了用于同動力減速齒輪20進行動力重組的前方位置Z1。在該實施例中，主渦輪軸發(fā)動機I具有全通動力軸30，該全通動力軸30通過小齒輪Pl與設置在氣體發(fā)生器50上游的動力減速齒輪20嚙合。典型地，這種渦輪軸發(fā)動機的基本構造包括以下部件作為繞軸X’ X的旋轉體徑向進氣口 40，離心空氣壓縮機51，氣體燃燒室53，HP渦輪55，動力渦輪60，以及用于殘余氣體的排氣噴嘴70，所述HP渦輪55將源自燃燒室53中氣體(壓縮空氣和燃料的混合物)的燃燒的動能的一部分轉換為機械能，以通過HP軸57驅動壓縮機51。在所示的實施例中，包括壓縮(通過離心壓縮機51)，燃燒(在燃燒室53中)及膨脹(通過HP渦輪55)的鏈路形成氣體發(fā)生器50，動力渦輪60為稱為TL的自由動力渦輪。在另一實施例中，一個或多個連接的或自由的動力渦輪也可以參與動力生成。渦輪TL60將源自氣體發(fā)生器50的殘余動能轉換為機械能。該機械能通過全通動力軸30，減速齒輪20，以及動力傳動軸80輸送至有效負荷(轉子，設備，輔助設備，等)，所述動力傳動軸80在減速齒輪20的小齒輪P2嚙合。更確切地，動力重組通過經由動力軸140的小齒輪P3進行的上游軸嚙合來實現，動力軸140源自輔助渦輪軸發(fā)動機16，在此，輔助渦輪軸發(fā)動機16構成本發(fā)明的獨立系統。該渦輪軸發(fā)動機為開式循環(huán)熱力發(fā)動機，其具有徑向進氣口 40，壓縮機51，連接的動力渦輪61，以及單軸14。在此，該渦輪軸發(fā)動機的氣體發(fā)生器由以下形成在壓縮機51中對空氣進行壓縮；通過進氣管18a將壓縮空氣輸送至設置在渦輪軸發(fā)動機I的排氣噴嘴70中的熱交換器18中，以回收熱量；以及通過輔助渦輪軸發(fā)動機16的渦輪61對空氣進行膨脹。管18a，18b以及熱交換器18在大多數的附圖中出現(除了圖2a，2b和8)。 對該渦輪軸發(fā)動機進行改進，將其燃燒室替換為熱交換器18。此外，通過移除燃料系統，其輔助設備箱得以簡化。膨脹的冷空氣排入噴嘴71中。因此，噴嘴70中回收的熱能通過獨立渦輪軸發(fā)動機16轉換為機械能，并通過Zl處的動力重組被添加到主渦輪軸發(fā)動機I中，動力重組通過動力軸14和30的嚙合小齒輪實現。因此，根據要求，軸80處可得到額外動力。獨立渦輪軸發(fā)動機16的動力軸14通過帶齒爪11及輔助軸140進行安裝，輔助軸140通過小齒輪P3在上游嚙合。在渦輪軸發(fā)動機16發(fā)生故障的情況下，該帶齒爪能夠使渦輪軸發(fā)動機16從渦輪軸發(fā)動機I分離，確保了渦輪軸發(fā)動機的獨立性。參照圖2a和2b，示出了用作分離裝置的爪的兩個替換物，它們具有相同的功能-在圖2a中，渦輪軸發(fā)動機I(局部圖)的動力軸14具有弱鏈12，只有在渦輪軸發(fā)動機16發(fā)生故障的情況下，軸14和輔助軸140會分開，通過兩個凸緣141和142實現從剛性到柔性的連接，該連接能夠實現不對齊；-在圖2b中，動力軸14的末端143和輔助軸140的末端144相對，形成飛輪軸承13的軌道，在這兩個軸之間實現分離驅動連接。除了輔助渦輪軸發(fā)動機16，獨立系統一般還可以為具有一個或多個自由或連接的動力渦輪的開式循環(huán)輔助熱力發(fā)動機，即，開式循環(huán)輔助熱力發(fā)動機具有單軸，其中對燃燒室進行改進使得其連接至主渦輪機的熱交換器；相變液壓馬達，其特別包括冷凝器，泵及壓縮機；或同樣連接至熱交換器的活塞開式循環(huán)發(fā)動機，其以兩沖程或四沖程周期工作。用于主渦輪軸發(fā)動機I提供的動力的動力軸可以在外部，因此是非全通軸。在概略示意圖3a和3b所示的那種情況下，非全通動力軸31和減速齒輪20的嚙合小齒輪Pl位于下游位置。獨立系統16通過減速齒輪(圖3a)或添加在渦輪軸發(fā)動機I上的額外箱90 (圖3b)直接重組。在圖3a中，動力軸15包圍軸14，140以及前述連接系統(爪11，弱鏈12，對齊凸緣141和142，及飛輪143)中的一者。有利地，該軸15同外部動力軸81和動力傳動軸80共線地連接，而后，其小齒輪P2同減速齒輪20嚙合。動力重組區(qū)域Z2位于下游。在圖3b中，用于可用動力的外部軸81和獨立系統16的動力軸15通過額外連接箱90中的小齒輪P2和P3連接在一起。重組區(qū)域Zl位于上游。 在另一構造中，渦輪軸發(fā)動機具有全通軸，不具有減速齒輪，S卩，其具有上游直接驅動。在這些條件下，全通軸30直接連接至動力傳動軸80，動力重組在上游實現。根據概略截面圖，圖4a和4b示出了這種通過小齒輪P2和P3在區(qū)域Zl實現的上游重組。由于具有徑向進氣口 40 (圖4a)，可以在渦輪軸發(fā)動機的輔助設備箱90對軸15的動力進行重組。該輔助設備箱90能夠實現同渦輪軸發(fā)動機的輔助設備(噴射器，傳感器，等)的連接，以及同飛機的設備(交流發(fā)電機，泵，等)的連接。由于具有軸向進氣口 41(圖4b)，有利于對額外箱90進行整合，使其更容易通過合適機構(小齒輪，減速齒輪，錐齒輪，等)來適應于構造。在圖5中，直接驅動(不具有減速齒輪)在下游在非全通動力軸31上實現，非全通動力軸31直接連接至動力傳動軸80。與前面的情況(圖4b)相似，額外箱90的小齒輪P2和P3構成來自獨立系統16的動力輸出，并將軸15同非全通動力軸31重組在一起，非全通動力軸31通過軸80提供可用動力。在那種情況下，動力重組區(qū)域Z2位于下游。在前述示例性結構中，動力重組能夠將用于可用動力的傳動軸定義為同飛機的唯一機械接口，以滿足整體動力需求。在這些構造中，獨立系統16輸送的機械動力同渦輪軸發(fā)動機I的機械動力通過動力軸15-軸14，140-，減速齒輪20，額外箱90或輔助箱91重組在一起?；蛘撸毩⑾到y16可以“安裝有凸緣”，即其直接固定至上述的各種重組裝置，由此不再需要動力軸14和140 (圖I)?？捎脛恿_到的水平反映出獨立系統16和渦輪軸發(fā)動機I的供給能力。就能量平衡而言，有利的是，首先(若非唯一地)使用獨立系統通過機械接口提供的動力，以優(yōu)化整個結構，即“渦輪軸發(fā)動機及獨立設備”的總體效率。在其它構造中，有用的是將獨立系統16連接至渦輪軸發(fā)動機的HP和/或動力軸中的至少一者，即，一般而言，連接至氣體發(fā)生器，例如圖6所示的發(fā)生器50。因此，根據圖6所示的示例性結構的概略截面圖，獨立系統16輸送的動力通過軸和機械雙重傳動系統17傳輸至HP軸57和全通軸30。根據飛機的管理模塊所定義的需求，該系統將獨立系統16輸送的動力導向安裝在系統17上的傳動軸58或59。軸58和59通過小齒輪和合適的錐齒輪96分別驅動全通動力軸30和HP軸57。動力重組在上游區(qū)域Zl中在這些小齒輪的水平處實現。
例如，對于穩(wěn)定階段期間的瞬時階段或短持續(xù)時間階段，剩余的動力通過軸59添加至HP軸57，對于補充持續(xù)時間，剩余的動力通過軸58添加至全通軸30?；蛘撸陔娭亟M變型中，獨立系統提供的機械能通過發(fā)電機轉換為電能,有利地，發(fā)電機整合在獨立系統中，根據管理模塊的控制單元提供的指令，電力傳輸線19a和電動機17a根據需要驅動軸58和59。獨立系統提供的動力的電力轉換也可以直接由機載網絡或渦輪軸發(fā)動機的設備使用。圖7的概略截面圖示出了相應的示例性結構。在該結構中，渦輪軸發(fā)動機I裝備有下游非全通動力軸31，不具有減速齒輪，獨立系統16通過軸14連接至交流發(fā)電機92，該交流發(fā)電機對電池93進行充電。交流發(fā)電機能夠根據電力需求94將電力提供給飛機的機載網絡2。機載網絡也由渦輪軸發(fā)動機或主變速器上的發(fā)電機來供電。然后實現動力重組功能。如前所述，考慮到效率原因，使用的動力首先是獨立系統16通過交流發(fā)電機92提供的動力。來自交流發(fā)電機92和/或電池93的電力的一部分還可以通過電動機95被使用。該 電動機能夠驅動飛機的某些設備(泵，交流發(fā)動機，增壓器，等)和渦輪軸發(fā)動機的輔助設備(泵，等)，或為渦輪軸發(fā)動機的某些運行階段(例如渦輪軸發(fā)動機的瞬時加速階段)產生額外的動力供應。有利地，電力形式的重組動力的使用提供了整合入發(fā)動機的結構的靈活性。特別是，電力方案可以應用于機械重組僅具有減少的空間的渦輪機結構，例如，不具有減速齒輪的結構。在多發(fā)動機結構的情況下，獨立系統16的位置可以根據前述的構造整合入一個渦輪機中，或在所有的渦輪機之間共享。圖8的概略截面圖示出了這樣的用于具有雙渦輪軸發(fā)動機環(huán)境Ia和Ib的結構的構造。獨立系統16通過管100回收熱能，管100串聯地連接分別位于渦輪軸發(fā)動機Ia和Ib的排氣噴嘴70a和70b中的熱交換器181和182。在獨立系統16的輸出端提供給軸15的機械動力通過主變速器BTP3直接同渦輪軸發(fā)動機的動力傳動軸80a和80b重組(在該實施例中，動力傳動軸80a和80b分別同外部動力軸81a和81b連接)。本發(fā)明不限于具有以上實施例所述渦輪軸發(fā)動機的結構，相反，其可以延伸至任何渦輪機。作為例子，圖9的概略截面圖示出了渦輪螺旋槳發(fā)動機4的結構。該渦輪螺旋槳發(fā)動機特別包括螺旋槳5的減速齒輪200，將其用作獨立系統的動力軸15和傳動軸80的重組裝置，傳動軸80用于傳遞基本構造10的全通軸30提供的可用動力?；蛘撸毩⑾到y16用凸緣安裝至動力減速齒輪200，不具有傳動軸14和/或140 (圖I)。渦輪螺旋槳發(fā)動機4還具有連接至基本構造10的徑向進氣口 40的軸向空氣管6。圖10為另一種類型的渦輪機構造，即，APU7的構造的簡略截面圖。這種APU的基本構造10包括全通軸30，該全通軸30將其所有動力通過傳動軸80輸送至輔助設備箱8，該輔助設備箱8在上游區(qū)域Zl連接至軸30。輔助設備箱8驅動APU7的發(fā)動機輔助設備及特定于飛機的運行的輔助設備9 :交流發(fā)電機，噴射器，泵，負荷壓縮機，液壓泵，等。通過動力軸15，獨立系統16還連接至用作動力重組裝置的該輔助設備箱8。或者，獨立系統16用凸緣安裝至箱8，以省去傳動軸14和/或140 (圖I)。由此，根據運行需求，獨立系統能夠提供額外機械動力，優(yōu)選地，該額外機械動力應該首先使用。其它的結構構造同樣落入本發(fā)明的范圍獨立系統16可以連接至為至少一個渦輪機所共有的減速齒輪，該至少一個渦輪機將所有的傳輸合并入，舉例來說，直升機旋器，渦輪機輔助設備以及飛機設備中。為獲得更好地集成，獨立系統16，一個或多個渦輪機和減速齒輪還可以整合入相同的組件中，以共同執(zhí)行某些功能(潤滑，共同外殼，冷卻，進氣口，等)，以及使組件的質量和尺寸最小化。此外，并不是所有的基本構造都沿著相同的線對齊或以相同的方式設置。例如，根據某些結構，渦輪和/或燃燒室可以移至與該線平行。 此外，動力傳輸可以通過上述實施例中的軸80，或任何其它傳動裝置實現。
權利要求
1.用于對飛機渦輪機(1，4，7)所提供的動力進行重組的方法，該渦輪機具有基本構造(10)，該基本構造(10)包括至少一個氣體發(fā)生器(50)，動力渦輪(60)及排氣噴嘴(70)，特征在于，根據所述渦輪機的所述構造，該方法包括通過所述排氣噴嘴(70)中的熱交換器回收熱量，接著通過獨立系統(16)將該回收的能量轉換成機械能形式，以及在單個區(qū)域(Z1，Z2，3，8)中將轉換的能量同所述渦輪機提供的能量重組在一起，根據所述渦輪機(1，4，7)的需求和所述飛機的運行需求，機械性質或電性質的重組是通過同氣體發(fā)生器(50)的驅動軸(57)和所述動力渦輪(60)的動力軸(30,31)的相應連接(17，19 ； 17a, 19a)來實現的，并用于提供機械和/或電動力。
2.如權利要求I所述的用于重組動力的方法，其中所述重組在選自以下區(qū)域的區(qū)域中實現上游區(qū)域(Zl)，下游區(qū)域(Z2)，主傳動區(qū)域(3)，以及動力傳輸裝置整體聚合的區(qū)域。
3.如權利要求I或2所述的用于重組動力的方法，其中所述重組是機械性質的，并根據 渦輪機(1，4，7)的構造，通過一種連接由所述渦輪機(1，4，7)的動力軸(30，31)實現，該連接選自動力削減(20)，額外連接(90)，以及同輔助設備(8，91)和主傳動(3)的連接。
4.如權利要求I或2所述的用于重組動力的方法，其中所述重組通過以下方式實現在所述渦輪機的運行階段同氣體發(fā)生器(57)的HP驅動軸(57)連接，以及在補充持續(xù)時間同動力渦輪(60)的動力軸(30，31)連接。
5.如權利要求I或2所述的用于重組動力的方法，其中所述重組是電性質的，并通過將回收的能量轉換成提供給所述飛機的機載網絡(2)和/或所述渦輪機的輔助設備的電能，和/或通過電動力化來實現，以驅動飛機設備。
6.用于在多發(fā)動機(la，lb)環(huán)境中重組動力的如權利要求I或2所述的方法，該方法還包括使用位于單個發(fā)動機(la，lb)上，或為所有發(fā)動機共有的獨立系統(16)實現能量轉換，并通過串聯安裝于發(fā)動機(la，lb)的噴嘴(70a，70b)中的熱交換器(18a，18b)來回收來自發(fā)動機(la, Ib)的能量。
7.用于執(zhí)行上述權利要求任意一項所述方法的渦輪機的結構，該結構包括至少一個氣體發(fā)生器(50)，動力渦輪￠0)及排氣噴嘴(70)，特征在于，根據所述渦輪機的構造，其還包括位于排氣噴嘴(70)中的熱交換器(18，18a，18b)，連接至所述熱交換器并用于將熱能轉換為機械能的獨立系統(16)，以及連接至該獨立系統(16)并位于單個區(qū)域(Z1，Z2，3，8)中的機械重組裝置(20，90，91，17，19)和電重組裝置(2，17a，19a)，所述重組裝置能夠將獨立系統(16)提供的動力輸送至氣體發(fā)生器(50)的HP驅動軸(57)及動力渦輪(60)的動力軸(30，31)，以滿足所述渦輪機和所述飛機的相應機械和/或電需求。
8.如上述權利要求所述的渦輪機的結構，其中所述獨立系統(16)是熱力發(fā)動機，該熱力發(fā)動機選自開式循環(huán)輔助渦輪軸發(fā)動機，該渦輪軸發(fā)動機具有自由或連接的動力渦輪，其中燃燒室由熱交換器(18)替代；相變液壓馬達，其包括冷凝器，泵及壓縮機；及連接至所述熱交換器的活塞開式循環(huán)空氣發(fā)動機，其以兩沖程或四沖程周期工作。
9.如上述權利要求7或8所述的渦輪機的結構，其中動力渦輪(60)通過動力軸(30，31，81，81a，81b，15)經過機械和/或電重組裝置(20，91，17，19，17a，19a)連接至獨立系統(16)。
10.如上述權利要求7至9任意一項所述的渦輪機的結構，其中，所述動力軸為上游全通軸(30)，該上游全通軸(30)和獨立系統(16)的動力軸(15)通過機械重組裝置連接在一起，構成用于所述飛機的單一機械接口，所述機械重組裝置選自動力減速齒輪(20，200)，主變速器(3)，輔助設備箱(8，91)，及額外箱(90)。
11.如上述權利要求7至8任意一項所述的渦輪機的結構，其中所述動力軸為下游非全通軸(31)，該下游非全通軸(31)能夠直接地，或通過連接至與主線(X' X)平行的外部動力軸(81，81a，81b)，將動力分別傳輸至飛機的下游或上游，該下游非全通軸(31)和獨立系統(16)的動力軸(15)通過機械重組裝置連接在一起，構成用于所述飛機的單一機械接口，為適應基本構造，所述重組裝置選自動力減速齒輪(20，200)，主變速器(3)，及額外箱(90)。
12.如上述權利要求7至10任意一項所述的渦輪機的結構，其中機械裝置(17，19)和電裝置(17a，19a)能夠將獨立系統(16)提供的動力在所述渦輪機的運行階段傳輸至氣體發(fā)生器(50)的HP驅動軸(57)，以及在補充持續(xù)時間傳輸至動力渦輪(60)的動力軸(30，31)。
13.如上述權利要求7或10所述的渦輪機的結構，其中電重組裝置由交流發(fā)電機(92)構成，該交流發(fā)電機直接連接至所述飛機的機載網絡(2)，或通過電動機(94)驅動飛機設備。
全文摘要
本發(fā)明的目的是避免尺寸，質量或可靠性問題。為此，能量在排氣噴嘴中被回收，并通過使用機械和/或電動力重組裝置被轉換和循環(huán)。本發(fā)明的渦輪機結構的實施例包括主渦輪發(fā)動機(1)及熱交換器(18)，熱交換器(18)位于排氣噴嘴(70)中，并通過管(18a，18b)連接至將熱能轉換為機械能的獨立系統(16)。獨立系統(16)通過動力軸(15)連接至局部(Z1)機械重組裝置(20)，以根據飛機需求將動力輸送至動力傳動軸(80)。
文檔編號F02C6/02GK102971509SQ201180032122
公開日2013年3月13日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權日2010年7月6日
發(fā)明者奧利維爾·百德瑞恩, 帕特里克·馬科尼, 阿方斯·波爾托 申請人:渦輪梅坎公司