(57)【要約】      （修正有）【課題】空気管理システム（ＡＭＳ）のための方法およびシステムを提供する。【解決手段】ＡＭＳは、動力給気口、複数の吸入口、および単一の出口を含むジェットポンプ組立体を含む。またＡＭＳは、圧縮機から動力給気口へ相対的に高い圧力の空気を導くように構成された導管と、遮断弁を通って圧縮機から複数の吸入口のうちの少なくとも１つへ相対的に高い圧力の空気を導くように構成された導管と、圧縮機から複数の吸入口のうちの少なくとも１つへ相対的に低い圧力の空気を導くように構成された導管と、を含む供給配管を含む。ＡＭＳは、前記ジェットポンプ組立体から分配システムへ出口空気を導くように構成された出口配管をさらに含む。動力ジェットポンプ流量の圧力調整方式は、エンジン燃料燃焼および／または推力の最適化を可能にし、それに依存することは、いかなる飛行段階においても航空機にとって最も重要である。【選択図】図１
2016172549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気管理システム（ＡＭＳ）（１０８）であって、
動力給気口（２１０）、複数の吸入口（２１４）、および単一の出口（２０７）を含むジェットポンプ組立体（２０５）と、
供給配管であって、
圧縮機（１２）から前記動力給気口（２１０）へ相対的に高い圧力の空気を導くように構成された導管（２２０）と、
遮断弁（２１２）を通って前記圧縮機（１２）から前記複数の吸入口（２１４）のうちの少なくとも１つへ相対的に高い圧力の空気を導くように構成された導管（２２０）と、
前記圧縮機（１２）から前記複数の吸入口（２１４）のうちの少なくとも１つへ相対的に低い圧力の空気を導くように構成された導管（２１１）と、を含む供給配管と、
前記ジェットポンプ組立体（２０５）から分配システム（１０８）へ出口空気を導くように構成された出口配管（２０７）と、を含むＡＭＳ（１０８）。
【請求項２】
前記圧縮機（１２）と前記動力給気口（２１０）との間の前記導管（２２０）内に配置された調整弁（２０８）をさらに含む、請求項１に記載のＡＭＳ（１０８）。
【請求項３】
前記圧縮機（１２）と前記動力給気口（２１０）との間であって、前記調整弁（２０８）の下流側の前記導管（２２０）内に配置された圧力センサ（２１３）をさらに含み、前記圧力センサ（２１３）は圧力フィードバック信号を生成するように構成される、請求項２に記載のＡＭＳ（１０８）。
【請求項４】
前記圧力センサ（２１３）および前記調整弁（２０８）に通信可能に結合されたコントローラ（２１５）をさらに含み、前記コントローラ（２１５）は、前記動力給気口（２１０）の圧力を実質的に一定に維持する制御信号を生成するように構成される、請求項３に記載のＡＭＳ（１０８）。
【請求項５】
前記圧縮機（１２）と前記複数の吸入口（２１４）のうちの前記少なくとも１つとの間の前記導管（２１１）内に配置された遮断弁（２１２）をさらに含む、請求項１に記載のＡＭＳ（１０８）。
【請求項６】
前記調整弁（２０８）の下流側に配置された圧力センサ（２１３）から圧力フィードバック信号を受け取るように構成されたコントローラ（２１５）をさらに含み、前記コントローラ（２１５）は、前記導管（２２０）内に所定の圧力を維持するように構成される、請求項１に記載のＡＭＳ（１０８）。
【請求項７】
前記圧縮機（１２）から前記ＡＭＳ（１０８）内に導入されている相対的に高い圧力の空気の流量を決定するように構成された流量センサ（２１３）から信号を受け取るように構成されたコントローラ（２１５）をさらに含む、請求項１に記載のＡＭＳ（１０８）。
【請求項８】
コントローラ（２１５）をさらに含み、前記コントローラ（２１５）は、
前記圧縮機（１２）からの前記相対的に高い圧力の空気の圧力、温度、および流れのうちの少なくとも１つの指標を受け取り、
前記圧縮機（１２）からの前記相対的に低い圧力の空気の圧力、温度、および流れのうちの少なくとも１つの指標を受け取り、
前記受け取った指標を用いて前記ＡＭＳ（１０８）の効率を決定し、
前記圧縮機（１２）に関連するエンジン（１０６）および前記エンジン（１０６）に関連する航空機のうちの少なくとも一方から要求信号を受け取り、
前記受け取った要求信号に応答して前記効率を修正するように構成される、請求項１に記載のＡＭＳ（１０８）。
【請求項９】
空気管理システム（ＡＭＳ）（１０８）を含む航空機であって、前記ＡＭＳ（１０８）は、
複数の選択可能なモードで動作するように構成されたジェットポンプ組立体（２０５）であって、選択された前記選択可能なモードの各々はエンジン（１０６）からの要求信号を使用し、前記複数の選択可能なモードの各々は前記ＡＭＳ（１０８）の動作効率に関係する、ジェットポンプ組立体（２０５）と、
前記ジェットポンプ組立体（２０５）の出口（２０７）に結合された出口配管（２０７）と、
前記ジェットポンプ組立体（２０５）を空気の相対的に高い圧力源および空気の相対的に低い圧力源に結合するように構成された入口配管（２２０）であって、複数の制御された動作弁（２０８、２１２）を含み、前記入口配管（２２０）を前記選択可能なモードに整列させるように前記複数の制御された動作弁（２０８、２１２）の動作を命令する自動コマンド信号を受け取るように構成された入口配管（２２０）と、を含む、航空機。
【請求項１０】
前記複数の制御された動作弁（２０８、２１２）は、空気の前記相対的に高い圧力源と前記ジェットポンプ組立体（２０５）の動力給気口（２１０）との間の調整弁（２０８）と、圧力センサ（２１３）および前記調整弁（２０８）に通信可能に結合されたコントローラ（２１５）と、を含み、前記コントローラ（２１５）は、前記動力給気口（２１０）の圧力を実質的に一定に維持する制御信号を生成するように構成される、請求項９に記載の航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は航空機システムの空気管理のための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本開示の分野は、一般的には、空気管理システムに関し、より具体的には、低減された重量および最適化された性能を有する一体型の空気管理システムに関する。
【０００３】
少なくともいくつかの公知の航空機用空気管理システム（ＡＭＳ）は、高圧（ＨＰ）および低圧（ＬＰ）の供給源を含む。通常、ＨＰおよびＬＰの流れは、航空機のエンジンのそれぞれの抽気ポートから直接供給される。いくつかのエンジンでは、航空機の全動作範囲について、様々な圧力および流量の要件を満たすことができない。これらの場合には、混合モードの抽気をジェットポンプを通して供給することができる。ジェットポンプは、ＨＰおよびＬＰの両方の空気流を受け取り、その空気流を選択可能な割合で混合し、混合モードの抽気をＡＭＳに供給する。いくつかのエンジンでは、航空機の全動作範囲について、様々な圧力および流量の要件を満たすことができない。さらに、新しいエンジンは、標準的なアーキテクチャのジェットポンプ部品の使用を許さない制約された空間要件を有する傾向があり、標準的なアーキテクチャのジェットポンプを単純に縮小することでは、ＨＰおよびＬＰの流れを適切に混合することができない。さらに、エンジン圧縮機から大量の高圧縮空気を抽気することは、効率を低下させ、および／またはエンジンの燃料消費率を増加させる傾向がある。このような傾向は、圧縮機および／または航空機全体に関連するガスタービンエンジンの全体的な性能に影響を与えるおそれがある。さらに、混合モードジェットポンプ動作を使用することにより、航空機の必要性に近い温度／圧力の空気を提供し、より小さい予冷却器（熱交換器）を可能にして、航空機にさらなる軽量化を提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８４６５２６４号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態では、ＡＭＳは、動力給気口、複数の吸入口、および単一の出口を含むジェットポンプ組立体を含む。またＡＭＳは、圧縮機から動力給気口へ相対的に高い圧力の空気を導くように構成された導管と、遮断弁を通って圧縮機から複数の吸入口のうちの少なくとも１つへ相対的に高い圧力の空気を導くように構成された導管と、圧縮機から複数の吸入口のうちの少なくとも１つへ相対的に低い圧力の空気を導くように構成された導管と、を含む供給配管を含む。ＡＭＳは、ジェットポンプ組立体から分配システムへ出口空気を導くように構成された出口配管をさらに含む。
【０００６】
別の実施形態では、一体型空気管理システム（ＡＭＳ）を動作させる方法が提供される。ＡＭＳは、ガスタービンエンジンの圧縮機および空気分配システムに結合された供給システムを含む。本方法は、ジェットポンプ組立体内の相対的に高い圧力の空気の流れと、相対的に低い圧力の空気の流れと、の少なくとも一方を用いて分配空気の流れを生成するステップと、空気分配システムに分配空気の流れを導くステップと、相対的に低い圧力の空気の流れに対する相対的に高い圧力の空気の相対的な流れを制御して、一体型ＡＭＳの効率を第１の効率レベルに維持するステップと、を含む。本方法は、要求信号を受け取るステップと、受け取った要求信号に基づいて、相対的に低い圧力の空気の流れに対する相対的に高い圧力の空気の流れの相対的な流れを制御して、一体型ＡＭＳの効率を第２の効率レベルに維持するステップと、をさらに含む。
【０００７】
さらに別の実施形態では、航空機は、複数の選択可能なモードで動作するように構成されたジェットポンプ組立体を含む空気管理システム（ＡＭＳ）を含み、選択された選択可能なモードの各々はエンジンからの要求信号を使用し、複数の選択可能なモードの各々はＡＭＳの動作効率に関係する。またＡＭＳは、ジェットポンプ組立体の出口に結合された出口配管と、ジェットポンプ組立体を空気の相対的に高い圧力源および空気の相対的に低い圧力源に結合するように構成された入口配管と、を含み、入口配管は、複数の制御された動作弁を含み、入口配管を選択可能なモードに整列させるように前記複数の制御された動作弁の動作を命令する自動コマンド信号を受け取るように構成される。
【０００８】
本開示のこれらの、ならびに他の特徴、態様および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、より良く理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の例示的な実施形態による例示的なガスタービンエンジンの概略図である。
【図２】胴体および翼を含む航空機の斜視図である。
【図３】航空機の空気管理システム（ＡＭＳ）供給源の３次元（３Ｄ）の等尺の配管図である。
【図４】様々なエンジン出力設定におけるエンジン抽気圧力のグラフである。
【図５】様々なエンジン出力設定におけるエンジン抽気温度のグラフである。
【図６】様々なエンジン出力設定におけるエンジン燃料消費率（ＳＦＣ）のグラフである。
【図７】ガスタービンエンジンの圧縮機に結合された供給システムと空気分配システムとを含む一体型空気管理システム（ＡＭＳ）を動作させる方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
特に明記しない限り、本明細書において提供される図面は、本開示の実施形態の特徴を例示するものである。これらの特徴は、本開示の１つまたは複数の実施形態を含む多種多様なシステムで適用できると考えられる。したがって、図面は、本明細書に開示される実施形態の実施のために必要とされる当業者に知られているすべての従来の特徴を含むものではない。
【００１１】
以下の明細書および特許請求の範囲において、いくつかの用語に言及するが、それらは以下の意味を有すると定義する。
【００１２】
単数形（「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」）は、文脈が特に明確に指示しない限り、複数の言及を含む。
【００１３】
「任意の」または「任意に」は、続いて記載された事象または状況が生じてもよいし、また生じなくてもよいことを意味し、かつ、その説明が、事象が起こる場合と、それが起こらない場合と、を含むことを意味する。
【００１４】
近似する文言は、本明細書および特許請求の範囲の全体にわたってここで用いられるように、それが関連する基本的機能の変更をもたらすことなく許容範囲で変化することができる定量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「およそ」、「約」、および「実質的に」などの用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例では、近似する文言は、値を測定するための機器の精度に対応することができる。ここで、ならびに明細書および特許請求の範囲の全体を通じて、範囲の限定は組み合わせおよび／または置き換えが可能であり、文脈および文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、それに包含されるすべての部分範囲を含む。
【００１５】
本明細書で説明するように、空気管理システム（ＡＭＳ）の実施形態は、航空機の動作要件および環境要件を満たすために、様々な流量および圧力で航空機システムに空気を供給する。このような要件は、軽量で小型化された一体型ＡＭＳを使用するための配管最適化の考慮すべき事項を規定している。例示的な実施形態では、１つのポンプ本体および付随する弁は、３つの動作モードを可能にする。すなわち、ａ）圧縮機の低圧（ＬＰ）ポートのみからの抽気抽出、ｂ）圧縮機の高圧（ＨＰ）ポートのみからの抽気抽出、ならびにｃ）ＨＰおよびＬＰポートからの混合された抽気抽出である。１組の下流側配管は、すべての３つの動作モードを提供する。例示的な実施形態は、たとえば、これらに限らないが、重量軽減、小さいｂｉ−ｆｉ、およびコア火炎領域に限定された燃料駆動弁などの実装上の利点を含む。選択された圧縮機抽気ポートはまた、エンジン効率を向上させるために最適化することもできる。航空機抽気のサイクル効率の低下は、航空機抽気要件を満たす最も低い圧縮機段にポートを設計することによって最小化される。通常、設定された低いポートは、巡航終了時（非着氷動作）においてタービンに利用可能な圧力に基づいている。着氷のエネルギー要件は、ＬＰポートを圧縮機のより高い段に駆動する傾向がある。しかし、ＨＰおよびＬＰの流れを混合することは、可変の中間段ポートをシミュレートし、着氷時の能力を提供し、効率を増大させながら、より低いポートを効率のために選択することを可能にする。例示的な実施形態は、ＨＰ空気が高温になりすぎ、ＬＰの圧力が低すぎるような温度／圧力プロファイルの隙間をカバーすることを容易にする。例示的な実施形態では、部品およびエンジンの効率向上に基づいて電力管理の最適化を提供する。ＨＰ圧力は、ジェットポンプ遮断弁（ＪＰＳＯＶ）と、各動作点における改善されたジェットポンプ効率のためのフィードバックを提供する下流側圧力センサのフィードバックと、を用いて、調整し変化させることができる。定圧出力のＪＰＳＯＶ調整方式は、高出力でのＨＰ空気流の寄与を減少させる。本開示の実施形態はまた、従来の設計と同じエンジンタービン温度でより高い定格推力を可能にする。低出力では、調整されたＨＰ／ＬＰ圧力比が大きくなり、より大きいＨＰ空気流の寄与をもたらす。さらに、混合モードジェットポンプ動作を使用することにより、航空機の要求に近い温度／圧力の空気を提供し、より小さい予冷却器（熱交換器）を可能にして、航空機にさらなる軽量化を提供する。
【００１６】
図１は、例示的なガスタービンエンジン１０の概略図である。エンジン１０は、低圧圧縮機１２、高圧圧縮機１４、および燃焼器組立体１６を含む。エンジン１０は、直列の軸流関係に配置された高圧タービン１８および低圧タービン２０をさらに含む。圧縮機１２とタービン２０とは、第１のシャフト２１によって結合され、また圧縮機１４とタービン１８とは、第２のシャフト２２によって結合される。
【００１７】
運転時に、空気が中心軸１５に沿って流れ、圧縮された空気が高圧圧縮機１４に供給される。高度に圧縮された空気は、燃焼器１６に送られる。燃焼器１６からの空気流（図１には示さず）は、タービン１８および２０を駆動し、タービン２０は、シャフト２１によって低圧圧縮機１２を駆動する。ガスタービンエンジン１０はまた、ファン収納ケース４０を含む。
【００１８】
図２は、胴体１０２および翼１０４を含む航空機１００の斜視図である。ガスタービンエンジン１０６は、翼１０４に結合され、航空機１００に推進力を供給するように構成され、航空機１００の様々なシステムに対する補助動力源であってもよい。たとえば、ガスタービンエンジン１０６は、様々なシステムに電力および圧縮空気を供給することができる。一例では、ガスタービンエンジン１０６は、航空機の空気管理システム（ＡＭＳ）１０８に圧縮空気を供給する。様々な実施形態では、ガスタービンエンジン１０６は、第１の高圧導管１１０を通して相対的に高い圧力の空気を供給し、第２の低圧導管１１２を通して相対的に低い圧力の空気を供給する。他の実施形態では、相対的に高い圧力の空気、相対的に低い圧力の空気、および相対的に高い圧力の空気と相対的に低い圧力の空気との組み合わせは、ガスタービンエンジン１０６の近傍で生成され、単一の導管、たとえば、第１の高圧導管１１０または第２の低圧導管１１２を通ってＡＭＳ１０８に導かれる。
【００１９】
図３は、航空機の空気管理システム（ＡＭＳ）供給源２００の３次元（３Ｄ）の等尺の配管図である。ＡＭＳ供給源２００は、たとえば、これに限らないが１つまたは複数の圧縮機第１０段抽気ポート２０２などの高圧（ＨＰ）源、および、たとえば、これに限らないが１つまたは複数の圧縮機第４段抽気ポート２０４などの低圧（ＬＰ）源を含む。ポート２０２および２０４の様々な組み合わせからの空気は、ジェットポンプ２０５に高圧、低圧、および混合モードの流れを提供し、それはジェットポンプ出口２０７を通して下流側のＡＭＳに供給される。通常、ＨＰおよびＬＰの流れは、それぞれのエンジンの抽気ポート２０２および２０４から直接供給される。混合モードの抽気は、ジェットポンプ２０５を通して供給される。ジェットポンプ２０５は、ＨＰおよびＬＰの両方の空気流を受け取り、その空気流を予備混合ボウル２０６において選択可能な割合で混合し、混合管２０９を通して混合モードの抽気をＡＭＳに供給する。上流側ダクト屈曲部２１１は、複数の入口間の不均一な流れ場を促進し、渦流羽根を使用せずに低圧の流れの渦流を促進する。
【００２０】
ジェットポンプ遮断弁（ＪＰＳＯＶ）２０８は、ジェットポンプ２０５のスロート２１０に対して高圧空気を供給するように変化する。ＪＰＳＯＶ２０８とスロート２１０との間の圧力センサ２１３は、ＪＰＳＯＶ２０８の位置を制御して、スロートに実質的に一定の選択された圧力を提供するために、圧力フィードバックを提供する。コントローラ２１５は、ＪＰＳＯＶ２０８および圧力センサ２１３に通信可能に結合することができる。コントローラ２１５は、メモリおよびプロセッサを通信可能に含むことができ、メモリ内のプログラムされた命令は、圧力センサ２１３からの圧力信号と、位置コマンドを生成するためのしきい値と、を受け取るようにプロセッサを制御し、位置コマンドはＪＰＳＯＶ２０８に送られる。高圧遮断弁（ＨＰＳＯＶ）２１２は、第１０段ポート２０２から第１の入口２１４へ高圧空気を供給するように開閉する。チェック弁２１６および２１８は、第１０段ポート２０２から第４段抽気ポート２０４への逆流を防止する。
【００２１】
ＡＭＳ供給源２００は３つのモードで動作し、これらのモードでは、低圧第４段抽気ポート２０４から、および高圧抽気ポート２０２から出口２０７に供給され、ならびに低圧第４段抽気ポート２０４と高圧抽気ポート２０２との両方から混合供給が供給される第１のモードでは、ＪＰＳＯＶ２０８およびＨＰＳＯＶ２１２の両方が閉位置にあり、低圧第４段抽気ポート２０４から出口２０７に供給される。第２のモードでは、ＪＰＳＯＶ２０８が閉位置に、ＨＰＳＯＶ２１２が開位置にあり、高圧抽気ポート２０２から出口２０７に供給される。第３のモードはジェットポンプモードであり、ＨＰＳＯＶ２１２は閉位置にあり、ＪＰＳＯＶ２０８は開位置にある。開位置にある場合には、ＪＰＳＯＶ２０８は、ＡＭＳ供給源２００の高圧供給部２２０の単一脚部からの流れを調整するように変化する。
【００２２】
流量センサ２２２は、第１０段から抽出されてＡＭＳ供給源２００に導かれる流量を測定するように構成される。第１０段抽気の測定は、所定の空気管理スケジュールに従ってエンジン動作を維持するために用いられる。第１０段からの抽気は、エンジンの他の段に影響を及ぼすことがあり得る。第１０段の流量の範囲のマップは、エンジンの様々な流量への影響を決定するために用いられる。第１０段の抽気流量は、エンジン性能に影響を与える推力方式およびフィールディング方式で考慮に入れられる。
【００２３】
図４は、様々なエンジン出力設定におけるエンジン抽気圧力のグラフ３００である。グラフ３００は、エンジン１０６の正味推力の単位（ｌｂｆ）で目盛りを振ったｘ軸３０２と、抽気全圧力の単位（ｐｓｉｇ）で目盛りを振ったｙ軸３０４と、を含む。トレース３０６は、エンジン１０６の第４段の圧力などのより低い段の圧力を示す。トレース３０８は、エンジン１０６の第１０段の圧力などのより高い段の圧力を示す。トレース３０６および３０８は、ジェットポンプ２０５への供給圧力の範囲を示している。トレース３１０は、ジェットポンプ２０５のスロート２１０において約２２５ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対抽気圧力曲線を示す。トレース３１２は、スロート２１０において約２００ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対抽気圧力曲線を示す。トレース３１４は、スロート２１０において約１７５ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対抽気圧力曲線を示す。トレース３１６は、スロート２１０において約１５０ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対抽気圧力曲線を示す。トレース３１８は、スロート２１０において約１２５ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対抽気圧力曲線を示す。トレース３２０は、スロート２１０において約１００ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対抽気圧力曲線を示す。トレース３２２は、スロート２１０において約７５ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対抽気圧力曲線を示す。
【００２４】
図５は、様々なエンジン出力設定におけるエンジン抽気温度のグラフ４００である。グラフ４００は、エンジン１０６の正味推力の単位（ｌｂｆ）で目盛りを振ったｘ軸４０２と、抽気全温度の単位（℃）で目盛りを振ったｙ軸４０４と、を含む。トレース４０６は、エンジン１０６の第４段の温度などのより低い段の温度を示す。トレース４０８は、エンジン１０６の第１０段の温度などのより高い段の温度を示す。トレース４０６および４０８は、ジェットポンプ２０５への供給温度の範囲を示している。トレース４１０は、ジェットポンプ２０５のスロート２１０において約２２５ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対抽気温度曲線を示す。トレース４１２は、スロート２１０において約２００ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対抽気温度曲線を示す。トレース４１４は、スロート２１０において約１７５ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対抽気温度曲線を示す。トレース４１６は、スロート２１０において約１５０ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対抽気温度曲線を示す。トレース４１８は、スロート２１０において約１２５ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対抽気温度曲線を示す。トレース４２０は、スロート２１０において約１００ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対抽気温度曲線を示す。トレース４２２は、スロート２１０において約７５ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対抽気温度曲線を示す。
【００２５】
図６は、様々なエンジン出力設定におけるエンジン燃料消費率（ＳＦＣ）のグラフ５００である。グラフ５００は、エンジン１０６の正味推力の単位（ｌｂｆ）で目盛りを振ったｘ軸５０２と、燃料消費率（ＳＦＣ）の単位（ｌｂｍ／ｈｒ／ｌｂｆ）で目盛りを振ったｙ軸５０４と、を含む。トレース５０６は、ＡＭＳ１０８のためにエンジン１０６の圧縮機１２の第４段などのより低い圧縮機段の空気のみを使用する場合のエンジンＳＦＣ曲線対エンジン正味推力を示す。トレース５０８は、ＡＭＳ１０８のために圧縮機１２の第１０段などのより高い圧縮機段の空気のみを使用する場合のエンジンＳＦＣ曲線対エンジン正味推力を示す。トレース５０６および５０８は、ＡＭＳの要求に基づいてエンジン１０６の燃料消費率（ＳＦＣ）の範囲を示している。トレース５１０は、ジェットポンプ２０５のスロート２１０において約２２５ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対ＳＦＣ曲線を示す。トレース５１２は、スロート２１０において約２００ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対ＳＦＣ曲線を示す。トレース５１４は、スロート２１０において約１７５ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対ＳＦＣ曲線を示す。トレース５１６は、スロート２１０において約１５０ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対ＳＦＣ曲線を示す。トレース５１８は、スロート２１０において約１２５ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対ＳＦＣ曲線を示す。トレース５２０は、スロート２１０において約１００ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対ＳＦＣ曲線を示す。トレース５２２は、スロート２１０において約７５ｐｓｉｇの圧力を維持するように調整されたジェットポンプ動作の推力対ＳＦＣ曲線を示す。
【００２６】
トレース５０６〜５２２は、第４段のみが提供できるものよりも大きい出力を要求するが、第１０段が提供できるのと同じＡＭＳ出力は要求しない動作の際のＳＦＣを改善するためのジェットポンプ２０５の利点を示す。これらの中間範囲は、ジェットポンプ２０５に動力空気を供給するために第１０段の空気によって供給され、第４段はジェットポンプ２０５の吸入口に空気を供給する。
【００２７】
ジェットポンプ２０５からの異なるレベルの中間空気圧を用いてＳＦＣを選択できることが分かるが、これはエンジン１０６の全体的な性能または特定の操作中の性能を助けることができる。
【００２８】
図７は、ガスタービンエンジンの圧縮機に結合された供給システムと空気分配システムとを含む一体型空気管理システム（ＡＭＳ）を動作させる方法７００のフローチャートである。例示的な実施形態では、方法７００は、ジェットポンプ組立体内の相対的に高い圧力の空気の流れと、相対的に低い圧力の空気の流れと、の少なくとも一方を用いて分配空気の流れを生成するステップ７０２と、空気分配システムに分配空気の流れを導くステップ７０４と、相対的に低い圧力の空気の流れに対する相対的に高い圧力の空気の相対的な流れを制御して、一体型ＡＭＳの効率を第１の効率レベルに維持するステップ７０６と、を含む。また方法７００は、要求信号を受け取るステップ７０８と、受け取った要求信号に基づいて、相対的に低い圧力の空気の流れに対する相対的に高い圧力の空気の流れの相対的な流れを制御して、一体型ＡＭＳの効率を第２の効率レベルに維持するステップ７１０と、を含む。
【００２９】
方法７００は、必要に応じて、相対的に低い圧力の空気の流れに対する相対的に高い圧力の空気の流れの相対的な流れを制御して、分配空気の所定の温度を維持するステップを含む。また方法７００は、第１の動作モード、第２の動作モード、および第３の動作モードのうちの１つを用いて分配空気の流れを生成するステップを含むことができ、第１の動作モードは、ジェットポンプ組立体内の相対的に低い圧力の空気の流れを用いて分配空気の流れを生成し、第２の動作モードは、ジェットポンプ組立体の相対的に高い圧力の空気の流れを用いて分配空気の流れを生成し、第３の動作モードは、相対的に低い圧力の空気と相対的に高い圧力の空気との混合流を用いて分配空気の流れを生成する。さらに、方法７００は、圧縮機の高圧抽気ポートからジェットポンプ組立体の吸入口へ相対的に高い圧力の空気の流れを導くステップをさらに含むことができる。必要に応じて、方法７００は、圧縮機の高圧抽気ポートとジェットポンプ組立体の供給入口との間に結合された調整弁を用いて、相対的に高い圧力の空気の流れを調整するステップを含むことができる。さらに、方法７００は、調整弁とジェットポンプ組立体の供給入口との間に配置された圧力センサからの圧力フィードバックに基づいて、相対的に高い圧力の空気の流れを調整するステップを含むことができる。また方法７００は、圧縮機の少なくとも１つの高圧抽気ポートからジェットポンプ組立体の供給入口へ相対的に高い圧力の空気の流れを導くステップと、圧縮機の少なくとも１つの低圧抽気ポートからジェットポンプ組立体の少なくとも１つの吸入口へ相対的に低い圧力の空気の流れを導くステップと、を含むことができる。必要に応じて、方法７００はまた、ジェットポンプ組立体の第１の吸入口およびジェットポンプ組立体の第２の吸入口へ相対的に低い圧力の空気の流れを導くステップを含むことができ、ジェットポンプ組立体の第１の吸入口の開口は第１の面積を含み、ジェットポンプ組立体の第２の吸入口の開口は第２の面積を含み、第１の面積は第２の面積よりも大きい。また方法７００は、ジェットポンプ組立体の第１の吸入口およびジェットポンプ組立体の第２の吸入口へ相対的に低い圧力の空気の流れを導くステップを含むことができ、ジェットポンプ組立体の第１の吸入口への相対的に低い圧力の空気の流れは第１の速度を含み、ジェットポンプ組立体の第２の吸入口への相対的に低い圧力の空気の流れは第２の速度を含み、第１の速度は第２の速度より小さい。
【００３０】
本開示の様々な実施形態の具体的な特徴をいくつかの図面には示してあって、他の図面には示していないが、これは単に便宜上のためである。本開示の原理によれば、図面の任意の特徴は、他の任意の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または請求することができる。
【００３１】
本明細書は、実施形態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、いかなる当業者も実施形態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。本開示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字義通りの文言と異ならない構造要素を有する場合、または、それらが請求項の字義通りの文言と実質的な差異がない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。
【００３２】
本願発明の実施態様１は、空気管理システム（ＡＭＳ）（１０８）であって、動力給気口（２１０）、複数の吸入口（２１４）、および単一の出口（２０７）を含むジェットポンプ組立体（２０５）と、供給配管であって、圧縮機（１２）から前記動力給気口（２１０）へ相対的に高い圧力の空気を導くように構成された導管（２２０）と、遮断弁（２１２）を通って前記圧縮機（１２）から前記複数の吸入口（２１４）のうちの少なくとも１つへ相対的に高い圧力の空気を導くように構成された導管（２２０）と、前記圧縮機（１２）から前記複数の吸入口（２１４）（２１４）のうちの少なくとも１つへ相対的に低い圧力の空気を導くように構成された導管（２１１）と、を含む供給配管と、前記ジェットポンプ組立体（２０５）から分配システム（１０８）へ出口空気を導くように構成された出口配管（２０７）と、を含むＡＭＳ（１０８）である。
【００３３】
本願発明の実施態様２は、前記圧縮機（１２）と前記動力給気口（２１０）との間の前記導管（２２０）内に配置された調整弁（２０８）をさらに含む、本願発明の実施態様１に記載のＡＭＳ（１０８）である。
【００３４】
本願発明の実施態様３は、前記圧縮機（１２）と前記動力給気口（２１０）との間であって、前記調整弁（２０８）の下流側の前記導管（２２０）内に配置された圧力センサ（２１３）をさらに含み、前記圧力センサ（２１３）は圧力フィードバック信号を生成するように構成される、本願発明の実施態様２に記載のＡＭＳ（１０８）である。
【００３５】
本願発明の実施態様４は、前記圧力センサ（２１３）および前記調整弁（２０８）に通信可能に結合されたコントローラ（２１５）をさらに含み、前記コントローラ（２１５）は、前記動力給気口（２１０）の圧力を実質的に一定に維持する制御信号を生成するように構成される、本願発明の実施態様３に記載のＡＭＳ（１０８）である。
【００３６】
本願発明の実施態様５は、前記圧縮機（１２）と前記複数の吸入口（２１４）のうちの前記少なくとも１つとの間の前記導管内に配置された遮断弁（２１２）をさらに含む、本願発明の実施態様１に記載のＡＭＳ（１０８）である。
【００３７】
本願発明の実施態様６は、前記調整弁（２０８）の下流側に配置された圧力センサ（２１３）から圧力フィードバック信号を受け取るように構成されたコントローラ（２１５）をさらに含み、前記コントローラ（２１５）は、前記導管（２２０）内に所定の圧力を維持するように構成される、本願発明の実施態様１に記載のＡＭＳ（１０８）である。
【００３８】
本願発明の実施態様７は、前記圧縮機（１２）から前記ＡＭＳ（１０８）内に導入されている相対的に高い圧力の空気の流量を決定するように構成された流量センサ（２１３）から信号を受け取るように構成されたコントローラ（２１５）をさらに含む、本願発明の実施態様１に記載のＡＭＳ（１０８）である。
【００３９】
本願発明の実施態様８は、コントローラ（２１５）をさらに含み、前記コントローラ（２１５）は、前記圧縮機（１２）からの前記相対的に高い圧力の空気の圧力、温度、および流れのうちの少なくとも１つの指標を受け取り、前記圧縮機（１２）からの前記相対的に低い圧力の空気の圧力、温度、および流れのうちの少なくとも１つの指標を受け取り、前記受け取った指標を用いて前記ＡＭＳ（１０８）の効率を決定し、前記圧縮機（１２）に関連するエンジン（１０６）および前記エンジン（１０６）に関連する航空機（１００）のうちの少なくとも一方から要求信号を受け取り、前記受け取った要求信号に応答して前記効率を修正するように構成される、本願発明の実施態様１に記載のＡＭＳ（１０８）である。
【００４０】
本願発明の実施態様９は、ガスタービンエンジンの圧縮機（１２）に結合された供給システムと空気分配システムとを含む一体型空気管理システム（ＡＭＳ）（１０８）を動作させる方法（７００）であって、前記方法（７００）は、ジェットポンプ組立体（２０５）内の相対的に高い圧力の空気の流れと、相対的に低い圧力の空気の流れと、の少なくとも一方を用いて分配空気の流れを生成するステップ（７０２）と、前記空気分配システム（１０８）に前記分配空気の流れを導くステップ（７０４）と、前記相対的に低い圧力の空気の流れに対する前記相対的に高い圧力の空気の相対的な流れを制御して、前記一体型ＡＭＳ（１０８）の効率を第１の効率レベルに維持するステップ（７０６）と、要求信号を受け取るステップ（７０８）と、前記受け取った要求信号に基づいて、前記相対的に低い圧力の空気の流れに対する前記相対的に高い圧力の空気の流れの前記相対的な流れを制御して、前記一体型ＡＭＳ（１０８）の効率を第２の効率レベルに維持するステップ（７１０）と、を含む方法（７００）である。
【００４１】
本願発明の実施態様１０は、前記相対的に低い圧力の空気の流れに対する前記相対的に高い圧力の空気の流れの前記相対的な流れを制御して、前記分配空気の所定の温度を維持するステップをさらに含む、本願発明の実施態様９に記載の方法（７００）である。
【００４２】
本願発明の実施態様１１は、ジェットポンプ組立体（２０５）内の相対的に高い圧力の空気の流れと相対的に低い圧力の空気の流れとの少なくとも一方を用いて分配空気の流れを生成するステップは、第１の動作モード、第２の動作モード、および第３の動作モードのうちの１つを用いて分配空気の流れを生成するステップを含み、前記第１の動作モードは、前記ジェットポンプ組立体（２０５）内の前記相対的に低い圧力の空気の流れを用いて前記分配空気の流れを生成し、前記第２の動作モードは、前記ジェットポンプ組立体（２０５）の前記相対的に高い圧力の空気の流れを用いて前記分配空気の流れを生成し、前記第３の動作モードは、相対的に低い圧力の空気と相対的に高い圧力の空気との混合流を用いて前記分配空気の流れを生成する、本願発明の実施態様９に記載の方法（７００）である。
【００４３】
本願発明の実施態様１２は、前記圧縮機（１２）の高圧抽気ポートから前記ジェットポンプ組立体（２０５）の吸入口（２１４）へ前記相対的に高い圧力の空気の流れを導くステップをさらに含む、本願発明の実施態様１１に記載の方法（７００）である。
【００４４】
本願発明の実施態様１３は、前記圧縮機（１２）の前記高圧抽気ポートと前記ジェットポンプ組立体（２０５）の供給入口との間に結合された調整弁（２０８）を用いて、前記相対的に高い圧力の空気の流れを調整するステップをさらに含む、本願発明の実施態様１１に記載の方法（７００）である。
【００４５】
本願発明の実施態様１４は、前記相対的に高い圧力の空気の流れを調整するステップは、前記調整弁（２０８）と前記ジェットポンプ組立体（２０５）の前記供給入口との間に配置された圧力センサ（２１３）からの圧力フィードバックに基づいて、前記相対的に高い圧力の空気の流れを調整するステップを含む、本願発明の実施態様１３に記載の方法（７００）である。
【００４６】
本願発明の実施態様１５は、前記圧縮機（１２）の少なくとも１つの高圧抽気ポートから前記ジェットポンプ組立体（２０５）の供給入口へ前記相対的に高い圧力の空気の流れを導くステップと、前記圧縮機（１２）の少なくとも１つの低圧抽気ポートから前記ジェットポンプ組立体（２０５）の少なくとも１つの吸入口（２１４）へ前記相対的に低い圧力の空気の流れを導くステップと、をさらに含む、本願発明の実施態様９に記載の方法（７００）である。
【００４７】
本願発明の実施態様１６は、前記圧縮機（１２）の少なくとも１つの低圧抽気ポートから前記ジェットポンプ組立体（２０５）の少なくとも１つの吸入口（２１４）へ前記相対的に低い圧力の空気の流れを導くステップは、前記ジェットポンプ組立体（２０５）の第１の吸入口（２１４）および前記ジェットポンプ組立体（２０５）の第２の吸入口へ前記相対的に低い圧力の空気の流れを導くステップを含み、前記ジェットポンプ組立体（２０５）の前記第１の吸入口（２１４）の開口は第１の面積を含み、前記ジェットポンプ組立体（２０５）の前記第２の吸入口（２１４）の開口は第２の面積を含み、前記第１の面積は前記第２の面積よりも大きい、本願発明の実施態様９に記載の方法（７００）である。
【００４８】
本願発明の実施態様１７は、前記圧縮機（１２）の少なくとも１つの低圧抽気ポートから前記ジェットポンプ組立体（２０５）の少なくとも１つの吸入口（２１４）へ前記相対的に低い圧力の空気の流れを導くステップは、前記ジェットポンプ組立体（２０５）の第１の吸入口（２１４）および前記ジェットポンプ組立体（２０５）の第２の吸入口へ前記相対的に低い圧力の空気の流れを導くステップを含み、前記ジェットポンプ組立体（２０５）の前記第１の吸入口（２１４）への前記相対的に低い圧力の空気の流れは第１の速度を含み、前記ジェットポンプ組立体（２０５）の前記第２の吸入口への前記相対的に低い圧力の空気の流れは第２の速度を含み、前記第１の速度は前記第２の速度より小さい、本願発明の実施態様９に記載の方法（７００）である。
【００４９】
本願発明の実施態様１８は、空気管理システム（ＡＭＳ）（１０８）を含む航空機（１００）であって、前記ＡＭＳ（１０８）は、複数の選択可能なモードで動作するように構成されたジェットポンプ組立体（２０５）であって、選択された前記選択可能なモードの各々はエンジン（１０６）からの要求信号を使用し、前記複数の選択可能なモードの各々は前記ＡＭＳ（１０８）の動作効率に関係する、ジェットポンプ組立体（２０５）と、前記ジェットポンプ組立体（２０５）の出口に結合された出口配管（２０７）と、前記ジェットポンプ組立体（２０５）を空気の相対的に高い圧力源および空気の相対的に低い圧力源に結合するように構成された入口配管（２２０）であって、複数の制御された動作弁（２０８、２１２）を含み、前記入口配管（２２０）を前記選択可能なモードに整列させるように前記複数の制御された動作弁（２０８、２１２）の動作を命令する自動コマンド信号を受け取るように構成された入口配管（２２０）と、を含む、航空機（１００）である。
【００５０】
本願発明の実施態様１９は、前記複数の制御された動作弁（２０８、２１２）は、空気の前記相対的に高い圧力源と前記ジェットポンプの動力給気口（２１０）との間の調整弁（２０８）を含む、本願発明の実施態様１８に記載の航空機（１００である。
【００５１】
本願発明の実施態様２０は、圧力センサ（２１３）および前記調整弁（２０８）に通信可能に結合されたコントローラ（２１５）をさらに含み、前記コントローラ（２１５）は、前記動力給気口（２１０）の圧力を実質的に一定に維持する制御信号を生成するように構成される、本願発明の実施態様１９に記載の航空機（１００）である。
【００５２】
本願発明の実施態様２１は、前記コントローラ（２１５）は、縮小されたサイズの航空機（１００）空気予冷却器を可能にするように、前記複数の制御された動作弁を用いて前記ジェットポンプ組立体（２０５）の出力を前記航空機（１００）の空気に対する要求に適合させるように構成される、本願発明の実施態様２０に記載の航空機（１００）である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  ガスタービンエンジン
１２  低圧圧縮機
１４  高圧圧縮機
１５  中心軸
１６  燃焼器組立体
１８  高圧タービン
２０  低圧タービン
２１  第１のシャフト
２２  第２のシャフト
４０  ファン収納ケース
１００  航空機
１０２  胴体
１０４  翼
１０６  ガスタービンエンジン
１０８  航空機の空気管理システム（ＡＭＳ）
１１０  第１の高圧導管
１１２  第２の低圧導管
２００  ＡＭＳ供給源
２０２  圧縮機第１０段抽気ポート
２０４  圧縮機第４段抽気ポート
２０５  ジェットポンプ
２０６  予備混合ボウル
２０７  ジェットポンプ出口
２０８  ジェットポンプ遮断弁（ＪＰＳＯＶ）
２０９  混合管
２１０  スロート
２１１  上流側ダクト屈曲部
２１２  高圧遮断弁（ＨＰＳＯＶ）
２１３  圧力センサ
２１４  第１の入口、吸入口
２１５  コントローラ
２１６  チェック弁
２１８  チェック弁
２２０  高圧供給部
２２２  流量センサ
３００  グラフ
３０２  ｘ軸
３０４  ｙ軸
３０６  トレース
３０８  トレース
３１０  トレース
３１２  トレース
３１４  トレース
３１６  トレース
３１８  トレース
３２０  トレース
３２２  トレース
４００  グラフ
４０２  ｘ軸
４０４  ｙ軸
４０６  トレース
４０８  トレース
４１０  トレース
４１２  トレース
４１４  トレース
４１６  トレース
４１８  トレース
４２０  トレース
４２２  トレース
５００  グラフ
５０２  ｘ軸
５０４  ｙ軸
５０６  トレース
５０８  トレース
５１０  トレース
５１２  トレース
５１４  トレース
５１６  トレース
５１８  トレース
５２０  トレース
５２２  トレース
７００  方法
７０２  ステップ
７０４  ステップ
７０６  ステップ
７０８  ステップ
７１０  ステップ
【図１】
2016172549.tif 000003
【図２】
2016172549.tif 000004
【図３】
2016172549.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2016172549.tif 000008
【図７】
2016172549.tif 000009
【外国語明細書】
2016172549000001.pdf