(57)【要約】  ガスタービンエンジン（１２）を使用して抽気を航空機の環境制御システム（４８）に供給する方法および航空機は、環境制御システム（４８）に対する抽気需要を決定することと、低圧および高圧抽気（６６、６６ａ、６６ｂ、６８）を選択的に環境制御システム（４８）に供給することとを含み、選択的供給は、調整空気流が決定された抽気需要を満たすように制御される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１２）を使用して抽気を環境制御システム（４８）に提供する方法（２００）であって、前記方法（２００）は、
前記環境制御システム（４８）に対する抽気需要を決定すること（２１０）と、
前記ガスタービンエンジン（１２）の圧縮機から低圧抽気（６６、６６ａ、６６ｂ）および高圧抽気（６８）を、ターボエアサイクルマシン（３８）の第１タービン部（４０ａ）と第１圧縮機部（４２ａ）または第２圧縮機部（４２ｂ）の少なくとも一方に選択的に供給し、前記第１タービン部（４０ａ）は冷却空気流（７０）を放出し、前記第１圧縮機部（４２ａ）または前記第２圧縮機部（４２ｂ）のうちの前記少なくとも一方は圧縮空気流（７２ａ、７２ｂ、７２ｃ）を放出すること（２２０）と、
前記冷却空気流（７０）を第２タービン部（４０ｂ）に選択的に供給し、前記第２タービン部（４０ｂ）はさらなる冷却空気流（７０）を放出すること（２３０）と、
前記第１タービン部（４０ａ）から放出された前記冷却空気流（７０）または前記第２タービン部（４０ｂ）から放出された前記さらなる冷却空気流（７０）の少なくとも一方を、前記第１圧縮機部（４２ａ）または前記第２圧縮機部（４２ｂ）の少なくとも一方から放出された前記圧縮空気流（７２ａ、７２ｂ、７２ｃ）と組み合わせて調整空気流（７４）を形成すること（２５０）と
を含み、
低圧抽気（６６、６６ａ、６６ｂ）および高圧抽気（６８）を前記選択的に供給すること（２２０）と、前記冷却空気流（７０）を選択的に供給すること（２３０）は、前記調整空気流（７４）が前記決定された抽気需要を満たすように制御される、方法（２００）。
【請求項２】
低圧抽気（６６、６６ａ、６６ｂ）および高圧抽気（６８）を前記選択的に供給すること（２２０）が、低圧抽気（６６、６６ａ、６６ｂ）を前記第１圧縮機部（４２ａ）と前記第２圧縮機部（４２ｂ）の両方に選択的に供給することを含む、請求項１に記載の方法（２００）。
【請求項３】
前記第１圧縮機部（４２ａ）と前記第２圧縮機部（４２ｂ）とが並行して供給される、請求項２に記載の方法（２００）。
【請求項４】
前記抽気需要を決定すること（２１０）は、前記環境制御システム（４８）に対する流量需要を決定することを含む、請求項１に記載の方法（２００）。
【請求項５】
前記決定された流量需要に基づいて、前記第１圧縮機部（４２ａ）および前記第２圧縮機部（４２ｂ）に供給される流量を決定することをさらに含む、請求項４に記載の方法（２００）。
【請求項６】
低圧抽気（６６、６６ａ、６６ｂ）を選択的に供給することは、低圧抽気（６６、６６ａ、６６ｂ）および周囲空気（５１）を前記第１圧縮機部（４２ａ）または前記第２圧縮機部（４２ｂ）の少なくとも一方に選択的に供給することをさらに含む、請求項１に記載の方法（２００）。
【請求項７】
航空機（１０）であって、
抽気入口（４９）を有する環境制御システム（４８）と、
少なくとも１つの低圧抽気供給源と、少なくとも１つの高圧抽気供給源とを有するガスタービンエンジン（１２）と、
回転連結された第１タービン部（４０ａ）、第２タービン部および第１圧縮機部（４２ａ）と選択的に回転連結された第２圧縮機部（４２ｂ）とを有するターボエアサイクルマシン（３８）と、
低圧および高圧抽気供給源を、第１タービン部（４０ａ）と、第１圧縮機部（４２ａ）または第２圧縮機部（４２ｂ）の少なくとも一方に選択的に流体連結する上流ターボエジェクタと、
第１タービン部（４０ａ）または第２タービン部（４０ｂ）の少なくとも一方からの流体出力を、第１圧縮機部（４２ａ）または第２圧縮機部（４２ｂ）の少なくとも一方からの流体出力と流体的に組み合わせて、環境制御システム（４８）の抽気入口（４９）に供給される共通の流れにする下流ターボエジェクタ（４４）と
を備えた、航空機（１０）。
【請求項８】
前記第１圧縮機部（４２ａ）と前記第２圧縮機部（４２ｂ）とが並列である、請求項７に記載の航空機（１０）。
【請求項９】
前記第１タービン部（４０ａ）、前記第２タービン部（４０ｂ）、および前記第１圧縮機部（４２ａ）は、共通シャフト（４１）に回転連結されている、請求項８に記載の航空機（１０）。
【請求項１０】
前記第２圧縮機部（４２ｂ）を前記共通シャフト（４１）に選択的に連結するように構成された、クラッチアセンブリ、分離機構、または機械的ヒューズ切断のうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項９に記載の航空機（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二重圧縮機４ホイールターボマシンを用いた環境制御システムの改善された予冷方法および航空機に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の航空機は、空調、加圧、および除氷などの環境制御システム（ＥＣＳ）を含む航空機上の他のシステムで使用するために、航空機のエンジンから熱風を取り込む抽気システムを有している。ＥＣＳは、抽気システムから受け取る抽気の圧力または温度に対する制限を含み得る。現在、航空機エンジン抽気システムは、他の航空機システムによって必要とされるかまたは利用されるように、予冷熱交換器を利用してエンジンからの熱風を持続可能な温度に事前調整する。予冷熱交換器は廃熱を発生させ、これは通常利用されずに航空機から排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／２５０８９８号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本開示の一態様では、ガスタービンエンジンを使用して抽気を環境制御システムに提供する方法は、環境制御システムに対する抽気需要を決定することと、ガスタービンエンジンの圧縮機から低圧抽気および高圧抽気を、ターボエアサイクルマシンの第１タービン部と第１圧縮機部または第２圧縮機部の少なくとも一方に選択的に供給し、第１タービン部は冷却空気流を放出し、第１圧縮機部または第２圧縮機部のうちの少なくとも一方は圧縮空気流を放出することと、冷却空気流を第２タービン部に選択的に供給し、第２タービン部はさらなる冷却空気流を放出することと、タービン部から放出された冷却空気流または第２タービン部から放出されたさらなる冷却空気流の少なくとも一方を、第１圧縮機部または第２圧縮機部の少なくとも一方から放出された圧縮空気流と組み合わせて調整空気流を形成することとを含み、低圧抽気および高圧抽気を選択的に供給することと、冷却空気流を選択的に供給するこことは、調整空気流が決定された抽気需要を満たすように制御される。
【０００５】
本開示の別の態様では、航空機は、抽気入口を有する環境制御システムと、少なくとも１つの低圧抽気供給源と、少なくとも１つの高圧抽気供給源とを有するガスタービンエンジンと、回転連結された第１タービン部、第２タービン部および第１圧縮機部と選択的に回転連結された第２圧縮機部とを有するターボエアサイクルマシンと、低圧および高圧抽気供給源を、第１タービン部と、第１圧縮機部または第２圧縮機部の少なくとも一方に選択的に流体連結する上流ターボエジェクタと、第１タービン部または第２タービン部の少なくとも一方からの流体出力を、第１圧縮機部または第２圧縮機部の少なくとも一方からの流体出力と流体的に組み合わせて、環境制御システムの抽気入口に供給される共通の流れにする下流ターボエジェクタと、を備える。
【０００６】
本開示のさらに別の態様では、航空機の環境制御システムに空気を供給する方法であって、方法は、周囲空気、低圧抽気、または高圧抽気のうちの少なくとも幾つかをターボエアサイクルマシンに選択的に供給し、環境制御システムの動作上の需要により抽気を事前調整することを含み、選択的供給は、所望の流れ容量に基づいて第１圧縮機部または第２圧縮機部のうちの少なくとも一方に選択的に供給することを含み、事前調整は、さらなる冷却のために、ターボエアサイクルマシンの第１タービン部からターボエアサイクルマシンの第２タービン部に放出された流体出力を選択的に供給することを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本明細書に記載の様々な態様による抽気システムを有する航空機の斜視図である。
【図２】図１の航空機で利用することができる例示的な航空機用ガスタービンエンジンの一部の概略断面図である。
【図３】本明細書に記載の様々な態様による、図１の航空機で利用することができるガスタービンエンジン抽気システムの概略図である。
【図４】本明細書に記載の様々な態様による、図１の航空機で利用することができる２ガスタービンエンジン抽気システム構成の概略図である。
【図５】図３および図４に示すようなターボエジェクタに利用することができるバルブの概略図である。
【図６】本明細書に記載の様々な態様による、抽気を環境制御システムに提供する方法を示す流れ図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本開示の実施形態を示しており、抽気システム２０を含み得る航空機１０を示しており、その一部のみが明確さのために示されている。図示のように、航空機１０は、ガスタービンエンジン１２、胴体１４、胴体１４内に配置されたコックピット１６、および胴体１４から外側に延びる翼アセンブリ１８などの複数のエンジンを含み得る。航空機はまた、環境制御システム（ＥＣＳ）４８を含み得る。ＥＣＳ４８は、例示目的のみのために航空機１０の胴体１４の一部に概略的に示されている。ＥＣＳ４８は、抽気システム２０と流体連結されて、ガスタービンエンジン１２から抽気の供給を受ける。
【０００９】
抽気システム２０をガスタービンエンジン１２に接続して、ガスタービンエンジン１２から受け取った高温、高圧空気、低圧空気、低温、またはそれらの組み合わせを航空機１０内で航空機１０の環境制御のために使用することができる。より具体的には、エンジンは、ガスタービンエンジン１２の長さまたは動作段に沿って配置された一セットの抽気ポート２４を含み、その結果、対応する一セットの抽気ポート２４として抽気をガスタービンエンジン１２から受け取り、捕捉し、または除去することができる。この意味で、抽気システム２０の所望の動作または抽気需要に基づいて、抽気質量流量（例えば、毎分ポンド）、抽気温度または抽気圧力を含むがこれらに限定されない様々な抽気特性を選択することができる。さらに、航空機１０の環境制御のために航空機１０内で周囲空気を使用することができると考えられる。本明細書で使用されるように、航空機１０の環境制御、すなわち航空機１０のＥＣＳ４８は、機内または胴体を加圧し、機内または胴体を加熱または冷却するなどのために航空機の一部の防氷または除氷用のサブシステムを含み得る。ＥＣＳ４８の動作は、航空機１０の乗客の数、航空機１０の飛行段階、またはＥＣＳ４８の動作サブシステムのうちの少なくとも１つの関数であり得る。航空機１０の飛行段階の例としては、グラウンドアイドリング、タクシー、離陸、上昇、巡航、降下、ホールド、および着陸が挙げられるがこれらに限定されない。ＥＣＳによる抽気システム２０の需要は、例えば航空機１０の状態に基づいてサブシステムが必要とされるときに動的になり得る。
【００１０】
民間航空機１０が示されているが、本発明の実施形態は任意の種類の航空機１０に使用することができると考えられる。さらに、２つのガスタービンエンジン１２が翼アセンブリ１８上に示されているが、翼アセンブリ１８上の単一のガスタービンエンジン１２を含む任意の数のガスタービンエンジン１２、または胴体１４に搭載された単一のガスタービンエンジンさえも含め得ることが理解されよう。
【００１１】
図２は、航空機１０のガスタービンエンジン１２の断面図を示している。ガスタービンエンジン１２は、直列の関係で、ファン２２、圧縮機部２６と、燃焼部２５と、タービン部２７と、排気部２９とを含み得る。圧縮機部２６は、直列の関係で、多段低圧圧縮機３０と多段高圧圧縮機３２とを含み得る。
【００１２】
ガスタービンエンジン１２はまた、低圧圧縮機３０から低圧抽気を引き出す、吸い込む、または受け取るように構成された低圧抽気ポート３４と、高圧圧縮機３２から高圧抽気を引き出す、吸い込む、または受け取るように構成された高圧抽気ポート３６とを含んで示される。抽気ポート３４、３６もまた、対応する出力信号を提供することができる様々なセンサ２８と連結して示されている。非限定的な例として、センサ２８はそれぞれの温度センサ、それぞれの流量センサ、またはそれぞれの圧力センサを含み得る。単一の低圧抽気ポート３４のみが図示されているが、低圧圧縮機３０は、限定されるものではないが、抽気質量流量、抽気温度、または抽気圧力を含む様々な抽気特性を引き出す、吸い込む、または受け取るように、圧縮機３０の多段に配置された一セットの低圧抽気ポート３４を含み得る。同様に単一の高圧抽気ポート３６のみが図示されているが、高圧圧縮機３２は、限定されるものではないが、抽気質量流量、抽気温度、または抽気圧力を含む様々な抽気特性を引き出す、吸い込む、または受け取るように、一セットの高圧抽気ポート３６を含み得る。本開示の非限定的な実施形態は、低圧または高圧抽気ポート３４、３６の少なくとも一方が、補助動力装置（ＡＰＵ）または地上カートユニット（ＧＣＵ）からの抽気ポートを含み得るような構成をさらに含むことができ、これによりＡＰＵまたはＧＣＵは、エンジン抽気ポート３４、３６に加えてまたはその代わりに、増大した圧力および調整された温度の空気流を提供することができる。
【００１３】
ガスタービンエンジン１２の運転中、ファン２２の回転は空気を吸い込むので、空気の少なくとも一部が圧縮機部２６に供給される。空気は、低圧圧縮機３０によって低圧に加圧された後、高圧圧縮機３２によってさらに高圧に加圧される。エンジン動作のこの時点で、低圧抽気ポート３４と高圧抽気ポート３６は、それぞれ低圧圧縮機３０からの低圧空気と高圧圧縮機３２からの高圧空気を吸い込んで、ＥＣＳ４８に空気を供給するための抽気システムに空気を供給する。高圧抽気ポート３６から吸い込まれなかった高圧空気は、燃焼部２５に送られ、そこで高圧空気は燃料と混合されて燃焼する。燃焼ガスはタービン部２７の下流に送られタービン部は、タービン部２７を通過するガスによって回転する。タービン部２７の回転は、次に、タービン部２７の上流のファン２２および圧縮機部２６を回転させる。最後に、燃焼ガスは、排気部２９を通ってガスタービンエンジン１２から排出される。
【００１４】
図３は、ガスタービンエンジン１２、抽気システム２０、およびＥＣＳ４８を含む航空機１０の一部の概略図を示す。図示のように、抽気システム２０は、一セットのガスタービンエンジン（単一のガスタービンエンジン１２としてのみ図示）と上流側で流体連結され、ＥＣＳ４８と下流側で流体連結されたターボエアサイクルマシン３８を含み得る。ターボエアサイクルマシン３８は、第１タービン部４０ａ、第２タービン部４０ｂ、第１圧縮機部４２ａ、および第２圧縮機部４２ｂを含むことができ、それらはすべて共通シャフト４１に回転連結できる。この意味で、ターボエアサイクルマシン３８は、４つのホイール、すなわち第１タービン部４０ａおよび第２タービン部４０ｂならびに第１圧縮機部４２ａおよび第２圧縮機部４２ｂを含み得る。ターボエアサイクルマシン３８の抽気システム２０は、ターボエアサイクルマシン３８の下流に配置された流れミキサまたはターボエジェクタ４４を含み得る。
【００１５】
低圧抽気ポート３４および高圧抽気ポート３６は、比例混合または制御可能バルブアセンブリ４５によって、ターボエアサイクルマシン３８と流体連結することができる。制御可能バルブアセンブリ４５の非限定的な例は、混合、比例混合、または非混合構成を含み得る。別の非限定的な例では、比例混合アセンブリは比例混合エジェクタバルブアセンブリを含み得る。一態様では、比例混合エジェクタバルブアセンブリまたは制御可能バルブアセンブリ４５は、低圧および高圧抽気をターボエアサイクルマシン３８に供給するように構成することができる。比例混合エジェクタバルブアセンブリまたは制御可能バルブアセンブリ４５の非限定的な例は、ターボエジェクタまたは混合エジェクタアセンブリを含むことができ、高圧抽気ポート３６は、低圧抽気ポート３４の低圧抽気の少なくとも一部を取り込むか、または低圧抽気ポート３４から空気を「引き出し」て、混合された、合流した、または混入された空気をターボエアサイクルマシン３８に供給する。
【００１６】
本開示の実施形態は、低圧抽気および高圧抽気の供給比が、所定の比を決して下回らないように、あるいは決して超えないように選択することができる態様を含み得る。例えば、供給比の態様は、ターボエアサイクルマシン３８のタービン部４０ａ、４０ｂと圧縮機部４２ａ、４２ｂとの間のエネルギーまたは動力のバランスを含み得る、またはバランスを維持するように決定することができる。ガスタービンエンジン１２の低圧抽気ポート３４を、第１制御可能バルブ４６およびバルブ８６を介して、ターボエアサイクルマシン３８の第１圧縮機部４２ａおよび第２圧縮機部４２ｂと流体連結することができる、比例混合エジェクタバルブアセンブリまたは制御可能バルブアセンブリ４５の別の非限定的な例を含めることができる。さらに、ガスタービンエンジン１２の高圧抽気ポート３６は、第２制御可能バルブ５０を介して、ターボエアサイクルマシン３８の第１タービン部４０ａと直接流体連結することができる。第１制御可能バルブ４６または第２制御可能バルブ５０あるいはバルブ８６の非限定的な例は、完全比例または連続バルブを含み得る。
【００１７】
制御可能バルブ４６は、一体型チェックバルブ４６ａを含む供給源選択オプションと組み合わされるように示されている。このようにして、第１制御可能バルブ４６は、周囲空気流または低圧抽気流６６を供給するための供給源選択バルブとして機能する。この意味で、第１制御可能バルブ４６は、周囲空気流または低圧抽気流６６の一方または他方だけを供給するように動作することができる。一体型チェックバルブ４６ａが、周囲空気入口から低圧抽気流６６に向かって、流体横断または選択的流体横断を提供するように選択または構成されてもよい本開示の実施形態を含めることができる。別の例では、一体型チェックバルブ４６ａは、背圧下で、すなわち低圧抽気流導管内の圧力が周囲空気入口の気圧よりも高いまたは大きい場合、一体型チェックバルブ４６ａは閉じるまたは閉鎖位置に自己作動するように選択または構成できる。別の例では、一体型チェックバルブ４６ａは、ターボエアサイクルマシン３８を動作させるのに十分な所定の気圧に対して自己作動するように構成または選択することができる。この意味で、一体型チェックバルブ４６ａは、低圧抽気が周囲空気入口に逆流するのを防止することができる。さらに、一体型チェックバルブは、本明細書に記載のすべての比例的供給能力を提供するように構成することができる。
【００１８】
バルブ８６を追加することにより、第２圧縮機部４２ｂへの空気流の選択的供給が可能になる。バルブ８６の制御は、第１圧縮機部４２ａおよび第２圧縮機部４２ｂからの圧力整合を可能にする。第１圧縮機部４２ａと並列に第２圧縮機部４２ｂを追加することは、必ずしも出口圧力または温度を上昇させることなく流れ容量を増大させる。並列に動作する二重圧縮機部４２ａ、４２ｂは、同等に動作する単一圧縮機部よりも、それらの総合容量において「より低温」（すなわち、より低い動作温度）で動作可能に動作することができる。第１圧縮機部４２ａと並列の第２圧縮機部４２ｂは、それらの配置に応じて航空機内の設置面積を減らすことができる。ターボエアサイクルマシン３８のそのような部分は航空機１０のパイロン上の利用可能なスペースが限られている場合があるため、これは重要である。別の非限定的な例では、第１および第２圧縮機部４２ａ、４２ｂの両方を並行して利用することは、質量流れ（例えば空気流）需要などの抽気需要に少なくとも部分的に基づいて圧縮機段アンローディングを可能にする。本明細書に記載の態様とは対照的に、従来のシステムは、より高容量の単一圧縮機をアンロードしなければならない可能性がある。
【００１９】
バルブ８６を図示し説明したが、バルブ８６の代わりに追加の制御機構を本開示の態様に含めることができる。１つの非限定的な例では、それぞれの圧縮機部４２ａ、４２ｂの出口圧力を調整するように含めることができかつ構成することができる圧縮機出口ディフューザを優先して、バルブ８６をなくすことができる。別の非限定的な例では、バルブ８６は、本明細書で説明されるように、出力圧力が一致するまで、他方の圧縮機部（例えば、第２圧縮機部４２ｂ）と比較して、一方の圧縮機部（例えば、第１圧縮機部４２ａ）の流れ受け入れ（したがって容量）を変えるように構成できる一セットの圧縮機入口ガイドベーンを優先して、なくすことができる。圧縮機出口ディフューザまたは入口ガイドベーンは、コントローラモジュール６０によって動作可能に制御できる。
【００２０】
比例バルブアセンブリ４５は、航空機の飛行段階またはガスタービンエンジン１２の回転速度に応答して、関連して、またはその関数として動作することができる。例えば、ガスタービンエンジン１２の回転速度は運転サイクル内で変化することができ、その間に比例混合エジェクタバルブアセンブリまたは制御可能バルブアセンブリ４５をガスタービンエンジンの過渡状態または動的状態に基づいて調整することができる。本開示の実施形態は、１００％の第１抽気および０％の第２抽気など、任意の割合の低圧抽気対高圧抽気の供給が可能である。同様に、比率は、エンジン状態に対する動的応答に基づいて、またエネルギーバランス、エネルギーバランス抽気需要、またはターボエアサイクルマシンアセンブリのタービン部と圧縮機部との間のパワーバランスを維持するために予め決定することができる。
【００２１】
低圧抽気ポート３４によって提供される低圧抽気は、それぞれの第１制御可能バルブ４６および第２制御可能バルブ５０の下流で第１タービン部４０ａにさらに提供することができ、第１タービン部４０ａに低圧抽気を提供する流体継手は、低圧抽気ポート３４からターボエアサイクルマシン３８の高圧抽気ポート３６または第１タービン部４０ａに向かう方向に付勢されたチェックバルブ５２を含み得る。この意味で、チェックバルブ５２は、流体が低圧抽気ポート３４から高圧抽気ポート３６またはターボエアサイクルマシン３８の第１タービン部４０ａにのみ流れることができるように構成されている。
【００２２】
チェックバルブ５２が、高圧抽気ポート３６に向けたそれぞれの低圧抽気ポート３４における流れの所定またはそれぞれの圧力下で、低圧抽気ポート３４から高圧抽気ポート３６に向かう流体横断を提供するように選択または構成された本開示の実施形態を含めることができる。例えば、チェックバルブ５２は、図示のように、流体横断のみを提供するように選択または構成することができ、高圧抽気ポート３６の気圧は低圧抽気ポート３４の気圧より低い。別の例では、チェックバルブ５２は、背圧下で、すなわち高圧抽気ポート３６の圧力が、低圧抽気ポート３４の気圧よりも高いかまたは大きい場合、チェックバルブ５２は閉じるまたは閉鎖位置に自己作動するように選択または構成できる。あるいは、本開示の実施形態は、低圧抽気ポート３４から高圧抽気ポート３６に向かって選択的流体横断を提供するように制御可能なチェックバルブ５２、またはターボエジェクタまたは混合エジェクタ比例アセンブリを含み得る。
【００２３】
ターボエアサイクルマシン３８の第１圧縮機部４２ａおよび第２圧縮機部４２ｂは、圧縮機出力５４を含み得る。チェックバルブ８８の追加は、第１圧縮機部４２ａから第２圧縮機部４２ｂへの逆流または圧力を防ぐ。
【００２４】
デカプラ８０は、第１圧縮機部４２ａと第２圧縮機部４２ｂとの間の共通シャフト４１の部分に動作可能に連結することができる。デカプラ８０は、第２圧縮機部４２ｂを共通シャフト４１または共通シャフト４１の残りの部分から切り離すように構成された任意の適切な機構であり得る。デカプラ８０は、クラッチまたは機械的ヒューズ切断を含み得るが、それらに限定されない。デカプラ８０は任意選択であり得、第２圧縮機部４２ｂは代替的に常に共通シャフト４１に連結され得ることが理解される。デカプラ８０は、第２圧縮機部４２ｂを第１圧縮機部４２ａから切り離すように構成され、航空機１０の占有率の関数として容量の減少を可能にする。デカプラ８０は、任務要件または抽気需要に基づいて、コントローラモジュール６０などのプロセッサによって自動的に、または乗務員またはユーザによって選択されるエンジン始動前に手動で制御できると考えられる。非限定的な一例では、デカプラ８０は、インフライトなど圧縮機部４２ａ、４２ｂが動作している間に、第１圧縮機部４２ａまたは共通シャフト４１から第２圧縮機部４２ｂを動作可能に切り離すことができる。別の非限定的な例では、デカプラ８０は、圧縮機部４２ａ、４２ｂが動作していないときにのみ、第２圧縮機部４２ｂを第１圧縮機部４２ａまたは共通シャフト４１に動作可能に再連結することができる。圧縮機部４２ａ、４２ｂが動作していない間のみの再連結は、例えば、再連結が作動中に可能にされた場合、ベアリング、ギア、共通シャフト４１などにより引き起こされる可能性のある損傷に起因し得る。
【００２５】
第１タービン部４０ａは、冷却空気流７０を画定する第１タービン出力５６を含み得る。第１タービン出力５６は、任意選択で比例的に第２タービン部４０ｂに供給することができる。より具体的には、第１タービン出力５６は、第２タービン部４０ｂに流体連結されて示されている。第１タービン出力５６はまた、バイパス導管４３に流体連結することができる。図示のように、バイパス導管４３は、流体出力５６が第２タービン部４０ｂに提供される必要がないように、第１タービン部４０ａの流体出力５６を下流のターボエジェクタ４４に流体連結することができる。バイパス導管４３を通って下流のターボエジェクタ４４への流体流れを選択的に制御するために、バイパスバルブ４７が含まれている。バイパスバルブ４７は、比例バルブまたは連続バルブを含むがこれらに限定されない任意の適切なバルブであり得る。第２タービン部４０ｂは、空気流を画定する第２タービン出力７１を含み得る。第２タービン部４０ｂを迂回する第１タービン出力５６は矢印で概略的に示されており、バイパス空気流７３を画定する。
【００２６】
圧縮機出力５４、任意の第２タービン出力７１、および任意のバイパス空気流７３は、ターボエアサイクルマシン３８の下流で流体的に組み合わされる。流れミキサは、圧縮機出力５４、任意の第２タービン出力７１、および任意のバイパス空気流７３を、ＥＣＳ４８の抽気入口４９に供給される共通混合流７４に流体的に組み合わせるように構成される。このようにして、下流ターボエジェクタ４４は、バイパス空気流７３の形態の第１タービン部４０ａからの流体出力と、第２タービン出力７１の形態の第２タービン部４０ｂとを、圧縮機出力５４の形態の圧縮機部からの流体出力と共に流体的に組み合わせて、ＥＣＳ４８の抽気入口４９に供給される共通の流れ７４にする。この意味で、抽気システム２０は、ＥＣＳ４８の抽気入口４９によって抽気が受け取られる前に抽気を事前調整する。
【００２７】
第２タービン出力７１とバイパス空気流７３とは流体連結されて、合流タービン出力空気流７５または冷却空気流を画定する。図示の実施形態の流れミキサでは、ターボエジェクタ４４は、狭い部分５８、すなわちターボエジェクタ４４の「スロート」を横切るときにタービン出力空気流７５を加圧し、圧縮機出力５４をターボエジェクタ４４の狭い部分５８に流体噴射する。圧縮機出力５４の加圧タービン出力空気流７５への噴射は、圧縮機出力５４とタービン出力空気流７５とを流体的に組み合わせる。ターボエジェクタ４４の共通空気流７４は、抽気入口４９でＥＣＳ４８の下流側に流体連結されている。圧縮機出力５４、タービン出力空気流７５、またはターボエジェクタ４４（例えば、狭い部分５８の下流）が一セットのセンサ２８を含み得る本開示の実施形態を含めることができる。
【００２８】
「エジェクタポンプ」または「エジェクタバルブ」と呼ばれることもあるターボエジェクタ４４は、ベンチュリ絞りの入力端で高圧源からノズルに空気を注入することによって動作し、ノズルには低圧空気供給源もまた供給される。高圧源からの空気は、下流で低圧流へ高速で放出される。空気流の隣接によって引き起こされる摩擦によって、低圧の空気が加速され（「混入され」）、ベンチュリ絞りを通して引き込まれる。低圧空気流中に噴出された高圧空気が低圧空気供給源の低圧に向かって膨張するにつれて、速度が増し、合流または混合空気流の流れをさらに加速させる。低圧空気流が高圧源による混入によって加速されるにつれて、低圧源の温度および圧力が低下し、その結果タービン出力からより多くのエネルギーが抽出または「回収」される。高圧空気供給源が低圧空気供給源よりも高い温度にある、本開示の非限定的な実施形態を含めることができる。しかしながら、本開示の代替の実施形態では、混入および混合プロセスは、高圧空気源が低圧空気供給源よりも高い温度を有することなく起こり得る。上述の実施形態は、ターボエアサイクルマシン３８の下流に示されたターボエジェクタ４４、ならびに制御可能バルブアセンブリ４５のターボエジェクタの実施形態に適用される。
【００２９】
航空機１０または抽気システム２０はまた、プロセッサ６２およびメモリ６４を有するコントローラモジュール６０を含み得る。コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２は、センサ２８、第１制御可能バルブ４６、第２制御可能バルブ５０、バイパスバルブ４７、およびＥＣＳ４８を含む抽気システム２０に動作可能にまたは通信可能に連結することができる。コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２はさらに、抽気システム２０の流体継手に沿って分散されたセンサ２８と動作可能にまたは通信可能に連結することができる。メモリ６４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、またはディスク、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどのような１つもしくは複数の異なるタイプのポータブル電子メモリ、またはこれらのタイプのメモリの任意の適切な組み合わせを含み得る。コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２はさらに、任意の適切なプログラムを実行するように構成することができる。例えば、コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２はまた、航空機１０の他のコントローラ、プロセッサ、またはシステムと接続できるか、または航空機１０の別のコントローラ、プロセッサ、またはシステムの一部として、または副構成要素として含まれ得る、本開示の非限定的な実施形態を含めることができる。一例では、コントローラモジュール６０は、フルオーソリティデジタルエンジンまたは電子機器コントローラ（ＦＡＤＥＣ）、機内航空電子コンピュータまたはコントローラ、あるいは共通のデータリンクまたはプロトコルによって遠隔配置されたモジュールを含み得る。
【００３０】
情報のコンピュータ検索可能データベースを、メモリ６４に記憶することができ、コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２によってアクセスできる。コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２は、データベースを表示するかまたはデータベースにアクセスするために一セットの実行可能命令を実行することができる。あるいは、コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２を情報のデータベースに動作可能に連結することができる。例えば、このようなデータベースは、代替のコンピュータまたはコントローラに記憶することができる。データベースは、複数のデータのセットを有する単一のデータベース、共にリンクされた複数の個別のデータベース、または単純なデータのテーブルを含む任意の適切なデータベースであり得ることが理解されよう。データベースは、多数のデータベースを組み込むことができること、またはデータベースが実際には多数の別々のデータベースであり得ることが考えられる。データベースは、とりわけ、センサ出力の基準値に関連する履歴データ、ならびに航空機１０の履歴抽気システム２０データおよび全航空機に関連する履歴データを含み得るデータを格納することができる。データベースはまた、履歴値または集約値を含む基準値を含み得る。
【００３１】
ガスタービンエンジン１２の動作中、抽気システム２０は、先に説明したように、低圧抽気ポート３４に沿って低圧抽気流６６を供給し、高圧抽気ポート３６に沿って高圧抽気流６８を供給する。高圧抽気流６８は、ターボエアサイクルマシン３８の第１タービン部４０ａおよび任意選択で第２タービン部４０ｂに送達され、次にターボエアサイクルマシン３８はタービンと相互作用して第１タービン部４０ａおよび第２タービン部４０ｂの回転を駆動する。高圧抽気流６８は、第１タービン出力空気流として第１タービン出力５６で第１タービン部４０ａを出る。本明細書で説明するように、チェックバルブ５２または上流ターボエジェクタまたは混合エジェクタ比例アセンブリの動作、あるいはそれぞれの低圧抽気ポート３４および高圧抽気ポート３６のそれぞれの気流６６、６８に応じて、低圧抽気流６６の第１部分６６ａは第１圧縮機部４２ａに送達することができ、低圧抽気流６６の第２部分６６ｂはターボエアサイクルマシン３８の第２圧縮機部４２ｂに送達することができ、低圧抽気流６６の第３部分は、ターボエアサイクルマシン３８の第１タービン部４０ａおよび任意選択で第２タービン部４０ｂに送達することができる。例えば、本開示の実施形態は、第１タービン部４０ａおよび任意選択で第２タービン部４０ｂに送達される空気流が、完全に低圧抽気流６６を含むか、低圧抽気流６６を含まない、またはその間の一部を含み得る操作を含み得る。低圧抽気流６６の第２部分はまた、制御可能バルブ５０が高圧抽気流６８を提供しないように設定されている場合などに、第１タービン部４０ａおよび第２タービン部４０ｂの回転を駆動するために利用できる。
【００３２】
コントローラモジュール６０は、バイパスバルブ４７を作動させて、ある量の第１タービン出力５６をターボエアサイクルマシン３８の第２タービン部４０ｂに供給するように構成されていることが理解されよう。コントローラ６０は、合流空気流７４、タービン出力空気流７５、第１タービン出力５６、それらの任意の組み合わせなどの温度センサを含む任意のセンサ２８からの入力に基づいて、バイパスバルブ４７を動作させることができると考えられる。本開示の実施形態は、第１タービン出力５６が１００％未満の冷却空気流を第２タービン部４０ｂに供給することができるか、または第１タービン出力５６が１００％の冷却空気流を第２タービン部４０ｂに供給することができる動作を含み得る。
【００３３】
低圧抽気流６６の第１部分６６ａは、第１圧縮機部４２ａの回転によって圧縮することができる。低圧抽気流６６の第２部分６６ｂは、第１タービン部４０ａおよび第２タービン部４０ｂと回転連結された第２圧縮機部４２ｂによって圧縮することができる。圧縮された低圧抽気は、組み合わせて圧縮空気流７２ｃを形成することができる圧縮機出力空気流７２ａおよび７２ｂとして、圧縮機出力５４で第１圧縮機部４２ａおよび第２圧縮機部４２ｂを出る。タービン出力空気流７５と圧縮機出力空気流７２ｃは、ターボエジェクタ４４内で合流して合流空気流７４を形成し、これはさらにＥＣＳ４８に供給される。この意味で、合流空気流７４は、低圧および高圧抽気流６６、６８の組成または比、あるいは合流したタービン出力と圧縮機出力空気流７５、７２ｃの組成または比として表すことができる。
【００３４】
第１圧縮機部４２ａおよび第２圧縮機部４２ｂによる低圧空気流６６の圧縮は、低圧空気流６６と比較して、より高圧およびより高温の圧縮機出力空気流７２ｃを生成する。さらに、第１タービン部４０ａおよび第２タービン部４０ｂによって受け取られる空気流、すなわちターボエジェクタまたは混合エジェクタ比例アセンブリを介してチェックバルブ５２を介した高圧空気流６８および選択的低圧空気流６６は、第１タービン部４０ａおよび第２タービン部４０ｂの入力空気流６６、６８と比較して、より低い圧力およびより低い温度のタービン出力空気流７５を発生する。この意味で、第１圧縮機部４２ａおよび第２圧縮機部４２ｂは、より高温でより高圧空気流７２ｃを出力または放出し、一方、第１タービン部４０ａは、関連する入力空気流６６、６８と比較してより低温および低圧の空気流７０を出力または放出する。第２タービン部４０ｂは、空気流７０と比較してさらに冷たい空気流７１を出力または放出する。
【００３５】
コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２は、例えばＥＣＳ４８によって生成された抽気需要を動作可能に受け取るように構成することができる。抽気需要は、抽気需要信号７６によってコントローラモジュール６０またはプロセッサ６２に供給することができ、抽気需要信号には、流量、温度、圧力、または質量流量（例えば空気流）が含まれるがこれらに限定されない抽気需要特性が含まれる。抽気需要信号７６に応答して、コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２は、比例量の低圧抽気流６６および高圧抽気流６８をターボエアサイクルマシン３８に動作可能に供給することができる。低圧抽気流６６と高圧抽気流６８との比例関係は、それぞれの第１または第２制御可能バルブ４６、５０によって、またチェックバルブ５２または混合エジェクタ比例アセンブリの選択的動作によって制御できる。
【００３６】
低圧および高圧抽気流６６、６８の比例供給は、タービン出力空気流７５および圧縮機出力空気流７２ｃ、またはターボエアサイクルマシン３８動作に直接または幾何学的に比例させることができる。タービン出力空気流７５および圧縮機出力空気流７２ｃはターボエアサイクルマシン３８の下流で合流され、合流空気流７４はＥＣＳ４８に供給される。１つの非限定的な例では、圧縮機出力空気流７２ｃはタービン出力空気流７５を狭い部分５８に送り込み、音波条件下で混合することができる。混合流れ圧力は、合流空気流７４を介して静的に回収し、所望の条件でターボエジェクタ４４を出力する。この意味で、合流空気流７４は、抽気システム２０、制御可能バルブ４６、５０、チェックバルブ５２、ターボエジェクタまたは混合エジェクタ比例アセンブリ、ターボエアサイクルマシン３８、タービン出力空気流７５と圧縮機出力空気流７２ｃの合流、またはそれらの任意の組み合わせによって調整され、抽気に対するＥＣＳ４８の需要を満たす。
【００３７】
コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２の一方は、ＥＣＳ４８の抽気需要を決定し、低圧または高圧抽気流６６、６８を比例的または選択的に供給し、制御可能バルブ４６、５０を操作し、それぞれの高圧および低圧空気流６６、６８に応じるチェックバルブ５２、あるいはターボエジェクタまたは混合エジェクタ比例アセンブリの動作、またはそれらの組み合わせのための実行可能命令セットを有するコンピュータプログラムの全部または一部を含み得る。本明細書で使用されるように、低圧または高圧抽気流６６、６８を「比例的または選択的に供給する」は、低圧または高圧抽気流６６、６８の少なくとも一方を変更または修正することを含み得る。例えば、低圧または高圧抽気流６６、６８を比例的または選択的に供給することは、高圧抽気流６８を変えずに低圧抽気流６６を変えること、またはその逆を含み得る。別の例では、低圧または高圧抽気流６６、６８を比例的または選択的に供給することは、低圧抽気流６６および高圧抽気流６８を変えることを含み得る。また、本明細書で使用されるように、低圧または高圧抽気流６６、６８を「比例的に」供給することは、供給される総抽気流６６、６８に基づいて、高圧抽気流６８に対する低圧抽気流６６の比を変更または修正することを含み得る。言い換えれば、低圧または高圧抽気流６６、６８の比率を変更または修正することができ、低圧および高圧抽気流６６、６８の総空気流に基づいて混合比を含めるまたは説明することができる。
【００３８】
コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２が抽気システム２０の動作を制御するかどうかにかかわらず、プログラムは、機械実行可能命令またはデータ構造を搬送するかまたは格納するための機械可読媒体を含み得るコンピュータプログラム製品を含み得る。このような機械可読媒体は、任意の利用可能な媒体であり得、これはプロセッサを有する汎用もしくは専用コンピュータまたは他の機械によってアクセスすることができる。一般に、このようなコンピュータプログラムは、特定のタスクを実行する、または特定の抽象データタイプを実施するという技術的効果を有するルーチン、プログラム、オブジェクト、構成要素、データ構造などを含み得る。機械実行可能命令、関連するデータ構造、およびプログラムは、本明細書で開示されているような情報の交換を実行するためのプログラムコードの例を表す。機械実行可能命令は、例えば、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または専用処理機械に特定の機能または機能群を実行させる命令およびデータを含み得る。
【００３９】
低圧または高圧抽気流６６、６８の抽気特性は、航空機１０による飛行の巡航部分の間、比較的一定または安定したままであり得るが、航空機１０または高度、速度またはアイドル設定、方位、太陽周期、または地理的な航空機の位置などの飛行特性の変化によって、抽気システム２０内に不整合な空気流６６、６８が生じる可能性がある。したがって、コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２はまた、本明細書で説明するように、抽気システム２０の流体継手に沿って分散されたセンサ２８によって受信された一セットのセンサ入力値の受信に応答して抽気システム２０を動作させるように構成され得る。例えば、コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２は、抽気システム２０を横断する一セットの空気流６６、６６ａ、６６ｂ、６８、７０、７１、７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７３、７４、７５についての所定の、既知の、予想される、推定される、または計算された値を含み得る。航空機１０または飛行特性の変化に応じて、コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２は、ＥＣＳ４８に対する抽気需要を満たすために、低圧または高圧抽気流６６、６８の比例供給を変更することができる。代替として、メモリ６４は、低圧または高圧抽気流６６、６８に関連する比例供給値が、センサ２８読み取り値、測定値などのセットまたはサブセットをコントローラモジュール６０が受け取ることに応答して決定され得るように、データベースまたはルックアップテーブルを含み得る。
【００４０】
センサ２８は、それぞれの温度、流速、または圧力を「感知」、「測定」、または「読み取る」として記載されているが、コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２は、コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２がそれぞれの温度、流速、圧力、またはそれらの組み合わせを表すかまたは示す値を解釈するように、センサ２８出力を感知、測定、推定、計算、決定、または監視するように構成できる。さらに、センサ２８は、これまでに実証されていない追加の構成要素に近接する、または一体化して含まれ得る。例えば、本開示の実施形態は、合流空気流７４を感知するように配置されたセンサ２８を含むことができ、あるいは狭い部分５８、すなわちターボエジェクタ４４の「スロート」内に配置されたセンサ２８を含み得る。
【００４１】
応答動作の別の非限定的な例では、コントローラモジュール６０は、抽気システム２０の抽気需要に基づいて第２制御可能バルブ５０を動作させることができる。抽気需要は、例えば、ターボエジェクタ４４からの所望のまたは要求された出力空気流７４を含み得る。この意味で、コントローラモジュール６０は、ターボエジェクタ４４の所望のまたは需要された出力空気流７４に基づいて第２制御可能バルブ５０を動作させることができる。コントローラモジュール６０は、例えば、第２タービン出力７１と組み合わされた場合に、第１タービン出力５６のバイパス空気流７３が、タービン出力空気流７５の冷却に影響を及ぼすようにバイパスバルブ４７をさらに動作させることができ、これは次に出力空気流７４の所望のまたは要求された温度などの抽気システム２０の抽気需要に基づいて、出力空気流７４の温度に動作可能に影響を及ぼすかまたは制御する。したがって、動作中に、センサ２８によって感知されるように、出力空気流７４の温度が閾値の、要求される、または所望の温度よりも低い場合、バイパスバルブ４７は、空気が第１タービン出力５６からタービン出力空気流７５へ流れ込むように動作可能に開くことができる。この意味で、バイパスバルブ４７の開放は、出力空気流７４の温度を動作可能に上昇させることができる。動作中、センサ２８によって感知されるように、出力空気流７４の温度が、出力空気流７４の閾値の、要求される、または所望の温度よりも高い場合、バイパスバルブ４７は、バイパス空気流７３がタービン出力空気流７５、最終的には出力空気流７４に供給されないように動作可能に閉じることができる。この意味で、バイパスバルブ４７を閉じることは、出力空気流７４の温度を動作可能に下げることができる。
【００４２】
応答動作の別の非限定的な例では、コントローラモジュール６０は、出力空気流７４の所望の圧力または要求される圧力を含む抽気需要に基づいて第２制御可能バルブ５０を動作させることができる。センサ２８によって感知されるように、出力空気流７４の圧力が閾値の、要求される、または所望の圧力よりも低い場合、第２制御可能バルブ５０は、部分的または追加の高圧抽気流６８をターボエアサイクルマシン３８に提供または許容するように動作可能に開くことができる。第２制御可能バルブ５０が高圧抽気流６８をターボエアサイクルマシン３８に供給または許容するにつれて、タービン部４０ａ、４０ｂはより速く回転し、より多くの回転動力を発生させ、それは次に圧縮機部４２ａ、４２ｂが吸収する動力の総量に影響を及ぼす。この意味で、第２制御可能バルブ５０は、所望のまたは要求された圧力に基づいて、出力空気流７４の圧力を修正または調整するように動作させることができる。
【００４３】
別の非限定的な応答動作では、第１制御可能バルブ４６は、コントローラモジュール６０によって制御可能に動作させることができ、センサ２８によって感知されるように圧縮機出力空気流７２ｃに基づいて、動力を生成するタービン部４０ａ、４０ｂと、動力を吸収する圧縮機部４２ａ、４２ｂと間のパワーバランスを維持する。この意味で、コントローラモジュール６０は、第１および第２制御可能バルブ４６、５０を同時に動作させるように構成することができる。
【００４４】
バルブ４６、５０、４７の前述の構成および動作は、ターボエジェクタの効率の断熱変化を可能にし、引き起こし、または影響を及ぼす。
【００４５】
コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２が、抽気システム２０を動作させて空気流６６、６８、７０、７１、７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７３、７４、７５のセットまたはサブセットにおけるセンサ２８の測定値を考慮するように構成することができる、本開示の実施形態を含めることができる。
【００４６】
本開示の別の実施形態では、抽気システム２０は、フィードバック入力なしで、すなわち、コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２がセンサ２８から感知された情報を受け取ることなく動作することができる。この代替構成では、航空機１０の飛行段階の間に観察された動的応答が与えられると、コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２は、航空機１０の連続動作に基づいて、第１または第２制御可能バルブ４６、５０などを動作させるように構成できる。
【００４７】
第２タービン部４０ｂに関する上記の開示は、タービン部が１つだけのターボエアサイクルマシンと比較して、ターボエアサイクルマシン３８が増大した冷却能力を有することを可能にし、ガスタービンエンジン１２からのより高い抽気段抽出を可能にし、増大したタービン発電を可能にする。第２段タービンバイパスを含むことは、より低い高圧抽気ポート抽出段での第２段アンローディングを可能にし、不要な第２タービン段過剰出力を低減し、第２段タービン出口温度制御を可能にする。
【００４８】
図４は、航空機１０において利用することができる２タービンエンジン抽気システム構成の概略図である。図３に示す抽気システムは、航空機１０の両側に組み込まれるように示されている。同様の部分は同様の番号で識別されており、このような部分の上記説明が適用される。そのような構成は非限定的な例にすぎないことを理解されたい。
【００４９】
図４は、左右のターボエジェクタ４４からの合流空気流７４をＥＣＳ４８に流体連結することができることを示している。ＥＣＳ４８は、左側空調パック１００と右側空調パック１０２の両方を含むように示されている。ターボエジェクタ４４からの合流空気流７４は、概略的に示されている任意の適切な導管およびバルブを介してそのような空調パック１００および１０２に流体連結することができる。空調パック１００および１０２への合流空気流７４の量は、流れ制御バルブ１１２によって調整される。各空調パック１００、１０２に対して１つの流れ制御バルブ１１２が設けられている。
【００５０】
遮断バルブ１１０も含まれるものとして示されている。遮断バルブ１１０は通常閉じており、左側抽気システム２０からの空気が右側空調パック１０２に到達するのを防ぎ、またその逆も同様である。抽気システム２０のうちの１つが失われた場合には、遮断バルブ１１０を開くことができる。ターボエジェクタ４４からの出力はまた、バルブ１１４を介して流れ制御バルブ１１２を通って防氷システム１１６に供給することができる。
【００５１】
空調パック１００および１０２は、最終的に機内１０６およびフライトデッキ１０８に空気流を供給することができる混合マニホールド１０４に流体連結することができる。より具体的には、空調パック１００および１０２からの排気流は混合マニホールド１０４に流体連結され、そこで排気流は通常濾過空気と混合される。混合マニホールド１０４からの空気流は、機内１０６およびフライトデッキ１０８に供給するために分配ノズルに向けられる。チェックバルブ１１８は、空調パック１００および１０２と混合マニホールド１０４との間に含まれ得る。
【００５２】
図５は、ターボエアサイクルマシン３８の下流に配置された流れミキサまたはターボエジェクタ４４にバルブ１３０を含めることができることをより詳細に示す。非限定的な例として、バルブ１３０は、ターボエジェクタ４４のスロート部５８への圧縮機出力５４の噴射を制御するために利用される制御可能なピントルインジェクタを含み得る。バルブ１３０は、矢印１３４で示すようにいずれかの方向に直線的に動作する摺動可能ニードル１３２を含み得る。摺動可能ニードル１３２またはピントルを比例的かつ直線的に作動させてスロート５８内へのノズル出口流れ領域放出を増減させることができ、これは次に低圧空気７５と噴射された高圧空気７２ｃの混入の比率ならびにポンピング機構としての全体のターボエジェクタ効率に影響を及ぼすことができる。高圧質量空気流７２ｃに対する低圧質量空気流７５の比率の変化は、その効率に影響を及ぼすターボエジェクタの操作性の範囲を増減する。この意味で、効率は圧力、温度、および質量流量比の関数である。したがって、圧力、温度、および質量流量比のいかなる変動も効率出力定格に動作可能に影響を及ぼす。ニードル１３２は、例えば、コントローラモジュール６０を介して、所定の質量流量比を維持し、効率定格を維持し、あるいはターボエジェクタ４４を所定の閾値または閾値範囲に対して動作させるように、制御可能に動作されてもよい。
【００５３】
そのようなバルブは、ターボエジェクタ効率の制御を可能にし、低圧および高圧質量流量比の制御を可能にする。
【００５４】
図６は、少なくとも１つのガスタービンエンジン１２を使用して、抽気を航空機のＥＣＳ４８に供給する方法２００の非限定的な例を示すフローチャートを示している。方法２００は、ＥＣＳ４８に対する抽気需要を決定することによって２１０で始まる。抽気需要を決定することは、ＥＣＳ４８に対する気圧、空気温度、または流量需要のうちの少なくとも１つ、またはそれらの組み合わせを決定することを含み得る。抽気需要は、航空機の乗客数、航空機の飛行段階、またはＥＣＳ４８の動作サブシステムのうちの少なくとも１つの関数であり得る。抽気需要は、抽気需要信号７６に基づいてＥＣＳ４８、コントローラモジュール６０、またはプロセッサ６２によって決定することができる。
【００５５】
次に２２０で、コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２は、制御可能バルブアセンブリ４５を動作可能に制御して、ターボエアサイクルマシン３８がバイパス空気流７３の形態の第１タービン部４０ａまたは第２タービン部４０ｂから冷却空気流と、圧縮機部４２ａ、４２ｂから圧縮空気流を放出するように、低圧および高圧抽気を比例的に供給する。本明細書で使用される場合、「冷却された」空気流は、第１タービン部４０ａが受け取る空気流よりも低い温度を有する空気流を表すことができる。本開示の実施形態は、低圧または高圧抽気流の一方の１００％までの合流空気流７４および低圧または高圧抽気流の対応する他方の０％の供給を含み得るが、これらに限定されない。本開示の別の例示的な実施形態は、低圧および高圧抽気流を比例的に供給することを含み得るが、比例的に供給することは、航空機の飛行段階またはガスタービンエンジン１２の回転速度に関連するまたは、関数である。抽気の比例供給は、抽気を連続的に比例供給すること、すなわち、低圧および高圧抽気流の比例供給をある期間にわたって、または航空機の飛行中に無期限に繰り返し変更することを含み得る。
【００５６】
２３０において、バイパスバルブ４７は、第１タービン部４０ａからの出力が第２タービン部４０ｂに導かれてさらなる冷却空気流または第２タービン出力７１を生成するように、あるいはバイパス導管４３を介してバイパス空気流７３を生成するように、コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２によって制御できる。本明細書で使用される「さらに冷却された」空気流は、第２タービン出力７１の空気流が、第２タービン部４０ｂに向けられる第１タービン部４０ａの出力よりも低い温度を有することを説明する。本開示の実施形態は、第１タービン出力５６の０％から１００％までの任意の量を第２タービン部４０ｂに供給し、残りをバイパス導管４３に供給するように制御されるバイパスバルブ４７を含み得るが、これに限定されない。コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２は、合流空気流７４の出口温度を制御するためにバイパスバルブ４７を制御できる。
【００５７】
２４０において、周囲空気５１または低圧抽気６６を、第１圧縮機部４２ａに加えて第２圧縮機部４２ｂに選択的に供給することができるように、コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２によってバルブ８６を制御できる。第２圧縮機部４２ｂは第１圧縮機部４２ａと並列に供給されることが理解されるであろう。コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２は、ＥＣＳ４８からの決定された流量需要に基づいて第１圧縮機部４２ａおよび第２圧縮機部４２ｂに供給される流量を決定し、それに基づいて、調整空気流が決定された抽気需要を満たすように供給が制御されるように、バルブ８６を制御できると考えられる。
【００５８】
ターボエアサイクルマシン３８がバイパス空気流７３の形態の第１タービン部４０ａまたはさらなる冷却空気流７１の形態の第２タービン部４０ｂから冷却空気流と、第１圧縮機部４２ａからの圧縮空気流７２ａを、また任意で第２圧縮機部４２ｂからの圧縮空気流７２ｂを放出することが理解されよう。
【００５９】
２５０において、方法２００は、バイパス空気流７３の形態の冷却空気流、第２タービン出力７１の形態のさらなる冷却空気流、および圧縮空気流７２ａ、７２ｂ、７２ｃを組み合わせて、調整または合流空気流７４を形成することで継続する。第１圧縮機部４２ａからの圧縮空気流７２ａを、第２圧縮機部４２ｂからの圧縮空気流７２ｂと合流させて合体圧縮空気流７２ｃを形成できることが理解されよう。次いで、合流圧縮空気流７２ｃは、バイパス空気流７３または第２タービン出力７１のうちの少なくとも一方と合流させて、調整空気流７４を形成することができる。あるいは、空気流が第２圧縮機部４２ｂに供給されない場合、圧縮空気流７２ａは、バイパス空気流７３または第２タービン出力７１のうちの少なくとも一方と合流させて、調整空気流７４を形成することができる。
【００６０】
２２０で周囲空気または低圧および高圧抽気を比例的に供給し、２３０で選択的に供給し、２４０で冷却空気を第２タービン部４０ｂに選択的に供給することは、２１０で決定されるように、合流空気流７４はＥＣＳ４８に対する抽気需要を満たすように、コントローラモジュール６０またはプロセッサ６２によって制御される。制御可能なピントルインジェクタ、バルブ１３０、または摺動可能なニードル１３２を操作することによって、合流空気流７４を変更、修正などすることができる方法の態様も含めることができる。
【００６１】
示された順序は、説明のためのものにすぎず、記載された方法を損なうことなく、方法の部分は異なる論理的順序で進行することができ、追加のもしくは介在する部分を含めることができ、または方法の記載された部分を複数の部分に分割することができ、または方法の記載された部分を省略することができることが理解されるように、決して方法２００を限定することを意味するものではない。
【００６２】
例えば、この方法は、調整空気流または合流空気流７４の温度に関する温度センサ２８からの出力信号を受信することを含み得ると考えられる。３１０で抽気需要を決定することは、ＥＣＳ４８に対する空気需要温度を決定することを含むことができ、コントローラ６０またはプロセッサ６２は、決定された空気温度需要および温度センサ２８からの出力信号に基づいて、第２タービン部４０ｂに供給される冷却空気流の量を計算あるいは決定することを含み得る。これは、第２タービン部４０ｂに供給される冷却空気流の量を連続的に決定することを含み得ると考えられる。
【００６３】
方法は、所望の流れ容量に基づいて、第１圧縮機部または第２圧縮機部のうちの少なくとも一方に比例的に供給することを含み得る。この方法はまた、ＥＣＳの動作上の需要に従ってガスタービンエンジンの圧縮機からターボエアサイクルマシンに低圧抽気および高圧抽気を比例的に供給して、抽気を予備調整することを含み得、予備調整は、さらに冷却するために、ターボエアサイクルマシン３８の第１タービン部４０ａから放出された流体出力をターボエアサイクルマシン３８の第２タービン部４０ｂに選択的に提供することを含む。上記のように、これはＥＣＳの温度需要に基づくことができる。
【００６４】
非限定的な一例では、コントローラモジュール６０は、ターボエジェクタ４４の合流空気流７４の出口圧力を動作可能に制御するためのマスタ制御として、制御可能バルブ５０を開閉するように制御できる。非限定的な例では、コントローラモジュール６０はまた、タービン部４０ａ、４０ｂと圧縮機部４２ａ、４２ｂとの間のエネルギーバランスを動作可能に制御するために、マスタ制御に対するスレーブとして第１制御可能バルブ４６を制御し得る。これは、ベースラインシステムロジックのマスタ制御と見なすことができる。コントローラモジュール６０は、ターボエアサイクルマシン３８内の全圧縮機出力バランスを制御するように制御可能バルブ４６を制御することができ、制御可能バルブ５０のそれに対するスレーブ制御とすることができる。コントローラモジュール６０は、制御可能バルブ４６によって選択された供給源を制御することができ、そのような供給源の選択は航空機１０の任務スケジュールに基づいて設定することができる。コントローラモジュール６０は、第１圧縮機部４２ａおよび第２圧縮機部４２ｂからの出口圧力を一致させるように制御可能バルブ４６を制御できる。非限定的な例では、チェックバルブ５２は、デフォルトで閉鎖できるか、または自己閉鎖できる。
【００６５】
１つの非限定的な例では、コントローラモジュール６０はまた、バイパスバルブ４７、したがってターボエジェクタ４４の合流空気流７４の出口温度を同時に、しかし制御可能バルブ４６とは独立して制御できる。例えば、場合によっては、第２制御可能バルブ５０の動作によって合流空気流７４の出口圧力を低下させると、合流空気流７４の出口温度も低下する。この意味で、本明細書で説明されるように、バイパスバルブ４７の動作が不適切であるか、不十分であるか、または合流空気流７４の温度または圧力を動作可能に制御することができない場合に、合流空気流７４の温度または圧力の少なくとも一方を低下させるための優先考慮として第２制御可能バルブ５０の動作を含めることができる。例えば、バイパスバルブ４７が故障や動作不能になる場合、または合流空気流７４を所望のように変更することができないにも関わらずバイパスバルブ４７が完全に開閉される場合、システムロジックは第２制御可能バルブ５０を動作して、タービン部４０ａ、４０ｂによって受け取られる圧力を変更または調整し、合流空気流７４の温度を動作可能に変更または調整するように構成できる。
【００６６】
別の非限定的な例では、コントローラ６０は、本明細書に記載のように、ターボエジェクタ４４の所望の効率に基づいて、低圧および高圧の質量流量、目標効率などを動作可能に制御するようにバルブ１３０の動作を制御できる。
【００６７】
別の非限定的な例では、コントローラモジュール６０は、例えば高圧抽気源が無効にされる、取り外される、または停止される場合などの緊急動作を含むが、これに限定されない代替のシステムロジックで動作することができる。そのような動作では、制御可能バルブ５０は閉じられ、コントローラモジュール６０はマスタ制御として制御可能バルブ４６を制御して、ターボエジェクタ４４の合流空気流７４の出口圧力を制御できる。このシナリオでは、チェックバルブ５２を開いて、低圧抽気流６６をタービン部４０ａ、４０ｂに流すことを許可または可能にすることができる。コントローラモジュール６０は、ターボエジェクタ４４の合流空気流７４の出口温度を動作可能に制御するようにバイパスバルブ４７を制御できる。バルブ１３０を含むことで、コントローラ６０は、効率の考慮とは無関係に、必要に応じて低圧および高圧の質量流量比を調整することによって、エネルギーバランスを動作可能に制御するようにバルブ１３０の動作を制御できる。別の例では、コントローラ６０は、上述のようにバルブ１３０の動作を制御できるが、必要に応じて、または以下のように所定の閾値または閾値範囲内で、エネルギーバランスまたは高圧／低圧質量流量比を動作可能に制御することによって、タービン出力への逆流を防ぐなどできる。
【００６８】
方法の別の非限定的な例では、一セットの圧縮機に選択的に空気流を供給することは、所望の圧縮機出力空気流７２ｃに基づいて、バルブ８６を動作させることを含み得る。例えば、コントローラモジュール６０は、圧縮機出力空気流７２ａおよび７２ｂの検知または測定に基づいて、バルブ８６を開閉するように制御できる。例えば、コントローラモジュール６０は、圧縮機出力圧力７２ａ、７２ｂが、温度、質量流量、またはそれらの組み合わせにおいて整合している、均一である、または類似しているように、バルブ８６を制御できる。例えば、本明細書で説明されるように、コントローラモジュール６０またはバルブ８６の動作が、第２圧縮機部４２ｂへの入口経路における抵抗と比較して、第１圧縮機部４２ａへの入口経路における圧力降下抵抗の相違または変動を考慮し、またそれが結果として生じる圧縮機出力圧力７２ａ、７２ｂの整合にどのように影響を及ぼし得るか考慮することができる、本開示の態様を含めることができる。この意味で、コントローラモジュール６０は、第１制御可能バルブ４６を介したパワーバランスの制御に応じて、第１制御可能バルブ４６のスレーブとしてバルブ８６を制御して、全圧縮機出力７２ｃを動作可能に制御できる。
【００６９】
さらに別の非限定的な例では、一セットの圧縮機に選択的に空気流を供給することは、第２圧縮機部４２ｂに空気を供給しないことを含み得る。この場合、一セットの圧縮機に選択的に空気流を供給することは、飛行中の乗客の占有数に基づいて、例えばコントローラモジュール６０によってバルブ８６を操作することを含み得る。この意味で、飛行中の乗客数によって抽気需要を変更することができる。したがって、乗務員またはユーザが機内コンピュータシステムに占有数を入力した後、バルブ８６の制御可能な操作を設定、変更、修正、または有効にすることができ、それによって抽気需要を変換、計算などすることができ、単一または二重圧縮機部４２ａ、４２ｂ動作を可能にする。
【００７０】
一セットの圧縮機に選択的に空気流を供給することは、例えば航空機の飛行またはガスタービンエンジンの始動前に、共通シャフト４１から第２圧縮機部４２ｂを切り離すことをさらに含み得る。抽気需要が単一の圧縮機部４２ａ動作をもたらす場合、バルブ８６は第２圧縮機部４２ｂに空気流を供給しないように設定され得、デカプラ８０は第２圧縮機部４２ｂを共通シャフト４１から機械的に切り離すために作動または有効にされ得る。より具体的には、コントローラ６０またはプロセッサ６２は、第２圧縮機部４２ｂに空気が供給されない場合、または追加の流量容量は必要ない場合、第２圧縮機部４２ｂが共通シャフト４１に動作可能に連結されないように、デカプラ８０を動作させることができる。
【００７１】
上の図で示したものに加えて、多くの他の可能な実施形態および構成が、本開示によって企図されている。例えば、第２制御可能バルブ５０を、やはり低圧抽気ポート３４と連結された抽気エジェクタまたは混合バルブと置き換えることができる、本開示の実施形態を含めることができる。別の非限定的な例では、ターボエジェクタ４４、圧縮機出力５４、または第１タービン出力５６は、下流構成要素からの逆流がターボエアサイクルマシン３８に入るのを防ぐように構成することができる。
【００７２】
本開示のさらに別の非限定的な例示的実施形態では、チェックバルブ５２またはターボエジェクタ比例アセンブリは、第３制御可能バルブを含むか、またはそれによって置き換えられ、本明細書で説明するコントローラモジュール６０によって、第１タービン部４０ａおよび任意選択的に第２タービン部４０ｂに供給される低圧抽気流６６と高圧抽気流６８との比を操作または有効にするように制御できる。さらに、バルブ、ポンプまたは導管などの様々な構成要素の設計および配置は、多くの異なるインライン構成が実現できるように再構成することができる。
【００７３】
本明細書に開示される実施形態は、抽気を環境制御システムに供給するための方法および航空機を提供する。技術的効果は、上述の実施形態が、ガスタービンエンジンから受け取った抽気の事前調整を可能にし、その結果、抽気の調整および組み合わせが、環境制御システムに対する抽気需要を満たすように選択されることである。さらに、ターボエジェクタは、タービンの背圧に関連するエネルギーを回収しながら、異なる圧力で２つの異なる空気流を混合することを可能にする。
【００７４】
上記の実施形態において実現され得る１つの利点は、上記の実施形態が、従来の予冷熱交換器システムと比較して、過剰な熱を浪費することなくＥＣＳに対して優れた抽気空調を有することである。実現できる別の利点は、過剰な熱の無駄をなくすことによって、システムが廃熱に関連するエンジンからの抽気抽出をさらに減らすことができることである。抽気抽出を減らすことによって、エンジンは効率が向上して動作し、燃料コストを節約し、航空機の運航可能な飛行範囲を広げる。
【００７５】
上記の実施形態によって実現することができるさらに別の利点は、抽気システムがＥＣＳのための可変抽気空調を提供できることである。可変抽気は、例えば、サブシステムが作動しているとき、または動作を停止しているとき、可変ＥＣＳ負荷による、ＥＣＳ内の抽気に対する可変需要を満たすことができる。これには、低段階の抽気をＥＣＳに適した空気に変換する機能の利点が含まれる。低圧抽気圧力および周囲空気圧力は、ＥＣＳに対する所望の圧力に増強することができる。
【００７６】
さらに別の利点は、ＥＣＳで使用する空気の冷却温度をさらに補助するために廃棄冷却エネルギーを利用できることを含む。
【００７７】
さらに別の利点は、第１および第２圧縮機部を並行して動作させる機能を含み、それは、従来のシステムにおける大容量単一圧縮機の動作またはアンローディングと比較して、質量流量（例えば空気流）需要などの抽気需要に少なくとも部分的に基づいて、圧縮機段アンローディングを可能にする。より大きな圧縮機または広範囲の機能を有する圧縮機を動作することは、アンローディングまたはスプールダウン中にその能力を半分以上に減少させることに関連する性能特性を含み得る。場合によっては、より大きな圧縮機は、ホイール自体とエアベアリングサポートとの適切なバランスを維持するために（例えば、ターボ機械自体のブレ、または失速をもたらすことを防ぐため）、推奨シャフト最小回転速度未満にスプールダウンしなければならない。言い換えれば、より大型の圧縮機は、推奨される最低速度を下回る場合故障を伴う可能性がある抽気需要を満たすために、最適条件未満で動作するように呼び出される可能性がある。本明細書で説明したように小型圧縮機を並列運転することの利点は、小型圧縮機は、空気流容量を減らすために、同じ低レベルの最低回転速度までアンロードまたはスプールダウンする必要がないことである。したがって、本開示の態様は、広範囲の抽気需要下でより高い性能特性を含み得る。
【００７８】
これまでに説明されていない範囲において、様々な実施形態の種々の特徴および構造を、所望に応じて互いに組み合わせて使用することができる。１つの特徴を実施形態のすべてにおいて示すことができるわけではないということは、それができないと解釈されるものではなく、説明を簡潔にするためにそのようにしているのである。したがって、異なる実施形態の様々な特徴を所望のとおりに混合し、あるいは連結させて、新たな実施形態を形成することが、そのような新たな実施形態が明示的に説明されているか否かにかかわらず可能である。さらに、「一セットの」様々な要素が説明されているが、「一セット」は、ただ１つの要素を含む、任意の数のそれぞれの要素を含んでもよいことが理解されよう。本明細書に記載の特徴の組み合わせまたは置換は、本開示によって包含される。
【００７９】
本明細書は、本発明の実施形態を最良の形態を含めて開示するとともに、あらゆるデバイスまたはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施形態の実施を当業者にとって可能にするために、実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含み得る。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にある。
［実施態様１］
ガスタービンエンジン（１２）を使用して抽気を環境制御システム（４８）に提供する方法（２００）であって、前記方法（２００）は、
前記環境制御システム（４８）に対する抽気需要を決定すること（２１０）と、
前記ガスタービンエンジン（１２）の圧縮機から低圧抽気（６６、６６ａ、６６ｂ）および高圧抽気（６８）を、ターボエアサイクルマシン（３８）の第１タービン部（４０ａ）と第１圧縮機部（４２ａ）または第２圧縮機部（４２ｂ）の少なくとも一方に選択的に供給し、前記第１タービン部（４０ａ）は冷却空気流（７０）を放出し、前記第１圧縮機部（４２ａ）または前記第２圧縮機部（４２ｂ）のうちの前記少なくとも一方は圧縮空気流（７２ａ、７２ｂ、７２ｃ）を放出すること（２２０）と、
前記冷却空気流（７０）を第２タービン部（４０ｂ）に選択的に供給し、前記第２タービン部（４０ｂ）はさらなる冷却空気流（７０）を放出すること（２３０）と、
前記第１タービン部（４０ａ）から放出された前記冷却空気流（７０）または前記第２タービン部（４０ｂ）から放出された前記さらなる冷却空気流（７０）の少なくとも一方を、前記第１圧縮機部（４２ａ）または前記第２圧縮機部（４２ｂ）の少なくとも一方から放出された前記圧縮空気流（７２ａ、７２ｂ、７２ｃ）と組み合わせて調整空気流（７４）を形成すること（２５０）と
を含み、
低圧抽気（６６、６６ａ、６６ｂ）および高圧抽気（６８）を前記選択的に供給すること（２２０）と、前記冷却空気流（７０）を選択的に供給すること（２３０）は、前記調整空気流（７４）が前記決定された抽気需要を満たすように制御される、方法（２００）。
［実施態様２］
低圧抽気（６６、６６ａ、６６ｂ）および高圧抽気（６８）を前記選択的に供給すること（２２０）が、低圧抽気（６６、６６ａ、６６ｂ）を前記第１圧縮機部（４２ａ）と前記第２圧縮機部（４２ｂ）の両方に選択的に供給することを含む、実施態様１に記載の方法（２００）。
［実施態様３］
前記第１圧縮機部（４２ａ）と前記第２圧縮機部（４２ｂ）とが並行して供給される、実施態様２に記載の方法（２００）。
［実施態様４］
前記抽気需要を決定すること（２１０）は、前記環境制御システム（４８）に対する流量需要を決定することを含む、実施態様１に記載の方法（２００）。
［実施態様５］
前記決定された流量需要に基づいて、前記第１圧縮機部（４２ａ）および前記第２圧縮機部（４２ｂ）に供給される流量を決定することをさらに含む、実施態様４に記載の方法（２００）。
［実施態様６］
前記第２タービン部（４０ｂ）に前記冷却空気流（７０）を選択的に供給すること（２３０）は、前記第２タービン部（４０ｂ）に前記冷却空気流（７０）の１００％未満を供給することを含む、実施態様１に記載の方法（２００）。
［実施態様７］
前記第２タービン部（４０ｂ）に前記冷却空気流（７０）を選択的に供給すること（２３０）は、前記第２タービン部（４０ｂ）に前記冷却空気流（７０）の１００％を供給することを含む、実施態様１に記載の方法（２００）。
［実施態様８］
低圧抽気（６６、６６ａ、６６ｂ）を選択的に供給することは、低圧抽気（６６、６６ａ、６６ｂ）および周囲空気（５１）を前記第１圧縮機部（４２ａ）または前記第２圧縮機部（４２ｂ）の少なくとも一方に選択的に供給することをさらに含む、実施態様１に記載の方法（２００）。
［実施態様９］
低圧抽気（６６、６６ａ、６６ｂ）および周囲空気（５１）を選択的に供給することは、低圧抽気（６６）または周囲空気（５１）の一方を１００％、および低圧抽気（６６、６６ａ、６６ｂ）または周囲空気（５１）の他方を０％供給することを含む、実施態様８に記載の方法（２００）。
［実施態様１０］
航空機（１０）であって、
抽気入口（４９）を有する環境制御システム（４８）と、
少なくとも１つの低圧抽気供給源と、少なくとも１つの高圧抽気供給源とを有するガスタービンエンジン（１２）と、
回転連結された第１タービン部（４０ａ）、第２タービン部および第１圧縮機部（４２ａ）と選択的に回転連結された第２圧縮機部（４２ｂ）とを有するターボエアサイクルマシン（３８）と、
低圧および高圧抽気供給源を、第１タービン部（４０ａ）と、第１圧縮機部（４２ａ）または第２圧縮機部（４２ｂ）の少なくとも一方に選択的に流体連結する上流ターボエジェクタと、
第１タービン部（４０ａ）または第２タービン部（４０ｂ）の少なくとも一方からの流体出力を、第１圧縮機部（４２ａ）または第２圧縮機部（４２ｂ）の少なくとも一方からの流体出力と流体的に組み合わせて、環境制御システム（４８）の抽気入口（４９）に供給される共通の流れにする下流ターボエジェクタ（４４）と
を備えた、航空機（１０）。
［実施態様１１］
前記第１圧縮機部（４２ａ）と前記第２圧縮機部（４２ｂ）とが並列である、実施態様１０に記載の航空機（１０）。
［実施態様１２］
前記第１タービン部（４０ａ）、前記第２タービン部（４０ｂ）、および前記第１圧縮機部（４２ａ）は、共通シャフト（４１）に回転連結されている、実施態様１１に記載の航空機（１０）。
［実施態様１３］
前記第２圧縮機部（４２ｂ）を前記共通シャフト（４１）に選択的に連結するように構成された、クラッチアセンブリ、分離機構、または機械的ヒューズ切断のうちの少なくとも１つをさらに備える、実施態様１２に記載の航空機（１０）。
［実施態様１４］
前記第１タービン部（４０ａ）の前記流体出力を前記下流ターボエジェクタ（４４）に流体連結するバイパス導管（４３）をさらに備える、実施態様１０記載の航空機（１０）。
［実施態様１５］
前記バイパス導管（４３）を通る流体流れを選択的に制御するように構成されたバイパスバルブ（４７）をさらに備える、実施態様１４に記載の航空機（１０）。
［実施態様１６］
前記上流ターボエジェクタ内の周囲空気供給源を前記低圧抽気供給源に流体連結する供給源バルブをさらに備える、実施態様１０に記載の航空機（１０）。
［実施態様１７］
前記上流ターボエジェクタが、前記低圧抽気供給源を前記圧縮機部（４２ａ、４２ｂ）と前記周囲空気供給源とに同時に供給するように構成された、実施態様１６に記載の航空機（１０）。
［実施態様１８］
航空機（１０）の環境制御システム（４８）に空気を供給する方法（２００）であって、前記方法（２００）は、
周囲空気（５１）、低圧抽気（６６、６６ａ、６６ｂ）、または高圧抽気（６８）のうちの少なくとも幾つかをターボエアサイクルマシン（３８）に選択的に供給し、環境制御システム（４８）の動作上の需要により前記抽気を事前調整すること（２４０）
を含み、
前記選択的供給（２４０）は、所望の流れ容量に基づいて第１圧縮機部（４２ａ）または第２圧縮機部（４２ｂ）のうちの少なくとも一方に選択的に供給することを含み、
前記事前調整（２４０）は、さらなる冷却のために、前記ターボエアサイクルマシン（３８）の第１タービン部（４０ａ）から前記ターボエアサイクルマシン（３８）の第２タービン部（４０ｂ）に放出された流体出力を選択的に供給することを含む、方法（２００）。
［実施態様１９］
前記ターボエアサイクルマシン（３８）の前記第１圧縮機部（４２ａ）または前記第２圧縮機部（４２ｂ）のうちの前記少なくとも一方からの流体出力を、前記ターボエアサイクルマシン（３８）の前記第１タービン部（４０ａ）または前記ターボエアサイクルマシン（３８）の前記第２タービン部（４０ｂ）のうちの少なくとも一方から放出される流体出力に、選択的に供給することをさらに含む、実施態様１８記載の方法（２００）。
［実施態様２０］
前記第２圧縮機部（４２ｂ）を分離することをさらに含む、実施態様１８に記載の方法（２００）。
【符号の説明】
【００８０】
１０  航空機
１２  ガスタービンエンジン
１４  胴体
１６  コックピット
１８  翼アセンブリ
２０  抽気システム
２２  ファン
２４  抽気ポート
２５  燃焼部
２６  圧縮機部
２７  タービン部
２８  温度センサ
２９  排気部
３０  多段低圧圧縮機
３２  多段高圧圧縮機
３４  低圧抽気ポート
３６  高圧抽気ポート
３８  ターボエアサイクルマシン
４０ａ  第１タービン部
４０ｂ  第２タービン部
４１  共通シャフト
４２ａ  第１圧縮機部
４２ｂ  第２圧縮機部
４３  バイパス導管
４４  下流ターボエジェクタ
４５  比例バルブアセンブリ、制御可能バルブアセンブリ
４６  第１制御可能バルブ
４６ａ  一体型チェックバルブ
４７  バイパスバルブ
４８  環境制御システム（ＥＣＳ）
４９  抽気入口
５０  第２制御可能バルブ
５１  周囲空気
５２  チェックバルブ
５４  圧縮機出力
５６  第１タービン出力、流体出力
５８  スロート、スロート部
６０  コントローラモジュール、コントローラ
６２  プロセッサ
６４  メモリ
６６  低圧抽気流、低圧空気流、入力空気流
６６ａ  第１部分、空気流
６６ｂ  第２部分、空気流
６８  高圧抽気流、高圧空気流、入力空気流
７０  冷却空気流
７１  第２タービン出力、冷却空気流
７２ａ  圧縮空気流、圧縮機出力空気流、圧縮機出力圧力
７２ｂ  圧縮空気流、圧縮機出力圧力
７２ｃ  圧縮空気流、高圧質量空気流、圧縮機出力空気流、合流圧縮空気流
７３  バイパス空気流
７４  合流空気流、共通混合流、出力空気流、調製空気流
７５  タービン出力空気流、低圧質量空気流
７６  抽気需要信号
８０  デカプラ
８６  バルブ
８８  チェックバルブ
１００  左側空調パック
１０２  右側空調パック
１０４  混合マニホールド
１０６  機内
１０８  フライトデッキ
１１０  遮断バルブ
１１２  流れ制御バルブ
１１４  バルブ
１１６  防氷システム
１１８  チェックバルブ
１３０  バルブ
１３２  摺動可能ニードル
２００  方法
【図１】
2019528213.tif 000003
【図２】
2019528213.tif 000004
【図３】
2019528213.tif 000005
【図４】
2019528213.tif 000006
【図５】
2019528213.tif 000007
【図６】
2019528213.tif 000008
【国際調査報告】
2019528213.tif 000009
2019528213.tif 000010