为航空器提供应急电力的结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的领域为当航空器中其他用于产生电力的装置无法使用时，用于在航空器中供应应急电力的结构及其使用。
【背景技术】
[0002]航空器装备有数个产生电力的装置，这些装置包括:
[0003]用于为航空器提供推进力的主发动机；
[0004]被称为辅助动力单元(Auxiliary Power Unit)或APU的辅助发动机，其功能是当所述主发动机不能供应非推进力时或者当希望在地面上节省燃料时，在地面上以及可能在飞行中为航空器供应非推进力(例如电力、维持液压和气压、空调)；以及
[0005]应急电源，其功能是在其他电力产生源损失的情况下，供应应急电力使得用于操作航空器的关键飞行系统保持运行。例如，该应急电源包括发电机，以向飞行控制系统和关键的飞行仪器供电。
[0006]为了不像所述主发动机和辅助动力单元一样受相同故障的影响，该电源必须是独立的，尤其是必须以除了航空器的燃料以外的能源来运行(燃料损失是其他两种发动机所共有的故障)。
[0007]当前安装在航空器上的应急电源被称为冲压空气涡轮(Ram Air Turbine，RAT)。RAT是与发电机相关联的推进器，在主发动机和辅助发动机出现一般故障的情况下，RAT部署在例如航空器的机头前。RAT的运行利用了航空器的速度，该速度驱动该推进器并允许飞行的动态能量得到恢复。
[0008]由于这是一个应急电源，其存在是必要的，即使很少被使用，也必须定期检查以确保其正常运行。因此，这个电源强加了高维护约束。
[0009]此外，对于航空器而言，应急电源代表了一个相当大的负载。最终，由于应急电源的运行，航空器被强加了抗振性限制。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于通过提供一种用于供应应急电力但没有RAT结构缺陷的结构，来弥补至少一个上述缺陷。
[0011]为达到上述目的，本发明提供一种为航空器供应应急电力的结构，所述航空器包括增压机舱、至少一个主发动机、包括交流发电机的辅助动力单元APU、和允许将来自所述机舱的空气排到外部的线路(circuit)，所述结构被设计为在所述主发动机和所述辅助动力单元发生故障的情况下，向所述航空器供应电力，所述结构包括:
[0012]用于回收来自所述机舱的空气的线路；
[0013]将所述空气回收线路连接到所述排气线路的空气分配阀；
[0014]所述阀的用于调节所述回收线路中空气流量的控件；
[0015]用于通过回收自所述机舱的空气的膨胀来产生电力的系统，所述系统包括被供应有回收自所述机舱的空气的涡轮、由所述涡轮驱动的旋转轴和由所述旋转轴驱动的交流发电机；以及
[0016]被设计为选择性地将所述交流发电机连接到所述辅助动力单元的驱动轴或连接到由所述涡轮驱动的所述旋转轴的可移动的变速箱；
[0017]其特征在于，所述阀的控件还被配置为控制所述变速箱的脱离。
[0018]有利地但可选地，本发明的所述结构进一步包括位于所述涡轮的入口处的可变阻塞系统(blocking system)，该可变阻塞系统被配置为调节所述涡轮的功率。
[0019]本发明的另一目的是提供一种航空器，所述航空器包括增压机舱、至少一个主发动机和辅助动力单元，其特征在于，所述航空器还包括上述用于供应应急电力的结构。
[0020]本发明还涉及一种在航空器中供应应急电力的方法，所述航空器包括增压机舱、至少一个主发动机、辅助动力单元APU和上述用于供应应急电力的结构；所述方法包括的步骤组成如下:
[0021]在航空器的正常运行期间，将所述分配阀控制在第一配置中使得从所述增压机舱回收的所有空气被排到外部；以及
[0022]在探测到所述航空器的发动机故障的情况下，控制所述分配阀以采用第二配置，其中至少一部分从所述机舱回收的空气被定向到所述回收线路以供给所述电力产生系统。
[0023]有利但选择性地，所述供应电力的方法可进一步包括下列特征中的至少一个:
[0024]在探测到所述航空器的发动机故障的情况下，实施步骤还包括:同时控制所述变速箱从所述辅助动力单元脱离以将所述单元的所述交流发电机连接到由所述涡轮驱动的所述旋转轴上；
[0025]所述方法在包括用于供应应急电力的结构的航空器中实施，所述结构包括:位于所述涡轮的入口处、被配置为调节所述涡轮的功率的可变阻塞系统，其中所述涡轮的功率根据所述航空器的高度进行调节。
[0026]本发明的用于供应应急电力的结构使得在飞行中使用航空器上的可用能量以及对包含在机舱中的空气进行增压成为可能。
[0027]所述结构与所述航空器的机身集成在一起，因此，所述结构不会引起集成或振动方面的问题。所述结构也比RAT结构更轻；与狀1'结构不同，所述结构不需要部署在要被测试的航空器的外部，因此检查其运行是简单的事情。
[0028]如果将本发明的用于供应应急电力的结构连接到所述辅助动力单元的交流发电机，所述结构会更轻，集成性更好。
【附图说明】
[0029]本发明的其他特征、目的和有益之处将通过下面的说明进行揭示，这里的说明仅仅是描述而非限制，并且需要结合附图进行理解，其中:
[0030]图1示出了根据本发明一个实施例的一种在航空器中供应应急电力的结构；
[0031]图2示出了根据本发明另一实施例的一种在航空器中供应应急电力的结构；
[0032]图3示出了根据本发明一个实施例的一种供应电力的方法的主要步骤。
【具体实施方式】
[0033]图1和图2示出了航空器的局部视图，该航空器包括提供推进力的主发动机(未示出)、辅助动力单元2(如图2中所示)和用于供应应急电力的结构3。如附图中所示，该供应应急电力的结构安装在航空器的舱室中。
[0034]如上所述，所述辅助动力单元2被配置为供应非推进电力，该非推进电力用于飞行系统例如电源、设备的液压和气压或甚至空调。这个组件可在地面上或飞行中使用，有利地可作为主发动机的补充来使用。
[0035]由于所述供应应急电力的结构只在所述主发动机和所述辅助动力单元不处于正常工作状态时被配置为只对关键飞行系统供电，因此所述供应应急电力的结构的尺寸比所述辅助动力单元的尺寸小。基于此原因，所述供应应急电力的结构被设计为以主发动机的额定功率的10%到20%进行供电，并且完全独立于系统的其他部分(尤其是不与其他供电装置具有相同的能源)。
[0036]所述航空器还包括增压机舱10 (例如客舱)以及用于将包含在该机舱内的空气排出到该航空器外部的线路11。该增压机舱是一种机舱，其包含的空气相对于外部空气是增压的，特别是当航空器处于飞行状态时。
[0037]该线路使对包含在所述机舱内的空气进行连续更新成为可能。该线路特别包括用于将空气排出到外部的阀12，其中循环有预先设定的气流以允许所述更新。
[0038]所述供应应急电力的结构包括用于回收来自所述机舱的增压空气的线路30，该线路30经由分配阀31连接到用于将空气排出到外部的线路11。通过调节分配阀31的开口，这个线路可以从被排到外部的气流中吸收预定比例的空气。
[0039]基于此，该阀由控制器4来控制，该控制器4优选地为电子控件。所述分配阀31有利地被设计为采用至少两个配置以便调节从第一配置到第二配置的从所述回收线路吸收的空气的量，其中在所述第