用于暂时增加动力的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及涡轮发动机领域，特别地涉及用于暂时增加至少第一涡轮发动机的动力的装置。
【背景技术】
[0002]在本背景中，术语“涡轮发动机”用于表示任何机器，所述机器通过所述工作流体在涡轮机中膨胀而使得工作流体的热能能够转变成机械能。更加具体地，工作流体可以是产生自燃烧室中的燃料和空气之间的化学反应的燃烧气体。因此，如本背景中理解的那样，涡轮发动机除了其它装置之外还包括直流或者旁路涡轮喷气发动机、涡轮螺旋发动机、涡轮轴发动机和燃气轮机。在以下描述中，关于工作流体流经涡轮发动机的正常流动方向限定术语“上游”和“下游”。
[0003]在特定情况中，理想的是暂时增加涡轮发动机的动力。例如，在包括多个涡轮发动机的动力装置中，多个涡轮发动机中的一个发生故障使得必须在非常时期暂时增加其它涡轮发动机的动力，以便弥补由发生故障的涡轮发动机所造成的动力损失。
[0004]本领域的技术人员已知的获得这种动力暂时增加的解决方案中的一种是注入冷却液，所述冷却液可以例如由水或者水和防冻剂(例如，甲醇、乙醇或者乙二醇)的混合物构成，这种冷却液被注入到燃烧室上游的进气中。这种注入首先用于冷却燃烧室上游的空气，由此增加其密度并且因此增加允许进入到燃烧室中的氧气的质量流率。其次，这种冷却液在燃烧室中蒸发非常显著地增加燃烧室下游的压力和/或体积流率，并且因此用于非常显著增加涡轮机中回收的机械功。
[0005]然而，对于车载式车辆并且特别地飞机，这种冷却液的使用受限于能够由车辆承载的冷却液的重量。在英国专利申请GB 2046681A中，建议从固定储液槽向飞机供给冷却液。然而，仅仅在飞机也静止不动或者几乎静止不动的情况下，这种解决方案才具有实用性。
[0006]因此，希望具有在尽可能长的时期内可用的额外动力的需求与最小化由冷却液构成的额外重量的要求发生直接冲突。
[0007]而且，当暂时增加动力的目的是弥补另一个涡轮发动机的故障时，理想的是自动并且尽可能快速地触发这种增加。
【发明内容】
[0008]本发明力图纠正这些缺陷。更加具体地，本发明建议一种用于暂时增加至少第一涡轮发动机的动力的装置，所述装置包括冷却液槽和第一注入回路，所述第一注入回路连接到所述冷却液槽并且通往至少一个注入喷嘴，所述注入喷嘴适于安装在所述第一涡轮发动机的至少一个压缩机级的上游，并且使得能够在第二涡轮发动机发生故障时自动触发注入冷却液。
[0009]在这种装置的至少一个实施例中，可以通过以下事实来实现这些目的，所述事实为:第一注入回路包括至少第一流量阀，所述第一流量阀构造成当所述第一流量阀上游的压力超过第二涡轮发动机的至少一个压缩机级的下游的压力一大于预定阈值的量时打开，以允许冷却液流向所述第一注入回路的注入喷嘴；用于暂时增加动力的装置还包括至少一条增压回路，所述增压回路适于连接到第一涡轮发动机的至少一个压缩机级，用于为所述冷却液槽增压，并且所述增压回路包括止回阀，以免槽降压。
[0010]凭借这些设置，一旦已经激活装置，则导致由其压缩机供应的压力的下降的第二涡轮发动机的故障致使流量阀上游的压力大于由压缩机供应的压力一超过打开流量阀的预定阈值的量，由此触发打开流量阀并且冷却液流向注入喷嘴。因为通过由第二涡轮发动机的压缩机增压的槽来确定流量阀上游的压力，所以根据由至少第一涡轮发动机供应的压力和由第二涡轮发动机供应的压力之间的压差决定第一流量阀是否打开。如果通常处于正常状态中的两个涡轮发动机以相同速度运转，则这两个压力应当基本相等并且超压将不会超过预定阈值，因此第一流量阀将保持关闭。相比之下，如果由于故障第二涡轮发动机的速度相对于第一涡轮发动机的速度减小，则与由第二涡轮发动机供应的压力相比由第一涡轮发动机供应的压力能够迫使第一流量阀打开并且允许冷却液流向注入喷嘴。
[0011]在流量阀处于打开位置中的情况中，通过为槽增压驱使冷却液流经第一注入回路。因此，由槽和大气压力之间的压差以被动方式调节经由第一注入回路注入时的冷却液的流率，由此通过将更大流率的冷却液注入其中至少部分地自然弥补处于高水平的第一涡轮发动机的降低的性能。
[0012]特别地，为了在第二涡轮机发动机发生故障和第一涡轮发动机发生故障的情况中同样持续增压槽，用于暂时增加动力的装置还可以包括第二增压回路，用于连接到第二涡轮发动机的压缩机级。另外，槽可以包括至少一个降压电磁阀和/或至少一个安全阀，所述降压电磁阀和/或至少一个安全阀分别用于在涡轮发动机停止时重建槽中的大气压力并且用于当涡轮发动机中的一个或者另一个超速时避免槽中的压力过大，这将用于限制因增压导致产生的机械应力。
[0013]不仅仅期望能够通过暂时增加由第一涡轮发动机供应的动力来弥补第二涡轮发动机的故障，而且还期望能够通过暂时增加由第二涡轮发动机供应的动力来弥补第一涡轮发动机的故障并且以相同的方式实施上述操作。为此，用于暂时增加动力的装置还可以包括第二注入回路，所述第二注入回路连接到所述冷却液槽并且通向至少一个注入喷嘴而且包括至少一个流量阀，所述流量阀构造成当压力超过与第一涡轮发动机的至少一个压缩机级的下游的压力相关的预定阈值时打开，以便使得冷却液能够流向所述第二注入回路的注入喷嘴。与第一涡轮发动机的压缩机的至少一个级的下游的压力相比，这种更高的压力可以是第二涡轮发动机的压缩机的至少一个级的下游的压力和/或的第二注入回路的流量阀的上游的压力。
[0014]即使多个多于两个涡轮发动机中的一个涡轮发动机的故障产生很小的影响，但是本发明也可应用于这种多个涡轮发动机。因此，为了在第二涡轮发动机或者第三涡轮发动机发生故障的情况中触发用于暂时增加至少第一涡轮发动机的动力的装置，第一注入回路还可以包括至少第二流量阀，所述第二流量阀与所述第一注入回路的第一流量阀并联并且构造成当压力超过关于第三涡轮发动机的至少一个压缩机级的下游的压力的预定阈值时打开，以便允许冷却液流向所述第一注入回路的注入喷嘴。两个流量阀的平行构造因此使得能够在第二涡轮发动机发生故障和第三涡轮发动机发生故障的情况中触发冷却液流向至少一个注入喷嘴。另外，装置可以针对每个涡轮发动机具有一条注入回路，其中，每个并联的流量阀均对应于其它涡轮发动机中的相应一个。
[0015]每条注入回路均还可以包括其它阀，所述其它阀位于所述至少一个流量阀的上游处。这种其它阀用于激活注入回路或者使得注入回路不活动，特别地，以避免在不必要的情况中注入冷却液。
[0016]本描述还提供了一种动力装置，所述动力装置具有至少第一涡轮发动机、第二涡轮发动机和用于暂时增加至少第一涡轮发动机的动力的装置，其中，所述第一注入回路的注入喷嘴安装在第一涡轮发动机的所述压缩机级的上游，而第一注入回路的第一流量阀连接到第二涡轮发动机的所述压缩机级，以便控制所述第一流量阀。
[0017]另外，本描述还涉及一种飞机，诸如旋翼机，所述飞机包括这种动力装置。
[0018]本描述还涉及一种暂时增加第一涡轮发动机的动力的方法，其中，第一注入回路的第一流量阀在所述第一流量阀上游的压力大于第二涡轮发动机的至少一个压缩机级的下游的压力一超过预定阈值的量时打开，以便使得冷却液能够流经所述第一注入回路并且通过位于所述第一涡轮发动机的至少一个压缩机级上游的所述注入喷嘴注入，所述第一注入回路连接到冷却液槽并且通往位于所述第一涡轮机发动机的至少一个压缩机级上游的至少一个注入喷嘴，由至少一条增压回路对所述冷却液槽增压，所述增压回路连接到所述第一涡轮发动机的至少一个压缩机级并且包括止回阀，以免所述冷却液槽降压。
【附图说明】
[0019]在阅读由非限制性示例给出的实施例的以下详细描述时能够更好地理解本发明并且其优势显而易见。描述涉及附图，其中:
[0020]图1是拥有具有用于暂时增加动力的装置的第一实施例的动力装置的飞机的简图；
[0021]图2是图1飞机的动力装置的简图；
[0022]图3是具有用于暂时增加动力的装置的第二实施例的动力装置的简图；
[0023]图4是具有用于暂时增加动力的装置的第三实施例的动力装置的简图；
[0024]图5是用于暂时增加动力的装置的第四实施例的简图。
【具体实施方式】
[0025]第一视图示出了旋翼飞机I，更加具体地直升飞机，所述直升飞机具有主旋翼2和抗扭尾桨3，所述主旋翼2和所述抗扭尾桨3被联接以便由动力装置4驱动。动力装置4如图所示具有两个涡轮发动机，更加具体地具有拥有相应输出轴6的第一涡轮轴发动机5A和第二涡轮轴发动机5B，所述两根输出轴6皆连接到主变速箱7，用于驱动主旋翼2和尾桨3。
[0026]在图2中更加详细地示出了动力装置4。每个祸轮轴发动机5A、5B均包括压缩机8、燃烧室9、由驱动轴11连接到压缩机8的第一涡轮机10、和联接到输出轴6的第二涡轮机12或者“自由”涡轮机。为了至少暂时弥补因涡轮轴发动机5A或者5B中的一个的故障所造成的动力下降，动力装置4具有用于暂时增加另一个涡轮轴发动机5A、5B的动力的