CN119451892A 飞机推进系统和方法 （Gkn航空服务有限公司）

2025.01.06PCT/GB2023/0517782023.07.05WO2024/009097EN2024.01.11本发明涉及一种用于提供可控的推进的推气发电机（250所述燃气发电机包括压缩机（212所述氢源用于向所述燃料电池布置结构2得连接到所述燃气发电机的所述马达/发电机的电力输出由所述整流器转换，然后由所述所述转换器被布置成转换所述燃料电池布置结构的电力输出，之后5.根据权利要求1至4中任一项所述的推进系统所述电能存储装置被布置成存储由所述燃气发电机和所述燃料电池布置结构输出的水布置结构，所述水布置结构用于在水存储器和所述燃料电池布置空气布置结构，所述空气布置结构用于在空气7.根据权利要求1至6中任一项所述的推进系统，所述燃气发电机被布置成在使用中选择性地使用来自所述氢源的氢和来自所述氧源3所述马达/发电机、所述整流器、所述逆变器和所述电气总线被布置成所述电能存储装置被布置成存储由所述燃气发电机输选择性地将来自氢源的氢和来自氧源的氧提供给燃气发电机，以选择基于预定的需要推进的行进条件，选择性地将来自氢源的氢和来选择性地将来自所述氢源的氢和来自所述氧源的氧提供给所述燃4机的不同飞行阶段期间由飞机推进系统输送的功率之间存起飞和爬升的顶部的推力与功率的比率都通常非常适合于燃气涡轮机的固有特性。此外，[0006]正在研究使用氢的燃料电池，例如聚合物交换膜（PEM并且最近的工作已经表[0007]燃料电池可以以超额定功率功能运行，以在少量时间内提供约25％的更大输5[0009]为了保存氢燃料，通常燃料电池系统被设计成消耗氢并且导致高达50％的空气要更大的压缩功率（几乎翻倍并且因此增加了寄生损耗，其中压缩占燃料电池功率的15％_45％之间并且是最显著的寄生功率损耗。关于燃料电池堆的阴极尺寸的考量考虑了[0015]这种布置结构提供了可靠的推进系统，其可以在需要时选择性地提供推力增6[0020]这种布置结构提供了双重电力输出，该双重电力输出进布置结构用于在水存储器和所述燃料电池布置结构以及所述燃气发电机之间提供水的流述氢源和所述氧源在所述推进系统内的闭环7构提供氢以产生电能输出；将所述燃料电池布置结构的电能输出提供给螺旋桨以产生推进；选择性地将来自氢源的氢和来自氧源的氧提供给燃气发电机以选择性地产生电能输8[0049]图2示出了根据本发明的示例的具有氢供给燃料电池和氧和氢供给燃气发电机的[0050]图3示出了根据本发明的示例的具有氧和氢供给燃料电池以及氧和氢供给燃气发[0052]在本说明书中对现有技术文献的任何引用不应被认为是承认这种现有技术是广[0056]本发明提供了能够在燃料电池推进系统中更高效地使用压缩和压缩的燃料的多9[0059]通过使用向燃料电池中提供压缩燃料，可以从燃料电池布置结构提供附加的功[0064]ECS排气源130可以由氧浓缩器富集。这种富集可以在过程中氧到达空气源130之决于燃料电池堆110的温度极限和被压缩机120压缩后的空气温度两者。燃料电池堆110经[0071]当与压缩的环境空气相比时，可以从空气源中的较低温度的空气获得附加的优省略热交换器126可以有益于使得燃料电池堆11在系统100中使用纯氧可以使得能够使用更小的燃料电池面积并且因此更小且更轻的燃料[0074]液氧使得氧化剂的入口温度甚至更低，这又使得燃料电池堆110能够以潜在更高[0076]通过经由源130重新使用ECS空气，系统100不需要外部进气口从周围环境引入空[0085]燃气发电机250经由轴258连接到马达/发电机260。马达发电机260电连接到整流装置264提供保留一些电能以供之后使用的功能。电存储装置264可以被称为电能存储装机260和燃料电池堆210输出通过电气总线263作为DC分配的电能。该电能可以存储在电存[0088]存在与系统200中所示的布置结构相关联的多个优点，现在将讨论其中的一些优率密度提供给布置结构内的所有其它构件，包括燃气发电机250中的燃烧器和涡轮机。因[0091]布置结构200的闭环性质还具有以下益处：当与常规推进和APU燃气涡轮机相比事实减少了来自该源的空气动力学噪声传播，从而减少了系统200在集成到飞机中时的前[0095]氢源212和氧源214分别容纳液氢和氧。这些制冷剂可用于将系统200中的发电机而减少对于在低速下较为低效地运行的热交换器的需要。这再次增加了系统200的整体电[0102]通过将燃料电池堆210集成到该系统200中，存在关于将其用于巡航功率的益升期间等明确需要附加推进力的时期，可使用专用氧气发电机来提供这种附加推进能量。该附加推进能量也可以由专用氧气发电机在中止着陆或根据需要的其他飞行偏差期间提[0103]虽然布置结构200具有大量的相互关联以提供上述优点的特征，但可以控制在如这提高了整个布置结构提供推力的效率。燃烧氢提供比由燃料电池210产生的那些更高的[0104]图2的布置结构200具有燃料电池堆210。布置结构200还具有氧源214。布置结构200可以与附加的燃料电池堆一起使用。然后在向图2的系统200提供第二燃料电池堆时将电池堆210将需要在运输期间提供更多的功率以承担第二燃料电池堆的重量。因此，系统[0110]在图3的布置结构中，氧源314向燃气发电机350和燃料电池堆310提供氧。在图2[0111]氧源314中的氧可以是液氧。使用液氧具有关于液氧的体积密度和能量密度的优源314因此向燃料电池堆310提供附加的氧化剂以提供附加的功率。供应到燃料电池堆310的氧可以在比空气低的温度下供应。这导致燃料电池堆310需要较少的冷却来实现相同的[0117]在使用中，氢被提供给燃气发电机350以从化学能提供动能。为了进一步提高效[0122]布置结构400可以应用于飞机推进系统，以提供用于向飞机提供推进的附加功率相对简单地应用于飞机的推进布置结构以提供附加[0125]使用近似值，可以计算如何针对飞行条件从这些公开的推进布置结构提供能使燃料电池超额定功率运行持续一段时间）。4MW燃料电池堆输出是巡航近似所需的额定[0127]相同的方法可以应用于布雷顿或奥托循环发动机以及混合定容燃烧循环发动[0128]氧可以源自气体氢系统、液氧系统或源自氧分离系统（例如分子筛氧浓缩器得能够在系统的运行期间可靠地输送氢和氧。为了实现用于该布置结构的合适的入口压空气以减少到达燃料电池系统的污染物的量和增加通过空气过滤器的压力损失之间存在