专利名称：飞机的供电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及飞机的电力供应，更具体地说，涉及飞机发动机和/或其周围物体的电气设备的电力供应有关。
本发明的应用领域，具体地说是飞机发动机，特别是燃气涡轮发动机。但本发明也可应用于直升飞机发动机。
“飞机发动机或其周围物体的电气设备”这一专用术语在此用来不仅指对发动机实际运转有用的电气设备，而且指与发动机吊舱相关的电气设备，如除冰用的电路或燃气涡轮飞机发动机上改变推力方向用的电动机械致动装置；乃至与安装发动机的机翼相关的设备，如飞机机翼的除冰或防冰电路。
背景技术：
图1示出由燃气涡轮飞机发动机发电和配电的传统线路图。
在与发动机涡轮轴作机械连接的附件传动机匣上安装两台发电机1、1’(为了备用或根据所述应用场合使产生的电力发挥最大作用可以有两台以上发电机)。该发电机通常是启动发电机(Starer/Generators，S/G)，这是一台同步发电机，它连接一台励磁机且以作为发动机转速的函数而变化的频率提供变频的交流电压，由励磁机和同步发电机组成的组件在涡轮起动时控制在同步电机状态运行。
由发电机1、1’产生的交流电压通过线路2、2’传送至机上的配电网3，称作“机上网”。与线路2、2’相连的机上网的电路4向一条或多条配电总线提供的稳定的交流电压通常是115伏AC(Vac)或230Vac。电路4还向电压转换器5供电，电压转换器5向一条或多条总线传送270Vac或±270Vac的稳定的直流电压。由电路4和5供给的电压输送到机上，主要是机身区的各种电负载。
在发动机中，发动机电子控制器6(Electronic engine control unit，ECU)由安装在附件传动机匣(AGB)上的诸如永磁同步发电机(Permanent magnet alternator，PMA)那样的发电机7供电。ECU还连接总线4、5中的一条，例如连到稳定的交流电压总线4，以便只要发动机转速不能使PMA提供所需的电力或PMA发生故障时正常供电。ECU利用其收到的电流时使其部件能工作并使发动机的只需少量电力的元件，如探针、传感器、执行元件或伺服阀开始工作。
目前益发有一种倾向，即用电力替代液压动力来驱动飞机发动机或其周围物体的各种设备。于是，有些飞机装有电动的反推装置，因而供电线路8必须使飞机的机上网3与此电动的反推装置9连接起来。这类线路还有向静止设备供电所需的导线，如向发动机吊舱和安装发动机的机翼的除冰电路12、13的供电线路10、11。
通过固定牢靠且绝缘的线路将电流从机上网通向负载意味着重量体积相当大，如果待通电的设备数量多则有尺寸变大的风险，甚至过大。
发明内容
本发明的目的是提供一种供电装置，它没有这样的缺点且使飞机发动机及其周围物体内的大量设备能够获得电力供应。
该目的可通过向飞机供电的装置来达到，该装置包括至少一台第一发电机，由飞机发动机驱动以提供电压；机上的配电网，它通过供电线路连接到所述第一发电机以接受由所述第一发电机产生的电压；至少一台第二发电机，由飞机发动机驱动以提供电压；及飞机发动机的配电网，它与机上(配电)网分开且用于向位于飞机发动机及/或发动机周围的物体内的电气设备供电，该发动机网包括-至少一条总线，可向电气设备分配直流电压；及-供电电路，其第一输入端连接所述机上网，以便接受所述机上网所提供的电压；其第二输入端连接所述第二发电机，以便接受其所提供的电压；其第二输入端还连一电压转换器；且其选择电路可将电压加到配电总线上，根据第二发电机体提供的电压振幅该电压可由第一输入端所接受的电压供应或由转换器供应。
本发明装置可提供一个节点，它能可靠地利用电力且位于发动机上以便向与发动机在一起或在其附近的负载供电，同时它是与飞机的机上网相连的唯一连接点，以确保在第二发电机不能满足要求时发电机的电网上有电力供应。根据发动机的转速不同第二发电机产生的电压是稳定电压或可变电压。第二发电机可以是永磁交流发电机。供电电路还包括与第一输入端连接的电压转换器，以便当所述电压为交流电压时能改变机上网提供的电压。
为了将交流电压输送给电器设备，可提供至少一套具有以直流配电总线供电的变压器的组件。发动机网的电压分布总线可以是稳定的直流电分布总线。
为了备用并优化设备装置，本供电装置可以包括两台由发动机带动且分别与供电电路的第二和第三输入端相连的第二发电机，并包括二条与本供电装置的第一和第二输出端连接的电压分布总线。供电电路包括的电压转换器连接到第三输入端，与第二及第三输入端相连的本电压转换器分别连接第一和第二输出端。在这种情况下，第一输入端最好与供电电路的第一和第二输出端相连。选择电路使与第二及第三输入端相连的电压转换器提供的电压能供应第一及第二配电网，或向其提供第一转换器所供的电压。
电气设备则包括各种形状的发动机部件的电动机械致动装置，及泵的电动机，还包括至少一条发动机吊舱除冰用的电路。就飞机发动机而言，电气设备包括至少一条支承发动机的机翼除冰用的电路，就燃气涡轮飞机发动机而言，它可包括反推装置用的电动的机械致动装置。
在阅读通过非限制性说明给出的下述说明书并参看附图后，便可更好的理解本发明，附图中图1是在飞机中发电和配电的已知系统的示意图；图2是用于飞机发动机及周围物体的供电及控制设备的系统的示意图；及图3是形成图2中的发动机电网一部分的提供电压的电路的详图。
具体实施例方式
图2是飞机发动机，特别是燃气涡轮飞机发动机及其周围物体的供电与控制系统总图。
在传统上，图2的电路包括一台或两台第一发电机10、10’，如安装在传动机匣内的S/Gs，其与发动机的涡轮轴作机械连接。S/Gs 10、10’提供的交流电压由线路21、21’传送到用于在机上配电的网22，指机上配电网。该机上配电网22的电路23将交流电压(通常稳定在115Vac或230Vac)提供给一条或多条分配总线，交流电的频率随涡轮轴的转速而变。电路23还向电压转换器的电路24供电，电路24将稳定的DC电压(通常是270Vac或±270Vac)提供给一条或多条总线。电路23和24产生的电压向飞机机身内的各种负载供电。
在发动机(以25表示)中有两台第二发电机(Generator，GEN)26、26’，如PMAs，根据发动机的转速，它提供稳定或可变的交流电压给发动机的电子控制单元(ECU)27，也给成为配电网28的一部分的供电电路30，配电网28集成在发动机内。网28，也叫发动机网，位于发动机上，与机上网22是分开的。ECU 27和供电装置30还通过线路29连接交流电压电路23，因而在发动机转速足以使发电机26、26’能够提供所需的电量时能正常供电。
供电电路30向诸如发电机网28的HVDC总线40、40’那样的二条DC分配总线提供DC电压，发电机网28为向发动机及/或其周围物体的电气设备的供电与控制的系统供电。
供电与控制系统包括分布在诸设备50、50’、50”中的供电组件，这些设备50、50’、50”通过各自的选择电路70、70’、70”与各组60、60’、60”中的电气设备62、62’、62”相连，电气设备尤其包括泵的电动机；用于飞机发动机各种形状的部件或用于反推装置或者用于电动检查窗的制动器；以及除冰或防冻阻抗电路，所有设备都构成飞机发动机或其周围物体(吊舱，支架，邻近的机翼)的部件。
设备50、50’、50”中的供电组件52、52’、52”及选择电路70、70’、70”都由包括中央控制单元80的控制器控制。该单元通过线路组64、64’、64”连接到传感器，传感器与各组60、60’、60”中至少一部分设备相连。控制器还与ECU 27相连。发电机26、26’向中央控制单元80的组件的供电方式与向ECU 27各部分的供电方式相同。供电组件52、52’、52”包括可将交流电压送到各组60、60’、60”的设备62、62’、62”用的变压器，而AC电压来自由总线40、40’输送的DC电压。中央控制单元80控制组件52、52’、52”和选择电路70、70’、70”，这样随着从ECU 27收到的信息及/或与设备相关的传感器的信息而激活各台设备62、62’、62”。如果一台设备被认为“激活了”，这应理解为电动机开始转动，电动制动器或电动机械制动器开始运动，或加热器阻抗电路通电。
各组中的供电组件都是一样的，而组件可再分组，随着所需功率的不同，这些设备可组合成各组以优化变压器及供电组件的尺寸。在所示例子中，组件的组数及设备组数为三。当然也可以不是三，甚至是一，只要交压器的功率足够用于所有设备。每组组件可以包括至少一个备用组件以供应备用。选择电路70、70’70”可以控制，以便将一组中的每台设备与该组对应的组件连接起来，必要时可连接应急组件。
飞机发动机或其周围物体的其他设备可利用可靠的供电电路30通过总线40、40’所提供的能量供电和控制。因此至少有的设备由总线40、40’的直流电或其DC电压供电。
图3详细地示出可靠的供电电路30。AC/DC变换电路31的输入端通过开关32连接到电路30的第一输入端再与线路16相连。另外二个AC/DC转换电路35、35’的输入端分别连接电路30的第二和第三输入端，电路30接收来自发电机26、26’的交流电压。交换电路35、35’的输出端分别通过开关36、36’连接向总线40、40’供电的HVDC型的直流总线电路37、37’。转换电路31的输出端也通过开关33、33’连接到电路37、37’。
ECU 27根据发电机26、26’的输出端处测得的电压值控制由开关32、33、33’、37、37’构成的选择电路。当发电机提供的电力足够时，将开关36、36’合闸而将开关32、33、33’打开。总线40、40’上的电力分别来自发电机26、26’。如果飞机发动机运转慢下来或发生故障而使发电机26、26’中的一台及/或另一台供电不足时，ECU 27使开关36及/或开关36′打开，同时使开关32及开关33及/或开关33’合上。于是总线40、40’上的电力由发电机中的一台和线路29提供，或单独由线路29提供。于是，由于有供电电路30，在发动机上便有可靠的供电节点可利用，使发动机上网和总线40、40’一起建立，即形成局部网28，该局部网是提供给发动机及其周围物体的而且有别于机上网22。总线40、40’向组件50、50’、50”供电，也向中央控制单元80供电，来起动电气设备62、62’、62”。然而也可以从发电机26、26’的输出端直接向一台或多台电气设备供电，如发动机吊舱或机翼的除冰电路，该电路连接线路39，又通过各自的开关38、38’连接发电机26、26’的输出端。开关38、38’由ECU 27控制，以便根据要求向线路39供电。
应用分别通电的两条总线40、40’，可缓解总线或其电源的故障带来的影响，并共同使用分配的DC电。
采用两台第二发电机26、26’可缓解有一台发电机发生故障带来的影响，同时保留用机上网通过线路29来可靠的供电，并且共同使用所提供的电力。但是也可预计用一台第二发电机向两条平行的总线40、40’供电。
还可预计从两台或一台发电机向一条供电总线平行供电必要时从机上网供电。
总线40、40’上的DC电压可以是稳定的电压，如标准值为270Vac或±270Vac，由AC/DC变流电路调节。
在一变体中，供向总线40、40’的直流电压不需要调节，特别是随着发电机26、26’提供的电压的变化在标准值上下一定范围内变动是允许的。
在上述实施例中，必要时用于供电电路30’的机上网的电压是交流电压。该电压也可以是直流电压。此时供电电流30不需要AC/DC变换电路。如果输送到总线40、40’上的直流电压与机上网的电压不同，则变换电路31可省略不用，或由AC/DC变换电路代替。
在上述实施例中的供电装置是专供装备燃气涡轮发动机的飞机用的。但本发明也可应用于其它类型的飞机上，特别是直升飞机，并可应用于其它类型发动机上。
权利要求
1.一种飞机的供电装置，该装置包括至少一台第一发电机(10，10’)，由飞机发动机驱动以供电；机上的配电网(22)，通过供电电路(21，21’)连接所述第一发电机，以便接收由所述第一发电机(10，10’)产生的电力；至少一台第二发电机(26，26’)，由飞机发动机驱动以供电；及飞机发动机的配电网(28)，有别于所述机上网(22)且用于向位于飞机发动机及/或发动机周围物体中的电气设备供电，所述配电网(28)包括·至少一条总线(40，40’)，可向所述电气设备配给直流电压；及·供电电路(30)，其第一输入端连接所述机上网(22)以便接收由所述机上网提供的电压，其第二输入端连接所述第二发电机(26，26’)以便接收由其提供的电压，电压转换器(35，35’)连接所述第二输入端，及选择电路(32，33，36，32’，33’，36’)可将电压送到配电总线上，该电压根据所述第二发电机(26，26’)提供的电压的振幅在所述第一输入端上接受的电压供应，或由变换电路(35，35’)供应。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发动机网(28)的所述供电电路(30)还包括电压转换器(31)，其连接所述第一输入端以便将所述机上网提供的电压变频。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述发动机网(28)的所述配电总线(40，40’)是稳定的直流配电总线。
4.根据权利要求1至3所述的任一项装置，其特征在于，至少有一组组件(52，52’，52”)具有变压器，其由所述直流电压配电总线(40，40’)供电且将交流电压输送给所述电气设备(62，62’，62”)。
5.根据权利要求1至4所述的任一种装置，具有两台第二发电机(26，26’)，由发动机驱动且分别连接所述供电电路(30)的所述第二输入端和所述第三输入端，两条电压配电总线(40，40’)连接所述供电装置的第一输出端和第二输出端；所述供电电路(30)还包括与第三输入端相连的电压转换器(35’)，连接到所述第二输入端和所述第三输入端的所述电压转换器(35，35’)分别连接所述第一输出端和所述第二输出端。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一输入端连接所述供电电路(30)的所述第一和第二输出端，所述选择电路(32，33，36；32’，33’，36’)用于向所述第一和第二配电总线提供电压，该电压分别由与所述第二和第三输入端相连的所述转换器(35，35’)提供，或从所述第一输入端上的电压提供。
7.根据权利要求1至6所述的任一种装置，其特征在于，所述或者每个或者两个第二发电机(26，26’)是永磁交流发电机。
8.根据权利要求1至7所述的任一种装置，其特征在于，所述电气设备(62，62’，62”)包括用于各种形状的发动机部件的电动机械致动装置，及泵的电动机。
9.根据权利要求1至8所述的任一种装置，其特征在于，所述电气设备包括至少一条发动机吊舱除冰用的电路。
10.根据权利要求1至9所述的任一种装置，供飞机发动机用，其特征在于，所述电气设备包括至少一条供支承发动机的机翼除冰用的电路。
11.根据权利要求1至10所述的任一种装置，供燃气涡轮飞机发动机用，其特征在于，所述电气设备包括反推装置的电动机械致动装置。
全文摘要
飞机的供电装置包括至少一台由飞机发动机驱动的第一发电机(10，10’)；接受所述第一发电机产生的电压的机上配电网(22)；至少一台由电动机驱动的第二发电机(26，26’)；及有别于所述机上网(22)的向发动机及其周围物体设备供电的发动机配电网(28)，该发动机网(28)包括至少一条供电气设备的直流电压配电总线(40，40’)；及供电电路(30)，其第一输入端连接所述机上网(22)，其第二输入端连接所述第二发电机(26，26’)以接受由其提供的电压，其电压转换器连接第二输入端，及可将电压送到配电总线(40，40’)上的选择电路，所述电压由第一输入端或转换器提供，取决于第二发电机所提供的电压的振幅。
文档编号H02J9/00GK101066704SQ20071010176
公开日2007年11月7日 申请日期2007年5月8日 优先权日2006年5月5日
发明者泽格·贝伦格 申请人:伊斯帕诺-絮扎公司