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公開番号2024141757
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-10
出願番号2023053576
出願日2023-03-29
発明の名称航空機発電システム
出願人川崎重工業株式会社
代理人弁理士法人有古特許事務所
主分類F02C 6/00 20060101AFI20241003BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】発電機の大型化を抑制しつつ、効率的に発電できる航空機発電システムを提供する。
【解決手段】航空機発電システムは、ファンの上流に配置され且つ取付角を変更可能な可変静翼、及び、前記可変静翼を駆動する翼アクチュエータと、を含むターボファンエンジンと、前記エンジンの低圧軸に機械的に接続された発電機と、前記翼アクチュエータを制御する処理回路と、を備える。前記処理回路は、前記ターボファンエンジンの運転中に前記発電機が発電すると判定すると、前記ファンを通過する空気流量を減らすべく前記可変静翼の前記取付角を変更するように前記翼アクチュエータを制御する発電モードを実行するように構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
低圧圧縮機、高圧圧縮機、燃焼器、高圧タービン、低圧タービン、前記低圧圧縮機を前記低圧タービンに機械的に接続する低圧軸、及び、前記高圧圧縮機を前記高圧タービンに機械的に接続する高圧軸を有するエンジンコアと、前記エンジンコアの上流に配置され且つ前記低圧軸に駆動されるファンと、前記ファンの下流にて前記エンジンコアの外側に配置されたバイパス流路と、前記ファンの上流に配置され且つ取付角を変更可能な可変静翼と、前記可変静翼を駆動する翼アクチュエータと、を含むターボファンエンジンと、
前記低圧軸に機械的に接続された発電機と、
前記翼アクチュエータを制御する処理回路と、を備え、
前記処理回路は、
前記ターボファンエンジンの運転中に前記発電機が発電するか否かを判定することと、
前記ターボファンエンジンの運転中に前記発電機が発電しないと判定すると、前記可変静翼の前記取付角が所定の基準角度になるように前記翼アクチュエータを制御する通常モードを実行することと、
前記ターボファンエンジンの運転中に前記発電機が発電すると判定すると、前記ファンを通過する空気流量を減らすべく前記可変静翼の前記取付角を変更するように前記翼アクチュエータを制御する発電モードを実行することと、
を行うように構成されている、航空機発電システム。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記処理回路は、前記発電機に電気的に接続された電気機器の所定の動作要求を検知するように更に構成されており、
前記発電機が発電するか否かを判定することは、前記動作要求を検知したときに前記発電機が発電すると判定することを含む、請求項１に記載の航空機発電システム。
【請求項３】
前記処理回路は、飛行状態を示す情報を取得するように構成されており、
前記発電モードでは、前記飛行状態情報に応じて前記取付角を変更する、請求項２に記載の航空機発電システム。
【請求項４】
前記処理回路は、要求発電量を示す情報を取得するように構成されており、
前記発電モードでは、前記要求発電量に応じて前記取付角を変更する、請求項２又は３に記載の航空機発電システム。
【請求項５】
前記発電機が発電した電流を検出する電流センサを更に備え、
前記発電機が発電するか否かを判定することは、前記電流センサが所定値以上の電流値を検出したときに前記発電機が発電すると判定することを含む、請求項１に記載の航空機発電システム。
【請求項６】
前記処理回路は、前記ファンの修正回転数を取得するように構成されており、
前記発電モードでは、前記修正回転数が目標の修正回転数になるように前記翼アクチュエータを制御する、請求項５に記載の航空機発電システム。
【請求項７】
前記ターボファンエンジンは、前記低圧タービンの下流に配置され且つ流路面積を変更可能な排気口を有する可変排気ノズルと、前記排気口の流路面積を変更するように前記可変排気ノズルを駆動するノズルアクチュエータと、を更に含み、
前記処理回路は、
前記ターボファンエンジンの運転中に前記発電機が発電しないと判定されると、前記可変排気ノズルの前記排気口の前記流路面積が所定の大きさになるように前記ノズルアクチュエータを制御することと、
前記ターボファンエンジンの運転中に前記発電機が発電すると判定されると、前記可変排気ノズルの前記排気口の前記流路面積が拡がるように前記ノズルアクチュエータを制御することと、
を更に行うように構成されている、請求項１に記載の航空機発電システム。
【請求項８】
前記発電機は、前記低圧軸に機械的に接続された第１発電機であり、
前記航空機発電システムは、前記高圧軸に機械的に接続された第２発電機を更に備える、請求項１に記載の航空機発電システム。
【請求項９】
前記発電機は、前記低圧軸の軸線上において前記エンジンコアの前方に配置されている、請求項１に記載の航空機発電システム。
【請求項１０】
前記低圧軸の軸線方向から見て、前記バイパス流路の入口は、前記低圧軸の径方向における前記エンジンコアの入口の外側に配置され、
前記可変静翼は、前記ファンの上流の共通空気流路に配置され、
前記径方向における前記可変静翼の長さは、前記径方向における前記ファンの上流の共通空気流路の外周縁から内周縁までの長さよりも短く、
前記可変静翼は、前記共通空気流路において前記内周縁よりも前記外周縁に近くなるように配置されている、請求項１に記載の航空機発電システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、航空機発電システムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、航空機のターボファンエンジンが開示されている。エンジンの回転軸には発電機が機械的に接続されている。発電機には、航空機の機体に搭載された電気機器が電気的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
US 2020/0079513 A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、航空機は、電気機器を搭載するため、発電性能の向上が必要となっている。しかし、エンジンの回転軸に接続される発電機を大型化すると、重量の増加などの問題が生じる。
【０００５】
そこで、本開示の一態様は、発電機の大型化を抑制しつつ、効率的に発電できる航空機発電システム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】
【０００６】
本開示の一態様に係る航空機発電システムは、低圧圧縮機、高圧圧縮機、燃焼器、高圧タービン、低圧タービン、前記低圧圧縮機を前記低圧タービンに機械的に接続する低圧軸、及び、前記高圧圧縮機を前記高圧タービンに機械的に接続する高圧軸を有するエンジンコアと、前記エンジンコアの上流に配置され且つ前記低圧軸に駆動されるファンと、前記ファンの下流にて前記エンジンコアの外側に配置されたバイパス流路と、前記ファンの上流に配置され且つ取付角を変更可能な可変静翼と、前記可変静翼を駆動する翼アクチュエータと、を含むターボファンエンジンと、前記低圧軸に機械的に接続された発電機と、前記翼アクチュエータを制御する処理回路と、を備える。前記処理回路は、前記ターボファンエンジンの運転中に前記発電機が発電するか否かを判定することと、前記ターボファンエンジンの運転中に前記発電機が発電しないと判定すると、前記可変静翼の前記取付角が所定の基準角度になるように前記翼アクチュエータを制御する通常モードを実行することと、前記ターボファンエンジンの運転中に前記発電機が発電すると判定すると、前記ファンを通過する空気流量を減らすべく前記可変静翼の前記取付角を変更するように前記翼アクチュエータを制御する発電モードを実行することと、を行うように構成されている。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一態様によれば、発電機の発電時にファンを通過する空気流量を減らすことができる。よって、ファンの仕事を減らすことで、エンジンコアの低圧軸から発電機に大きな駆動力を伝達できる。その結果、発電機の大型化を抑制しつつ、効率的に発電することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、第１実施形態に係る航空機発電システムの概略図である。
図２は、図１のターボファンエンジンの可変静翼を径方向から見た動作説明図である。
図３は、図１のシステムの制御を説明するフローチャートである。
図４は、第２実施形態に係る航空機発電システムの概略図である。
図５は、第３実施形態に係る航空機発電システムの概略図である。
図６は、第４実施形態に係る航空機発電システムの概略図である。
図７は、第５実施形態に係る航空機発電システムの概略図である。
図８は、図７の静翼アッセンブリの動作を説明する斜視図である。
図９は、図８のファンの部分斜視図である。
図１０は、図７のターボファンエンジンの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
【００１０】
以下の説明では、エンジン１０の低圧軸４２及び高圧軸４１の軸線Ｘが延びる方向を軸線方向Ｘと称し得る。「前方」「前側」はエンジン１０内で空気が流れる方向における上流側を意味し、「後方」「後側」は、エンジン１０内で空気が流れる方向における下流側を意味する。即ち、「前方」「前側」は、エンジン１０の軸線方向Ｘにおいて、ファン２２が設けられている側を意味し、「後方」「後側」は、エンジン１０の軸線方向Ｘにおいて、ファン２２が設けられている側と反対側を意味する。「径方向Ｒ」は、エンジン１０の軸線Ｘに直交する方向を意味する。「周方向Ｃ」は、エンジン１０の軸線Ｘ周りの方向を意味する。また、本願明細書において「航空機」は、エンジンにより発生する推進力によって飛行する飛行機や無人の飛翔体等を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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