[发明专利]燃气涡轮发动机组件、热电发电系统及产生电力的方法

说明书

本发明提供了一种燃气涡轮发动机组件、热电发电系统及用于产生电力的方法，该燃气涡轮发动机组件可包括用于点燃产生芯部流量的燃料和空气混合物的燃烧室。燃气涡轮发动机还可包括用于引导芯部流量穿过发动机组件的热段整流罩。热段整流罩可包括内表面以及与内表面相反的外表面。燃气涡轮发动机组件可另外包括热附设至热段整流罩的外表面的多个热电发电机(TEG)组件。每个TEG组件可包括多个热电发电机(TEG)装置，该TEG装置基于多个TEG装置中的每个上的温差产生电流。该TEG装置可包括不同材料，这些不同材料在燃烧室与发动机的排气端之间用于沿着热段整流罩的不同热区中。

技术领域

本公开涉及产生电能，并且更具体地涉及附设在燃气涡轮发动机的热段(hotsection，高温段)的外表面上以产生电能的热电组件。

背景技术

飞机通常需要28伏的直流电(VDC)来电驱动需要电能的飞机系统。需要飞机喷气发动机或飞机燃气涡轮发动机来提供用于飞机的电负载(诸如航空电子系统、机电系统以及其他需要电力的机载系统)的这些电力。飞机上的电力通常由通过驱动轴和齿轮可操作地耦接至喷气发动机或燃气涡轮发动机的齿轮驱动发电机提供。齿轮和发电机调动来自发动机的推力能量以产生电力。另外，飞机的液压和排气系统也调动可产生推力的来自发动机的能量。因此，能够除去发电机，驱动轴和齿轮可改善发动机的效率，除去易发生故障并需要维护的部件并且减轻飞机的重量。

发明内容

根据一个实施方式，一种燃气涡轮发动机组件可包括用于点燃产生芯部流量(core stream flow)的燃料和空气混合物的燃烧室。燃气涡轮发动机还可包括用于引导芯部流量穿过燃气涡轮发动机组件的热段整流罩。热段整流罩可包括容纳芯部流量的内表面以及与内表面相反的外表面。燃气涡轮发动机组件可进一步包括热附设至热段整流罩的外表面的多个热电发电机组件。每个热电发电机组件可包括多个热电发电机装置，该热电发电机装置基于多个热电发电机装置中的每个热电发电机装置上的温差产生电流。热电发电机装置可包括不同材料，这些不同材料在燃烧室与热段整流罩的排气端或燃气涡轮发动机的排气端之间用于沿着热段整流罩的不同热区中。

根据另一个实施方式，一种热电发电系统可包括燃气涡轮发动机组件。燃气涡轮发动机组件可包括用于点燃产生芯部流量的燃料和空气混合物的燃烧室。燃气涡轮发动机组件还可包括用于引导芯部流量穿过燃气涡轮发动机组件的热段整流罩。热段整流罩可包括容纳芯部流量的内表面以及与内表面相反的外表面。热电发电系统还可包括热附设至热段整流罩的外表面的多个热电发电机组件。每个热电发电机组件可包括多个热电发电机装置，该热电发电机装置基于多个热电发电机装置中的每个热电发电机装置上的温差产生电流。热电发电机装置可包括不同材料，这些不同材料在燃烧室与热段整流罩的排气端之间用于沿着热段整流罩的不同热区中。

根据又一实施方式，一种用于产生电力的方法可包括将多个热电发电机组件沿着燃气涡轮发动机的热段整流罩的外表面分布。热电发电机组件每个均可包括多个热电发电机装置。热电发电机装置可包括用于沿着热段整流罩的不同热区的不同材料。该方法还可包括通过多个热电发电机组件从燃气涡轮发动机的热段整流罩捕获废热并通过多个热电发电机组件将捕获的废热转换成电力。

根据另一个实施方式或任意先前的实施方式，多个热电发电机组件在燃烧室与热段整流罩的排气端之间沿着热段整流罩的外表面分布在预定位置处以使电力产生最大化。

根据另一个实施方式或任意先前的实施方式，多个热电发电机组件可包括不同类型的热电发电机装置。每个不同类型的热电发电机装置可包括被构造成在燃气涡轮发动机的操作过程中基于热段整流罩的外表面的温度提供最高效率的热能到电能转换的特定材料组，其中多个热电发电机组件中的每个热电发电机组件位于燃烧室与热段整流罩的排气端之间。

根据另一个实施方式或任意先前的实施方式，热电发电机组件可包括不同类型的热电发电机装置并在燃烧室与热段整流罩的排气端之间沿着热段整流罩的外表面分布。热电发电机装置可根据每个热电发电机组件的预定位置处的热段整流罩的外表面的温度基于不同类型的热电发电机中的每个热电发电机将热能转换成电能的效率分布。