阅读说明：本技术 一种用于临时增加来自涡轮发动机的动力的改进装置 (Improved device for temporarily increasing power from a turbine engine ) 是由 弗里德里克·普斯 莱昂内尔·纳皮亚斯 劳伦·米内尔 伯特兰·莫伊内 于 2018-03-27 设计创作，主要内容包括：一种用于临时增加动力以便增加来自至少一个第一涡轮发动机(5A)和来自至少一个第二涡轮发动机(5B)的动力的装置(13),所述装置包括冷却液箱(14),连接至所述箱(14)并通向至少一个被配置成安装在第一涡轮发动机(5A)上游的至少一个注入喷嘴(22)的第一注入回路(16A),连接至所述箱(14)并通向至少一个被配置成安装在第二涡轮发动机(5B)上游的至少一个注入喷嘴(22)的第二注入回路(16B),第一和第二注入回路(16A,16B)中的每一个包括至少一个第一阀(23)和布置在所述至少一个第一阀(23)上游的至少一个第二阀(29)；以及将第一注入回路(16A)和第二注入回路(16B)在它们各自的第一阀(23)的上游及其各自的第二阀(29)的下游连接在一起的桥管(40)。(An arrangement (13) for temporarily increasing power in order to increase power from at least one first turbine engine (5A) and from at least one second turbine engine (5B), the arrangement comprises a coolant tank (14), a first injection circuit (16A) connected to the tank (14) and leading to at least one injection nozzle (22) configured to be mounted upstream of a first turbine engine (5A), a second injection circuit (16B) connected to the tank (14) and leading to at least one injection nozzle (22) configured to be mounted upstream of a second turbine engine (5B), each of the first and second injection circuits (16A, 16B) comprising at least one first valve (23) and at least one second valve (29) arranged upstream of the at least one first valve (23); and a bridge pipe (40) connecting the first injection circuit (16A) and the second injection circuit (16B) together upstream of their respective first valves (23) and downstream of their respective second valves (29).)

一种用于临时增加来自涡轮发动机的动力的改进装置

技术领域

本发明涉及涡轮发动机，并且更具体地涉及一种用于临时增加来自涡轮发动机的动力的改进的装置、包括这种装置的推进组件以及配备有这种推进组件的飞行器。

背景技术

在某些情况下，可能需要临时增加来自涡轮发动机的动力。例如，当飞行器起飞时或在特定的飞行条件下，可能需要在短时间内输送额外的动力。在其他情况下，对于包括多个发动机的推进组件，其中之一发动机的故障可能需要临时增加来自其他一个或多个发动机的动力，以补偿由于故障的发动机而损失的动力。

本领域技术人员已知的用于获得这种临时的动力增加的解决方案之一是将冷却流体注入燃烧室上游的空气流中，该流体除其他可能性外还可以由水或水和防冻液的混合物构成，防冻液例如甲醇、乙醇或乙二醇。这种注入首先用于冷却燃烧室上游的空气，从而增加其密度，进而增加进入燃烧室的氧气的质量流量。此外，在燃烧室中汽化的冷却流体使得可以非常显着地增加燃烧室下游的压力和/或体积流量，从而增加在涡轮机中回收的机械功。

在FR12/62433中描述了这种解决方案，其中冷却流体被容纳在加压箱中，并且通过激活一个或多个阀而被注入到涡轮发动机中。然而，这些阀可能会出现故障，阻止冷却流体注入燃烧室上游的气流中，从而限制了该解决方案的可靠性。因此，在这些方面存在需求。

发明内容

一种实施方式提供了一种用于临时增加动力以便增加来自至少一个第一涡轮发动机和来自至少一个第二涡轮发动机的动力的装置，所述装置包括：

·冷却液箱；

·第一注入回路，其连接到所述箱并通向至少一个被配置成安装在第一涡轮发动机上游的注入喷嘴；

·第二注入回路，其连接至所述油箱并通向至少一个被配置成安装在第二涡轮发动机上游的注入喷嘴；

·每个第一和第二注入回路包括至少一个第一阀和布置在所述至少一个第一阀上游的至少一个第二阀；和

·桥管，该桥管将第一注入回路和第二注入回路在其各自的第一阀上游和在其各自的第二阀下游连接在一起。

在本公开中，术语“上游”和“下游”被认为是相对于气体通过注入回路的正常流动方向而言的。

每当需要时，用于临时增加动力的装置通过在第一和第二涡轮发动机中的一个涡轮发动机的燃烧室的上游注入冷却液，可以使来自第一和第二涡轮发动机中的另一个的动力临时增加。通过打开第二阀，然后打开第一阀可以进行这种注入，冷却液通过第一阀被注入。

桥管可以是具有两个末端的管。桥管的第一端在第一注入回路的第二阀的下游和在第一注入回路的第一阀的上游连接到第一注入回路。桥管的第二端在第二注入回路的第二阀的下游和在第二注入回路的第一阀的上游连接到第二注入回路。因此，桥管将第一注入回路和第二注入回路连接在一起，使得冷却液可以经由所述桥管从第一注入回路流向第二注入回路，反之亦然。

桥管可以减轻第二阀打开的故障。具体地，当需要临时增加来自其中一个涡轮发动机的动力时，并且当与所述涡轮发动机相对应的注入回路的第二阀保持关闭时，打开另一个注入回路的注入回路的第二阀可以使冷却液通过桥管流到与所述涡轮发动机相对应的注入回路的第一阀。因此，只要桥管确保第二阀中的一个或另一个的阻塞不会阻止冷却液流到与待增加动力的涡轮发动机相对应的注入回路的第一阀上，从而就提高了装置的可靠性。

在某些实施方式中，第一注入回路和第二注入回路的第一阀被配置成在第一阀的上游至下游的压力差大于预定值时打开。第一阀可以是压力阀。

因此，举例来说，在第二涡轮发动机发生故障的情况下，相应于第一注入回路的第一阀下游的压力的其内部的压力减小，从而使得第一注入回路的第一阀的上游至下游压力差增加。当该压力差超过预定值时，第一注入回路的第一阀打开。此外，由于未出现故障的第一涡轮发动机内的压力(对应于第二注入回路的第一阀下游的压力)保持恒定，因此第二注入回路的第一阀的上游至下游的压差也恒定，第二注入回路的第一阀不打开。因此，确实有故障的涡轮发动机被供给冷却液，而与冷却液在其中流动的回路无关。

在某些实施方式中，第一注入回路和第二注入回路的第二阀是电磁阀。

因此，第一和第二注入回路的第二阀的打开可以由电控制。因此，在两个涡轮发动机中的一个发生故障的情况下，通过电命令另一个涡轮发动机的注入回路的第二阀打开来激活该注入回路。这种电激活具有快速的优点。此外，每当不希望将冷却液注入到涡轮发动机中时，电磁阀的存在使得冷却液的流动被阻挡，冷却液在压力下被置于箱中。由于电磁阀的可靠性低于压力阀，因此仅在装置的此位置使用电磁阀(每个注入回路一个电磁阀)可优化装置的可靠性。

在某些实施方式中，该装置包括第一控制单元和第二控制单元，第一控制单元被配置成命令第一注入回路的第二阀打开并检测第一注入回路的第二阀打开的故障，第二控制单元被配置成命令第二注入回路的第二阀打开，并检测第二注入回路的第二阀打开的故障。

例如，当发现有必要打开第一注入回路的第二阀时，是由第一控制单元命令其打开。冷却液因此可以流到第一注入回路的第一阀。在这种情况下，尽管被第一控制单元命令打开，如果第一注入回路的第二阀没有被打开，第一控制单元检测到打开故障。同样，例如，当发现有必要打开第二注入回路的第二阀时，是第二控制单元命令其打开。冷却液因此可以流到第二注入回路的第一阀。在这种情况下，尽管被第二控制单元命令打开，如果第二注入回路的第二阀没有被打开，第二控制单元检测到打开故障。

在某些实施方式中，第一和第二控制单元是涡轮发动机的完全权限数字发动机控制系统。

本领域技术人员还将缩写FADEC指为全权限数字引擎控制系统。通过将涡轮发动机的FADEC(除非相反的特指，下称为其“调节系统”)作为控制单元来控制装置以增加动力，从而能够将该功能集成到中央控制系统中，从而提高了与涡轮发动机其他部件的控制一致性，并提高了装置的可靠性。

在某些实施方式中，该装置被配置成使得当第一控制单元检测到第一注入回路的第二阀打开故障时，第二控制单元命令第二注入回路的第二阀打开以便允许冷却液通过所述桥管从第二注入回路流向第一注入回路的注入喷嘴，反之亦然。

因此可以理解，当发现需要临时增加来自第一涡轮发动机的动力时，第一控制单元命令第一注入回路的第二阀打开。如果第一控制单元检测到所述第二阀的打开故障，则第一控制单元经由第二控制单元起作用以命令第二注入回路的第二阀打开。冷却液因此可以经由桥管流到第一注入回路的第一阀。

还可以理解，当发现有必要临时增加来自第二涡轮发动机的动力时，第二控制单元命令第二注入回路的第二阀打开。如果第二控制单元检测到所述第二阀的打开故障，则第二控制单元经由第一控制单元起作用以命令第一注入回路的第二阀打开。冷却液因此可以经由桥管流到第二注入回路的第一阀。

在某些实施方式中，第一控制单元和第二控制单元被配置为直接或经由中央单元彼此通信。

因此，第一控制单元可以与第二控制单元直接通信，以命令第二注入回路的第二阀打开。此外，当第一控制单元和第二控制单元经由中央单元彼此通信时，以及当第一控制单元和第二控制单元之一检测到第一注入回路和第二注入回路之一的第二阀无法打开故障时，中央单元经由第一控制单元和第二控制单元中的另一个起作用，以命令第一注入回路和第二注入回路中的另一个的第二阀打开。

实施方式还提供了一种推进组件，该推进组件包括第一涡轮发动机、第二涡轮发动机和根据以上实施方式中的任一个的装置。

实施方式还提供了一种飞行器，其包括如上所述的推进组件。

实施方式提供了一种临时增加来自如上所述的推进组件的动力的方法，该方法包括以下步骤：

·检测到第一和第二注入回路中的一个回路的第二阀打开故障；和

·命令第一和第二注入回路中的另一个回路的第二阀打开。

如果两台涡轮发动机中的一台发生故障，即使在注入回路中的第二阀(冷却液通过第二阀被注入)出现打开故障时，该方法也能为两台涡轮发动机中的另一台供应冷却液。因此，提高了用于临时增加动力的装置的可靠性。

附图说明

通过阅读以下作为非限制性示例给出的本发明的各种实施方式的详细描述，可以更好地理解本发明及其优点。本描述参考了随附的附图，其中：

·图1是示出包括推进组件的飞行器的图；

·图2是图1飞行器的一实施方式中的推进组件的示意图；和

·图3示出了根据本公开的临时增加动力的方法的各个步骤。

具体实施方式

图1示出了旋翼飞行器1，更具体地说是具有主旋翼2和反扭矩尾旋翼3的直升机，该主旋翼2和反扭矩尾旋翼3被联接到推进组件4以便被驱动。所示的推进组件4包括两个涡轮发动机，特别是在该示例中，第一涡轮轴发动机5A和第二涡轮轴发动机5B的两个输出轴6均连接至驱动主旋翼2和尾旋翼3的主齿轮箱7。

推进组件4在图2中示意性地示出。每个涡轮轴发动机5A、5B包括压气机8、燃烧室9、通过驱动轴11连接到压气机8的第一涡轮机10，以及联接至输出轴6的第二涡轮机12，该第二涡轮机12称为“自由”涡轮机。为了至少临时补偿由于涡轮轴发动机5A或5B之一的故障而引起的动力下降，动力装置4设置有用于临时增加来自涡轮轴发动机5A、5B中另一个的动力的装置13。装置13包括冷却液箱14、用于对箱14加压的第一加压回路15A、用于对箱14加压的第二加压回路15B、用于注入冷却液的第一注入回路16A以及第二注入回路16B。举例来说，容纳在箱14中的冷却液可以是水本身，也可以是与防冻剂混合的水，防冻剂例如是甲醇、乙醇和/或乙二醇。箱14包括连接到飞行器1的中央控制单元19的减压电磁阀18。通过使用该电磁阀18，中央控制单元19可以使箱例如在飞行结束时减压。

第一加压回路15A将箱14连接至用于从第一涡轮轴发动机5A的压气机8的至少一级的下游吸入加压空气的分接点20A。它包括单向阀21，该单向阀21被定向为允许加压空气从压气机8流到箱14，但是防止箱14沿相反方向被减压。第二加压回路15B将箱14连接至用于从第二涡轮轴发动机5B的压气机8的至少一级下游吸入加压空气的分接点20B。它包括单向阀21，该单向阀21被定向为允许加压空气从压气机8流到箱14，但是防止箱14沿相反方向被减压。通过具有多余加压回路15A、15B的这种方式，即使连接了另一加压回路的涡轮发动机发生故障，也可以继续确保对箱14进行加压。

第一注入回路16A和第二注入回路16B中的每一个均连接至箱14，并通向在第一涡轮轴发动机5A和第二涡轮轴发动机5B中的各自压气机8的上游安装的多个注入喷嘴22。这些注入回路16A、16B中的每一个均具有第一阀23，该第一阀23用于防止冷却液在回路16A、16B内的某一阈值压力以下通过，从而避免了当不需要任何临时的动力增加时向注入喷嘴22的任何不适当的泄漏。因此，在第一注入回路16A中，通过由箱14供应的冷却液的压力大于由第二涡轮轴发动机5B的压气机8供应的压缩空气的压力，使第一阀23打开。在第二注入回路16B中，通过使冷却液的压力大于由第一涡轮轴发动机5A的压气机8供给的压缩空气的压力，使第一阀23打开。

注入回路16A和16B中的过滤器34用于过滤冷却液中可能存在的任何杂质。

每个注入回路16A、16B在其第一阀23的上游还包括第二阀29，第二阀29用于激活或停用每个注入回路16A、16B，该第二阀可以是连接到相应的第一或第二控制单元30A或30B的电磁阀。在该示例中，控制单元30A和30B分别是用于涡轮轴发动机5A和5B的FADEC。因此，这些也连接到中央控制单元19的控制单元30A、30B可以通过根据每个发动机5A、5B的运行参数和/或根据来自用户(例如飞行员)的命令来命令第二阀29打开来激活相应的注入回路16A、16B，可以通过命令关闭第二阀29再次将其停用。每个发动机5A、5B的运行参数可以借助于连接到控制单元30A、30B并用于检测这些发动机之一的可能故障的压力传感器(未示出)来确定。

因此，在发动机5A、5B之一发生故障的情况下，另一发动机的控制单元经由中央控制单元19检测需要增加动力的情况。因此，如果第一发动机5A发生故障，则控制单元30B检测需要增加来自发动机5B的动力(或者反之亦然)。例如，这可能包括检测一种称为30秒一台发动机不工作(30s OEI)的情况，该情况要求在另一台发动机发生故障的情况下将其中一台发动机的动力增加30秒。在这种情况下，第二控制单元30B命令第二注入回路16B的第二阀29打开。

装置13包括桥管40。桥管40的第一端在第一注入回路16A的第二阀29的下游并且在第一阀23的上游连接至第一注入回路16A，并且桥管40的第二端在第二注入回路16B的第二阀29的下游和第一阀23的上游与第二注入回路16B流体连通。该桥管40使冷却液能够从第二阀的下游自第一注入回路流向第二注入回路，反之亦然。

参考图3，下面是用于临时增加动力的方法的描述。第一步在于检测其中一个发动机的故障(步骤S1)。

如果第一发动机5A发生故障(步骤S1中为“是”)，则第二控制单元30B或中央单元19检测到需要增加来自第二发动机5B的动力。然后命令第二注入回路16B的第二阀29打开(步骤S2)。此后，检测第二注入回路的第二阀29是否确实已经打开(步骤S3)。如果第二控制单元30B检测到第二阀29未如预期那样打开(步骤S3中为“是”)，并且因此已经出现打开故障，则将指示所述第二阀29未打开的信息发送到中央单元19。然后，该单元将该信息发送到第一控制单元30A，第一控制单元30A然后命令第一注入回路16A的第二阀29打开(步骤S4)。然后，冷却液可以通过桥管40流到第二注入回路16B的第一阀23。如上所述，所述第一阀23上游的压力大于其下游的压力，然后使其打开。尽管打开第一注入回路16A的第二阀29也允许冷却液流到第一注入回路16A的第一阀23，但是假设其上游存在的压力不高于其下游的压力，则不会导致该第一阀23打开。如果没有发动机发生故障(步骤S1中为“否”)，或者未检测到打开故障(步骤S3中为“否”)，则重复步骤S1，直到检测到新的故障为止。

以相同的方式，如果第二发动机5B发生故障(步骤S1中为“是”)，则第一控制单元30A检测到需要增加第一发动机5A的动力，并且命令第一注入回路16A的第二阀29打开(步骤S2)。然而，如果第一控制单元30A检测到第二阀29未如预期那样打开(步骤S3中为“是”)，则指示所述第二阀29未打开的信息被发送至中央单元19。该中央单元将该信息发送给第二控制单元30B，第二控制单元30B随后命令第二注入回路16B的第二阀29打开(步骤S4)。然后，冷却液可以经由桥管40流到第一注入回路16A的第一阀23。

这种解决方案用于显著提高用于临时增加动力的装置的可靠性。具体地，装置的两个电磁阀都在关闭位置被阻塞的配置的概率大大低于那些阀中的一个在关闭位置被阻塞的概率。

尽管参考特定实施方式描述了本发明，但是显然可以在不超出权利要求所限定的本发明的一般范围的情况下对那些实施方式进行修改和改变。特别地，可以在另外的实施方式中组合所示出和/或提到的各个实施方式的各个特征。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。

同样清楚的是，参考方法描述的所有特征可以被单个地或组合地转换为装置，反之亦然，参考装置描述的所有特征可以被单个地或组合地转换为方法。