(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的負荷ならびに高圧スプールおよび低圧スプールを有する少なくとも１つのジェットエンジンを備える航空機のための電力システムであって、
前記高圧スプールによって駆動され、第１の高ＤＣ電圧を出力する第１の電気機械と、
前記低圧スプールによって駆動され、第２の高ＤＣ電圧を出力する第２の電気機械と、
前記第１および第２の高ＤＣ電圧を受け取り、前記電気的負荷に前記高ＤＣ電圧を供給する配電バスであって、前記電気的負荷の少なくともいくつかに前記第１の高ＤＣ電圧を供給する第１の配電バスと、前記電気的負荷の少なくともいくつかに前記第２の高ＤＣ電圧を供給する第２の配電バスとを含み、前記第１および第２の配電バスは、選択的に並列に結合される、配電バスと、
前記第１および第２の配電バスの少なくとも一方に選択的に結合される負荷平準化ユニットと、
を含む電力システム。
【請求項２】
前記第１の高ＤＣ電圧および前記第２の高ＤＣ電圧は、同一電圧である、請求項１に記載の電力システム。
【請求項３】
前記同一電圧は、＋／−２７０Ｖｄｃである、請求項２に記載の電力システム。
【請求項４】
前記負荷平準化ユニットは、前記第２の配電バスに選択的に結合される、請求項１から３のいずれかに記載の電力システム。
【請求項５】
前記第１および第２の配電バスの少なくとも一方に選択的に結合される補助電力ユニットをさらに含む、請求項１から４のいずれかに記載の電力システム。
【請求項６】
前記補助電力ユニットは、前記第１および第２の配電バスの両方に選択的に結合される、請求項５に記載の電力システム。
【請求項７】
前記第１および第２の配電バスの少なくとも一方に選択的に結合される非常用電力ユニットをさらに含む、請求項１から４のいずれかに記載の電力システム。
【請求項８】
前記第２の配電バスに選択的に結合される非常用電力ユニットをさらに含む、請求項７に記載の電力システム。
【請求項９】
前記第１および第２の電気機械および前記第１および第２の配電バスはエンジン電力システムを規定し、前記エンジン電力システムは前記少なくとも１つのジェットエンジンの各々に設けられる、請求項１から８のいずれかに記載の電力システム。
【請求項１０】
各エンジン電力システムの前記第２の配電バスは、選択的に結合される、請求項９に記載の電力システム。
【請求項１１】
各エンジン電力システムの前記第１の配電バスは、選択的に結合される、請求項１０に記載の電力システム。
【請求項１２】
前記配電バスおよびＥＣＳ／ＣＡＣに選択的に電気的に接続可能なモーター・スターター・コントローラをさらに含む、請求項１から１１のいずれかに記載の電力システム。
【請求項１３】
前記第１の電気機械は、前記第１の高ＤＣ電圧を出力するスターター／発電機を含み、前記第２の電気機械は、前記第２の高ＤＣ電圧を出力する発電機を含む、請求項１から１２のいずれかに記載の電力システム。
【請求項１４】
前記スターター／発電機および前記発電機の少なくとも一方は、整流器に電気的に結合される多相巻線を含む、請求項１３に記載の電力システム。
【請求項１５】
前記低圧スプールを前記発電機に結合する速度範囲縮小ユニットをさらに含む、請求項１３または１４に記載の電力システム。
【請求項１６】
前記配電バスは、前記電気的負荷の少なくともいくつかに前記第１の高ＤＣ電圧を供給する第１の配電バスと、前記電気的負荷の少なくともいくつかに前記第２の高ＤＣ電圧を供給する第２の配電バスと、を含み、前記第１および第２の配電バスは、選択的に並列に結合される、請求項１５に記載の電力システム。
【請求項１７】
前記第２の配電バスに選択的に結合される負荷平準化ユニットと、
前記第１の配電バスと前記第２の配電バスとの間に選択的に結合される補助電力ユニットと、
前記第２の配電バスに選択的に結合される非常用電力ユニットと、
前記第１の配電バスとＥＣＳ／ＣＡＣとの間に選択的に電気的に接続可能なモーター・スターター・コントローラと、をさらに含む、請求項１６に記載の電力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
タービンエンジンおよび特にガスタービンエンジンは、燃焼タービンエンジンとしても知られており、エンジンを通り多くのタービンブレードに流れる燃焼ガスの流れからエネルギーを取り出すロータリーエンジンである。ガスタービンエンジンは陸上および海上移動および発電のために用いられているが、例えばヘリコプターを含む飛行機などの航空用途に最も一般的に用いられる。飛行機では、ガスタービンエンジンは、航空機の推進力に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは２つ以上のスプールを有することができるが、それらは推進システムの推力全体の重要な部分を提供する低圧（ＬＰ）スプール、および１つまたは複数のコンプレッサを駆動し、排気生成物を後方に導くことにより付加的な推力を生み出す高圧（ＨＰ）スプールを含む。３重スプールガスタービンエンジンは、第３の中間圧力（ＩＰ）スプールを含む。
【０００３】
またガスタービンエンジンは、発電機、スターター／発電機、永久磁石交流発電機（ＰＭＡ）、燃料ポンプ、および油圧ポンプ、例えば推進力以外の航空機に必要な機能のための機器などのいくつかの異なる装備品を通常駆動する。例えば、現代の航空機は、アビオニクス、モーター、および他の電気機器のために電力を必要とする。ガスタービンエンジンと結合される発電機は、エンジンの機械的動力を電力装備品に必要な電気エネルギーに変換する。
【０００４】
異なる装備品は異なる電力要件で動作することができるので、したがって、複数の電源特性を電気システムに組み込まなければならない。例えば、航空機はＡＣ（交流）で動く装備品およびＤＣ（直流）で動く装備品の両方を備えていることが一般的である。多くの商用航空機では、通常の電気装置を接続するために従来の１１５Ｖ、４００Ｈｚの電力を提供することができるが、その一方で、航空機システム装備品の多くは直流で動作する。
【０００５】
適切な電力を装備品に提供することの難しさは、その現代の航空機、特に商用航空機において深刻であり、それは異なる電圧または異なる周波数、あるいは異なる電圧および周波数で動作することができる集中化した一次的および二次的な電力バスを含む。さらに、集中化した一次的および二次的な電力バスを備えることは、一次的および二次的な送電線による空間的要件および重量要件を増加させる。
【０００６】
ＨＰスプールおよびＬＰスプールに結合されて電力を電力システムに提供する発電機が典型的に異なる電圧および異なる周波数を供給するという点で、この問題はさらに深刻であり、それは必要に応じて最初に電力を変換せずに、電気的負荷に無遮断電力伝送を提供することができない。例えば、発電機からの電力は、最初にＡＣから電力システムの標準である２７０ＶのＤＣまたは２８ＶのＤＣに変換され、それから装備品の必要に応じて変換される。
【０００７】
さらにまた、航空機装備品は、特定の発電システムに定期的にストレスを加えるおそれのある動的な電力要件を有する。このようなストレスは、通常動作中または緊急動作中に、結果としてシステムの電気的負荷に対する不十分な電力伝送をもたらし、あるいは電力破壊さえもたらすおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／００９９５６０号明細書
【発明の概要】
【０００９】
一実施形態では、電気的負荷ならびに高圧スプールおよび低圧スプールを有する少なくとも１つのジェットエンジンを備える航空機のための電力システムであって、電力システムは、高圧スプールによって駆動され、第１の高ＤＣ電圧を出力する第１の電気機械と、低圧スプールによって駆動され、第２の高ＤＣ電圧を出力する第２の電気機械と、第１および第２の高ＤＣ電圧を受け取り、電気的負荷に高ＤＣ電圧を供給する配電バスと、を含む。
【００１０】
図面の説明は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】航空機用ガスタービンエンジンの模式的な断面図である。
【図２】図１のガスタービンエンジンのための電力システムの模式的なブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の記載される実施形態は、航空機エンジンからの電力の取り出しを目的とし、特にタービンエンジン、好ましくはガスタービンエンジンからの電力の生成を可能にする電力システムアーキテクチャを目的とする。しかし、本発明はそのように限定されず、例えば他の移動体用途、ならびに非移動体の工業用途、商業用途、および住宅用途などの非航空機用途における電力システムアーキテクチャに一般的に適用されることが理解されよう。現行の実施形態の一例では、＋／−２７０Ｖを超えるいかなる電圧も「高電圧」と考えるべきである。さらに認識しなければならないが、現行の実施形態では、＋／−２７０Ｖ以下の電圧は「低電圧」と考えるべきである。＋／−２７０Ｖは高電圧／低電圧の区別の一例であるが、航空機電気システムの電圧が将来変化する可能性があり、したがって、高電圧／低電圧の別の区別が想定されることが考えられる。
【００１３】
図１は、航空機用ガスタービンエンジン１０の模式的な断面図である。エンジン１０は、下流のシリアルフロー関係において、ファン１４を含むファンセクション１２、ブースターまたは低圧（ＬＰ）コンプレッサ１６、高圧（ＨＰ）コンプレッサ１８、燃焼セクション２０、ＨＰタービン２２、およびＬＰタービン２４を含む。ＨＰシャフトまたはスプール２６はＨＰタービン２２をＨＰコンプレッサ１８に駆動するように接続し、ＬＰシャフトまたはスプール２８はＬＰタービン２４をＬＰコンプレッサ１６およびファン１４に駆動するように接続する。ＨＰタービン２２は、ロータ３０の周囲に装着されるタービンブレード３２を有するＨＰタービンロータ３０を含む。ブレード３２は、ブレードプラットフォーム３４から半径方向外側のブレード先端３６まで半径方向外向きに延長する。
【００１４】
図２は、本発明の一実施形態による電力システムアーキテクチャ４０の模式的なブロック図である。電力システムアーキテクチャ４０は複数のエンジンシステムを含み、ここでは少なくとも左側電気システム４２および右側電気システム４４を含むように示す。左右の電気システム４２、４４は、実質的に同一であってもよく、したがって、簡潔にするために左側電気システム４２だけを詳細に説明する。左側電気システム４２は、図１に示すガスタービンエンジン１０のＨＰスプール２６およびＬＰスプール２８を含むことができる。ここで示す左側電気システム４２は、２つのスプールすなわちＨＰスプール２６およびＬＰスプール２８によって提供される機械的動力を用いる。しかし、電力システムアーキテクチャ４０は、３つ以上のスプール、例えばＨＰスプールおよびＬＰスプールに加えて中間圧力スプールを備える３スプールエンジンを有するエンジンに実装することもできる。
【００１５】
図示する実施形態では、左側電気システム４２は、ここではスターター発電機４６として示し、ＨＰスプール２６により供給される機械的動力から高ＤＣ電力を生成するように構成される第１の電気機械と、ここでは発電機４８として示し、ＬＰスプール２８により供給される機械的動力から高ＤＣ電力を生成するように構成される第２の電気機械と、を含む。第１の電気機械をスターター発電機４６として示し、第２の電気機械を発電機４８として示しているが、どちらの電気機械もモーター、発電機、または両者の組み合わせであってもよいことが想定される。
【００１６】
どちらの電気機械４６、４８も、始めから高ＤＣ電圧を生成するか、あるいは、高ＤＣ電圧に変換されるＡＣ電圧を生成することができる。ＡＣ電圧の生成では、電気機械は、ＡＣ電圧を受け入れ可能な高ＤＣ電圧に変換するために、電気機械に電気的に結合される個別のもしくは集積化された整流器および／またはフィルタリング回路を有することができる。さらに、どちらの発電機も個別のまたは集積化されたオートトランスユニット（ＡＴＵ）を含むことができ、それは電力変換のために必要な電気巻線の一部もしくは全部を収容し、ならびに発電機の高調波成分および整流器の出力のリップルを低減する。含まれる場合には、特定用途の必要に応じて、複数の一次巻線、二次巻線、およびＡＴＵの所望のパルス計数が想定される。
【００１７】
ＨＰスプール２６は、ＨＰスプール２６に機械的に結合される入力とスターター発電機４６に機械的に結合される出力とを有するＨＰ駆動アセンブリによって、スターター発電機４６と動作可能に結合され得る。ＨＰ駆動アセンブリの一実施形態は、補助ギアボックス５０である。スターター発電機４６はＨＰスプール２６により供給される機械的動力を電力に変換し、電気機械から直接に第１の高電圧ＤＣ出力５２を生成する。商用航空機では、それは＋／−２７０Ｖであると考えられる。さらに、ある程度の冗長性を提供するために、左側電気システム４２は、電力を生成するためにＨＰスプール２６から機械的動力を取り出す複数の発電機を含むことができる。
【００１８】
発電機４８は、ＬＰスプール２８に機械的に結合される入力と発電機４８に機械的に結合される出力とを有するＬＰ駆動アセンブリによって、ＬＰスプール２８と動作可能に結合され得る。ＬＰ駆動アセンブリの一実施形態は、ＬＰスプール２８からの可変速度入力を一定速度へ変換する速度範囲縮小駆動（ＳＳＲ）５４である。発電機４８はＬＰスプール２８により供給される機械的動力を電力に変換し、電気機械から直接に第２の高電圧ＤＣ出力５６を生成する。第１のＤＣ出力５２と同様に、商用航空機では、それは＋／−２７０Ｖであると考えられる。
【００１９】
ここで示す実施形態では、左側電気システム４２のＬＰ側の１つの発電機４８を用いるように説明しているが、本発明の別の実施形態では、ある程度の冗長性を提供するために、ＤＣ電力を生成するためにＬＰスプール２８から機械的電力を取り出す複数の発電機４８を用いることができる。さらに、ここでは個別の発電機４８およびＳＳＲ５４について説明しているが、ＳＳＲ５４および発電機４８を共通のユニットに結合する集積化された駆動発電機を代わりに用いることができる。
【００２０】
第１および第２の高電圧ＤＣ出力５２、５６の各々は配電バスに供給され、配電バスはそれぞれ第１および第２の一次的配電バス５８、６０として図示される。第１および第２の一次的配電バス５８、６０の一例は、電子制御された選択的配電を提供する固体状態ベースの一次的配電センター（ＰＥＰＤＣ）を含むことができる。ＰＥＰＤＣは、その高温能力によりシリコンカーバイド（ＳｉＣ）から作ることができる。ＰＥＰＤＣは、他の好適な固体状態材料から同様に作ることができる。ＰＥＰＤＣは、電力システムアーキテクチャ４０の要求に応じて、特定の電気的負荷および並列な高ＤＣ電圧源を選択的に接続および切断することを可能にする。
【００２１】
電力システムアーキテクチャ４０は、航空機の補助電力ユニット（ＡＰＵ）６２をさらに含む。ここで示すように、ＡＰＵ６２は高電圧ＤＣ出力６４を有し、商用航空機では、それは＋／−２７０Ｖであると考えられる。ＡＰＵ６２の一例はガスタービン機械であるが、他のＡＰＵ６２も想定される。電力システムアーキテクチャ４０は、左右電気システム４２、４４の各々のための負荷平準化ユニット（ＬＬＵ）６６をさらに含む。各ＬＬＵ６６は高電圧ＤＣ入力／出力６８を有し、電力システムアーキテクチャ４０の要求に応じて、ＬＬＵ６６は選択的に供給し、さらに２７０Ｖの過剰なＤＣ電力を選択的に蓄積することができる。例えば、ＬＬＵ６６は、化学または燃料電池ベースのバッテリで構成することができる。あるいは、ＡＰＵ６２およびＬＬＵ６６は、単一のユニットに結合することができる。
【００２２】
ＡＰＵ６２の高電圧ＤＣ出力６４は第１の一次的配電バス５８に選択的に結合され、ＡＰＵ６２の高電圧ＤＣ出力６４およびＬＬＵ６６の高電圧ＤＣ入力／出力６８は第２の一次的配電バス６０に選択的に結合される。あるいは、ＬＬＵ６６の高電圧ＤＣ入力／出力６８は、第１の一次的配電バス５８に選択的に結合されてもよいし、または両方の一次的配電バス５８、６０に選択的に結合されてもよい。
【００２３】
電圧が選択的に結合されて共通の配電バスを形成することができるように、第１および第２の高電圧ＤＣ出力５２、５６、ＡＰＵ６２の高圧ＤＣ出力６４、およびＬＬＵ６６の高電圧ＤＣ入力／出力６８は、全て第１および第２の一次的配電バス５８、６０に同一の電圧または実質的に同様の電圧を供給するように構成される。さらに、各々の高電圧ＤＣ出力５２、５６、６４、６８がわずかに異なる電圧で電力を供給することができると考えられる。
【００２４】
第１および第２の一次的配電バス５８、６０は、バス５８、６０がスターター発電機４６および発電機４８によって共有され得るように、選択的に接続することができる。さらに、第１および第２の一次的配電バス５８、６０の各々は、例えばＬＬＵ６６、ＡＰＵ６２などの他の並列な高電圧ＤＣ電力バスに、あるいは、右側電気システム４４からの１つまたは複数のそれぞれの高電圧ＤＣ電力バスに選択的に接続することができる。
【００２５】
電力システムアーキテクチャ４０は、例えば電子フライトアクチュエータなどの高電圧電気的負荷７０、例えば様々な小型モーターおよび電気機器などの低電圧電気的負荷７２、および固体状態電力変換ユニット７４をさらに含む。高電圧電気的負荷７０が典型的に高ＤＣ電圧（約２７０Ｖ）で動作するのに対して、低電圧電気的負荷７２は低ＤＣ電圧（約２８Ｖ）で動作する。図示するように、高電圧電気的負荷７０は、第１の一次的配電バス５８に選択的に接続されるが、代わりに任意の高電圧バス５８、６０に直接に選択的に接続されてもよい。上述した高電圧および低電圧電気的負荷７０、７２のリストは、例示的なものであって網羅的なものではない。
【００２６】
各低電圧電気的負荷７２は、変換モジュラ電力タイル（Ｃ／ＭＰＴ）として図示される固体状態電力変換ユニット７４に選択的に接続され、それは第１および第２の一次的配電バス５８、６０の少なくとも一方にさらに結合される。さらに、各固体状態電力変換ユニット７４は、ユニット７４ごとに異なる電力変換、または低電圧電気的負荷７２ごとに異なる電力変換を可能にすることができる。例えば、１つの固体状態電力変換ユニット７４が低電圧電気的負荷７２に２８Ｖｄｃを提供し、別のユニット７４が他の負荷７２に１１５Ｖｄｃを提供することができる。あるいは、単一のユニット７４が１つの負荷７２に２８Ｖｄｃを提供し、別の負荷７２に１１５Ｖｄｃを提供することができる。固体状態電力変換ユニット７４は、低電圧電気的負荷７２を選択的に接続および切断することによって、電子的負荷分散をさらに提供する。Ｃ／ＭＰＴの１つの好適なタイプは、その高温能力によりシリコンカーバイド（ＳｉＣ）から作ることができる。ＳｉＣ以外の材料から作られるＣ／ＭＰＴデバイスも、同様に用いることができる。図示する例では、２つの固体状態電力変換ユニット７４および４つの低電圧電気的負荷７２を示しているが、より多くのまたはより少ない各構成要素を含む他の構成が想定される。
【００２７】
またスターター発電機４６は、航空機に始動機能を提供する。あるいは、左側電気システム４２のＨＰ側のスターター発電機４６は、航空機に始動機能を提供しない発電機を含むことができる。この場合には、航空機の始動機能を実行するために、スターター発電機４６に接続される個別のスターターモーターを設けることができる。例えば、共通モーター・スターター・コントローラ（ＣＭＳＣ）７６は、航空機の始動手順を開始するために、第１の一次的配電バス５８からの電力をスターター発電機４６に選択的に提供することができる。例えば、エンジン始動のためのＡＣスターターとして三相ＡＣのＣＭＳＣ７６をスターター発電機４６に接続することができる。そのような実施形態では、ＡＣのＣＭＳＣ７６は、例えば環境制御システム（ＥＣＳ）を駆動するための客室エアコンプレッサ（ＣＡＣ）などの付加的なＡＣモーター７８にＡＣ電力を提供することもできる。
【００２８】
動作中には、ガスタービンエンジン１０が始動されて、ＨＰＴ２２がＨＰスプール２６を回転させ、ＬＰＴ２４がＬＰスプールを回転させる。補助ギアボックス５０は、回転するＨＰスプール２６によって駆動され、ＨＰスプール２６からの機械的動力をスターター発電機４６に伝達する。スターター発電機４６は、ＨＰスプール２６により供給される機械的動力を電力に変換して、第１の高電圧ＤＣ出力５２を生成する。ＳＳＲ５４は、回転するＬＰスプール２８によって駆動され、ＬＰスプール２８からの機械的動力を発電機４８に伝達する。発電機４８は、ＬＰスプール２８により供給される機械的動力を電力に変換して、第２の高電圧ＤＣ出力５６を生成する。第１および第２の高電圧ＤＣ出力５２、５６は、第１および第２の一次的配電バス５８、６０にそれぞれ提供することができ、配電バス５８、６０は１つもしくは複数の固体状態電力変換ユニット７４、および１つもしくは複数の高電圧電気的負荷７０に、高電圧ＤＣ電力を選択的に供給するように構成される。
【００２９】
第１および第２の一次的配電バス５８、６０の各々は、電力システムアーキテクチャ４０の予想されるまたは実際の電気的必要性に応じて、他の高電圧ＤＣ電力バス５８、６０または高電圧ＤＣ出力６４、６８、４４を選択的に接続および切断して、バランスのとれた中断のない電力を電気的負荷に提供する。１つまたは複数のＡＰＵ６２が、左右の電気システム４２、４４の少なくとも一方または両方のシステム４２、４４に同時に高電圧ＤＣ出力６４を供給していることができることがさらに考えられる。さらに、第１および第２の一次的配電バス５８、６０の各々は、ＬＬＵ６６の高電圧ＤＣ入力６８を選択的に接続および切断することができる。
【００３０】
さらに、各固体状態電力変換ユニット７４は、第１または第２の一次的配電バス５８、６０から高ＤＣ電圧を受け取って、低電圧電気的負荷７２に低ＤＣ電圧を選択的に供給する。電力を取り出す高ＤＣ電圧または低ＤＣ電圧電気的負荷のタイプに応じて、電力システムアーキテクチャ４０により供給されるＤＣ電力は、負荷によって用いられる前に、さらなる処理を受けることができる。
【００３１】
高い電力需要の一時的な期間には、電気的負荷７０、７２に対してバランスがとれた無遮断電力伝送を提供するために、第１および第２の一次的配電バス５８、６０は、例えばＬＬＵ６６、ＡＰＵ６２などの追加の高ＤＣ電圧源、および／または他の並列な一次的配電バス４４、５８、６０を選択的に接続および切断する。例えば、図示するように、例えば電気フライトアクチュエータなどの高電圧電気的負荷７０が動作している場合には、第２の一次的配電バス６０に接続された他の電気的負荷７０、７２への電力が中断されないように追加の高電圧ＤＣ電力を供給するために、第２の一次的配電バス６０は第１の一次的配電バス５８およびＬＬＵ６６に選択的に接続することができる。同様に、高いまたは低い電力需要の一時的な期間には、固体状態電力変換ユニット７４は、低電圧電気的負荷７２を選択的に接続および切断することができる。配電バス５８、６０および固体状態電力変換ユニット７４の各々は、重要な作動システムに充分な電力が伝送されることを確実にするために、重要でない高電圧および低電圧電気的負荷７０、７２を選択的に切断することもできる。さらに、低い電力需要の期間には、将来の放電に備えてＬＬＵ６６を再充電するために、第２の一次的配電バス６０は、システム電力が過剰な期間にＬＬＵ６６の高電圧ＤＣ入力６８を選択的に接続および切断する。
【００３２】
電力システムアーキテクチャ４０は非常用電力システムをさらに含み、それは高電圧ＤＣ出力８２を備える非常用電力ユニット（ＥＰＵ）８０、および非常用一次的配電バス８４を含む。非常用一次的配電バス８４の一例は、上述したＰＥＰＤＣである。ＥＰＵ８０の高電圧ＤＣ出力８２および左右の電気システム４２、４４の各々の第２の一次的配電バス６０は、非常用一次的配電バス８４と並列に選択的に結合される。ＥＰＵ８０の一例は燃料電池であるが、例えば化学バッテリまたはラム・エア・タービン（ＲＡＴ）システムなどの他のＥＰＵ８０が想定される。
【００３３】
非常用電力システムは、重要な作動システムを動作させるための１つまたは複数の非常用電気的負荷８８を有する非常用二次的配電バス８６をさらに含むことができる。非常用二次的配電バスの一例は、上述したＣ／ＭＰＴである。代替的構成では、ＥＰＵ８０は、第１および第２の一次的配電バス５８、６０の少なくとも一方に選択的に結合することができる。別の代替的構成では、非常用一次的配電バス８４は第１の一次的配電バス５８に選択的に接続することができる。あるいは、非常用一次的配電バス８４は第１および第２の一次的配電バス５８、６０の両方に選択的に接続することができる。
【００３４】
非常作動中には、ＥＰＵ８０は非常用一次的配電バス８４に高ＤＣ電圧を選択的に供給する。さらに、第２の一次的配電バス６０は、非常用一次的配電バス８４に電力を供給してもよいし、あるいは供給しなくてもよい。例えば、充分な空気流がガスタービンエンジン１０のファンセクション１２を流れる場合には、ＬＰスプール２８が回転して機械的動力を供給し、その結果、電力が発電機４８から第２の一次的配電バス６０に伝送される。上述した二次的配電バスと同様に、非常用二次的配電バス８６は、高ＤＣ電圧を低ＤＣ電圧に変換し、非常用電気的負荷８８に電力を選択的に供給する。追加の（非常用でない）高電圧および低電圧電気的負荷７０、７２が非常作動中に動作することもできて、非常用一次的配電バス８４を通してＥＰＵ８０によって完全にまたは部分的に電力の供給を受けることができる。さらに、非常事態の性質に応じて、スターター発電機４６、ＡＰＵ６２、またはＬＬＵ６６の組み合わせによって、非常作動中に追加の高ＤＣ電圧を出力することができる。
【００３５】
本明細書に開示するシステムアーキテクチャは、航空機用電力システムを提供する。記載したシステムのいくつかの実施形態の実施において実現され得る１つの利点は、ＡＣまたは低電圧システムと比較して、より小さい電流と関係してより薄くより軽い配線を可能にする高ＤＣ電圧一次的配電状態でシステムが動作するということである。付加的な低電圧伝送線と同様に、従来の集中化した二次的バスは取り除かれる。したがって、この配置は、航空機の２つの重要な考慮すべき点であるシステムの重量および空間の要件を著しく低減し、エンジン要素のための冷却を単純化することができる。
【００３６】
記載したシステムおよび方法のいくつかの実施形態の実施において実現され得る別の利点は、ガスタービンエンジン１０の両方のスプール２６、２８からＤＣ電力を取り出すことができるということである。ＨＰおよびＬＰスプール２６、２８から取り出された電力をシームレスに制御することによって、ガスタービンエンジン１０の動作効率も増加する。ＨＰおよびＬＰスプール２６、２８から取り出されるＤＣ電力の他に、ＡＰＵ６２およびＬＬＵ６６からのそれぞれのＤＣ出力６２、６８は、無遮断電力伝送（ＮＢＰＴ）を提供するために集積化することができる。
【００３７】
記載したシステムおよび方法のいくつかの実施形態の実施において実現され得る別の利点は、システムアーキテクチャが冗長なＤＣ電力生成のレベルを提供できるということである。なぜなら、ガスタービンエンジン１０のＨＰスプール２６だけでなく、ＬＰスプール２８からもＤＣ電力を取り出すことができるからである。両方のスプール２６、２８から電力を取り出すことによって、ＤＣ電力の冗長性が高まり、そうすると、どちらかの電気システム４２、４４のスプール２６、２８または発電機のうちの１つが故障した場合でも、残りの動作可能なスプール２６、２８および発電機からＤＣ電力を取り出すことができる。
【００３８】
記載したシステムおよび方法のいくつかの実施形態の実施において実現され得るさらに別の利点は、ＤＣ負荷をＨＰおよびＬＰスプール２６、２８で分配することにより、航空機の下降モードで典型的に遭遇するエンジン失速問題を回避するということである。ＨＰスプールだけでなくＬＰスプールからも電力を取り出せるようにすることによって、航空機が降下中に失速のリスクなしに低い毎分回転数で飛行することができ、それによって、航空機の燃費効率を維持することができる。
【００３９】
記載したシステムおよび方法のいくつかの実施形態の実施において実現され得るさらに別の利点は、ＡＣ電力およびＤＣ電力の両方をガスタービンエンジン１０から取り出すことができるということである。本明細書に記載した本発明の一実施形態は、特に、航空機フレーマーに対して両方のタイプの電力へのアクセスを与えるシステムアーキテクチャを提供する。そのようにすれば、航空機フレーマーは航空機の特定の用途のためにいずれのタイプの電力も選択することができる。
【００４０】
この明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許され得る範囲は、請求項によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が請求項の文字通りの言葉と異ならない構造要素を有する場合、または、それらが請求項の文字通りの言葉と実質的な差異がなく等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
【図１】
0005934326.tif 000002
【図２】
0005934326.tif 000003