与上面列出的热源的直接或间接接触而发生。
[0021]控制阀定位于在上面描述的蒸发器/换热单元下游。控制阀的目的在于，以指定水平计量横跨与燃气涡轮发动机操作相关联的操作条件的范围下进入燃料歧管的流。控制阀的次要目的在于，充当反压调节器，其将系统的压力设置为在低温(LNG)燃料的临界压力之上。
[0022]燃料歧管定位在控制阀的下游，其用来将气态燃料均匀地分配至燃气涡轮燃料喷嘴。在一些实施例中，歧管可可选择地充当换热器，其从芯部罩隔间或其它热环境向低温/LNG/天然气燃料传递热能。净化歧管系统可可选择地与燃料歧管一起采用，来在气态燃料系统未处于操作中时用压缩空气(CDP)净化燃料歧管。这将防止由环境压力变化引起的向气态燃料喷嘴的热气体吸入。可选择地，在燃料喷嘴中或附近的止回阀可防止热气体吸入。
[0023]在本文中描述的系统的示例性实施例可如下地操作:低温(LNG)燃料在大约15psia和大约-265° F下定位于箱中。通过定位在飞行器上的增压泵将其泵压至接近30ps1液体低温(LNG)燃料经由隔热的双壁配管流过机翼至飞行器挂架，在此处其增加至大约100至1500psia并且可在天然气/甲烷的临界压力之上或之下。低温(LNG)燃料然后前进至蒸发器，在此处其体积地膨胀成气体。蒸发器可尺寸确定为保持马赫数和相对应的压力损失较低。气态天然气然后通过控制阀计量并进入燃料歧管和燃料喷嘴，在此该气态天然气以别的标准在航空燃气涡轮发动机系统中燃烧，从而为飞机提供推力。在循环条件改变时，增压泵中的压力(例如，大约30psi)和HP泵中的压力(例如，大约100psi)被维持在接近不变的水平。通过计量阀控制流。结合适当地确定尺寸的燃料喷嘴的在流上的变化导致在歧管中的可接受且变化的压力。
[0024]示例性飞行器系统5具有燃料输送系统，其用于从贮存系统10输送一种或更多种类型的燃料以用于在推进系统100中使用。对于常规液体燃料，例如，基于煤油的喷射燃料，可使用常规的燃料输送系统。在本文中描述且在图2和图3中示意地显示的示例性燃料输送系统包括用于飞行器系统5的低温燃料输送系统50。在图2中显示的示例性燃料系统50包括能够贮存低温液体燃料112的低温燃料箱122。在一个实施例中，低温液体燃料112是LNG。也可使用其它备选低温液体燃料。在示例性燃料系统50中，低温液体燃料112(例如，LNG)处于第一压力“P1”。压力Pl优选地接近大气压力，例如，15psia。
[0025]示例性燃料系统50具有增压泵52，使得其与低温燃料箱122流连通。在操作期间，当在双燃料推进系统100中需要低温燃料时，增压泵52从低温燃料箱122移除一部分低温液体燃料112，并且将其压力增加至第二压力“P2”，并且使其流入定位在飞行器系统5的机翼7中的机翼供应管道54。压力P2选择为，使得当在供应管道54中流动期间，液体低温燃料维持其液体状态(L)。压力P2可在大约30psia至大约40psia的范围中。基于使用已知方法的分析，对于LNG，发现30psia是合乎需要的。增压泵52可定位于在飞行器系统5的机身6中的适当的位置处。备选地，增压泵52可定位为接近低温燃料箱122。在其它实施例中，增压泵52可定位在低温燃料箱122内。为了在输送期间充分维持低温燃料的液体状态，隔热机翼供应管道54的至少一部分。在一些示例性实施例中，管道54的至少一部分具有双壁构造。管道54和增压泵52可使用已知的材料(例如，钛、因科镍合金、铝或复合材料)形成。
[0026]示例性燃料系统50具有高压泵58，其与机翼供应管道54流连通并且能够接收由增压泵52供应的低温液体燃料112。高压泵58将液体低温燃料(例如，LNG)的压力增加至足以将燃料注射入推进系统100的第三压力“P3”。压力P3可在大约10psia至大约100psia的范围中。高压泵58可定位于在飞行器系统5或推进系统100中的适当的位置处。高压泵58优选地定位在支撑推进系统100的飞行器系统5的挂架55中。
[0027]如在图2中所显示，示例性燃料系统50具有用于将低温液体燃料112变换成气态(G)燃料13的蒸发器60。蒸发器60接收高压低温液体燃料并且向低温液体燃料(例如，LNG)增加热(热能)，从而提高其温度并体积地膨胀其。热(热能)可从在推进系统100中的一个或更多个源供应。例如，用于在蒸发器中蒸发低温液体燃料的热可从数个源中的一个或更多个供应，例如，燃气涡轮排气99、压缩机105、高压涡轮155、低压涡轮157、风扇旁路107、涡轮冷却空气、在发动机中的润滑油、飞行器系统航空电子/电子器件、或在推进系统100中的任何热源。由于在蒸发器60中发生的热的交换，因而蒸发器60可备选地称作换热器。蒸发器60的换热器部分可包括壳和管类型的换热器、或双配管类型的换热器、或翅片和板类型的换热器。在蒸发器中的热流体和冷流体流可为并流、或逆流、或横流流动类型。在蒸发器中的热流体和冷流体之间的热交换可通过壁直接地或使用中间工作流体间接地发生。
[0028]低温燃料输送系统50包括流计量阀65 ( “FMV”，也称作控制阀)，其与蒸发器60和歧管70流连通。流计量阀65定位于在上面描述的蒸发器/换热单元下游。FMV(控制阀)的目的在于，以指定水平计量横跨与燃气涡轮发动机操作相关联的操作条件的范围下进入燃料歧管70的燃料流。控制阀的次要目的在于，充当反压调节器，其将系统的压力设置为在低温燃料(例如，LNG)的临界压力之上。流计量阀65接收从蒸发器供应的气态燃料13并且将其压力降低至第四压力“P4”。歧管70能够接收气态燃料13并且将其分配至在燃气涡轮发动机101中的燃料喷嘴80。在优选的实施例中，蒸发器60在大体不变的压力下将低温液体燃料112变换成气态燃料13。图2a示意地显示了在输送系统50中的各点处的燃料的状态和压力。
[0029]低温燃料输送系统50还包括定位在燃气涡轮发动机101中的多个燃料喷嘴80。燃料喷嘴80将气态燃料13输送入燃烧器90以用于燃烧。定位在控制阀65下游的燃料歧管70用来向燃气涡轮燃料喷嘴80均匀地分配气态燃料13。在一些实施例中，歧管70可可选择地充当换热器，其从推进系统芯部罩隔间或其它热环境向LNG/天然气燃料传递热能。在一个实施例中，燃料喷嘴80构造为选择地接收常规的液体燃料(例如，常规的基于煤油的液体燃料)或通过蒸发器由低温液体燃料(例如，LNG)产生的气态燃料13。在另一实施例中，燃料喷嘴80构造为选择性地接收液体燃料和气态燃料13，并且构造为向燃烧器90供应气态燃料13和液体燃料来便于两种类型的燃料的共同燃烧。在另一实施例中，燃气涡轮发动机101包括多个燃料喷嘴80，其中，燃料喷嘴80中的一些构造为接收液体燃料，而燃料喷嘴80中的一些构造为接收气态燃料13并且适当地布置用于在燃烧器90中的燃烧。
[0030]在本发明的另一实施例中，在燃气涡轮发动机101中的燃料歧管70包括可选择的净化歧管系统，来在气态燃料系统未在操作中时用来自发动机的压缩空气或其它空气净化燃料歧管。这将防止由在燃烧器90中的环境压力变化引起的向气态燃料喷嘴的热气体吸入。可选择地，可使用在燃料喷嘴中或附近的止回阀防止在燃料喷嘴或歧管中的热气体吸入。
[0031]将LNG用作低温液体燃料的在本文中描述的示例性双燃料燃气涡轮推进系统描述为如下:LNG在15psia和-265° F下定位于箱22、122中。通过定位在飞行器上的增压泵52将其泵压至接近30psi。液体LNG经由隔热的双壁配管54流过机翼7至飞行器挂架55，在此处其增加至100至1500psia并且可在天然气/甲烷的临界压力之上或之下。液化天然气然后前进至蒸发器60，在此处其体积地膨胀成气体。蒸发器60可尺寸确定为保持马赫数和相对应的压力损失较低。气态天然气然后通过控制阀65计量并进入燃料歧管70和燃料喷嘴80，在此处其在双燃料航空燃气涡轮发动机系统100、101中燃烧，从而为飞行器系统5提供推力。在循环条件改变时，增压泵中的压力(30psi)和HP泵58中的压力(100psi)被维持在接近不变的水平。通过计量阀65控制流。结合适当地确定尺寸的燃料喷嘴的在流上的变化导致在歧管中的可接受且变化的压力。
[0032]双燃料系统由用于基于煤油的燃料(Jet-A、JP-8、JP_5等)和低温燃料(例如，LNG)的平行的燃料输送系统组成。煤油燃料输送相对现有的设计基本不变，除了燃烧器燃料喷嘴外，该燃料喷嘴设计为共同燃烧处于任何比例的煤油和天然气。如在图2中所显示，低温燃料(例如，LNG)燃料输送系统由下列特征组成:(A)双燃料喷嘴和燃烧系统，能够利用处于从O至100%的任何比例的低温燃料(例如，LNG)和Jet-A ；⑶燃料歧管和输送系统，其也充当换热器，从而将低温燃料(例如，LNG)加热至气体或超临界流体。歧管系统设计为以均匀方式同时将燃料输送至燃烧器燃料喷嘴，并且从周围芯部罩、排气系统、或其它热源吸收热，从而消除或降低对单独换热器的需要；(C)燃料系统，其将处于其液体状态的低温燃料(例如，LNG)泵压至临界压力之上或之下，并且增加来自多种源中的任意种的热；(D)低压低温泵，其浸入低温燃料(例如，LNG)燃料箱中(可选地定位在燃料箱外)；(E)高压低温泵，其定位在飞行器挂架中或可选地在发动机或机舱上，来泵压至在低温燃料(例如，LNG)的临界压力之上的压力。(F)净化歧管系统可可选择地与燃料歧管一起采用，来在气态燃料系统未处于操作中时用压缩机CDP空气净化燃料歧管。这将防止由环境压力变化引起的向气态燃料喷嘴的热气体吸入。可选择地，在燃料喷嘴中或附近的止回阀可防止热气体吸入。(G)从箱和增压泵行进至发动机挂架的低温燃料(例如，LNG)管线具有如下特征:(1)单壁或双壁构造；(2)真空隔热件或可选择地低热传导性隔热材料(例如，气凝胶)；(3)可选的制冷机，来将低温燃料(例如，LNG)流再循环至箱，而不向低温燃料(例如，LNG)箱增加热。(H)高压泵，其定位在挂架中或在发动机上。该泵将把低温燃料(例如，LNG)的压力升高至足以将天然气燃料喷射入燃气涡轮燃烧器的水平。泵可或可不将低温液体(例如，LNG)的压力提高至低温燃料(例如，LNG)的临界压力(Pc)之上。
[0033]III 一种燃料贮存系统
在图1中显示的示例性飞行器系统5包括用于贮存低温燃料的低温燃料贮存系统10，例如在图3中所显示。示例性低温燃料贮存系统10包括低温燃料箱22、122，其具有形成贮存体积24的第一壁23，该贮存体积24能够贮存低温液体燃料12，例如，LNG。如在图3中示意地所显示，示例性低温燃料贮存系统10具有:流入系统32，其能够使低温液体燃料12流入贮存体积24 ;和流出系统30，其适于从低温燃料贮存系统10输送低温液体燃料12。其还包括排出系统40，该系统能够从贮存体积24中的低温液体燃料12移除气态燃料19 (其可在贮存期间形成)的至少一部分。
[0034]在图3