[发明专利]操作飞行器发动机的方法和使用多种燃料类型的燃料系统

说明书

本公开涉及操作飞行器发动机的方法和使用多种燃料类型的燃料系统。该燃料系统可以具有：喷气燃料子系统，所述喷气燃料子系统具有喷气燃料导管、至少一个燃料输送系统、再循环导管和致动器阀，所述喷气燃料导管从第一储器区域经过辅助系统延伸到燃料喷嘴，所述辅助系统能够使用所述喷气燃料的流量来操作，所述至少一个燃料输送系统能够操作以使所述喷气燃料的受控流率在所述导管内并且经过所述辅助系统循环，所述再循环导管在所述辅助系统的下游从所述喷气燃料导管分支，所述致动器阀能够操作以将喷气燃料的流量选择性地引导到所述至少一个燃料喷嘴或引导到所述再循环导管；以及替代燃料子系统，所述替代燃料子系统具有从第二储器区域延伸到燃料喷嘴的替代燃料导管。

技术领域

本申请一般地涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及用于推进的替代燃料的使用。

背景技术

传统上，被设计成在飞行器上使用的燃气涡轮发动机由喷气燃料供给燃料。喷气燃料在整个飞行器操作条件下保持液态。该燃料在燃料系统内以液态存储和传输。喷气燃料包括一组不同的燃料类型，例如煤油型燃料和石脑油型燃料。

诸如气候影响考虑因素之类的关注已经促使使用替代燃料，其在大气条件下可以是气态的并且可能需要以气态形式储存和/或输送，例如氢或天然气，以代替传统的喷气燃料。然而，在飞行中使用这种燃料，并且尤其但不排他地，将气态燃料能力改装到现有的飞行器燃料系统，可能提出一些重大的设计/工程挑战。

例如，当以气态形式储存和使用时，与常规喷气燃料相比，氢具有低得多的体积能量密度（大约25%）。这代表了从机身设计角度的重大挑战，因为可能需要携带四倍的体积才能在飞行器上装载相同的能量。为此，传统上认为氢更适合于较小的飞行器，例如用于通用航空或支线飞行器部门的那些飞行器。尽管不是不可能，但以液体形式储存氢引起另一组工程挑战，包括将氢保持在非常低的温度的挑战。

使用气态的替代燃料的其它限制是在许多飞行器中，至少一个并且有时是若干个辅助系统（包括发动机系统，例如驱动致动器、油冷却器等）被设计成基于液体燃料流操作。用于操作辅助发动机硬件的“燃料液压（fuel-draulic）”致动器需要不可压缩的液体作为驱动介质。热交换器，通常称为“燃料至油热交换器”（FOHE），被用于冷却发动机油系统，同时加热液体燃料，从而实现双重效率。其它辅助系统可能需要使用液体燃料流或压力。使这些辅助系统适于对气态流体起作用可能从技术方面而言是实施起来很复杂的，或者从经济方面而言，意图使现有应用适于利用飞行器中的替代燃料的使用是负担不起的。

因此，仍然存在改进的空间，包括在提供将促进航空中替代燃料使用的实施的技术方面。

发明内容

在一个方面，提供了一种操作飞行器燃气涡轮发动机的方法，所述飞行器燃气涡轮发动机具有通向燃烧室的至少一个燃料喷嘴，所述方法包括，同时地：将喷气燃料的受控流率输送经过至少一个辅助系统，包括所述至少一个辅助系统使用所述喷气燃料的受控流率进行操作；使所述喷气燃料的流率的至少一部分从所述至少一个辅助系统的下游返回到所述至少一个辅助系统的上游；以及将替代燃料的受控流率从所述飞机的储器区域输送到所述至少一个燃料喷嘴。

在另一方面，提供了一种用于燃气涡轮发动机的燃料系统，所述燃气涡轮发动机具有通向燃烧室的至少一个燃料喷嘴，所述燃料系统包括：喷气燃料子系统，所述喷气燃料子系统具有喷气燃料导管、至少一个燃料输送系统、再循环导管和致动器阀，所述喷气燃料导管从第一储器区域经过至少一个辅助系统延伸到所述至少一个燃料喷嘴，所述至少一个辅助系统能够使用所述喷气燃料的流量来操作，所述至少一个燃料输送系统能够操作以使所述喷气燃料的受控流率在所述导管内并且经过所述至少一个辅助系统循环，所述再循环导管在所述至少一个辅助系统的下游从所述喷气燃料导管分支，所述致动器阀能够操作以将喷气燃料的流量选择性地引导到所述至少一个燃料喷嘴或引导到所述再循环导管；以及替代燃料子系统，所述替代燃料子系统具有从第二储器区域延伸到所述至少一个燃料喷嘴的替代燃料导管。