本發(fā)明涉及通常在直升機(jī)上發(fā)現(xiàn)的這種自由渦輪發(fā)動機(jī)的領(lǐng)域。

應(yīng)該記住的是，具有自由渦輪的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(GT)包括動力渦輪或自由渦輪以及主齒輪箱(MGB)，所述動力渦輪或自由渦輪在直升機(jī)中經(jīng)由超速離合器或“自由輪”驅(qū)動直升機(jī)轉(zhuǎn)子，并且該發(fā)動機(jī)還包括主要由壓氣機(jī)、燃燒室和高壓渦輪構(gòu)成的氣體發(fā)生器。

減速傳動裝置或輔助變速箱用于將氣體發(fā)生器的軸連接到發(fā)電機(jī)(簡化為EM)，該發(fā)電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成并且能夠作為電機(jī)(啟動器)或作為發(fā)生器同樣良好地操作。在電機(jī)模式下，該發(fā)電機(jī)由電能源供電并且其產(chǎn)生了驅(qū)動扭矩，以驅(qū)動該發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器旋轉(zhuǎn)，特別地出于對其啟動的目的，從而在啟動時提供輔助。在發(fā)生器模式下，該發(fā)電機(jī)由氣體發(fā)生器驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，從而使機(jī)械功力轉(zhuǎn)移并被轉(zhuǎn)化成電力。

背景技術(shù)：

對于巡航飛行的雙發(fā)動機(jī)航空器，文獻(xiàn)FR2967132和FR2967133提出了將兩個發(fā)動機(jī)之一處于備用模式，從而使其自由渦輪與主變速箱去同步，同時增加由另一發(fā)動機(jī)輸送的動力，從而能夠降低系統(tǒng)的整體燃料消耗。

本發(fā)明因此特別地涉及具有至少兩個發(fā)動機(jī)的直升機(jī)的情況中，以及在實(shí)施巡航飛行時降低其燃油消耗的情況中，即在由從每個發(fā)動機(jī)需要相對少動力所表征的飛行階段中，從而產(chǎn)生非常高的單位消耗(簡化為SC)。為了使巡航飛行很經(jīng)濟(jì)，一個發(fā)動機(jī)處于備用，因此另一發(fā)動機(jī)以高功率運(yùn)行，從而使直升機(jī)受益于低得多的單位消耗。

已經(jīng)提出了該備用模式的幾種變型。

在被稱為“超級空轉(zhuǎn)”的第一變型中，以緩慢空轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)該去同步燃?xì)廨啓C(jī)的氣體發(fā)生器。

在被稱為“輔助超級空轉(zhuǎn)”的第二變型中，同樣地以低怠速速度調(diào)節(jié)與MGB去同步的燃?xì)廨啓C(jī)的氣體發(fā)生器，同時輔助驅(qū)動扭矩經(jīng)由發(fā)電機(jī)和輔助變速箱施加到氣體發(fā)生器。

在第三變型中，發(fā)動機(jī)的燃燒室完全地熄滅，然后提出了以適用于在巡航飛行階段結(jié)束時促進(jìn)重燃的速度保持氣體發(fā)生器旋轉(zhuǎn)。合適的速度范圍可被稱為優(yōu)選點(diǎn)火窗口。被稱為“轉(zhuǎn)動”模式的該操作模式需要給延長輔助到氣體發(fā)生器。

在可能在整個巡航飛行時間中維持的所有三種操作模式中，通過備用的發(fā)動機(jī)傳輸?shù)組GB的功率量通常為零，并且通常不可以從其氣體發(fā)生器獲取功率。

在三個上述變型中，需要能夠快速重新激活去同步的發(fā)動機(jī)，特別地在緊急情況下，如在另一發(fā)動機(jī)失效，如果總共存在三個或更多的發(fā)動機(jī)，—或在如果存在兩個發(fā)動機(jī)另一發(fā)動機(jī)失效的情況下。具體地，這就是為什么氣體發(fā)生器以用于促進(jìn)系統(tǒng)中重燃的速度保持旋轉(zhuǎn)的原因，在該系統(tǒng)中燃燒室熄滅。

在優(yōu)選點(diǎn)火窗口(“轉(zhuǎn)動”模式)保持氣體發(fā)生器旋轉(zhuǎn)以及當(dāng)其被調(diào)節(jié)到空轉(zhuǎn)(“輔助超級空轉(zhuǎn)”模式)時提供延長輔助到氣體發(fā)生器都需要相對低的動力，但以需要大量能量結(jié)束，由于該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于在整個長時間飛行中使用它。

除了其它解決方案，文獻(xiàn)FR2967132和FR2967133提出使用一種由起動器/發(fā)電機(jī)供電的電動啟動器，所述起動器/發(fā)電機(jī)連接到另一發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器，或連接到通過另一發(fā)動機(jī)的自由渦輪直接或間接驅(qū)動的發(fā)生器。

從低速情況或從燃燒室熄滅情況下的緊急重新啟動需要施加高功率到氣體發(fā)生器的軸，由于其旋轉(zhuǎn)組件的大慣性以及由于來自發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)的反抗扭矩。該功率需要在幾秒鐘數(shù)量級的短暫時間內(nèi)輸送，以使發(fā)動機(jī)能夠快速地啟動。

在文獻(xiàn)FR2967133中，在其它解決方案中，已經(jīng)建議了特別地來自超級電容器的電能可用于給氣體發(fā)生器提供突發(fā)輔助。

文獻(xiàn)EP2581586還提出了使用兩個超級電容器(其為存儲電能的構(gòu)件)，其每個都由兩個發(fā)動機(jī)之一的氣體發(fā)生器驅(qū)動的各自的發(fā)電機(jī)充電，并且其每個都可短暫地使用以啟動另一發(fā)動機(jī)，當(dāng)其處于停機(jī)狀態(tài)時。

在這種背景下，本發(fā)明的一個特定目的是當(dāng)從渦輪操作的經(jīng)濟(jì)方式啟動時，代替常規(guī)電氣啟動器，通過使用由機(jī)載網(wǎng)絡(luò)或由特定電能供電網(wǎng)絡(luò)供電以及使以下多種操作模式可能的電工系統(tǒng)，提供對于具有至少兩個發(fā)動機(jī)的航空器機(jī)載使用來說實(shí)用的技術(shù)手段，以提供“快速重新激活”功能，所述以下多種操作模式為：

·在地面上啟動燃?xì)廨啓C(jī)；

·經(jīng)濟(jì)模式；

·在飛行中重新激活先前處于經(jīng)濟(jì)模式的渦輪；以及

·在飛行中快速重新激活先前處于經(jīng)濟(jì)模式的渦輪。

本發(fā)明的另一目的是代替常規(guī)電氣啟動器，通過使用由機(jī)載網(wǎng)絡(luò)或由特定電能供電網(wǎng)絡(luò)供電的電工系統(tǒng)，可以在單發(fā)動機(jī)航空器上有效地提供一種在發(fā)生不需要停機(jī)模式的情況下快速重新激活發(fā)動機(jī)的功能。

本發(fā)明特別地在于2014年3月27日提出的法國專利申請?zhí)?4/00753的背景下，并且更特別地涉及提供一種電氣系統(tǒng)架構(gòu)，所述電氣系統(tǒng)架構(gòu)提供用于在飛行中以改進(jìn)方式在燃?xì)廨啓C(jī)上實(shí)施快速重新激活模式的設(shè)備。

過去已經(jīng)提出用于使燃?xì)廨啓C(jī)混合動力的電氣系統(tǒng)的架構(gòu)總是使用“二次”種類的存儲元件，其連接到高壓直流(HVDC)總線并具有存儲對于快速重新激活模式必要的電能量的功能。術(shù)語“二級”是指這些存儲元件可充電。它們中的大多數(shù)需要電池管理系統(tǒng)(BMS)。

現(xiàn)有解決方案因此存在幾個缺點(diǎn)，主要缺點(diǎn)如下：

1/獨(dú)立于二級存儲技術(shù)(鋰離子電池、鎳氫(NiMH)、超級電容器、混合電容器…)，BMS包括據(jù)說“復(fù)雜”的設(shè)備，由于它包括功率切換裝置并使用監(jiān)控電荷狀態(tài)、操作參數(shù)以及存儲構(gòu)件健康狀況的電氣設(shè)備，并且因此由航空電氣認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)管理，諸如由航空無線電技術(shù)委員會(RTCA)的DO-178和D0-254標(biāo)準(zhǔn)管理。

BMS增加了系統(tǒng)的重量及其失效概率。

2/已知的二級電耦具有不可忽略的自放電速率，這對于定期充電的電池很重要，并且因此需要具有航空器機(jī)載的或在地面基礎(chǔ)設(shè)施中充電器。

3/二級電耦一點(diǎn)點(diǎn)地退化，即使當(dāng)很少使用它們(儲存老化)時。這意味著必須測試并定期更換它們。

4/這種二級存儲構(gòu)件也具有一直活性的缺點(diǎn)，即該系統(tǒng)可在諸如短路的不必要情況下隨時提供電能，或者它們由于漏電現(xiàn)象可能過早放電。

5/這種二級存儲構(gòu)件具有不能較好承受惡劣環(huán)境的另一通常缺點(diǎn)，諸如高溫和低溫，并且也不能較好承受機(jī)械應(yīng)力(振動、沖擊)。為了適應(yīng)這種環(huán)境約束，因此二級構(gòu)件需要測定尺寸，令人遺憾地，這導(dǎo)致用于安裝機(jī)載航空器的系統(tǒng)重量的增加，并且更特別地是機(jī)載直升機(jī)。

6/二級存儲構(gòu)件的某些技術(shù)的另一缺點(diǎn)是這些元件在熱失控情況下存在的危險(xiǎn)，其中通過過載，或通過其它原因，特別地環(huán)保原因，可特別地通過在二級存儲構(gòu)件外部或內(nèi)部的短路引起熱失控。

7/考慮到在具有任何時候可變化的電壓的網(wǎng)絡(luò)以及其電壓取決于其放電狀態(tài)的二次電池之間的相互作用，將二級存儲單元耦合到機(jī)載網(wǎng)絡(luò)是有問題的。因此有必要采取預(yù)防措施(其使系統(tǒng)更復(fù)雜)，以避免任何電氣風(fēng)險(xiǎn)，或甚至存儲單元操作上不可獲得的任何風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了彌補(bǔ)上述缺陷，本發(fā)明提出了一種包括至少一個第一自由渦輪發(fā)動機(jī)的航空器，所述第一自由渦輪發(fā)動機(jī)具有氣體發(fā)生器并與能夠作為啟動器和作為發(fā)生器操作的發(fā)電機(jī)相關(guān)聯(lián)，該第一發(fā)動機(jī)能夠處于備用模式或處于不需要的停機(jī)模式，該發(fā)電機(jī)連接到特定電能供電網(wǎng)絡(luò)，諸如機(jī)載網(wǎng)絡(luò)，該航空器進(jìn)一步包括具有至少一個電能存儲構(gòu)件的快速輔助裝置，所述電能存儲構(gòu)件適于電連接到與所述第一發(fā)動機(jī)相關(guān)聯(lián)的所述發(fā)電機(jī)，以提供突發(fā)輔助到所述發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器，所述航空器的特征在于，所述電能存儲構(gòu)件構(gòu)成一種僅在激活后使用一次的不可充電的“主”能量存儲構(gòu)件，排除了包括蓄電池、超級電容器或被構(gòu)造成可充電并永久激活的混合電容器的任何“二級”能源存儲構(gòu)件，并且其中，該快速輔助裝置包括用于激活該電能存儲構(gòu)件的設(shè)備以及用于耦合該電能存儲構(gòu)件到所述發(fā)電機(jī)的供電系統(tǒng)的耦合設(shè)備。

在第一可能實(shí)施方式中，所述電能存儲構(gòu)件包括具有低自放電的結(jié)合有與電解質(zhì)接觸的陽極和陰極的備用裝置。

在第二可能實(shí)施方式中，所述電能存儲構(gòu)件包括在激活之前惰性，結(jié)合有陽極、陰極以及不浸濕陽極和陰極的電解質(zhì)的裝置。

在這些情況下，所述電能存儲構(gòu)件可包括具有隔離電解質(zhì)的電池，具有用于存儲電解質(zhì)的獨(dú)立貯槽以及從該獨(dú)立貯槽釋放電解質(zhì)以使其在激活電能存儲構(gòu)件時接觸陽極和陰極的設(shè)備。

作為替代方案，所述電能存儲構(gòu)件可包括一種適于在環(huán)境溫度下在存儲過程中保持電解質(zhì)固態(tài)并在激活電能存儲構(gòu)件時通過加熱使電解質(zhì)液化的熱電堆。

用于激活該電能存儲構(gòu)件的設(shè)備可包括煙火激活設(shè)備。

在另一可能實(shí)施方式中，用于激活所述電能存儲構(gòu)件的設(shè)備包括電激活設(shè)備。

在一個特定實(shí)施方式中，所述電能存儲構(gòu)件與所述特定供電網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)，其可以是直流電(DC)電能供電網(wǎng)絡(luò)。在必要時，逆止二極管可插入在電能存儲構(gòu)件和DC機(jī)載網(wǎng)絡(luò)之間。該DC機(jī)載網(wǎng)絡(luò)本身通常由交流電(AC)機(jī)載電能供電網(wǎng)絡(luò)經(jīng)由整流器構(gòu)件或交流—直流(AC/DC)轉(zhuǎn)換器供電。

在另一特定實(shí)施方式中，所述電能存儲構(gòu)件與整流器構(gòu)件或AC/DC轉(zhuǎn)換器構(gòu)件串聯(lián)，并與二極管并聯(lián)，所述AC/DC轉(zhuǎn)換器構(gòu)件從諸如AC機(jī)載網(wǎng)絡(luò)的特定電能供電網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生直流網(wǎng)絡(luò)電壓。

所述二極管可以是半導(dǎo)體或機(jī)電類型或靜態(tài)類型的受控開關(guān)。

通常，所述電能存儲構(gòu)件可包括一個或多個元件，或串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)的成元件組。

在一個特定實(shí)施方式中，本發(fā)明適用于一種航空器，所述航空器包括多個自由渦輪發(fā)動機(jī)，每個自由渦輪發(fā)動機(jī)都具有氣體發(fā)生器并且每個都與能夠作為起動器和作為發(fā)生器操作的發(fā)電機(jī)相關(guān)聯(lián)，所述多個發(fā)動機(jī)的至少一個能夠處于備用模式，而所述多個發(fā)動機(jī)的至少一個其它的處于正常操作模式。

在這些情況下，在一個特定實(shí)施方式中，本發(fā)明的快速輔助裝置具有適于經(jīng)由開關(guān)裝置電連接到與所述多個發(fā)動機(jī)之一相關(guān)聯(lián)的發(fā)電機(jī)的單一電能存儲構(gòu)件，所述多個發(fā)動機(jī)需要突發(fā)輔助到先前備用的發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器。

本發(fā)明提供了一種航空器，所述航空器具有至少一個自由渦輪發(fā)動機(jī)并且包括如前所述的輔助裝置，所述航空器特別地可以是直升機(jī)。

附圖說明

從參照附圖給出的本發(fā)明特定實(shí)施方式的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)顯而易見，在附圖中：

·圖1是在本發(fā)明第一實(shí)施方式中的快速輔助裝置的示意圖，主能量構(gòu)件并聯(lián)到航空器的機(jī)載網(wǎng)絡(luò)；

·圖2是在本發(fā)明第二實(shí)施方式中的快速輔助裝置的示意圖，主能量構(gòu)件串聯(lián)到航空器的機(jī)載網(wǎng)絡(luò)；

·圖3是示出集成在航空器的推進(jìn)和電氣系統(tǒng)中的本發(fā)明系統(tǒng)的示意圖；

·圖4是在本發(fā)明第三實(shí)施方式中的快速輔助裝置的示意圖，單一主能量構(gòu)件并聯(lián)到航空器的機(jī)載網(wǎng)絡(luò)；以及

·圖5是在本發(fā)明第四實(shí)施方式中的快速輔助裝置的示意圖，單一主能量構(gòu)件串聯(lián)到航空器的機(jī)載網(wǎng)絡(luò)。

具體實(shí)施方式

參照圖3，如下是本發(fā)明所適用的一種示例系統(tǒng)的通用電氣架構(gòu)。在航空器上通過至少兩個交流發(fā)電機(jī)(簡化為ALT1和ALT2)18、19發(fā)電，所述至少兩個交流發(fā)電機(jī)由主齒輪箱(MGB)20驅(qū)動，并且通常由以115伏(V)和400赫茲(Hz)的頻率輸送交流電的“3-級”類型機(jī)器構(gòu)成，可以設(shè)想其它的回轉(zhuǎn)機(jī)器。

該架構(gòu)對于在一個發(fā)動機(jī)上經(jīng)濟(jì)巡航飛行的情況是有利的，由于它保證了在發(fā)電和操作渦輪軸發(fā)動機(jī)11、21之間的功能和有機(jī)獨(dú)立，因此可以保持可用性和對于當(dāng)經(jīng)濟(jì)巡航飛行時發(fā)電來說冗余的足夠水平，而兩個發(fā)動機(jī)11、21中之一保持備用，這與從備用操作的發(fā)動機(jī)的氣體發(fā)生器獲取任何功率不兼容。

此外，與從發(fā)動機(jī)11、21的氣體發(fā)生器獲取功率相比，這種架構(gòu)對于發(fā)動機(jī)11、21的操作很少不利，特別地在對其加速度以及對其單位消耗性能的影響方面，只要機(jī)械地從自由渦輪獲取由航空器的機(jī)載網(wǎng)絡(luò)17消耗的電能，而不是氣體發(fā)生器。

交流發(fā)電機(jī)18、19(ALT1和ALT2)對航空器的電網(wǎng)17供電。因此，機(jī)載網(wǎng)絡(luò)17由通過至少一個發(fā)動機(jī)11、21直接或間接地驅(qū)動的一個或多個交流發(fā)電機(jī)18、19供電。當(dāng)發(fā)動機(jī)11、21之一停機(jī)時，另一發(fā)動機(jī)必然以延長方式為機(jī)載網(wǎng)絡(luò)17供電。

然而，可存在用于對網(wǎng)絡(luò)17供電并且特別地用于對與發(fā)動機(jī)11、21相關(guān)聯(lián)的所有電氣系統(tǒng)100供電的其它能源，所述其它來源可由機(jī)載輔助動力單元53(簡化為APU)，由多個蓄電池51之一，或者當(dāng)在地面上時由地面動力裝置52構(gòu)成。

主齒輪箱20(MGB)由發(fā)動機(jī)11、21驅(qū)動。在該實(shí)施方式中，它們?yōu)樽杂蓽u輪的渦輪軸發(fā)動機(jī)。它們每個都包括氣體發(fā)生器和經(jīng)由超速離合器或“自由輪”驅(qū)動MGB 20的動力渦輪(自由渦輪)。

每個發(fā)動機(jī)11、21分別與回轉(zhuǎn)機(jī)械12、22相關(guān)聯(lián)，所述回轉(zhuǎn)機(jī)械適用于作為啟動器和作為發(fā)電機(jī)操作，并且可從航空器的機(jī)載網(wǎng)絡(luò)17經(jīng)由包括本發(fā)明裝置的電氣控制系統(tǒng)50供電。

參照圖1和圖2描述了本發(fā)明的第一和第二實(shí)施方式。除了發(fā)動機(jī)11和21以及AC機(jī)載網(wǎng)絡(luò)17外，圖1和圖2示出了構(gòu)成可應(yīng)用到發(fā)動機(jī)11或發(fā)動機(jī)21的電啟動器系統(tǒng)的圖3電氣組件100的實(shí)施方式。

在圖1的實(shí)施方式中，可以看出發(fā)動機(jī)11具有電啟動器系統(tǒng)，該電啟動器系統(tǒng)包括一種也稱為AC/DC轉(zhuǎn)換器的交流—直流轉(zhuǎn)換器16，其從AC機(jī)載網(wǎng)絡(luò)17供電，以及也稱為DC/AC轉(zhuǎn)換器的直流—交流轉(zhuǎn)換器13，其連接到AC/DC轉(zhuǎn)換器16并用于為也稱為EM的發(fā)電機(jī)12供電。AC機(jī)載網(wǎng)絡(luò)17和AC/DC轉(zhuǎn)換器16限定一種直流供電網(wǎng)絡(luò)(輸出電壓Vcc)，然而其它直流網(wǎng)絡(luò)實(shí)施方式也是可能的。

根據(jù)本發(fā)明，二極管15可連接在DC/AC轉(zhuǎn)換器13和AC/DC轉(zhuǎn)換器16之間。當(dāng)由EM 12以外的器械使用直流網(wǎng)絡(luò)時，該二極管是有用的。當(dāng)由存儲單元14產(chǎn)生的電壓大于直流網(wǎng)絡(luò)的電壓Vcc時，它用于為EM 12準(zhǔn)備由存儲單元14(以下描述)產(chǎn)生的所有電力。當(dāng)由存儲單元14產(chǎn)生的電壓小于直流網(wǎng)絡(luò)的電壓Vcc時，它能夠使直流網(wǎng)絡(luò)有助于對EM 12供電。二極管15的陽極連接AC/DC轉(zhuǎn)換器16輸出的正極，并且二極管15的陰極連接DC/AC轉(zhuǎn)換器13的正極。自然地且以等效方式，二極管15的陰極可連接到AC/DC轉(zhuǎn)換器16輸出的負(fù)極，并且二極管15的陽極連接到DC/AC轉(zhuǎn)換器13的負(fù)極。二極管15可以是半導(dǎo)體，或一種可以是靜態(tài)或機(jī)電的受控開關(guān)。

此外，主存儲單元14，即適合單次使用的不可充電的電能存儲構(gòu)件，與轉(zhuǎn)換器13和16并聯(lián)，主存儲單元14的正極連接到二極管15的陰極并且主存儲單元的負(fù)極連接到轉(zhuǎn)換器13和16的負(fù)極。

主存儲單元14被優(yōu)化用于短暫而強(qiáng)烈的功率放電。例如，它可以是一種具有低自放電的結(jié)合有與電解質(zhì)接觸的陽極和陰極的備用裝置。

然而，主存儲單元14可以是一種在被激活之前惰性，結(jié)合有陽極、陰極和不浸濕陽極和陰極的電解質(zhì)的裝置。

在這些情況下，電能存儲構(gòu)件14可包括具有隔離電解質(zhì)的電池，該電池具有用于存儲電解質(zhì)的獨(dú)立貯槽以及用于從該獨(dú)立貯槽釋放電解質(zhì)的設(shè)備，從而當(dāng)激活電能存儲構(gòu)件14時，使該電解質(zhì)能夠接觸陽極和陰極。

替代地，對于在被激活之前惰性的裝置，電能存儲構(gòu)件14可包括一種適于在環(huán)境溫度下在存儲過程中保持電解質(zhì)固態(tài)并在激活電能存儲構(gòu)件14時通過加熱使電解質(zhì)液化的熱電堆。

當(dāng)發(fā)動機(jī)11需要在緊急情況下重新啟動時，激活主電存儲單元14。

例如，用于激活電能存儲構(gòu)件14的設(shè)備可包括煙火激活設(shè)備，或者機(jī)械激活設(shè)備，或者電激活設(shè)備。

在圖1的實(shí)施方式中，電能存儲構(gòu)件14與機(jī)載直流供電網(wǎng)絡(luò)Vcc并聯(lián)，但因?yàn)槎O管15插入在電能存儲構(gòu)件14和由AC機(jī)載網(wǎng)絡(luò)17供電的AC/DC轉(zhuǎn)換器16之間，當(dāng)由激活設(shè)備(圖中未示出)激活電能存儲構(gòu)件14以輸送需要用于快速重新激活先前備用的發(fā)動機(jī)11的能量時，在存儲構(gòu)件14終端上的電壓可大于由與AC/DC轉(zhuǎn)換器16相關(guān)聯(lián)的機(jī)載網(wǎng)絡(luò)17輸送的直流網(wǎng)絡(luò)的電壓水平Vcc。二極管15然后具有在其陽極和其陰極之間的負(fù)電勢差并且處于絕緣狀態(tài)。需要用于快速重新激活發(fā)動機(jī)11的燃?xì)廨啓C(jī)的電能因此完全地由主能源存儲單元14輸送，其具有輸送由存儲單元14供應(yīng)到EM 12的所有電力的優(yōu)點(diǎn)，而不提升航空器的直流機(jī)載網(wǎng)絡(luò)的電壓Vcc。

當(dāng)由DC/AC轉(zhuǎn)換器13和EM 12加載的存儲單元14輸送的電壓小于直流網(wǎng)絡(luò)的電壓Vcc時，二極管15導(dǎo)電，從而使直流網(wǎng)絡(luò)有助于對EM 12供電。

最后，如果需要當(dāng)存儲單元14的電壓小于直流網(wǎng)絡(luò)時直流網(wǎng)絡(luò)不參與為EM 12供電，并且考慮到二極管15是如上所述的受控開關(guān)，可以控制該開關(guān)15，因此它在這些情況下不導(dǎo)電。

圖1示出了與第二發(fā)動機(jī)21和第二電機(jī)22配合的元件23到26，這些元件分別對應(yīng)于與第一發(fā)動機(jī)11和第一發(fā)電機(jī)12配合的元件13到16。不再描述元件23到26。元件23到26發(fā)揮與上述元件13到16類似的作用，當(dāng)發(fā)動機(jī)11在較高額定功率下操作，而發(fā)動機(jī)21處于備用并且可能需要快速重新激活時。

由于沒有必要同時重新啟動發(fā)動機(jī)11和12，可以僅具有一個重新啟動這兩個發(fā)動機(jī)11和21的一個或另一個的機(jī)載存儲單元14。根據(jù)需求，電氣或機(jī)電開關(guān)構(gòu)件38、48連接該單一存儲單元14到DC/AC轉(zhuǎn)換器13(如圖4所示，開關(guān)38在關(guān)閉位置以及開關(guān)48在開啟位置)，或連接到DC/AC轉(zhuǎn)換器23。

如圖4所示，不僅可以使用單一存儲單元14，還可以使用單一二極管15和單一AC/DC轉(zhuǎn)換器16，假設(shè)開關(guān)構(gòu)件38、48可用，因此存儲單元14發(fā)送其能量到EM 12或EM 22。圖4實(shí)施方式因此與圖1實(shí)施方式的不同在于，省略了元件24到26。此外，使用電流接觸器38和48實(shí)施開關(guān)功能非常簡單，即DC/AC轉(zhuǎn)換器13到23的簡單通斷開關(guān)。

在一個變型中，也可以省略圖4的DC/AC轉(zhuǎn)換器23。在這些情況下，可以省略通斷開關(guān)38和48，這些通斷開關(guān)不被布置在DC/AC轉(zhuǎn)換器13和23的直流輸入處，但布置在EM 12和22以及DC/AC轉(zhuǎn)換器13的AC輸出之間的接口處。

因此，可以通過使用單一元件全部或部分地實(shí)施元件13到16以及23到26的系統(tǒng)，在系統(tǒng)彼此復(fù)制的地方發(fā)生切換。

也可以準(zhǔn)備僅一個發(fā)動機(jī)，例如發(fā)動機(jī)11，適用于處于備用，而另一發(fā)動機(jī)21總是在高功率下操作，在這種情況下，元件24和25可以省略，而不需要切換功能，由于對于第二發(fā)動機(jī)21不需要實(shí)施快速激活。

圖2示出了與圖1實(shí)施方式類似并包括相似元件的另一實(shí)施方式，這些相似元件具有相同的附圖標(biāo)記并且不再描述，但其中各自的主存儲器單元114和124與各自二極管115和125相關(guān)聯(lián)。

因此，在圖2中，在本發(fā)明的第二實(shí)施方式中，可以看到主存儲單元114，即適合單次使用的不可充電的電能存儲構(gòu)件，其與二極管115在轉(zhuǎn)換器13和16之間并聯(lián)，主存儲單元114的負(fù)極連接到二極管115的陽極以及連接到AC/DC轉(zhuǎn)換器16的陽極，并且主存儲單元114的正極連接到二極管115的陰極以及到DC/AC轉(zhuǎn)換器13的正極。

當(dāng)主存儲單元114不處于操作時，EM 12可由直流機(jī)載網(wǎng)絡(luò)經(jīng)由二極管115供電。如果先前備用的發(fā)動機(jī)11需要快速重新激活時，二極管115變得不導(dǎo)電并且主存儲單元114與轉(zhuǎn)換器13和16串聯(lián)。

因此，當(dāng)激活主能量存儲單元時，其串聯(lián)地切換與AC/DC轉(zhuǎn)換器16相關(guān)聯(lián)的機(jī)載網(wǎng)絡(luò)17。需要用于快速重新激活發(fā)動機(jī)11的燃?xì)廨啓C(jī)的電能通過主能源存儲單元114以及通過機(jī)載網(wǎng)絡(luò)17輸送，與圖1所示實(shí)施方式的解決方案相比，在能量存儲單元114輸送的電力和能量方面，該機(jī)載網(wǎng)絡(luò)能夠使能量存儲單元114尺寸不足。然而，DC/AC轉(zhuǎn)換器13然后需要測定尺寸，以調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的電壓并且能夠通過需要用于快速激活的所有電力。

圖2解決方案的實(shí)施方式可以在快速激活過程中優(yōu)化供電電壓，所述電壓是由主存儲單元114輸送的電壓加上由整流器16輸出的電壓Vcc之和，從而可以降低在整個電路中流動的電流。存儲單元114可被測定尺寸，以輸送與圖1解決方案中生成的電壓水平相比更低的電壓，從而具有減少該構(gòu)件的重量和體積的優(yōu)點(diǎn)。

與圖1實(shí)施方式的解決方案相比，圖2實(shí)施方式的解決方案與機(jī)載網(wǎng)絡(luò)17不獨(dú)立，使得在某些應(yīng)用中可能必須在轉(zhuǎn)換器16上游需要添加過濾元件，以符合網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的要求。

在圖2的實(shí)施方式中，與第二發(fā)動機(jī)21和第二發(fā)電機(jī)22相關(guān)聯(lián)的元件23、124、125和26分別發(fā)揮和與第一發(fā)動機(jī)11和第一發(fā)電機(jī)12相關(guān)聯(lián)的元件13、114、115和16相同的作用，但當(dāng)?shù)诙l(fā)動機(jī)21處于備用并且可需要快速重新激活，而第一發(fā)動機(jī)11在高功率下操作時是這種情況。

如在第一實(shí)施方式中，然而可能將單一存儲單元114切換到發(fā)動機(jī)11或到發(fā)動機(jī)21，否則例如以分配處于備用模式的作用僅到第一發(fā)動機(jī)11，在這種情況下可以省略元件124和125。

圖5示出了特定實(shí)施方式例，其中使用單一存儲單元114、單一二極管115、單一AC/DC轉(zhuǎn)換器16。如圖4，然后可以使用兩個通斷開關(guān)38和48或僅施加通斷控制到DC/AC轉(zhuǎn)換器13和23，或使用轉(zhuǎn)換構(gòu)件39(如圖5所示)，其可以是一種在使單一存儲單元114與DC/AC轉(zhuǎn)換器13(圖5所示位置)串聯(lián)或與DC/AC轉(zhuǎn)換23串聯(lián)之間選擇的簡單開關(guān)。在一個變型中，如在圖4的實(shí)施方式中，可以省略DC/AC轉(zhuǎn)換器23并使用單一DC/AC轉(zhuǎn)換器13。在這些情況下，應(yīng)該不在DC/AC轉(zhuǎn)換器13的直流輸入處，而在其AC輸出處實(shí)施切換。

存儲構(gòu)件24、114或124的本質(zhì)可完全地類似于以上關(guān)于存儲構(gòu)件14所描述的。

在本發(fā)明中，視情況而定的存儲構(gòu)件14或114，或24或124，其集成在可能處于備用的發(fā)動機(jī)的電氣系統(tǒng)中，即視情況而定的發(fā)動機(jī)11或發(fā)動機(jī)21，是必要的，以使最初在備用模式中的相應(yīng)燃?xì)廨啓C(jī)快速地重新激活，例如由于先前操作的燃?xì)廨啓C(jī)的問題。上述情況被認(rèn)為是極其罕見的，并且它必然需要隨后在燃?xì)廨啓C(jī)上實(shí)施維護(hù)操作。因此顯而易見的是，在視情況而定的存儲構(gòu)件14或114，或24或124中不存在主要缺點(diǎn)，存儲單元可僅使用一次，并且當(dāng)在發(fā)動機(jī)上進(jìn)行維護(hù)時需要替換。

在視情況而定的存儲構(gòu)件14或114，或24或124是一次性構(gòu)件這一概念中，可以使用所謂的“主”存儲技術(shù)，即存儲單元不充電。

如以上所提到的，主電耦可分成兩類：

1/準(zhǔn)備使用的主電耦類型

在這種情況下，電解質(zhì)浸濕陽極和陰極。

存在具有非常低的自放電的多種高性能主電耦，所以它們并不隨時間退化，因此不需要定期充電，從而可以避免使用構(gòu)成復(fù)雜器械的電池管理系統(tǒng)(BMS)，并且也增加了系統(tǒng)的重量以及其失效概率。

例如，可以提及以下電耦Li-SO₂、Li-MnO₂、LiSOCl₂，Zn-MnO₂(鹽或堿)、Zn-Ag₂O，該列表不窮舉。

2/惰性主電耦的類型

它們的電解質(zhì)不浸濕陽極和陰極。該類型包括兩個亞型：

2.1/具有獨(dú)立電解質(zhì)的電池：電解質(zhì)從輔助貯槽中獲取并在激活時釋放。

例如，可提及銀—鋅(Zn-Ag₂O)電耦，該列表不窮舉。

2.2/熱電堆：電解質(zhì)在環(huán)境溫度為固態(tài)，并在激活時被加熱從而非?？焖俚匾夯?。

例如，可提及Ca/CaCrO₄和Li/FeS₂電耦，該列表不窮舉。

這些電耦具有電和化學(xué)惰性的優(yōu)點(diǎn)，只要它們不被激活。

它們提供了一種對利用所謂“二級”類型的電能存儲構(gòu)件的所有現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的解決方案。

a/它們不需要BMS。

b/沒有發(fā)生自放電。不需要對它們充電。

c/沒有隨時間發(fā)生退化，并且它們可保證，例如15或20年的時間段。

d/由于能量存儲構(gòu)件14、114、24、124為電惰性，不存在電氣危險(xiǎn)也不存在任何不需要的放電的風(fēng)險(xiǎn)。

e/由于能量存儲構(gòu)件14、114、24、124為電惰性，它們非常好地承受惡劣的環(huán)境條件。

f/在惰性狀態(tài)中不存在熱失控的風(fēng)險(xiǎn)。

g/當(dāng)能量存儲構(gòu)件14、114、24、124處于非活化狀態(tài)時，它們具有如下屬性，由此存儲構(gòu)件的正負(fù)極性之間的絕緣電阻非常高，從而不采取先前預(yù)防措施使這種構(gòu)件安裝在電氣架構(gòu)上，并且電惰性電池可因此通過并聯(lián)(存儲單元14處于絕緣狀態(tài))或串聯(lián)(存儲單元調(diào)節(jié)零電壓狀態(tài))非常簡單地耦合到機(jī)載網(wǎng)絡(luò)17。

在功能實(shí)體方面，盡管本說明書描述了存儲單元14或114、24或124是單一的，應(yīng)該注意的是，它不需要由單一構(gòu)件構(gòu)成，但實(shí)際上可包括一個或多個電偶或并聯(lián)、串聯(lián)或串并聯(lián)的電偶組。

此外，以上描述涉及兩個發(fā)動機(jī)11和21，然而本發(fā)明同樣適用于可在單一航空器上使用的更小或更大數(shù)量的發(fā)動機(jī)，本發(fā)明的一個或多個裝置，或具有開關(guān)的本發(fā)明裝置被應(yīng)用到一個或多個發(fā)動機(jī)。

當(dāng)單一發(fā)動機(jī)的航空器具有單一發(fā)動機(jī)11時，對應(yīng)于圖1和2實(shí)施方式的情況，其中僅存在與發(fā)動機(jī)11配合的元件的上層系統(tǒng)，存儲單元14或114用于提供快速輔助，從而在發(fā)動機(jī)11在飛行中以不需要方式停機(jī)的情況下輸送突發(fā)的快速輔助到發(fā)動機(jī)11的氣體發(fā)生器。

通常，本發(fā)明不限于所描述的實(shí)施方式，但延伸到在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的任何變型。