(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転されることが可能なガス発生器（５）と、
前記ガス発生器のガスによって回転されるフリータービン（６）と、
前記ガス発生器（５）および前記フリータービン（６）を制御されて機械的に結合するための装置（４０）であって、前記ガス発生器（５）の回転速度が所定しきい速度に到達するとすぐに、前記ガス発生器（５）および前記フリータービン（６）を機械的にかつ要求に応じて接続させることができる装置（４０）と、を備えるターボシャフトエンジンであって、前記制御されて機械的に結合させる装置（４０）が、前記ガス発生器（５）の前記回転速度（ＮＧＧ）が前記所定しきい速度よりも小さくなるとすぐに、前記ガス発生器（５）および前記フリータービン（６）を機械的にかつ要求に応じて接続させることができ、前記ガス発生器（５）の前記回転速度（ＮＧＧ）が前記所定しきい速度よりも大きくなるとすぐに、前記ガス発生器（５）および前記フリータービン（６）を要求に応じて分離させることができることを特徴とする、ターボシャフトエンジン。
【請求項２】
前記しきい速度が、前記ガス発生器（５）の公称速度に依存することを特徴とする、請求項１に記載のターボシャフトエンジン。
【請求項３】
前記しきい速度が、Ｎ１の２０％からＮ１の６０％の範囲内で選択され、ここで、Ｎ１は、前記ガス発生器の前記公称速度であることを特徴とする、請求項２に記載のターボシャフトエンジン。
【請求項４】
前記制御されて機械的に結合させる装置（４０）が、
前記ガス発生器の前記回転速度（ＮＧＧ）を表す情報を読み取るための手段と、
前記ガス発生器に機械的に接続されているシャフト（４２）および前記フリータービン（６）に機械的に接続されているシャフト（４３）の間の可逆的な機械的結合のための手段（４１）と、
前記ガス発生器の前記回転速度を表す前記情報に基づいて、かつ、前記しきい速度に基づいて、前記結合手段（４１）を制御するための手段と、を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のターボシャフトエンジン。
【請求項５】
前記結合手段（４１）が、少なくとも１つの摩擦クラッチ、爪、および同期装置が設けられた爪を含む群から選択されることを特徴とする、請求項４に記載のターボシャフトエンジン。
【請求項６】
前記結合手段（４１）が、予備結合段階中に、前記ガス発生器（５）に機械的に接続されたシャフト（４２）と、前記フリータービン（６）に機械的に接続されたシャフト（４３）との間で、一時的に滑ることを許容するように設計されていることを特徴とする、請求項４または５のいずれかに記載のターボシャフトエンジン。
【請求項７】
前記ガス発生器（５）および前記フリータービン（６）を自発的に機械的に結合させるための装置（２０）をさらに備え、この装置は、前記フリータービン（６）の回転速度（ＮＴＬ）に対する前記ガス発生器（５）の回転速度（ＮＧＧ）の比が所定しきい値に到達するとすぐに、前記ガス発生器（５）および前記フリータービン（６）を自発的にかつ機械的に結合させることができることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のターボシャフトエンジン。
【請求項８】
前記自発的に機械的に結合させる装置（２０）が、速度の比が前記所定しきい値よりも小さくなるとすぐに、前記ガス発生器（５）および前記フリータービン（６）を機械的にかつ自発的に接続することができ、前記比（ＮＧＧ／ＮＴＬ）が前記所定しきい値よりも大きくなるとすぐに前記ガス発生器（５）および前記フリータービン（６）を自発的に分離できることを特徴とする、請求項７に記載のターボシャフトエンジン。
【請求項９】
前記自発的に機械的に結合させる装置（２０）が、少なくとも１つのフリーホイール（２１）であって、前記ガス発生器と共に減速比Ｋ１を有する第１シャフト（２２）と、フリータービン（６）と共に減速比Ｋ２を有する第２シャフト（２３）とを接続する少なくとも１つのフリーホイール（２１）を備え、速度の前記比（ＮＧＧ／ＮＴＬ）が比Ｋ２／Ｋ１よりも小さくなるとすぐに、前記シャフトおよび前記フリーホイール（２１）によって、前記フリータービン（６）が前記ガス発生器（５）を自発的に駆動するように、前記フリーホイール（２１）が構成されていることを特徴とする、請求項７または８のいずれかに記載のターボシャフトエンジン。
【請求項１０】
中間シャフト（２５）に堅く接続されている始動発電機（３０）を備え、前記自発的に機械的に結合させる装置（２０）が、２つのフリーホイール（２４、２６）であって、前記ガス発生器（５）と共に減速比Ｋ１を有する前記第１シャフト（２２）と前記第２シャフト（２３）とにそれぞれ前記中間シャフト（２５）を接続する２つのフリーホイール（２４、２６）を備え、この第２シャフトは、フリータービン（６）と共に減速比Ｋ２を有し、速度の前記比（ＮＧＧ／ＮＴＬ）が比Ｋ２／Ｋ１より小さいときに、前記シャフトおよび前記フリーホイールによって、前記フリータービン（６）が前記ガス発生器（５）を自発的に駆動するように、前記ホイール（２４、２６）が構成されていることを特徴とする、請求項９に記載のターボシャフトエンジン。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の少なくとも１つのターボシャフトエンジンを備えることを特徴とする、双発ヘリコプタ。
【請求項１２】
回転されることが可能なガス発生器（５）と、前記ガス発生器（５）のガスによって回転されるフリータービン（６）とを備える少なくとも１つのターボシャフトエンジンを備える双発ヘリコプタの無負荷の超アイドルモードを最適化するための方法であって、前記ガス発生器の回転速度が所定しきい値に到達するとすぐに前記ガス発生器（５）および前記フリータービン（６）を制御されて機械的に結合させるステップを備えることを特徴とする、方法。
【請求項１３】
前記フリータービン（６）の回転速度（ＮＴＬ）に対する前記ガス発生器（５）の回転速度（ＮＧＧ）の比が所定しきい値に到達するとすぐに、前記ガス発生器およびフリータービンを自発的に機械的に結合させるステップをさらに備えることを特徴とする、請求項１２に記載の最適化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多発エンジンヘリコプタ、特に双発ヘリコプタを装備することを意図されたターボシャフトエンジンに関する。本発明は、また、この種の多発エンジンヘリコプタ、特に双発ヘリコプタの無負荷の超アイドルモードを最適化するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘリコプタは、一般に、ヘリコプタの飛行状態に依存する速度で動作する少なくとも２つのターボシャフトエンジンを備えている。以下の本文を通じて、ヘリコプタは、離陸、上昇、着陸またはホバリング飛行の移行段階を除いてすべての飛行段階中の、略語ＡＥＯ（すべてのエンジンが動作している）によって知られているモードにおいて、通常状態で進行しているとき、巡航飛行状況にあると言われる。以下の本文を通して、ヘリコプタは、すべての組み込まれた動力を利用可能とすることが必要なとき、すなわち、離陸、上昇、着陸の移行段階、かつ、略称ＯＥＩ（１つのエンジンの作動不能）と呼ばれる１つのターボシャフトエンジンが誤動作しているモードの間、危機的飛行状況にあると言われる。
【０００３】
ヘリコプタが巡航飛行状態にあるとき、ターボシャフトエンジンは、それらの最大連続動力（以下、ＭＣＰ）よりも低い低動力レベルで動作することが、知られている。いくつかの構成では、巡航飛行中にターボシャフトエンジンによって提供される動力は、最大離陸動力（以下、ＭＴＯ）の５０％より小さくなりうる。これらの低動力レベルは、比消費率（ＳＣ）をもたらす。比消費率は、ターボシャフトエンジンの燃焼室による毎時の燃料消費量と、前記ターボシャフトエンジンによって提供される動力との間の関係として定義され、ＭＴＯのＳＣよりも約３０％大きく、したがって、巡航飛行中、燃料の過剰消費にある。
【０００４】
最後に、地上での待機段階の間、パイロットは、様々なターボシャフトエンジンを、それらを再起動することが確実となるように、アイドルモードに置くことを一般的に好む。このように、ターボシャフトエンジンは、動力を提供していないにも拘わらず、燃料を消費し続ける。
【０００５】
同時に、航空機製造業者により指定された全飛行範囲にわたる飛行、特に、高高度かつ暑い天候中での飛行を確実にすることができるように、ターボシャフトエンジンも大型化されている。これらの飛行ポイントであって、特に、ヘリコプタがその最大離陸質量に近い質量を持っているときに非常に制限される飛行ポイントは、いくつかのヘリコプタの特定の使用例においてのみ見られる。結果として、このような動力を与えることができるように大きさが決められるにも拘わらず、いくつかのターボシャフトエンジンは、このような条件で飛ぶことはない。
【０００６】
これらの大型化されたターボシャフトエンジンは、質量および燃料消費の観点において不利である。上述された飛行のすべての場合（巡航飛行、ＯＥＩモード、地上走行、ホバリング飛行、または地上での待機）におけるこの消費量を削減するために、ターボシャフトエンジンの１つを待機モードに置くことが可能である。動作している１つのまたは複数のエンジンは、すべての必要な動力を提供するために、より高い動力レベルで、したがってより良好なＳＣレベルで、動作する。
【０００７】
知られているように、ヘリコプタのターボシャフトエンジンは、ガス発生器と、動力を供給するためにガス発生器によって駆動されるフリータービンと、を備える。ガス発生器は、圧縮空気内で燃料を燃焼させる燃焼室を補給する空気圧縮機で構成され、圧縮機は、ガスを部分的に膨張させるためのタービンに高温ガスを送達し、タービンは、駆動シャフトにより圧縮機を回転させる。ガスは、その後、動力伝達フリータービンを駆動する。フリータービンは、ギアボックスによりヘリコプタのロータに動力を伝達する。
【０００８】
仏国特許出願公開第１１５１７１７号明細書および仏国特許出願公開第１３５９７６６号明細書において、出願人は、少なくとも１つのターボシャフトエンジンを連続的な飛行モードと呼ばれる安定した飛行モードに置き、かつ、少なくとも１つのターボシャフトエンジンを、必要に応じて、緊急時にまたは通常のやり方で離脱することができる特定のスタンバイモードに置く可能性により、ヘリコプタのターボシャフトエンジンの比消費率を最適化するための方法を提案した。飛行状況の変化が、例えば、ヘリコプタが、巡航飛行状況から着陸段階に移行しようとしているときに、スタンバイにあるターボシャフトエンジンが始動されることを必要とするときに、スタンバイモードからの移行は、「通常」と呼ばれる。この種のスタンバイモードからの通常の移行は、１０秒から１分の間の期間にわたって起こる。動作しているエンジンの故障または動力不足があるとき、または、飛行状態が急激に困難になるときには、スタンバイモードからの移行は、「緊急」と呼ばれている。この種のスタンバイモードからの緊急移行は、１０秒より小さな期間にわたって起こる。
【０００９】
出願人は、特に次の２つのスタンバイモード、
通常超アイドルと呼ばれるスタンバイモードであって、燃焼室が点火され、ガス発生器のシャフトが、公称速度の２０から６０％の速度で回転するスタンバイモードと、
支援超アイドルと呼ばれるスタンバイモードであって、燃焼室が点火され、ガス発生器のシャフトが公称速度の２０から６０％の速度で、機械的な支援を受けて回転するスタンバイモードと、を提案している。
【００１０】
通常超アイドルモードの欠点は、動作温度であり、この動作温度は、より低いアイドリングに到達するための試みがなされるにつれて、ますます高くなっている。しかしながら、このことは、このモードでの燃料消費量を最小化するという利点を有する。
【００１１】
支援超アイドルモードは、燃料消費量を低減しながら、動作温度のこの問題を解決することを可能にする。しかしながら、このことは、電気の、空気圧のまたは油圧の駆動装置の使用および対応する結合器の使用を必要とする。
【００１２】
加えて、もはや機械的に支援されず、かつ、ターボシャフトエンジンの温度によって制限される超アイドルモードを達成することの技術的な問題が、現在生じている。したがって、対処される技術的な問題は、この種の改良された超アイドルモードを提供することを可能にするターボシャフトエンジンを提供することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】仏国特許出願公開第１１５１７１７号明細書
【特許文献２】仏国特許出願公開第１３５９７６６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、超アイドルモードを有しうるターボシャフトエンジンであって、超アイドルモードでは、燃焼室が点火され、かつ、ガス発生器のシャフトが公称速度の２０から６０％の速度で回転し、超アイドルモードは、ターボシャフトエンジンの動作温度によってあまり影響を受けず、かつ、外部駆動装置によって機械的に支援されてないターボシャフトエンジンを提供することを目的とする。
【００１５】
したがって、本発明は、新しい超アイドルモードを有しうるターボシャフトエンジンを提供することを目的とする。
【００１６】
本発明は、また、本発明に係る少なくとも１つのターボシャフトエンジンを備える双発ヘリコプタを提供することを目的とする。
【００１７】
本発明は、また、本発明に係る少なくとも１つのターボシャフトエンジンを備える本発明に係る双発ヘリコプタの無負荷の超アイドルモードを最適化するための方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このことを達成するために、本発明は、回転されることが可能なガス発生器と、前記ガス発生器のガスによって回転されるフリータービンとを備えるターボシャフトエンジンに関する。
【００１９】
本発明に係るターボシャフトエンジンは、前記ガス発生器および前記フリータービンを制御されて機械的に結合させるための装置を備え、この装置は、前記ガス発生器の回転速度が所定しきい速度に到達するとすぐに、前記ガス発生器および前記フリータービンを機械的にかつ要求に応じて接続することが可能であることを特徴とする。
【００２０】
このように、本発明に係るターボシャフトエンジンは、ガス発生器およびフリータービンを機械的にかつ要求に応じて接続することを可能にする。ガス発生器およびフリータービンを接続するためのコマンドは、ガス発生器の回転速度に依存する。このように、本発明に係るターボシャフトエンジンは、外部駆動装置を呼び出す必要がないやり方で、ガス発生器の回転を機械的に支援することを可能にする。動力は、ターボシャフトエンジンのフリータービンから直接的に得られて、連結装置によって伝達される。
【００２１】
有利なことに、本発明によれば、制御されて機械的に結合させる装置は、前記ガス発生器の回転速度が前記所定しきい速度よりも小さくなるとすぐに、前記ガス発生器および前記フリータービンを機械的にかつ要求に応じて接続することが可能であり、前記ガス発生器の前記回転速度が前記所定しきい速度よりも大きくなるとすぐに、前記ガス発生器および前記フリータービンを分離させることができる。
【００２２】
このように、本発明のこの態様によれば、制御された連結装置は、ガス発生器が所定しきい速度よりも小さな速度で回転しているときにガス発生器を駆動するようにフリータービンを強制させることを可能にする。換言すれば、ガス発生器およびフリータービンを制御されて機械的に結合させるための装置を備えた本発明に係るターボシャフトエンジンは、要求に応じて、ガス発生器およびフリータービンが機械的に独立しているフリータービンと呼ばれる構成（またはモード）から、ガス発生器およびフリータービンが機械的に接続されている接続されたタービンと呼ばれる構成（またはモード）へ、ターボシャフトエンジンを切り替えることを可能にする。
【００２３】
所定しきい速度は、有利には、ターボシャフトエンジンが超アイドルモードにあるとき、すなわち、フリータービンがもはやトルクを発生させず、前記タービンが接続されている航空機のギアボックスの入口での速度よりも低い速度で自由に回転しているときに、ガス発生器およびフリータービンが機械的に接続されることができないように、選択されている。ゼロトルクでの定常状態速度よりもゆっくりと回転するようにタービンを強制させることによって、このことは、結果として、ガス発生器が圧縮機を駆動することを許容するエンジントルクを提供するであろうし、したがって、接続されたタービンの構成に対応している。
【００２４】
このように、本発明に係るターボシャフトエンジンは、フリータービンがガス発生器を駆動する超アイドルモードに置かれうる。超アイドルモードは、ターボシャフトエンジンの高温部の温度を低減し、かつ、燃料消費を低減することを可能にする。
【００２５】
有利なことに、本発明によれば、しきい速度は、前記ガス発生器の公称速度に依存する。
【００２６】
本発明のこの態様によれば、しきい速度は、ガス発生器の公称速度に直接的に依存する。
【００２７】
有利には、この変形例によれば、しきい速度は、［２０％．Ｎ１、６０％．Ｎ１］の範囲内で選択される。ここで、Ｎ１は、前記ガス発生器の前記公称速度である。
【００２８】
換言すれば、この変形例に係るターボシャフトエンジンは、ガス発生器の回転速度が、（ここで、ガス発生器の公称速度の２０％から６０％の間として定義された）アイドルモードに対応するしきい値を下回るとすぐに、フリータービンモードから接続されたタービンモードに切り替える。
【００２９】
有利なことに、本発明によれば、前記制御されて機械的に結合させる装置は、
前記ガス発生器の前記回転速度を表す情報を読み取るための手段と、
前記ガス発生器に機械的に接続されているシャフトおよび前記フリータービンに機械的に接続されているシャフトの間の可逆的な機械的結合のための手段と、
前記ガス発生器の前記回転速度を表す情報に基づいて、かつ、前記しきい速度に基づいて、前記結合手段を制御するための手段と、を備える。
【００３０】
有利には、変形例において、結合させる装置は、待機モードに置かれることをエンジンに既に要求したエンジンコンピュータからのコマンドによって、前記結合手段を認可する手段を、さらに備える。
【００３１】
本発明のこの態様によれば、読取手段は、ガス発生器の回転速度を表す情報を取得することを可能にする。制御手段は、この情報を解釈し、この情報をしきい速度と比較することを可能にする。回転速度がしきい速度よりも低いことがわかった場合、かつ、エンジンコンピュータが、エンジンが待機モードに置かれることを実際に既に要求していた場合、コマンドが、ガス発生器とフリータービンとの間の機械的結合を保証する結合手段に送信され、したがってターボシャフトエンジンを接続されたタービンモードに切り替える。この機械的結合は、機械的に、ガス発生器およびフリータービンにそれぞれ接続されている中間シャフトによって達成される。
【００３２】
本文を通して、用語「シャフト」は、回転されることが可能かつトルクを伝達することが可能な手段を示す。したがって、それは、長手方向に伸びるシャフトでありうるし、単にピニオンギアもまたありうる。
【００３３】
これらの結合手段は、いかなる種類のものもありうる。有利な変形例によれば、これらの結合手段は、少なくとも１つの摩擦クラッチ、爪、および同期装置が設けられた爪を備える群から選択される。
【００３４】
同期装置が設けられた爪は、つかむ前にシャフトの各速度に同期することを可能にし、同期装置がないときよりも速度差をより良好に管理することを可能にする。
【００３５】
有利なことに、これらの結合手段は、予備結合段階中に、前記ガス発生器に機械的に接続されているシャフトと、前記フリータービンに機械的に接続されているシャフトとの間で、一時的に滑ることを許容するように設計されている。
【００３６】
有利なことに、本発明に係るターボシャフトエンジンは、前記ガス発生器および前記フリータービンを自発的に機械的に結合させるための装置をさらに備え、この装置は、前記フリータービンの回転速度に対する前記ガス発生器の回転速度の比が所定しきい値に到達するとすぐに、前記ガス発生器および前記フリータービンを機械的にかつ自発的に接続することができる。前記フリータービンの回転速度に対する前記ガス発生器の回転速度の比のためのこのしきい値は、特に、制御された結合させる装置が始動されたときに得られる値よりも小さい。その結果、ロータに接続されながら、フリータービンがその公称速度で回転しているときに、ガス発生器が、アイドリング飛行中のその公称速度よりも１０から２０％以上早く回転するようになっている。
【００３７】
別の実施形態に係るターボシャフトエンジンは、ガス発生器がしきい速度に到達したときに、制御されて機械的に結合させるための装置に加えて、自発的に機械的に結合させるための装置を備える。制御されて機械的に結合させる装置とは異なり、自発的に機械的に結合させる装置によるガス発生器とフリータービンとの間の機械的接続は、ガス発生器の回転速度ではなく、フリータービンの回転速度に対するガス発生器の回転速度の比に依存する。
【００３８】
このように、本発明のこの変形例に係るターボシャフトエンジンは、所定条件が到達されたときにガス発生器を駆動するようにフリータービンを強制することを可能にする。換言すれば、ガス発生器およびフリータービンを自発的に機械的に結合させるための装置が設けられている本発明に係るターボシャフトエンジンは、外部支援および／または制御装置なしで、フリータービンと呼ばれる構成から接続されたタービンと呼ばれる構成に、ターボシャフトエンジンを自動的にかつ自発的に切り替えることを可能にする。このように、フリーモードから接続モードへのこの切り替えは、ガス発生器の回転速度にだけでなく、フリータービンの回転速度に対するガス発生器の回転速度の比に依存している。
【００３９】
有利にはこの変形例によれば、前記自発的に機械的に結合手段は、速度の比が前記所定しきい値よりも小さくなるとすぐに、前記ガス発生器および前記フリータービンを機械的にかつ自発的に接続することができ、前記比が前記所定しきい値よりも大きくなるとすぐに、前記ガス発生器および前記フリータービンを自発的に分離させることができる。
【００４０】
有利なことに、アイドリングに近い接続されたタービンの動作は、過渡性能、特にロータの回転数が低下した場合の急激な縦揺れの間の過渡性能を、向上させる。これは、そのときガス発生器がフリータービンモードにおける無負荷で必要な速度よりも大きな速度で回転するためである。このように、エンジンは、フリータービンにおいて結果として生じる動力であって、フリータービンターボシャフトエンジンがこの速度で有するであろう値に対応する結果として生じる動力を、非常に急速に生成し、ガスタービンが加速を開始する前であってさえ、急速に加速限界に達することから生じる追加の動力を加える。
【００４１】
有利にはこの変形例によれば、前記自発的に機械的に結合させる装置は、少なくとも１つのフリーホイールであって、前記ガス発生器と共に減速比Ｋ１を有する第１シャフトと、前記フリータービンと共に減速比Ｋ２を有する第２シャフトとを接続する少なくとも１つのフリーホイールを備え、速度の前記比が比Ｋ２／Ｋ１よりも小さくなるとすぐに、前記シャフトおよび前記フリーホイールによって、前記フリータービンが前記ガス発生器を自発的に駆動するように、前記フリーホイールが構成されている。
【００４２】
有利なことに、この変形例に係るターボシャフトエンジンは、中間シャフトに堅く接続された始動発電機を備え、前記自発的に機械的に結合させる装置は、２つのフリーホイールであって、前記中間シャフトを、前記ガス発生器と共に減速比Ｋ１を有する前記第１シャフトと前記第２シャフトとにそれぞれ接続する２つのフリーホイールを備え、この第２シャフトは、フリータービンと共に減速比Ｋ２を有し、速度の比が比Ｋ２／Ｋ１よりも小さくなるとすぐに前記シャフトおよび前記フリーホイールによって前記フリータービンが前記ガス発生器を自発的に駆動するように、前記ホイールが構成されている。その上、このように、中間シャフトに堅く接続された始動発電機は、前記始動発電機が発電機として機能しているときに、フリータービンによって駆動され、前記始動発電機がスタータとして機能しているときに、前記始動発電機はガス発生器を駆動する。
【００４３】
本発明は、また、本発明に係る少なくとも１つのターボシャフトエンジンを備えていることを特徴とする双発ヘリコプタに関する。
【００４４】
本発明は、また、回転されることが可能なガス発生器と、前記ガス発生器のガスによって回転されるフリータービンとを備える少なくとも１つのターボシャフトエンジンを備える双発ヘリコプタの無負荷の超アイドルモードを最適化するための方法であって、前記ガス発生器の回転速度が所定しきい速度に到達するとすぐに、前記ガス発生器および前記フリータービンを制御されて機械的に結合させるステップを備えることを特徴とする。
【００４５】
有利なことに、本発明に係る方法は、前記フリータービンの回転速度に対する前記ガス発生器の回転速度の比が所定しきい値に到達するとすぐに、前記ガス発生器および前記フリータービンを自発的に機械的に結合させるステップを、さらに備える。
【００４６】
本発明は、また、ターボシャフトエンジンと、ヘリコプタと、無負荷の超アイドルモードを最適化するための方法とに関し、上述したまたは以下に記載の特徴の全部または一部によって組み合わせられたことを特徴とする。
【００４７】
本発明の他の目的、特徴および利点は、以下の説明を読むことにより明らかになるであろう。以下の説明は、純粋に非限定的な例として与えられ、添付の図面に関する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るターボシャフトエンジンの概略図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態に係るターボシャフトエンジンの概略図である。
【図３】図３は、本発明の第３実施形態に係るターボシャフトエンジンの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
図面に示されるように、本発明に係るターボシャフトエンジンは、ガス発生器５と、ガス発生器５によって駆動されるフリータービン６とを備える。知られているように、ガス発生器５は、少なくとも１つの空気圧縮機７であって、圧縮空気内で燃料を燃焼させる燃焼室８を補給し、かつ、部分的にガスを膨張させるための少なくとも１つのタービン９に高温ガスを供給する少なくとも１つの空気圧縮機７を備え、このタービンは、駆動シャフト１０によって圧縮機７を回転させる。ガスは、また、動力伝達フリータービン６を駆動する。このフリータービン６は、フリーホイール１２により（図面に示されない）動力伝達ギアボックスに接続された動力伝達シャフト１１を備える。このフリーホイール１２は、ターボシャフトエンジンの機械的なロックが、動力伝達ギアボックスの機械的ロックと、前記ターボシャフトエンジンが取り付けられているヘリコプタのロータの拡張による機械的ロックとを引き起こすことを防止することを可能にする。
【００５０】
本発明に係るターボシャフトエンジンは、ガス発生器５およびフリータービン６を制御されて機械的に結合させるための装置４０をさらに備え、この装置は、ガス発生器の回転速度ＮＧＧが所定しきい速度より小さくなるとすぐに、ガス発生器５およびフリータービン６を機械的にかつ要求に応じて接続することができる。本文を通じて、ガス発生器の回転速度ＮＧＧは、ガス発生器の駆動シャフト１０の回転速度を示す。同様に、フリータービンの回転速度ＮＴＬは、フリータービンの駆動シャフト１１の回転速度を示す。
【００５１】
このしきい速度は、例えば、３０％．Ｎ１に固定されている。ここで、Ｎ１は、ガス発生器の公称回転速度である。換言すれば、制御されて機械的に結合させる装置４０は、ターボシャフトエンジンがアイドリング状態にあるときに、ガス発生器とフリータービンとの間の結合を保証することができる。ガス発生器の回転速度ＮＧＧがしきい速度よりも大きくなるとすぐに、ガス発生器およびフリータービンは、互いに機械的に独立する。
【００５２】
図面における実施形態によれば、制御装置４０は、ガス発生器５に機械的に接続されたシャフト４２と、フリータービンに機械的に接続されたシャフト４３とを、備える。制御装置４０は、ガス発生器５の前記回転速度ＮＧＧを表す情報を読み取るための手段をさらに備える。これらの読取手段は、例えば、ガス発生器５のシャフトに取り付けられた速度センサであり、したがって提供される情報は、ガス発生器５の速度の直接的な測定値である。制御装置は、２つのシャフト４２、４３を可逆的に結合させるための手段４１と、これらの結合手段４１を制御するための手段とをさらに備える。
【００５３】
１つの実施形態によれば、結合手段４１は、摩擦クラッチであって、遠心クラッチ、円錐クラッチ、単板クラッチまたは多板クラッチのような摩擦クラッチを備える。この種の結合手段は、第１結合段階においてシャフト間の滑りを許容するという利点を有する。１つの実施形態によれば、この摩擦クラッチを制御するための手段は、アクチュエータのような油圧制御手段または電気制御手段である。その上、制御手段は、モジュールであって、ガス発生器の速度の測定値を受信し、かつ、前記測定値をしきい速度と比較することができるモジュールを、備える。この種のモジュールは、例えば、ソフトウェア要素、ソフトウェアプログラムのサブユニット、またはハードウェア要素、またはハードウェア要素およびソフトウェアサブプログラムの組合せである。
【００５４】
別の実施形態によれば、連結手段４１は、速度差をより良く管理するための同期装置を必要に応じて備えた爪であって、シャフト４２および４３を直接的に結合させることを可能にする爪を備える。
【００５５】
図２および図３は、２つの実施形態を示しており、２つの実施形態において、ターボシャフトエンジンは、ガス発生器５およびフリータービン６を自発的に機械的に結合させるための装置２０をさらに備える。この自発的に機械的に結合させる装置２０は、フリータービン６のシャフト１１の回転速度に対するガス発生器５のシャフト１０の回転速度の比が所定しきい値よりも小さくなるとすぐに、ガス発生器５およびフリータービン６を機械的にかつ自発的に接続することができ、比がこのしきい値を上回るとすぐに、ガス発生器５およびフリータービン６を自発的に分離させることができる。
【００５６】
第１実施形態によれば、図３に示されるように、この自発的に機械的に結合させる装置２０は、ガス発生器５のシャフト１０に機械的に接続されているシャフト２２を備える。前記シャフト２２および１０は、それらの間にＫ１の減速比を有する。
【００５７】
自発的に機械的に結合させる装置２０は、フリータービン６のシャフト１１に機械的に接続されたシャフト２３をさらに備える。前記シャフト２３および１１は、それらの間にＫ２の減速比を有する。
【００５８】
自発的に機械的に結合させる装置２０は、シャフト２２および２３の間に配置されているフリーホイール２１を備える。
【００５９】
したがって、シャフト２２の回転速度は、Ｋ１．ＮＧＧに等しい。ここで、ＮＧＧは、ガス発生器５のシャフト１０の回転速度である。
【００６０】
シャフト２３の回転速度は、Ｋ２．ＮＴＬに等しい。ここで、ＮＴＬは、フリータービン６のシャフト１１の回転速度である。
【００６１】
フリーホイール２１は、シャフト２３が前記フリーホイール２１によってシャフト２２を駆動することができるように、配向されている。
【００６２】
シャフト２３の回転速度がシャフト２２の回転速度よりも小さいとき、２つのシャフトは独立している。そうでなければ、２つのシャフトは、接続されている。
【００６３】
換言すれば、次の等式、Ｋ２．ＮＴＬ＜Ｋ１．ＮＧＧが適合されている場合、シャフトは独立している。比ＮＧＧ／ＮＴＬ＞Ｋ２／Ｋ１である場合、結果として、シャフトは独立している。
【００６４】
速度比がＫ２／Ｋ１以下である場合、結果として、エンジントルクが、フリータービン６からガス発生器５に伝達される。
【００６５】
換言すれば、図３に関連して説明された自発的に機械的に結合させる装置２０は、比ＮＧＧ／ＮＴＬがＫ２／Ｋ１以下であって、したがって、比が所定のしきい値として作用するとき、ガス発生器５およびフリータービン６を機械的かつ自発的に接続することを可能にする。装置は、また、比ＮＧＧ／ＮＴＬがＫ２／Ｋ１を超えるとすぐに、ガス発生器５およびフリータービン６を自発的に分離させることを可能にする。
【００６６】
ガス発生器５の回転速度ＮＧＧがしきい速度より小さい場合、制御されて機械的に結合させる装置４０は、ガス発生器５およびフリータービン６が、結合手段４１によって機械的に結合されることを、保証する。この結合が効果を生じたとき、比ＮＧＧ／ＮＴＬは、Ｋ２／Ｋ１よりも大幅に大きくなる。したがって、自発的に機械的に結合させる装置２０は、始動せず、フリーホイール２１は滑る。したがって、２つの制御装置２０、４０は、互いに完全に両立できる。
【００６７】
第２実施形態によれば、図２に示されるように、ターボシャフトエンジンは、さらに、始動発電機３０を備える。この場合、結合装置は、図２に関連して説明されたシャフト２２および２３に加えて、始動発電機３０に堅く接続された中間シャフト２５を備える。
【００６８】
自発的に機械的に結合させる装置２０は、中間シャフト２５をシャフト２３に接続する第１フリーホイール２６を備える。前記装置は、中間シャフト２５をシャフト２２に接続する第２フリーホイール２４をさらに備える。
【００６９】
図３の実施形態の場合と同様に、シャフト２２の回転速度は、Ｋ１．ＮＧＧに等しく、シャフト２３の回転速度は、Ｋ２．ＮＴＬに等しい。
【００７０】
ホイール２６、２４は、始動発電機３０に堅く接続された中間シャフト２５が、シャフト２２を駆動することができるように、かつ、シャフト２３が、始動発電機３０に堅く接続された中間シャフト２５を駆動することができるように、配向されている。
【００７１】
２つのフリーホイール２６、２４は、比ＮＧＧ／ＮＴＬがＫ２／Ｋ１に等しい場合、同時に駆動する。
【００７２】
比ＮＧＧ／ＮＴＬがＫ２／Ｋ１以下である場合、結果として、シャフト１０、１１が、機械的に接続され、かつ、エンジントルクが、フリータービン６からガス発生器５に伝達される。
【００７３】
比ＮＧＧ／ＮＴＬがＫ２／Ｋ１よりも大きい場合、結果として、シャフトは、機械的に独立している。
【００７４】
始動発電機３０は、（発電機として機能するとき）フリータービンによって駆動されるか、または、（スタータとして機能するとき）ガス発生器を駆動する。
【００７５】
換言すれば、図２に関連して説明された機械的に自発的に結合させる装置２０は、また、比ＮＧＧ／ＮＴＬがＫ２／Ｋ１よりも小さいまたはＫ２／Ｋ１に等しいときに、ガス発生器５およびフリータービン６を機械的かつ自発的に接続することを可能にする。装置は、比ＮＧＧ／ＮＴＬがＫ２／Ｋ１を超えるとすぐに、ガス発生器５およびフリータービン６を自発的に分離させることを可能にする。さらに、発電機および／またはスタータ機能が、本実施形態において可能である。
【００７６】
ガス発生器５の回転速度ＮＧＧがしきい速度よりも小さい場合、制御されて機械的に結合させる装置４０は、結合手段４１によってガス発生器５およびフリータービン６が機械的に結合されていることを保証する。この結合が効果を生じたとき、比ＮＧＧ／ＮＴＬは、Ｋ２／Ｋ１よりも大幅に大きくなる。したがって、自発的に機械的に結合させる装置２０は、始動せず、２つのフリーホイール２１、２６の少なくとも１つは、滑る。したがって、２つの制御装置２０、４０は、互いに完全に両立できる。
【００７７】
本発明は、また、記載された実施形態の１つに係る少なくとも１つのターボシャフトエンジンを備える双発ヘリコプタの無負荷の超アイドルモードを最適化するための方法に関する。
【００７８】
したがって、この種の方法は、ガス発生器５の回転速度ＮＧＧが所定しきい速度よりも小さくなるとすぐに、ガス発生器５およびフリータービン６を機械的に結合させるステップを備える。
【００７９】
本発明に係る方法は、有利には、記載された実施形態の１つに係るターボシャフトエンジンによって実現される。記載された実施形態の１つに係るターボシャフトエンジンは、有利には、本発明に係る方法を実施する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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