(57)【要約】  航空機の補助動力ユニット（ＧＡＰ）に空気を供給するための装置であって、前記補助動力ユニットは、ターボチャージャー（ＴＣ）に結合されるディーゼルエンジン（Ｍ）を備え、前記ターボチャージャーは、ディーゼルエンジン（Ｍ）の燃焼室（ＣＣ）に空気を流入させるための少なくとも１つの第１の空気入口（ＡＩＲ＿ＣＡＢ＿１）を備え、第１の出口（ＡＩＲ＿Ｔ）は、ターボチャージャー（ＴＣ）に燃焼空気を搬送し、ディーゼルエンジン（Ｍ）は、動力を送出し、このディーゼルエンジン（Ｍ）は、第２の空気入口（ＡＩＲ＿ＥＸＴ＿３２）を加熱するように意図される、電気オルタネータ（ＡＬＴ）、および加圧圧縮機として知られる圧縮機（ＣＰ）に動力を供給することができる。第１の空気入口（ＡＩＲ＿ＣＡＢ＿１）には、航空機のキャビン（ＣＡＢ）から加圧空気の一部分が供給される。
2015511199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機用の補助動力ユニット（ＡＰＵ）に空気を供給するための装置にして、
前記補助動力ユニット（ＡＰＵ）と、
ターボチャージャー（ＴＣ）と、
キャビン（ＣＡＢ）と
を備え、
前記補助動力ユニット（ＡＰＵ）は、
前記ターボチャージャー（ＴＣ）が、少なくとも、
ディーゼルエンジン（Ｅ）の燃焼室（ＣＣ）の中にその吸入に適したキャビン（ＣＡＢ）から来るターボチャージャー（ＴＣ）の圧縮機（Ｃ）の中への１つの第１の空気入口（ＡＩＲ＿ＣＡＢ＿１）を備え、
前記エンジン（Ｅ）が、少なくとも、
ターボチャージャー（ＴＣ）に燃焼室（ＣＣ）によって燃焼された空気を搬送する１つの第１の出口（ＡＩＲ＿Ｔ）を備える
ようにターボチャージャー（ＴＣ）に結合されるディーゼルエンジン（Ｅ）を備え、
動力を送出するディーゼルエンジン（Ｅ）により、第２の空気入口（ＡＩＲ＿ＥＸＴ＿３２）を加圧するように意図される電気オルタネータ（ＡＬＴ）および加圧圧縮機（ＣＰ）に動力を供給することができる、装置であって、第１の空気入口（ＡＩＲ＿ＣＡＢ＿１）が、航空機のキャビン（ＣＡＢ）から加圧空気の一部分だけ供給されることを特徴とする、空気を供給するための装置。
【請求項２】
補助動力ユニットの入口に配置される制御弁（Ｖ）により、飛行中に使用のための機器構成に適した航空機のキャビンから来る第１の空気入口（ＡＩＲ＿ＣＡＢ＿１）と地上での使用のための機器構成に適した航空機の外側（Ｏ）から来る第２の空気入口との間で、エンジンの燃焼室（ＣＣ）に入る空気入口を選択することができることを特徴とする、請求項１に記載の空気を供給するための装置。
【請求項３】
エアーフィルタ（Ｆ）が、第１の空気入口（ＡＩＲ＿ＣＡＢ＿１）の入口に配置されることを特徴とする、請求項１から２のいずれかに記載の空気を供給するための装置。
【請求項４】
加圧圧縮機（ＣＰ）が、外側（ＡＩＲ＿ＥＸＴ＿３１）から来る空気の一部分と、加圧圧縮機（ＣＰ）から来る空気（ＡＩＲ＿ＥＸＴ＿ＣＰ）の一部分とを混合する第１のミキサー（ＭＸ１）に航空機の外側（Ｏ）から来る圧縮空気（ＡＩＲ＿ＥＸＴ＿３２）の一部を噴射し、第１のミキサー（ＭＸ１）が、キャビン（ＣＡＢ）のための出口空気（ＡＩＲ＿ＭＸ１）として送出す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空気を供給するための装置。
【請求項５】
第１のミキサー（ＭＸ１）の出口の第２のミキサー（ＭＸ２）により、第１のミキサー（ＭＸ１）の出口（ＡＩＲ＿ＭＸ１）の空気と、キャビン（ＣＡＢ）から来る空気（ＡＩＲ＿ＣＡＢ＿２）の一部分とを混合することができ、第２のミキサー（ＭＸ２）が多量の加圧空気（ＡＩＲ＿ＭＩＸ＿２）をキャビン（ＣＡＢ）に送出することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の空気を供給するための装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の空気を供給するための装置を備える、空気を爆気するための回路を備える、航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、航空機に電気を生じ、キャビンに調整された空気をもたらすことができる航空機の補助動力ユニットに空気を供給するための回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、以下でＡＰＵとして示される補助動力ユニットは、タービン技術とディーゼル技術のどちらかに基づき出ている。
【０００３】
タービンを備える補助動力ユニットは、軽量で、小さな寸法から成るという利点を有する。これは、航空学において実際の利点を構成している。他方では、小さなサイズから成るタービンは（１０バールから１５バールの大きさの）高圧において燃焼の発生を可能とせず、その結果として、低い熱力学的出力しか有さないので、１つまたはいくつかのタービンを備えるＡＰＵの出力は小さい。加えて、それらの小さなサイズに照らして、技術的損失がかなりあり、それにより、燃料消費もまた増大する。例示として、これらのＡＰＳは、１キロワット／時間を生じるために、４００グラムから５００グラムの灯油を必要とする。
【０００４】
しかし、ディーゼル技術に基づくＡＰＵは、燃焼が（１５０バールと２００バールとの間の）非常に高い圧力で行われるということによりタービンＡＰＵに関して改善された出力を有する。消費の改善に関しては、この種のＡＰＵのパワー要件を半分に分割することができる。この後者の解決策により、燃料消費を低減し、節約された燃料の質量を介してタービンＡＰＵの重量の節約を回収することができる。
【０００５】
ＡＰＵは、通常、航空機の主エンジンが停止されている場合にキャビンに調整された空気と航空機に電気とを供給するために地上で作動する。この場合、生ずる空気は、排出口を介して航空機から除去される。
【０００６】
ますます、ＡＰＵは、主エンジンがその作動を少なくし、または万一航空機に起こる主エンジンの故障の場合には付加的供給を必要とする場合があるという点について飛行中に強く求められる場合がある。したがって、航空機に電気を生じ、ＡＰＵによって一部は空気を加圧することによって主エンジンを解放することが興味深くなってくる。これは、飛行中においても同様である。この作動は、かなりの数の電気機器を有する航空機の場合、特に重要であり得る（より電気的な航空機）。
【０００７】
飛行中にＡＰＵを強く求めるこれらのますます増える必要性は、使用されるＡＰＵが飛行状態ですなわち低温および低圧で作動するように寸法決めされていないという点で、特に欠点を有する。
【０００８】
通常、４０，０００フィートの高度において、温度は、−５５°Ｃに近い値の近傍にある場合があり、圧力値は、およそ０．２０バールであり得る。この場合は、周囲の温度および圧力でディーゼル型式のエンジンを始動することはできない。
【０００９】
そのうえ、もう１つの問題は、このような条件でディーゼルＡＰＵエンジンの動作安定性を提供するという問題である。
【００１０】
たとえば温度が−５０°Ｃの近傍の温度まで低下する地域で陸上用車両に使用される吸気を予熱するための装置がある。
【００１１】
しかし、これらの装置は、ＡＰＵの動作の安定性を不利にする低圧の問題を解決するものではない。そのうえ、これらは、補助バーナを据え付けることを必要とする場合が多い。
【００１２】
その結果として、これらの解決策は、最小灯油消費量という問題を有する航空機の構造に適していない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明により、前述の欠点を克服することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、航空機用の補助動力ユニットに空気を供給するための装置であって、
前記補助動力ユニットと、
ターボチャージャーと、
キャビンと
を備え、
前記補助動力ユニットは、
前記ターボチャージャーが、少なくとも、
ディーゼルエンジンの燃焼室の中にその吸入に適したキャビンから来るターボチャージャーの圧縮機の中への１つの第１の空気入口を備え、
前記エンジンが、少なくとも、
ターボチャージャーに燃焼室によって燃焼された空気を搬送する１つの第１の出口を備える
ようにターボチャージャーに結合されるディーゼルエンジンを備える、空気を供給するための装置を目的として有する。
【００１５】
そのうえ、ディーゼルエンジンは、動力を送出し、第２の空気入口を加圧するように意図される電気オルタネータおよび加圧圧縮機に動力を供給することができる。第１の空気入口は、航空機のキャビンから加圧空気の一部分だけ供給される。
【００１６】
単一の圧縮機が、一方ではターボチャージャーのタービンに結合され、かつ他方では加圧空気の一部分をディーゼルエンジンの燃焼室に搬送するように使用される。
【００１７】
ターボチャージャーは、ディーゼルエンジンの燃焼室に供給する圧縮機と、燃焼空気によって供給されるタービンとを備える。このタービンは、圧縮機を駆動する。電気オルタネータおよび加圧圧縮機は、航空機のキャビンの空気の加圧に寄与するように意図される。
【００１８】
ターボチャージャーの空気入口は、航空機の乗客または乗員のキャビンから加圧空気の入口によって供給される。他の実施形態においては、地上での作動により、外側から空気入口を介してターボチャージャーに供給することができる。有利なことに、本発明により、２つの空気供給モードによって地上でまたは飛行中にターボチャージャーの作動を可能にするように、この空気入口を構成することができる。
【００１９】
この特徴の利点は、飛行中にディーゼルエンジンに到達する空気がより高温であり、その圧力が外側から来る空気よりも高いということである。したがって、いかなる追加の動力源も、ディーゼルエンジンの入口において空気を加熱するのに使用されない。これらの状態で、ディーゼルエンジンは、補助バーナの助けなしで始動し、または点火され得る。そのうえ、この種のエンジンの動作安定性は、エンジンに導かれる空気が一定温度に、地上の圧力に、かつ飛行の全段階にわたって維持され得るので改善される。
【００２０】
有利なことに、補助動力ユニットの入口に配置される制御弁により、飛行中に使用のための機器構成に適した航空機のキャビンから来る第１の空気入口と地上での使用のための機器構成に適した航空機の外側から来る第２の空気入口との間で、エンジンの燃焼室に入る空気入口を選択することができる。
【００２１】
１つの利点は、飛行の全段階でのターボチャージャーを使用し、同時に空気が外側から来る地上での動作モードとの両立を相変わらず維持することができることである。
【００２２】
有利なことに、エアーフィルタが、第１の空気入口の入口に配置される。
【００２３】
この特徴の利点は、フィルタにより、ターボチャージャーおよびディーゼルエンジンを劣化させる危険にさらす寄生粒子を除去することができることである。
【００２４】
有利なことに、加圧圧縮機は、外側から来る空気の一部分、および加圧圧縮機から来る空気の一部分を混合する第１のミキサーに航空機の外側から来る圧縮空気の一部を噴射し、第１のミキサーは、出口において所望の温度および圧力で多量の加圧空気を送出する。この空気は、キャビンに搬送される。
【００２５】
この特徴の利点は、補助動力ユニットが、飛行の全段階においておよび地上で主エンジンと相補的であるエンジンであり得るということである。したがって、主エンジンによって送出された動力の一部は、特に電力の発生に関して補助動力ユニットによって発生されることができ、圧縮機の供給により、キャビンに多量の加圧空気を発生させることができる。送出された所与の動力のための補助動力ユニットは、主エンジンよりも少ない灯油を消費するので、本発明の装置により、外部の解決策に関して燃料、およびしたがって経費を節約することができる。
【００２６】
有利なことに、第１のミキサーの出口の第２のミキサーにより、第１のミキサーの出口の空気、およびキャビンから来る空気の一部分を混合することができる。第２のミキサーは、多量の加圧空気をキャビンに送出する。
【００２７】
この特徴は、本発明に容易に適合できるという利点を備える。特に、第２のミキサーに空気を導くように意図されるキャビンの空気出口は、キャビンの空気を補助ユニットの圧縮機に搬送する出口と共有され得る。分割器または弁が、空気の一部分を第２のミキサーに、および一部分を補助動力ユニットの圧縮機Ｃに搬送するために、キャビンの出口に使用され得る。
【００２８】
有利なことに、本発明は、通気回路を備える航空機に関するものであり、この通気回路は、本発明の空気を供給するための装置を備える。この種の航空機の利点は、他の航空機よりも少ない燃料しか消費しないことである。
【００２９】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図を参照して、次の詳細な説明を読むと明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】キャビンからの空気を補助動力ユニットに搬送することができる主要な要素の線図である。
【図２】航空機の空気を分配するための回路の構造を示す線図である。
【図３】主エンジンを備える補助動力ユニットの電気および空気の分配構造を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の空気を供給するための装置により、補助動力ユニットのディーゼルエンジンに供給するようにキャビンから加圧空気の一部分を回収することができる。一部分とは、ターボチャージャーの圧縮機Ｃの入口において取られ得る量に適合される。
【００３２】
さまざまな他の実施形態においては、レギュレータにより、圧縮機Ｃの入口にこれを搬送するためにキャビンから来る空気の一部分を適合させることができる。したがって、空気の一部分は、圧縮機Ｃの空気入口のサイズに適合され得る。
【００３３】
空気は外側の空気よりも高温であり、圧力は外側の圧力よりも高いので、この空気の供給により、補助ユニットのディーゼルエンジンの作動と、地上でのおよび飛行の全段階におけるディーゼルエンジンの点火とを保証することができる。この種の解決策の重要性は、キャビンに加圧空気回路を供給し、機内に電力を供給する目的のために、特に飛行中にディーゼルエンジンの作動を可能にすることである。主要な利点は、主エンジンに比べてディーゼルエンジンの低い消費量にある。これにより、ディーゼルエンジンに飛行中にある一定の機能を割り当て、あるタスクの主エンジンを解放することができる。
【００３４】
したがって、航空機の製造業者は、機能が冗長化され、または二重供給を有さなければならない場合に運転安全性を増大することができる飛行中の第２のエンジンによる燃料および利益を大切にする。
【００３５】
図１は、空気がディーゼルエンジンの出口で排出されるまでキャビンから供給するための装置の空気を搬送することができる主要な要素のブロック線図を示している。
【００３６】
航空機のＣＡＢとして示されるキャビンは、乗客および乗務員が地上でおよび全飛行中に適切な酸素投与状態を得ることができるようになっている加圧空気を備える。
【００３７】
キャビンは、補助動力ユニットに結合されるターボジェットの、Ｃとして示される圧縮機にキャビンＣＡＢの空気の一部分を再噴射するように意図される、ＡＩＲ＿ＣＡＢ＿１として示される少なくとも１つの出口を備える。補助動力ユニットは、Ｅとして示されるディーゼルエンジンを備え、このディーゼルエンジンは、圧縮機Ｃから来るＡＩＲ＿Ｃとして示され、かつディーゼルエンジンに搬送される流入空気を燃焼するために、ＣＣとして示される燃焼室を備える。
【００３８】
他の実施形態においては、弁Ｖが、エンジンＥに入る空気を調節することができるように、補助動力ユニットの入口に配置され得る。また、弁Ｖにより、外側から来る、図１に示されていない第２の空気入口を入力として搬送することができる。弁は、できる限り、エンジンに空気を噴射できるように所望の圧力および温度状態を得るように制御され得る。弁は、次の状態、すなわち地上で、飛行中に、の中から航空機の状態の観点から要求に応じるように構成され得る。
【００３９】
したがって、エンジンに供給する空気源は、航空機が地上にある場合、または飛行中である場合に航空機の機器構成に依存する。
【００４０】
有利なことに、エアーフィルタＦが、特にある粒子を除去するために流入空気を濾過するように、弁Ｖの下流に配置され得る。
【００４１】
燃焼室ＣＣの出口において、燃焼空気ＡＩＲ＿ＴがターボチャージャーのタービンＴに搬送され、航空機の外部ＥＸＴの方へ移動される。タービンＴにより、ターボチャージャーの圧縮機Ｃを駆動することができる。
【００４２】
図２は、本発明の空気を供給するための装置の一実施形態の詳細な例を示している。
【００４３】
点線としての矢印は、空気流を示している。キャビンＣＡＢの空気の一部分ＡＩＲ＿ＣＡＢ＿１が、既に図１に述べたようにＡＰＵに結合される圧縮機Ｃまで搬送されるために取り出される。ディーゼルエンジンＥは、ターボ機械ＴＣの圧縮機Ｃから来る圧縮空気ＡＩＲ＿Ｃを受け取る。燃焼空気ＡＩＲ＿Ｔは、空気ＡＩＲ＿ＥＸＴ＿２を外側に移動させるタービンＴＵに再噴射される。外側は、図２ではＯとして示されている。
【００４４】
ディーゼルエンジンＥにより、ギアボックスＧＢを駆動することができ、ギアボックスは、第１の動力をオルタネータＡＬＴに、かつ第２の動力を加圧圧縮機ＣＰに送出する。動力の搬送は、機械的に伝達される。
【００４５】
オルタネータＡＬＴにより、航空機に電力を発生させ供給することができる。
【００４６】
加圧圧縮機ＣＰは、ギアボックスＧＢによって駆動され、ＡＩＲ  ＥＸＴ  ３として示される外部から、空気入口の一部分から来て、かつ圧縮機ＣＰに入る多量の空気ＡＩＲ＿ＭＩＸ＿３２を圧縮する。このようなＡＩＲ＿ＣＰとして圧縮された空気は、ＭＸ１として示される第１のミキサーＭＸ１に噴射される。したがって、圧縮空気ＡＩＲ＿ＣＰは、特に空気の量ＡＩＲ＿ＭＩＸ＿３２よりも圧力および温度が高い所望の温度および圧力でミキサーＭＸ１に到達する。
【００４７】
航空機に入る外気ＡＩＲ＿ＭＩＸ＿３の空気ＡＩＲ＿ＥＸＴ＿３１の第２の一部分は、加圧圧縮機ＣＰに導かれることなく第１のミキサーＭＸ１に直接搬送される。
【００４８】
第１のミキサーＭＸ１により、流入空気の２つの量、すなわち、一方では加圧圧縮機ＣＰから来る第１の量ＡＩＲ＿ＣＰと、他方では航空機の外側から来る第２の量ＡＩＲ＿ＭＩＸ＿３１とを混合することができる。空気の量ＡＩＲ＿ＭＩＸ＿３１は、第１のミキサーＭＸ１の空気の量ＡＩＲ＿ＣＰよりも低い圧力および温度にある。第１のミキサーＭＸ１で混合された空気は、第２のミキサーＭＸ２に搬送される。ミキサーＭＸ１の機能は、２つの流入する空気の量ＡＩＲ＿ＣＰおよびＡＩＲ＿ＭＩＸ＿３１の圧力を均質化することである。
【００４９】
第１のミキサーＭＸ１の下流に配置される第２のミキサーＭＸ２により、航空機のキャビンＣＡＢに多量の混合空気ＡＩＲ＿ＭＸ２を送出することができる。キャビンの空気ＡＩＲ＿ＣＡＢ＿２の一部分が、第２のミキサーＭＸ２に来て、かつ第１のミキサーＭＸ１から来る空気の量ＡＩＲ＿ＭＩＸ＿１と混合されるためにキャビンに受け取られる。第２のミキサーＭＸ２の機能は、キャビンＣＡＢにこれを導く前に混合空気の温度を均質化することである。
【００５０】
したがって、キャビンＣＡＢの空気は、
第１の一部分については、出口ＡＩＲ＿ＣＡＢ＿２を介して第２のミキサーＭＸ２に搬送されるように取り出され、
第２の一部分については、出口ＡＩＲ＿ＥＸＴ＿１を介して外側Ｏに排出され、
第３の一部分については、補助動力ユニットＡＰＵのターボチャージャーＴＣの圧縮機Ｃに噴射されるために、出口ＡＩＲ＿ＥＸＴ＿１を介して取り出される。
【００５１】
図３により、オルタネータ３９、３９′にそれらの動力の一部を送出することができる主エンジン３１、３１′によって航空機に供給するための装置を示すことができる。オルタネータ３９、３９′は、電気入力３２、３２′を使って配電機器ＤＥに電気を供給する。図３において、ディーゼルエンジンＥにより、専用オルタネータＡＬＴを使って電力を発生させることができ、この専用オルタネータＡＬＴは、潜在的に、入口３４の媒介によって飛行中に航空機の配電ネットワークに供給することができることが理解される。
【００５２】
この解決策の重要性は、エンジンＥが航空機の主エンジンよりもあまり消費しないと仮定すれば、オルタネータＡＬＴによる電気の発生は、オルタネータ３９、３９′によって発生されるものよりも経済的であるということである。
【００５３】
第２のミキサーは、図３に示されていない。これは、他の実施形態において取り除かれ得る。
【００５４】
したがって、本発明により、たとえばタービン技術エンジンよりも経済的であり、灯油をあまり消費しないディーゼルエンジンを航空機の補助動力ユニットとして有することができる。１つの利点は、エンジンへの入口で要求される空気がその始動およびその運転について最適な圧力および温度状態に維持され、その運転のすべてにわたって安定性を保証することができるので、この場合この種のエンジンは飛行段階の間中すっと使用され得るということである。
【図１】
2015511199.tif 000003
【図２】
2015511199.tif 000004
【図３】
2015511199.tif 000005
【国際調査報告】
2015511199.tif 000006
2015511199.tif 000007
2015511199.tif 000008
2015511199.tif 000009
2015511199.tif 000010
2015511199.tif 000011