利用MEMS技术的促动系统的制作方法

本公开的领域大体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体而言，涉及用于使用活塞驱动促动器来促动燃气涡轮发动机的可移动构件的系统。

背景技术：

燃气涡轮发动机典型地包括一个或更多个可移动构件，如可变定子导叶(vsv)和可变放出阀(vbv)门。在已知的燃气涡轮发动机中，vsv和vbv门能够使用利用专用液压管线驱动的基于活塞的促动器作为一组移动。在此类已知的燃气涡轮发动机的基于活塞的促动器中，由于重量和空间考虑，故专用液压管线代表关于改进的发动机性能(包括在燃油消耗率(sfc)方面)的相当大的负担。此外，此类已知的基于活塞的促动器中的专用液压管线需要一定数量的专用控制系统，并且占据相当大量的空间。

此外，利用已知的液压促动的基于活塞的促动器的此类已知的燃气涡轮不能够单独地有效地促动vsv和vbv门。相反，由于空间和重量的约束，vsv和vbv门在一组中每次促动一个以上的单独构件。就此而言，此类已知的基于活塞的促动器不能够实现vsv级和vbv门的独立调制，以完成例如用于较高压力比的主动失速控制。此外，利用已知的液压促动的基于活塞的促动器限制在vsv和vbv门的位移中，并且因此限制此类已知的燃气涡轮发动机的性能(包括主动失速控制所需的先进压缩机设计和高速增压器)。

技术实现要素：

在一个方面中，提供一种促动器。促动器包括泵，该泵包括第一腔以及与第一腔流动连通联接的隔膜。隔膜构造成使容纳在第一腔中的流体加压。泵还包括与第一腔流动连通联接的第一阀。第一阀构造成在第一腔加压时将流体从第一腔释放。促动器还包括操作性地联接于泵的活塞组件。

在另一个方面中，提供一种用于燃气涡轮发动机的促动系统。燃气涡轮发动机包括至少一个可移动构件和至少一个不可移动构件。促动系统包括至少一个促动器，其包括泵。泵包括第一腔以及与第一腔流动连通联接的隔膜。隔膜构造成使容纳在第一腔中的流体加压。泵还包括与第一腔流动连通联接的第一阀。第一阀构造成在第一腔加压时将流体从第一腔释放。至少一个促动器还包括操作性地联接于泵的活塞组件。至少一个促动器联接于至少一个可移动构件和至少一个不可移动构件并且在它们之间。至少一个促动器构造成便于至少一个可移动构件关于至少一个不可移动构件的交替移动。

在又一个方面中，提供一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括至少一个可移动构件、至少一个不可移动构件，以及至少一个促动器。至少一个促动器包括泵，其包括第一腔以及与第一腔流动连通联接的隔膜。隔膜构造成使容纳在第一腔中的流体加压。泵还包括与第一腔流动连通联接的第一阀。第一阀构造成在第一腔加压时将流体从第一腔释放。至少一个促动器还包括操作性地联接于泵的活塞组件。至少一个促动器联接于至少一个可移动构件和至少一个不可移动构件并且在它们之间。至少一个促动器构造成便于至少一个可移动构件关于至少一个不可移动构件的交替移动。

技术方案1.一种促动器，其包括：

泵，其包括：

第一腔；

隔膜，其与所述第一腔流动连通联接，所述隔膜构造成使容纳在所述第一腔中的流体加压；以及

第一阀，其与所述第一腔流动连通联接，所述第一阀构造成在所述第一腔加压时将流体从所述第一腔释放；以及

活塞组件，其操作性地联接于所述泵。

技术方案2.根据技术方案1所述的促动器，其特征在于，所述促动器还包括微机电系统(mems)控制器和mems模块，所述mems控制器构造成将mems控制信号传送至所述mems模块，以便于所述隔膜的命令移动，以使所述第一腔加压。

技术方案3.根据技术方案1所述的促动器，其特征在于，所述活塞组件还包括头和轴，所述促动器还包括：

第二腔，其限定在所述第一阀与所述头之间；

偏置部件，其构造成抵抗从所述第二腔作用在所述头上的力；以及

第三腔，其构造成在所述轴从所述促动器延伸时将流体流供应至所述第一腔，所述第三腔构造成在所述轴收缩到所述促动器中时从所述第二腔接收流体流。

技术方案4.根据技术方案3所述的促动器，其特征在于，所述促动器还包括在所述第三腔与所述第一腔之间流动连通联接的第二阀，所述第二阀构造成便于所述活塞组件的延伸。

技术方案5.根据技术方案4所述的促动器，其特征在于，所述促动器还包括在所述第三腔与所述第二腔之间流动连通联接的复位阀，所述复位阀构造成便于所述活塞组件的收缩。

技术方案6.根据技术方案5所述的促动器，其特征在于，所述促动器还包括mems控制器和mems模块，所述mems控制器构造成将mems控制信号传送至所述mems模块，以便于所述隔膜的命令移动，以实现所述活塞组件的移动，所述mems控制器还构造成将阀控制信号传送至所述第一阀、所述第二阀以及所述复位阀中的至少一个，以便于所述第一阀、所述第二阀以及所述复位阀中的至少一个的命令的交替开启和闭合。

技术方案7.根据技术方案2所述的促动器，其特征在于，所述促动器还包括操作性地联接于所述泵的至少一个位置传感器，所述至少一个位置传感器构造成检测所述活塞的当前位置，并且将位置反馈信号传送至所述mems控制器，以便于在所述活塞的命令位置与所述活塞的当前位置之间的比较和校正。

技术方案8.一种用于燃气涡轮发动机的促动系统，所述燃气涡轮发动机包括至少一个可移动构件和至少一个不可移动构件，所述促动系统包括至少一个促动器，其包括：

泵，其包括：

第一腔；

隔膜，其与所述第一腔流动连通联接，所述隔膜构造成使容纳在所述第一腔中的流体加压；以及

第一阀，其与所述第一腔流动连通联接，所述第一阀构造成在所述第一腔加压时将流体从所述第一腔释放；以及

活塞组件，其操作性地联接于所述泵，其中所述至少一个促动器联接于所述至少一个可移动构件和所述至少一个不可移动构件并且在它们之间，所述至少一个促动器构造成便于所述至少一个可移动构件关于所述至少一个不可移动构件的交替移动。

技术方案9.根据技术方案8所述的促动系统，其特征在于，所述促动系统还包括微机电系统(mems)控制器和mems模块，所述mems控制器构造成将mems控制信号传送至所述mems模块，以便于所述隔膜的命令移动，以使所述第一腔加压。

技术方案10.根据技术方案8所述的促动系统，其特征在于，所述活塞还包括头和轴，所述至少一个促动器还包括：

第二腔，其限定在所述第一阀与所述头之间；

偏置部件，其构造成抵抗从所述第二腔作用在所述头上的力；

第三腔，其构造成在所述轴从所述至少一个促动器延伸时将流体流供应至所述第一腔，所述第三腔构造成在所述轴收缩到所述至少一个促动器中时从所述第二腔接收流体流；以及

第二阀，其在所述第三腔与所述第一腔之间流动连通联接，所述第二阀构造成便于所述活塞组件的延伸。

技术方案11.根据技术方案10所述的促动系统，其特征在于，所述促动系统还包括在所述第三腔与所述第二腔之间流动连通联接的复位阀，所述复位阀构造成便于所述活塞组件的收缩。

技术方案12.根据技术方案11所述的促动系统，其特征在于，所述促动系统还包括mems控制器和mems模块，所述mems控制器构造成将mems控制信号传送至所述mems模块，以便于所述隔膜的命令移动，以实现所述活塞组件的移动，所述mems控制器还构造成将阀控制信号传送至所述第一阀、所述第二阀以及所述复位阀中的至少一个，以便于所述第一阀、所述第二阀以及所述复位阀中的至少一个的命令的交替开启和闭合。

技术方案13.根据技术方案9所述的促动系统，其特征在于，所述促动系统还包括操作性地联接于所述泵的至少一个位置传感器，所述至少一个位置传感器构造成检测所述活塞的当前位置，并且将位置反馈信号传送至所述mems控制器，以便于在所述活塞的命令位置与所述活塞的当前位置之间的比较和校正。

技术方案14.一种燃气涡轮发动机，其包括：

至少一个可移动构件；

至少一个不可移动构件；以及

至少一个促动器，其包括：

泵，其包括：

第一腔；

隔膜，其与所述第一腔流动连通联接，所述隔膜构造成使容纳在所述第一腔中的流体加压；以及

第一阀，其与所述第一腔流动连通联接，所述第一阀构造成在所述第一腔加压时将流体从所述第一腔释放；以及

活塞组件，其操作性地联接于所述泵，其中所述至少一个促动器联接于所述至少一个可移动构件和所述至少一个不可移动构件并且在它们之间，所述至少一个促动器构造成便于所述至少一个可移动构件关于所述至少一个不可移动构件的交替移动。

技术方案15.根据技术方案14所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述燃气涡轮发动机还包括微机电系统(mems)控制器和mems模块，所述mems控制器构造成将mems控制信号传送至所述mems模块，以便于所述隔膜的命令移动，以使所述第一腔加压。

技术方案16.根据技术方案14所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述活塞组件还包括头和轴，所述促动器还包括：

第二腔，其限定在所述第一阀与所述头之间；

偏置部件，其构造成抵抗从所述第二腔作用在所述头上的力；

第三腔，其构造成在所述轴从所述促动器延伸时将流体流供应至所述第一腔，所述第三腔构造成在所述轴收缩到所述促动器中时从所述第二腔接收流体流；以及

第二阀，其在所述第三腔与所述第一腔之间流动连通联接，所述第二阀构造成便于所述活塞组件的延伸。

技术方案17.根据技术方案16所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述燃气涡轮发动机还包括在所述第三腔与所述第二腔之间流动连通联接的复位阀，所述复位阀构造成便于所述活塞组件的收缩。

技术方案18.根据技术方案17所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述燃气涡轮发动机还包括mems控制器和mems模块，所述mems控制器构造成将mems控制信号传送至所述mems模块，以便于所述隔膜的命令移动，以实现所述活塞组件的移动，所述mems控制器还构造成将阀控制信号传送至所述第一阀、所述第二阀以及所述复位阀中的至少一个，以便于所述第一阀、所述第二阀以及所述复位阀中的至少一个的命令的交替开启和闭合。

技术方案19.根据技术方案15所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述燃气涡轮发动机还包括操作性地联接于所述泵的至少一个位置传感器，所述至少一个位置传感器构造成检测所述活塞的当前位置，并且将位置反馈信号传送至所述mems控制器，以便于在所述活塞的命令位置与所述活塞的当前位置之间的比较和校正。

技术方案20.根据技术方案14所述的燃气涡轮发动机，其特征在于：

所述至少一个可移动构件包括至少一个可变放出阀门和至少一个环中的至少一个，所述至少一个环可旋转地联接于至少一个可变定子导叶，所述至少一个可变定子导叶联接于所述燃气涡轮发动机；并且

所述至少一个不可移动构件包括至少一个衬套组件和至少一个风扇框架中的至少一个。

附图说明

当参照附图阅读下列详细描述时，将更好地理解本公开的这些和其它的特征、方面和优点，在该附图中，相似的标记在所有附图中表示相似的部件，其中：

图1-8示出本文中描述的设备和方法的示例性实施例。

图1为示例性燃气涡轮发动机的示意图。

图2为可用于图1中示出的燃气涡轮发动机中的示例性高压压缩机(hpc)的一部分的示意图。

图3为图2中示出的示例性hpc的一部分的透视且截面的示意图。

图4为利用可用于图2和3中示出的hpc中的微机电系统(mems)的示例性促动系统的后前透视图。

图5为可用于图1中示出的燃气涡轮发动机中的示例性风扇框架的前后透视且截面的示意图。

图6为利用可用于图5中示出的风扇框架中的mems的示例性促动系统的前后透视且截面的视图。

图7为可用于图1中示出的燃气涡轮发动机中的mems促动器组件的示例性实施例的截面图。

图8为可与图7中示出的mems促动器组件一起使用的示例性控制方案的示意图。

尽管各种实施例的特定特征可在一些附图中示出并且在其它附图中未示出，但这仅是为了方便。任何附图的任何特征可与任何其它附图的任何特征组合来参照和/或要求权利。

除非另外指出，否则本文中提供的附图意在示出本公开的实施例的特征。这些特征认为是适用于多种系统，其包括本公开的一个或更多个实施例。就此而言，附图不意在包括本文中公开的实施例的实践所需的、本领域技术人员已知的所有常规特征。

部件列表

100燃气涡轮发动机

102发生器

104高压压缩机(hpc)

106燃烧器

108高压涡轮(hpt)

110芯部发动机转子

112芯部发动机轴

114环形壳体

116风扇

118低压涡轮(lpt)

120功率发动机转子

122中心轴线

124功率发动机轴

126lpc容纳箱

128初始进气口

130环形入口整流罩

132排气出口

202入口

204环形转轴

206中心线轴线

208鼓部分

210环形盘

212叶片排

214压缩机叶片

216衬套组件

218环形壳

220定子导叶

222枢轴

224促动器臂

226环

400利用mems的促动系统

402mems促动器

404活塞组件

406远端

408托架

500风扇框架

502风扇框架支柱

504风扇外导叶(ogv)支承环

506环形内壳

507毂轴承支承结构

508可变放出阀(vbv)门

510环形后板

512唇部

600利用mems的促动系统

602铰链

604vbv门出口

700mems促动器组件

702mems模块

704隔膜

705密封本体

706第一单向阀

708第一腔

710第二腔

712活塞头

713活塞轴

714轴线

716弹簧

718活塞出口

720第三腔

722第一液压管线

724第二液压管线

726第二单向阀

728复位阀

730mems控制器

732mems控制信号

734第四腔

736复位阀控制信号

738第一单向阀控制信号

740第二单向阀控制信号

742位置传感器

744位置反馈信号

800控制方案

802主发动机控制器

804促动器命令

806受控移动。

具体实施方式

在以下说明书和权利要求中，将参照一定数量的用语，其应当限定为具有以下意义。

单数形式"一"、"一个"和"该"包括复数参照，除非上下文另外清楚地指出。

"可选"或"可选地"意思是随后描述的事件或情形可或可不发生，并且描述包括其中事件发生的情况，以及其中其不发生的情况。

如本文中遍及说明书和权利要求使用的近似语言可应用于修饰可在不导致其涉及的基本功能的变化的情况下可容许地改变的任何数量表达。因此，由用语或多个用语如"大约"、"近似"和"大致"修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况中，近似语言可对应于用于测量值的器具的精度。此处和遍及说明书和权利要求，范围限制可组合和/或互换，并且此类范围被识别并且包括包含在其中的所有子范围，除非上下文或语言另外指出。

以下详细描述经由实例而非经由限制来示出本公开的实施例。设想的是，本公开具有用于使用基于微机电系统(mems)技术的促动器来促动燃气涡轮发动机的可移动构件的系统和方法的大体应用。

利用本文中描述的mems技术的促动系统的实施例有效地促动燃气涡轮发动机的可移动构件(如可变定子导叶(vsv)和可变放出阀(vbv)门)，而不使用专用液压管线或专用压力源(如液压泵)。此外，利用本文中描述的mems技术的促动系统实现燃气涡轮发动机中的vsv级和vbv门的单独调制，以完成例如用于较高压力比的主动失速控制。此外，利用本文中描述的mems技术的促动系统利用了基于mems的机制(包括但不限于压电效应)，以利用内部包含的液压介质的小位移生成快速脉冲，该快速脉冲耦合于放大器，其能够实现vbv门和vsv控制所需的必要位移。此外，利用本文中描述的mems技术的促动系统使用较简单的组装且以关于已知的基于活塞的促动系统的较小的重量，来促进较小的空间包络线内的燃气涡轮发动机的可移动构件(如vsv和vbv门)的增加的促动能力。

图1为示例性燃气涡轮发动机100的示意图。燃气涡轮发动机100包括燃气发生器或芯部发动机102，其包括在绕着芯部发动机轴112旋转的芯部发动机转子110上成轴向串流关系的高压压缩机(hpc)104、燃烧器组件106以及高压涡轮(hpt)108。hpc104、燃烧器组件106、hpt108、芯部发动机转子110以及芯部发动机轴112位于环形壳体114内侧。燃气涡轮发动机100还包括成轴向流关系布置在功率发动机转子120上的低压压缩机(lpc)或风扇116和低压涡轮(lpt)118。

在操作中，在示例性燃气涡轮发动机100中，空气沿着中心轴线122流动，并且压缩的空气由hpc104供应。高度压缩的空气输送至燃烧器组件106。排气从燃烧器组件106流动(图1中未示出)并且驱动hpt108和lpt118。功率发动机轴124驱动功率发动机转子120和风扇116。燃气涡轮发动机100还包括风扇或lpc容纳箱126。此外，在示例性燃气涡轮发动机100中，位于燃气涡轮发动机100的前端处的初始进气口128包括限定其周向边界的环形入口整流罩130。遍及燃气涡轮发动机100，存在各种类型的阀(未示出)，并且其控制各种液体和气体(包括但不限于燃料、进气以及排气)的流动。燃气涡轮发动机100中的至少一些阀在流体和气体之间建立温度梯度，由此在阀的一侧上的流体和气体处于比阀的另一侧更高或更低的温度。此外，燃气涡轮发动机100包括包含排气出口132的后端。

图2为可用于图1中示出的燃气涡轮发动机100中的hpc104的一部分的示意图。hpc104包括入口202。入口202为空气到hpc104中的主流动路径的开始部。hpc104还包括安装用于绕着中心线轴线206旋转的轴向长形的环形转轴204。环形转轴204可由若干较小构件构建。就此而言，环形转轴204包括至少一个鼓部分208和至少一个环形盘210，它们所有都一起旋转作为一单元。环形转轴204以半截面描绘，但将理解的是，其为回转的本体。多个叶片排212承载在环形转轴204的外周边处。多个叶片排212中的各个叶片排212包括从环形转轴204沿径向向外延伸的翼型形状的压缩机叶片214的环形阵列。环形衬套组件216紧密地包绕压缩机叶片214，并且限定穿过hpc104的主要气体流动路径的径向外边界。衬套组件216由多个较小构件构建，其中一些将在下面更详细地描述。环形壳218包绕衬套组件216，并且向其提供结构支承。若干定子排由衬套组件216承载。各个定子排包括从衬套组件216沿径向向内延伸的翼型形状的定子导叶220的环形阵列。定子排沿轴向方向与叶片排交替。各个叶片排和轴向下游的定子排构成hpc104的“级”。

此外，在示例性hpc104中，示出的hpc104的级顺序地标记为“s1”到“s7”。这些数字仅为了容易参考的目的而使用，并且不一定对应于完整的hpc104中的级的实际数量。在附图的左侧(朝hpc104的入口202端)上示出的四个级s1到s4并入vsv。这些级中的定子导叶220构造成以使它们的入射角可在操作中变化(即，这些定子导叶220可绕着以虚线示出的径向轴线枢转)。至附图的右侧(朝压缩机的出口端，未示出)的剩余的级不并入vsv。各个级s1到s4的定子导叶220具有对应的枢轴222(大体上称为222并且分别标记为222a到222d)，其沿径向向外延伸穿过衬套组件216和壳218。促动器臂(大体上称为224并且分别标记为224a到224d)附接于枢轴222a-222d的径向外端。用于单个级的所有促动器臂224a-224d由环226(大体上称为226并且分别标记为226a到226d)联接在一起。多个促动器臂224a-224d可旋转地联接于hpc104中的多个环226a-226d。

在操作中，hpc104通过入口202抽吸空气并且在轴向向下游泵送空气时压缩空气。各个级对空气贡献增量压力升高，其中最高压力在最后级的出口处。与主流动路径的直径上的收缩(constriction)组合，效果在于将高度压缩的空气以高速和高压朝燃烧器组件106(未示出)喷射穿过hpc104。环226a-226d绕着中心线轴线206的旋转引起联接于该特定环226a-226d的所有促动器臂224一致地移动，继而使所有枢轴222a-222d与它们的附接的vsv类型定子导叶220一致地枢转。vsv实现穿过hpc104的流的节流，以使其可以以高质量流率和低质量流率两者高效地操作。因此，环226a-226d中的至少一个的旋转使得vsv中的至少一个能够呈现关于hpc104的主流动路径中的进入空气的需要的入射角。

图3为图2中示出的示例性hpc104的一部分的透视且截面的示意图。如以上参照图2示出和描述的，hpc104包括入口202、环226a-226d、促动器臂224a-224d、枢轴222a-222d，以及联接于其的定子导叶220。此外，在示例性hpc104中，定子导叶220为联接于级s1到s4的枢轴222a-222d的vsv。示例性实施例的操作如以上参照图2描述的。示例性hpc104的附加编号的特征在图3中示出，以便于关于图1和2交叉参照图3。

图4为利用可用于图2和3中示出的hpc104中的mems400的示例性促动系统的后前透视图。在示例性实施例中，利用mems400的促动系统包括联接于衬套组件216的至少一部分的mems促动器402(大体上称为402并且分别标记为402a到402d)。在未示出的其它备选实施例中，mems促动器402联接于除了衬套组件216之外的燃气涡轮发动机100的其它部分(未示出)，或者联接于它们的组合。mems促动器402包括活塞组件404(大体上称为404并且分别标记为404a到404d)。活塞组件404从促动器402沿侧向延伸，并且构造成响应于来自控制器(图4中未示出)的命令，交替地沿侧向向外(即，延伸)和沿侧向向内(即，收缩)移动。此外，在示例性实施例中，活塞组件404a-404d中的各个活塞组件404的远端406(大体上称为406并且分别标记为406a到406d)在至少一个托架408的径向外部分处联接于至少一个托架408。托架408的至少一个径向内部分连接于多个环226a-226d中的各个环226的轴向后侧。在未示出的其它备选实施例中，托架408的至少一个径向内部分联接于多个环226a-226d中的各个环226的轴向前侧。利用mems400的示例性促动系统的附加编号的特征在图4中示出，以便于关于前述附图交叉参照图4。

在操作中，在示例性实施例中，利用mems400的促动系统构造用于促动hpc104中的vsv的旋转。如以上参照图2和3示出和描述的，环226a-226d包绕hpc104的衬套组件216。多个促动器臂224a-224d可旋转地联接于环226a-226d的径向外表面。在未示出的其它备选实施例中，多个促动器臂224a-224d可旋转地联接于环226a-226d的径向内表面。促动器臂224a-224d从环226a到226d沿轴向向前延伸，并且联接于枢轴222a-222d，其穿透穿过衬套组件216。在未示出的备选实施例中，促动器臂224a-224d从环226a到226d沿轴向向后延伸。在衬套组件216的径向内表面上，未示出的vsv的径向外端联接于枢轴222a-222d的径向内端，如以上参照图2示出和描述的。活塞组件404a-404d的交替延伸和收缩将力施加在环226a-226d之上，由此使环226a-226d相对于未示出的中心线轴线206交替地顺时针和逆时针旋转。利用环226a-226d的所得周向移动，vsv同样响应于来自未示出的控制器的命令而交替地顺时针和逆时针旋转。因此，环226a-226d中的至少一个的旋转使得vsv中的至少一个能够呈现关于hpc104的主流动路径中的进入空气的需要的入射角。

图5为可用于图1中示出的燃气涡轮发动机100中的示例性风扇框架500的前后透视且截面的示意图。风扇框架500包括多个风扇框架支柱502，其联接于风扇外导叶(ogv)支承环504并且设置在其内。此外，在示例性实施例中，多个风扇框架支柱502中的各个风扇框架支柱502联接于风扇ogv支承环504和环形内壳506并且在它们之间。环形内壳506包括内毂轴承支承结构507，其外接环形内壳506的后部分中的空隙。此外，在示例性实施例中，风扇ogv支承环504和环形内壳体绕着中心线轴线206沿周向布置，并且风扇框架支柱502绕着中心线轴线206沿径向布置。此外，在示例性实施例中，多个可变放出阀(vbv)门508绕着中心线轴线206沿周向布置。多个vbv门508中的各个vbv门508绕着中心线轴线206沿周向设置在两个相邻的风扇框架支柱502之间。此外，在示例性实施例中，风扇框架500包括环形后板510，其从环形风扇壳的后部分的径向内表面沿径向向内延伸。环形后板510的径向内边缘包括大体上向前延伸的唇部512，vbv门508联接于大体上向前延伸的唇部512，如在下面参照图6进一步示出和描述的。

在操作中，在示例性风扇框架500中，风扇框架支柱502用作结构部件(有时称为“风扇支柱”)，其将外风扇ogv支承环504连接于环形内壳506。然而，在未示出的其它备选实施例中，这些支承功能可由单独构件提供。vbv门508交替地沿径向向内和沿径向向外促动，以交替地闭合和开启限定在相邻风扇框架支柱502之间的空间，如在下面参照图6进一步示出和描述的。

图6为利用可用于图5中示出的风扇框架500中的mems600的示例性促动系统的前后透视且截面的视图。在示例性实施例中，vbv门508的径向内和后边缘以铰链602联接于唇部512。此外，在示例性实施例中，利用mems600的促动系统包括在vbv门508的大体前部分处联接于vbv门508的mems促动器402。mems促动器402包括从其向后延伸的活塞组件404。活塞组件404在远端406(即，活塞组件404的后端)处联接于环形后板510的至少一部分。

在操作中，在利用mems600的示例性促动系统中，mems促动器402构造用于促动vbv门508绕着铰链602的旋转。如以上参照图5示出和描述的，绕着中心线轴线206沿周向布置的多个vbv门508由多个mems促动器402交替地沿径向向内和沿径向向外促动，以交替地闭合和开启限定在相邻风扇框架支柱502之间的空间。限定在相邻风扇框架支柱502之间的空间包括到hpc104中的入口202(未示出)。来自mems促动器402的活塞组件404的交替延伸和收缩关于铰链602将力施加在vbv门508之上，由此便于到hpc104的入口202中的空气流的控制。此外，在示例性实施例的操作中，风扇框架500的多个vbv门508中的各个vbv门508能够由联接于其的单独地联接的mems促动器402单独地促动。

此外，在利用mems600的示例性促动系统的操作中，单独vbv门508的单独促动在操作条件(包括但不限于非轴对称入口流条件)下在燃气涡轮发动机100中为有利的。此外，在利用mems600的示例性促动系统的操作中，未示出的燃气涡轮发动机100中的二次空气系统从至少一个vbv门出口604放出，以通过促进在单独vbv门508位置处的附加空气流来实现改进的二次空气流。在未示出的其它备选实施例中，多个mems促动器中的各个mems促动器402可构造成同时(即，在相同的时间表上)促动风扇框架500中的所有vbv门508。在未示出的又一些实施例中，风扇框架500中的多个mems促动器中的mems促动器402的子集可构造成同时促动vbv门508的子集，包括但不限于vbv门508的象限。

图7为可用于图1中示出的燃气涡轮发动机100中的mems促动器组件700的示例性实施例的截面图。在示例性实施例中，mems促动器组件700包括mems促动器402。mems促动器402包括联接于隔膜704的mems模块702。mems促动器402包括由mems促动器402的外侧壁限定的密封本体705(即，泵)。密封本体705还限定mems促动器402的内部，即，泵的内部。使第一腔708与第二腔710分离的第一单向阀706联接在mems促动器402的内侧。mems促动器402还包括活塞头712，活塞组件404的活塞轴713从活塞头712沿着轴线714在mems促动器402外侧沿轴向延伸。第二腔710限定在活塞头712与第一单向阀706之间。mems促动器402还包括弹簧716，即，如偏置部件。弹簧716围绕活塞组件404沿周向设置。弹簧716在活塞头712和活塞出口718之间沿着活塞组件404在mems促动器402内侧沿轴向延伸。就此而言，弹簧716在mems促动器402内侧驻留在第三腔720内。

此外，在示例性实施例中，mems促动器组件700包括在第三腔720与第一腔708之间延伸的第一液压管线722。mems促动器组件700还包括在第三腔720与第二腔710之间延伸的第二液压管线724。第二单向阀726容许穿过第一液压管线722从第三腔720至第一腔708的流。复位阀728容许在第三腔720与第二腔710之间的流。

此外，在示例性实施例中，mems促动器组件700包括通信地联接于mems模块702的mems控制器730。mems控制器730构造成将mems控制信号732传送至mems模块702，以便于隔膜704的命令交替移动。隔膜704使第一腔708与第四腔734分离，在第四腔734内，mems模块702驻留在mems促动器402内侧。在未示出的备选实施例中，mems模块702驻留在mems促动器402的其它部分中或上。此外，在示例性实施例中，第一单向阀706和第二单向阀726为被动的，即，不受控制的阀。

mems控制器730构造成将复位阀控制信号736传送至复位阀728，以便于复位阀728的命令的交替开启和闭合。在未示出的备选实施例中，mems控制器还构造成将第一单向阀控制信号738和第二单向阀控制信号740中的至少一个传送至第一单向阀706，以分别便于第一单向阀706和第二单向阀726的命令的交替开启和闭合。mems促动器组件700包括至少一个位置传感器742，其沿着面向第二腔710和第三腔720的mems促动器402的内部表面联接于mems促动器402。在未示出的备选实施例中，(多个)位置传感器742不存在，或者联接于mems促动器402的其它部分或者在其上。位置传感器742构造成检测活塞组件404的当前位置(包括但不限于活塞头712的当前位置)，并且将位置反馈信号744传送至mems控制器730，以便于在活塞组件404的命令位置与活塞组件404的当前位置之间的比较和校正，如在下面参照图8进一步描述的。在未示出的其它备选实施例中，mems控制器730将信号(除了mems控制信号732，复位阀控制信号736，以及位置反馈信号744之外)传送至利用mems400的促动系统或利用mems600的促动系统或两者中的别处，并且从其接收信号。在未示出的又一些备选实施例中，第一单向阀706和第二单向阀726中的至少一个在其相同的位置以双向阀替换，因此便于活塞组件404在mems促动器组件700中沿两个方向的正行程。

在操作中，第一腔708、第二腔710、第三腔720、第一液压管线722以及第二液压管线724中的各个填充有液压流体。mems促动器组件700构造成建立和保持用于活塞组件400的至少四个操作状态：延伸(远端406移动至图7的右侧)、收缩(远端406移动至图7的左侧)、静止(活塞组件404不移动，而是保持其当前位置)，以及平衡(活塞组件404能够沿任何方向自由地移动)。

在操作中，为了促进延伸，mems控制器730命令复位阀728闭合，并且进一步命令mems模块702启动隔膜704的基于mems的移动，包括但不限于经由压电效应的交替和脉冲移动。隔膜704的移动便于通过穿过第一单向阀706的液压流体流增大第一腔708中以及由此第二腔710中的液压压力。第二腔710中的此类增大的液压压力将力施加在活塞头712之上，以使其移动至图7中的右侧。与活塞组件404的向右移动同时，弹簧716经受压缩，便于其中的势能储存。在活塞头712移动至右侧时，第三腔720中的增大的液压压力经由第二单向阀726释放至第一腔708。隔膜704的命令移动的顺序和正时(包括但不限于脉冲的数量)指定活塞组件404的延伸的速率和程度两者。

在又一操作中，为了促进收缩，mems控制器730命令复位阀728开启。复位阀728的开启便于第二腔710与第三腔720之间的液压压力的平衡。就此而言，储存在弹簧716中的势能转换成动能，由此弹簧716向左延伸，并且将力施加在活塞头712之上，便于活塞组件404至图7中的左侧的移动。复位阀728的命令的交替开启和闭合的顺序和正时指定示例性实施例中的活塞组件404的收缩的速率和程度两者。

在再一操作中，为了促进静止操作状态，mems控制器730命令复位阀728闭合。静止操作状态进一步通过mems控制器730不命令隔膜704的移动来促进。因此，达到平衡状态，由此由第二腔710中的增大的液压压力施加在活塞头712之上的向右的力被由弹簧716施加在活塞头712之上的向左的力平衡，除了由燃气涡轮发动机100的未示出的可移动构件(例如，vsv和vbv门)施加在活塞组件404之上的力之外。因此，在静止操作状态中，活塞组件404保持静止并且不移动至图7中的左侧或右侧。

在又一操作中，为了促进平衡操作状态，mems控制器730命令复位阀728开启。平衡操作状态进一步通过mems控制器730不命令隔膜704的移动来促进。因此，在第一腔708、第二腔710以及第三腔720之中的液压压力中的任何差异被消除，并且弹簧716将力施加在活塞头712之上(至图7中的右侧)，这倾向于使活塞组件404返回至完全收缩位置。就此而言，可能的是，活塞组件404连同附接于其的燃气涡轮发动机100的未示出的可移动构件手动地移动。将mems促动器组件700放置到平衡操作状态中在经由实例因此保持活动期间在燃气涡轮发动机100中为有利的。

图8为可与图7中示出的mems促动器组件700一起使用的示例性控制方案800的示意图。在示例性实施例中，控制方案800包括主发动机控制器802(包括但不限于全权数字发动机(或电子)控制(fadec))，其构造成接收用于燃气涡轮发动机100的期望操作状态(包括但不限于vsv-类型定子导叶220和vbv门508的位置状态)的操作者开始的命令。主发动机控制器802还构造成将位置命令(包括但不限于表示(多个)vsv类型定子导叶220和(多个)vbv门508的(多个)期望位置的促动器命令804)传送至mems控制器730。如以上参照图7示出和描述的，mems控制器730将mems控制信号732和复位阀控制信号736中的至少一个传送至mems促动器402。

此外，在示例性控制方案800中，mems促动器402经由其受控移动806实现燃气涡轮发动机100的可移动构件(包括但不限于(多个)vsv-类型定子导叶220和(多个)vbv门508)的促动。燃气涡轮发动100的可移动构件(如(多个)vsv-类型定子导叶220和(多个)vbv门508))的受控移动806实现燃气涡轮发动机100的运动的变化。此外，在示例性控制方案800中，mems促动器402包括至少一个位置传感器742，其构造成检测mems促动器402中的未示出的活塞组件404的当前位置。位置传感器742还构造成将位置反馈信号744传送至mems控制器730，以便于在活塞组件404的命令位置与活塞组件404的当前位置之间的比较和校正。在由mems控制器730接收位置反馈信号744时，mems控制器将活塞组件404的当前(即，导致)位置与由燃气涡轮发动机100的操作者预期的活塞组件404的命令位置相比较。与前面提及的两个活塞组件404位置的任何偏离由mems控制器730通过将至少一个附加校正控制信号(包括至少一个附加mems控制信号732、复位阀控制信号736、第一单向阀控制信号738以及第二单向阀控制信号740)发出至mems促动器402来校正(如果必要)。就此而言，控制方案800便于针对燃气涡轮发动机100的操作者的连续闭环反馈，以实现其运动中的期望变化。

利用mems技术的促动系统的以上描述的实施例有效地促动燃气涡轮发动机的可移动构件(如可变定子导叶(vsv)和可变放出阀(vbv)门)，而不使用专用液压管线。此外，利用mems技术的促动系统的以上描述的实施例使得可能实现燃气涡轮发动机中的vsv级和vbv门的单独调制，以完成例如用于较高的压力比的主动失速控制。此外，利用mems技术的促动系统的以上描述的实施例利用了基于mems的机制(包括但不限于压电效应)，以利用内部包含的液压介质的小位移生成快速脉冲，该快速脉冲耦合于放大器，其能够实现vbv门和vsv控制所需的较大位移。此外，利用mems技术的促动系统的以上描述的实施例使用较简单的组装且以关于已知的基于活塞的促动系统的较小的重量，来促进较小的空间包络线内的燃气涡轮发动机的可移动构件(如vsv和vbv门)的增加的促动能力。

利用mems技术的促动系统的示例性系统和设备在上面详细描述。示出的设备不限于本文中描述的特定实施例，而是各个设备的构件可独立地利用并且与本文中描述的其它构件分开地利用。仅经由实例，利用mems技术的促动系统的系统和设备可与除了vsv和vbv门之外的燃气涡轮发动机的可移动构件(包括但不限于可变面积旁通喷射器(vabi)、可变面积涡轮喷嘴(vatn)、可变排气喷嘴(ven)、推力反向器，和阻塞门，以及在类似地受益于利用以上描述的mems技术的促动系统的任何其它系统中发现的任何其它促动装置)一起使用。各个系统构件还可与其它系统构件组合使用。

该书面的描述使用实例以描述本公开(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践本公开(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。本公开的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。