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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024141757
(43)【公開日】2024-10-10
(54)【発明の名称】航空機発電システム
(51)【国際特許分類】
F02C 6/00 20060101AFI20241003BHJP
B64D 27/10 20060101ALI20241003BHJP
B64D 27/16 20060101ALI20241003BHJP
F01D 15/10 20060101ALI20241003BHJP
F02C 7/057 20060101ALI20241003BHJP
F02C 7/042 20060101ALI20241003BHJP
F02K 3/04 20060101ALI20241003BHJP
F02C 9/20 20060101ALI20241003BHJP
F02C 6/20 20060101ALI20241003BHJP
H02P 9/04 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
F02C6/00 B
B64D27/10
B64D27/16
F01D15/10 B
F02C7/057
F02C7/042
F02K3/04
F02C9/20
F02C6/20
H02P9/04 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023053576
(22)【出願日】2023-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】000000974
【氏名又は名称】川崎重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000556
【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大▲桑▼ 達也
【テーマコード（参考）】
5H590
【Ｆターム（参考）】
5H590AA03
5H590CA08
5H590HA04
5H590HA27
(57)【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
【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。
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。
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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】
前記径方向における前記可変静翼の内端は、前記バイパス流路の前記入口と前記エンジンコアの前記入口との間の境界に対応して配置されている、請求項１０に記載の航空機発電システム。
【請求項12】
前記ファンは、
前記低圧軸の径方向に延びたファンブレードと、
前記バイパス流路の前記入口と前記エンジンコアの前記入口との間の境界に対応して配置され、前記ファンブレードから前記低圧軸周りの周方向に延びたシュラウドと、を有する、請求項１０又は１１に記載の航空機発電システム。
前記低圧軸の径方向に延びたファンブレードと、
前記バイパス流路の前記入口と前記エンジンコアの前記入口との間の境界に対応して配置され、前記ファンブレードから前記低圧軸周りの周方向に延びたシュラウドと、を有する、請求項１０又は１１に記載の航空機発電システム。
【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。
【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】
【特許文献1】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】
【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】
（第１実施形態）
図１は、実施形態に係る航空機発電システム１の概略図である。図１に示すように、航空機２は、航空機発電システム１を備える。航空機発電システム１は、ターボファンエンジン１０を備える。ターボファンエンジン１０は、航空機２の機体１１に支持されている。例えば、ターボファンエンジン１０は、航空機２の胴体又は主翼に配置されている。ターボファンエンジン１０は、エンジンコア２１、ファン２２、外殻２３、バイパス流路２４、可変静翼２５、翼アクチュエータ２６、静翼２７、ノーズコーン２８、テールコーン２９等を備える。
図１は、実施形態に係る航空機発電システム１の概略図である。図１に示すように、航空機２は、航空機発電システム１を備える。航空機発電システム１は、ターボファンエンジン１０を備える。ターボファンエンジン１０は、航空機２の機体１１に支持されている。例えば、ターボファンエンジン１０は、航空機２の胴体又は主翼に配置されている。ターボファンエンジン１０は、エンジンコア２１、ファン２２、外殻２３、バイパス流路２４、可変静翼２５、翼アクチュエータ２６、静翼２７、ノーズコーン２８、テールコーン２９等を備える。
【0012】
エンジンコア２１は、低圧圧縮機４４、高圧圧縮機４５、燃焼器３３、高圧タービン４８、低圧タービン４７、低圧軸４２、高圧軸４１及び内殻３５を備える。ターボファンエンジン１０は、二軸ガスタービンエンジンである。高圧軸４１は、内部に中空空間を有する筒状軸である。低圧軸４２は、高圧軸４１の中空空間に挿通されている。低圧軸４２及び高圧軸４１の軸線Ｘは、互いに一致している。低圧軸４２及び高圧軸４１は、ターボファンエンジン１０の前後方向に延びている。低圧圧縮機４４、高圧圧縮機４５、燃焼器３３、高圧タービン４８及び低圧タービン４７は、この順で、前方から後方に向けて軸線Ｘに沿って並んでいる。ターボファンエンジン１０は二軸ガスタービンエンジンであるが、二軸以上のガスタービンエンジンであってもよい。
【0013】
低圧圧縮機４４は軸流圧縮機であり、高圧圧縮機４５は遠心圧縮機である。但し、低圧圧縮機４４及び高圧圧縮機４５の種類はこれらに限られない。高圧軸４１は、高圧圧縮機４５を高圧タービン４８に機械的に連結する。低圧軸４２は、低圧圧縮機４４を低圧タービン４７に機械的に連結する。
【0014】
低圧タービン４７は、低圧軸４２を介してファン２２に連結されている。ファン２２は、エンジンコア２１の上流に配置されている。ファン２２は、低圧軸４２の前部に接続され、低圧軸４２と共に回転する。具体的には、ファン２２は、低圧軸４２によって駆動される。
【0015】
内殻３５は、低圧圧縮機４４、高圧圧縮機４５、燃焼器３３、高圧タービン４８及び低圧タービン４７を径方向Ｒの外側から囲んでいる。内殻３５は、軸線方向Ｘに延びた筒形状を有する。エンジンコア２１及びファン２２の径方向Ｒの外側には、外殻２３が配置されている。外殻２３は、軸線方向Ｘに延びた筒形状を有する。外殻２３は、内殻３５よりも軸線方向Ｘに長く、内殻３５に対して前方及び後方に突出している。外殻２３は、内殻３５に対して径方向Ｒに離間している。外殻２３の内周面と内殻３５の外周面との間の環状の空間は、エンジンコア２１を迂回して空気が流れるバイパス流路２４である。
【0016】
内殻３５の前端は、エンジンコア２１の環状の入口４４ａ（即ち、低圧圧縮機４４の入口４４ａ）と、バイパス流路２４の環状の入口２４ａと、を区分けしている。軸線方向Ｘから見て、バイパス流路２４の入口２４ａは、エンジンコア２１の入口４４ａの径方向Ｒ外側に配置されている。エンジンコア２１の入口４４ａ及びバイパス流路２４の入口２４ａの前側には、ターボファンエンジン１０の前方に開放された環状の共通空気流路Ｓが画定されている。共通空気流路Ｓは、前方から見て、エンジンコア２１の入口４４ａ及びバイパス流路２４の入口２４ａに重なっている。共通空気流路Ｓには、ファン２２が配置されている。共通空気流路Ｓには、ファン２２の下流側に静翼２７が配置されている。
【0017】
共通空気流路Ｓには、ファン２２の上流側において可変静翼２５が配置されている。可変静翼２５は、取付角を変更可能な静翼である。可変静翼２５、ファン２２及び静翼２７は、前方から見て、エンジンコア２１の入口４４ａ及びバイパス流路２４の入口２４ａと重なっている。可変静翼２５を介して前方からファン２２が吸い込んだ空気の一部は、エンジンコア２１の入口４４ａに流入し、当該空気の残部はバイパス流路２４の入口２４ａに流入する。外殻２３の外側には、可変静翼２５の取付角を変更するように可変静翼２５を駆動する翼アクチュエータ２６が配置されている。
【0018】
ファン２２の前方には、ターボファンエンジン１０の前方に向けて縮径するノーズコーン２８が配置されている。ノーズコーン２８は、共通空気流路Ｓの一部の内周面を画定している。低圧軸４２は、ノーズコーン２８を貫通して前方に延びている。低圧タービン４７の後方には、ターボファンエンジン１０の後方に向けて縮径するテールコーン２９が配置されている。テールコーン２９は、内殻３５よりも後方に突出している。外殻２３の後部は、テールコーン２９と外殻２３との間に画定された排出口３０ａを有する排気ノズル３０の役目を果たす。外殻２３の外側には、ナセルが設けられてもよい。
【0019】
航空機発電システム１は、発電機１２を備える。発電機１２は、低圧軸４２の軸線Ｘ上においてエンジンコア２１の前方に配置されている。発電機１２は、ターボファンエンジン１０の前方に配置されて機体１１に支持されている。発電機１２は、ノーズコーン２８の内部空間に収容されていてもよい。発電機１２は、例えば、比較的高出力な大容量の発電機である。発電機１２は、例えば、航空機２の胴体又は主翼に支持されている。発電機１２のロータには、ターボファンエンジン１０の低圧軸４２が機械的に接続されている。即ち、発電機１２は、ターボファンエンジン１０の低圧軸４２によって駆動される。
【0020】
電気機器１３は、機体１１又はターボファンエンジン１０に少なくとも１つ搭載されている。電気機器１３は、動作時に電力を消費する。電気機器１３は、特に限定されないが、例えば、レーザー照射装置等とし得る。発電機１２は、電力線１４を介して電気機器１３に接続されている。発電機１２によって発電された電力は、電力線１４を介して電気機器１３に供給される。即ち、電気機器１３は、発電機１２の負荷である。電気機器１３は、コントローラ１５によって制御される。コントローラ１５は、例えば、航空機２の機体側の制御対象物を制御するためのものである。
【0021】
コントローラ１５は、処理回路１６を有する。例えば、コントローラ１５は、プロセッサ及びメモリを含む。具体的には、コントローラ１５は、ＣＰＵ、システムメモリ、ストレージメモリ等を含む。ＣＰＵは、中央演算処理装置である。システムメモリは、例えば、ＲＡＭである。ストレージメモリは、コンピュータ可読媒体の例であり、非一時的で有形な媒体である。ストレージメモリは、ＲＯＭを含み得る。ストレージメモリは、ハードディスク、フラッシュメモリ又はそれらの組合せを含み得る。ストレージメモリは、プログラムを記憶している。システムメモリに読み出されたプログラムをＣＰＵが実行する構成は、処理回路１６の一例である。
【0022】
航空機発電システム１は、翼アクチュエータ２６を制御するコントローラ１７を備える。コントローラ１７は、例えば、航空機２のエンジン側の制御対象物を制御するためのものである。コントローラ１７は、例えば、燃焼器３３へ燃料を供給するための燃料バルブおよび翼アクチュエータ２６を制御する。
【0023】
コントローラ１７は、処理回路１８を有する。例えば、コントローラ１７は、プロセッサ及びメモリを含む。具体的には、コントローラ１７は、ＣＰＵ、システムメモリ、ストレージメモリ等を含む。ＣＰＵは、中央演算処理装置である。システムメモリは、例えば、ＲＡＭである。ストレージメモリは、コンピュータ可読媒体の例であり、非一時的で有形な媒体である。ストレージメモリは、ＲＯＭを含み得る。ストレージメモリは、ハードディスク、フラッシュメモリ又はそれらの組合せを含み得る。ストレージメモリは、プログラムを記憶している。システムメモリに読み出されたプログラムをＣＰＵが実行する構成は、処理回路１８の一例である。
【0024】
コントローラ１７には、ファン２２の回転数を検出する回転数センサが電気的に接続されている。コントローラ１７の処理回路１８は、コントローラ１５の処理回路１６と通信可能に接続されている。処理回路１６は、電気機器１３に所定の動作要求を送信するとき、その事実を示す信号を処理回路１８にも送信する。これにより、処理回路１８は、処理回路１６が電気機器１３に所定の動作要求を出したことを検知できる。前記所定の動作要求は、例えば、電気機器１３を始動準備させる要求でもよいし、電気機器１３を始動させる要求でもよいし、電気機器１３が所定値以上の電力を消費するような動作の要求であってもよい。なお、コントローラ１５とコントローラ１７とは、１つのコントローラとして互いに一体化されていてもよい。
【0025】
図２は、図１のターボファンエンジン１０の可変静翼２５を径方向Ｒから見た動作説明図である。図２に示すように、ファン２２は、周方向Ｃに互いに間隔をあけて並んだ複数のファンブレード７０を有する。ファン２２の上流には、周方向Ｃに互いに間隔をあけて並んだ複数の可変静翼２５が配置されている。可変静翼２５は、翼アクチュエータ２６（図１参照）に駆動されることによって取付角θを変更する。ターボファンエンジン１０の同一運転条件下では、図２の二点鎖線で示された可変静翼２５からファン２２に向かう空気流量は、図２の実線で示された可変静翼２５からファン２２に向かう空気流量よりも少なくなる。例えば、図２の二点鎖線で示された可変静翼２５の取付角θは、図２の実線で示された可変静翼２５の取付角よりも大きい。
【0026】
図３は、図１の航空機発電システム１の制御を説明するフローチャートである。以下、図１及び２を適宜参照しながら図３の流れに沿って処理回路１８の処理内容を説明する。まず、航空機発電システム１の電源がＯＮになると、処理回路１８は、ターボファンエンジン１０が始動したか否かを判定する（ステップＳ１）。
【0027】
処理回路１８は、ターボファンエンジン１０の運転中に発電機１２が発電するか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、処理回路１８は、機体側のコントローラ１５の処理回路１６が電気機器１３に前記所定の動作要求を送信したことを検知すると、発電機１２が発電すると判定する。例えば、処理回路１８は、電気機器１３に動作要求を送信したことを示す信号をコントローラ１５の処理回路１６から受信すると、発電機１２が発電すると判定する。発電機１２が発電すると判定される発電動作は、その電流値を問わないが、所定値以上の電流を発電するときの発電動作であってもよい。なお、航空機発電システム１は、ファン２２の仕事を減らすことで、エンジンコア２１の低圧軸４１から発電機１２に大きな駆動力を伝達できることから、所定値以上の電流を発電するときに好適である。コントローラ１５の処理回路１６は、自発的に電気機器１３に動作要求を出してもよいし、オペレータからの指示に応じて電気機器１３に動作要求を出してもよい。
【0028】
処理回路１８は、ターボファンエンジン１０の運転中に発電機１２が発電しないと判定すると（ステップＳ２：Ｎ）、通常モードを実行する。通常モードでは、処理回路１８は、可変静翼２５の取付角θが所定の基準角度になるように翼アクチュエータ２６を制御する（ステップＳ３）。可変静翼２５の取付角θの基準角度は、特に限定されないが、例えば、図２の実線に示すように可変静翼２５の取付角θをゼロとし得る。即ち、ステップＳ２でＮＯ判定のとき、可変静翼２５の回動軸線６３が延びる方向から見て、軸線Ｘ（図１参照）と可変静翼２５の翼弦線とがなす角がゼロになるように翼アクチュエータ２６が制御され得る。なお、可変静翼２５の取付角θの基準角度は、本実施形態では一定であるが、ステップＳ２の判定以外の条件に応じて変化してもよい。
【0029】
ステップＳ２でＮＯ判定のとき、処理回路１８は、ファン２２の修正回転数が目標の修正回転数になるように、燃焼器３３への燃料供給量を調節すべく燃焼器３３の燃料噴射装置を制御する。修正回転数とは、ファン２２の回転数を指定の条件下で換算した回転数をいう。目標の修正回転数は、オペレータによって入力されてもよいし、処理回路１６又は処理回路１８によって演算されてもよい。
【0030】
処理回路１８は、ターボファンエンジン１０の運転中に発電機１２が発電すると判定すると（ステップＳ２：Ｙ）、発電モードを実行する。発電モードでは、処理回路１８は、ファン２２を通過する空気流量を減らすべく可変静翼２５の取付角θを変更するように翼アクチュエータ２６を制御する（ステップＳ４）。例えば、ステップＳ２でＹＥＳ判定のとき、処理回路１８は、図２の二点鎖線に示すように、可変静翼２５の取付角θを増加させるように翼アクチュエータ２６を制御し得る。発電モードにおける可変静翼２５の取付角θの目標値は、一定値でもよいし可変値でもよい。
【0031】
処理回路１８は、電気機器１３の要求発電量の大きさに応じて可変静翼２５の取付角θを変更してもよい。例えば、処理回路１８は、電気機器１３の要求発電量が増加するにつれてファン２２を通過する空気流量が減少するように、翼アクチュエータ２６を制御して可変静翼２５の取付角θを調節してもよい。
【0032】
具体的には、処理回路１８は、電気機器１３の要求発電量を示す要求発電量情報を含んだ信号をコントローラ１５から受信する。電気機器１３の要求発電量が予め決まっている場合には、処理回路１８は、前記要求発電量情報を予め記憶していてもよい。処理回路１８は、前記要求発電量と可変静翼２５の取付角θとの間の関係を定義した規則に基づいて、前記要求発電量情報が示す要求発電量に対応する取付角θを取得し、その取得した取付角θが達成されるように翼アクチュエータ２６を制御する。前記規則は、例えば、要求発電量に対応する取付角θを定義した参照テーブルであってもよいし、要求発電量を入力として取付角θを出力とした算出式であってもよい。
【0033】
処理回路１８は、飛行状態（例えば、飛行高度、マッハ数等）に応じて可変静翼２５の取付角θを変更してもよい。例えば、処理回路１８は、飛行高度を上げようとする場合に、可変静翼２５の取付角θを減少させてもよい。例えば、処理回路１８は、マッハ数を減少させようとする場合に、可変静翼２５の取付角θを増加させてもよい。
【0034】
具体的には、処理回路１８は、飛行状態（例えば、飛行高度、マッハ数等）を示す飛行状態情報を含んだ信号をコントローラ１５から受信する。処理回路１８は、処理回路１８に接続されたセンサから前記飛行状態情報を受信してもよい。処理回路１８は、前記飛行状態と可変静翼２５の取付角θとの間の関係を定義した規則に基づいて、前記飛行状態情報が示す飛行状態に対応する取付角θを取得し、その取得した取付角θが達成されるように翼アクチュエータ２６を制御する。前記規則は、例えば、飛行状態に対応する取付角θを定義した参照テーブルであってもよいし、飛行状態を入力として取付角θを出力とした算出式であってもよい。
【0035】
発電モードにおいて、処理回路１８は、ファン２２の修正回転数が目標の修正回転数に一致しない場合には、ファン２２の修正回転数が目標の修正回転数になるように、燃焼器３３への燃料供給量を調節すべく燃焼器３３の燃料噴射装置を制御する。
【0036】
なお、ファン２２を通過する空気流量を減らすように可変静翼２５の取付角θを変更する制御は、発電機１２で発電が実際に開始した後に開始されてもよいし、発電機１２で発電が実際に開始する前に予め開始されてもよい。
【0037】
以上に説明した構成によれば、発電機１２の発電時にファン２２を通過する空気流量が減る。よって、ファン２２の仕事を減らすことで、エンジンコア２１の低圧軸４２から発電機１２に大きな駆動力を伝達できる。その結果、発電機１２の大型化を抑制しつつ、効率的に発電することができる。
【0038】
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態に係る航空機発電システム１０１の概略図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図４に示すように、航空機発電システム１０１は、発電機１２が発電した電流を検出する電流センサ１５０を備える。例えば、電流センサ１５０は、電力線１４を流れる電流を検出する。コントローラ１１７の処理回路１１８は、電流センサ１５０の検出値を受信する。
図４は、第２実施形態に係る航空機発電システム１０１の概略図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図４に示すように、航空機発電システム１０１は、発電機１２が発電した電流を検出する電流センサ１５０を備える。例えば、電流センサ１５０は、電力線１４を流れる電流を検出する。コントローラ１１７の処理回路１１８は、電流センサ１５０の検出値を受信する。
【0039】
図３のステップＳ２において、処理回路１１８は、電流センサ１５０が所定値以上の電流値を検出したときに発電機１２が発電すると判定する。その判定結果に応じて、処理回路１１８は、第１実施形態と同様に図３のステップＳ３又はステップＳ４を実行する。
【0040】
ステップＳ４の発電モードでは、処理回路１１８は、ファン２２の修正回転数が目標の修正回転数になるように、可変静翼２５の取付角θを変更すべく翼アクチュエータ２６を制御する。可変静翼２５の取付角θが上限に達してもファン２２の修正回転数が目標の修正回転数に達しない場合には、ファン２２の修正回転数が目標の修正回転数になるように、燃焼器３３への燃料供給量を調節すべく燃焼器３３の燃料噴射装置を制御する。
【0041】
これによれば、処理回路１１８は、コントローラ１５の処理回路１６から信号を受信せずとも、発電機１２による発電を簡単に把握できる。なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【0042】
（第３実施形態）
図５は、第３実施形態に係る航空機発電システム２０１の概略図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図５に示すように、航空機発電システム２０１は、第１発電機２１２Ａ及び第２発電機２１２Ｂを備える。第１発電機２１２Ａは、軸線Ｘ上においてエンジンコア２１の前方に配置されている。また、図５で示す通り、ノーズコーン２８の内部空間に収容されていてもよい。第１発電機２１２Ａのロータは、ターボファンエンジン１０の低圧軸４２に機械的に接続されている。即ち、第１発電機２１２Ａは、低圧軸４２によって駆動されて発電する。
図５は、第３実施形態に係る航空機発電システム２０１の概略図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図５に示すように、航空機発電システム２０１は、第１発電機２１２Ａ及び第２発電機２１２Ｂを備える。第１発電機２１２Ａは、軸線Ｘ上においてエンジンコア２１の前方に配置されている。また、図５で示す通り、ノーズコーン２８の内部空間に収容されていてもよい。第１発電機２１２Ａのロータは、ターボファンエンジン１０の低圧軸４２に機械的に接続されている。即ち、第１発電機２１２Ａは、低圧軸４２によって駆動されて発電する。
【0043】
第２発電機２１２Ｂは、ターボファンエンジン１０のエンジンコア２１の内部空間に収容されている。例えば、第２発電機２１２Ｂは、軸線Ｘ上において低圧圧縮機４４及び高圧圧縮機４５の間に配置される。第２発電機２１２Ｂのロータは、ターボファンエンジン１０の高圧軸４１に機械的に接続されている。即ち、第２発電機２１２Ｂは、高圧軸４１に駆動されて発電する。
【0044】
第１発電機２１２Ａは、電力線２１４Ａを介して電気機器１３に接続されている。第２発電機２１２Ｂは、電力線２１４Ｂを介して電気機器１３に接続されている。一例として、電力線２１４Ａにはリレー２５２Ａが介在し、電力線２１４Ｂにはリレー２５２Ｂが介在する。コントローラ２１５の処理回路２１６は、電気機器１３を制御するとともにリレー２５２Ａ，２５２Ｂを制御する。例えば、処理回路２１６は、電気機器１３を動作させているとき、ターボファンエンジン１０の運転状況に応じてリレー２５２Ａ，２５２Ｂを開閉し得る。
【0045】
コントローラ２１７の処理回路２１８は、コントローラ２１５の処理回路２１６が電気機器１３に前記所定の動作要求を出したことを検知すると、第１発電機２１２Ａが発電すると判定する。その判定結果に応じて、処理回路２１８は、第１実施形態と同様に図３のステップＳ３又はステップＳ４を実行する。このような構成によれば、第２発電機２１２Ｂを利用して機体１１又はターボファンエンジン１０が必要とする発電を実施しつつ、第１発電機２１２Ａを利用して追加で発電を実施できるので、航空機の多様な発電ニーズに応えることができる。
【0046】
第１発電機２１２Ａが給電する電気機器と、第２発電機２１２Ｂが給電する電気機器とは、互いに異なっていてもよい。例えば、第１発電機２１２Ａが機体１１の電気機器１３に給電する一方で、第２発電機２１２Ｂがターボファンエンジン１０の電気機器１３に給電するように構成されてもよい。
【0047】
なお、他の構成は第１又は第２実施形態のいずれかと同様であるため説明を省略する。また、第１発電機２１２Ａは、他の各実施形態のようにターボファンエンジン１０の前方に配置されてもよい。また、前述又は後述する他の各実施形態の発電機１２が、本実施形態のようにノーズコーン２８の内部空間に収容されてもよい。
【0048】
（第４実施形態）
図６は、第４実施形態に係る航空機発電システム３０１の概略図である。図６に示すように、航空機発電システム３０１のターボファンエンジン３１０は、排気口３３０ａを有する可変排気ノズル３３０を備える。排気口３３０ａは、ターボファンエンジン３１０の排気が通過する流路である。可変排気ノズル３３０は、排気方向から見た排気口３３０ａの断面積すなわち排気口３３０ａの流路面積を変更可能に構成されている。可変排気ノズル３３０は、低圧タービン４７の下流側において外殻２３の後方に設けられ、テールコーン２９との間に排気口３３０ａを画定する。具体的には、可変排気ノズル３３０は、排気口３３０ａを画定するノズル筒３５５と、排気口３３０ａの流路面積を縮小又は拡大させ得る可動構造３５６とを有する。ノズルアクチュエータ３５７は、排気口３３０ａの流路面積を変更するように可変排気ノズル３３０を駆動する。例えば、可変排気ノズル３３０の詳細構造は、援用する日本特許第５６７３４０５号公報に開示された公知の構造を採用し得る。
図６は、第４実施形態に係る航空機発電システム３０１の概略図である。図６に示すように、航空機発電システム３０１のターボファンエンジン３１０は、排気口３３０ａを有する可変排気ノズル３３０を備える。排気口３３０ａは、ターボファンエンジン３１０の排気が通過する流路である。可変排気ノズル３３０は、排気方向から見た排気口３３０ａの断面積すなわち排気口３３０ａの流路面積を変更可能に構成されている。可変排気ノズル３３０は、低圧タービン４７の下流側において外殻２３の後方に設けられ、テールコーン２９との間に排気口３３０ａを画定する。具体的には、可変排気ノズル３３０は、排気口３３０ａを画定するノズル筒３５５と、排気口３３０ａの流路面積を縮小又は拡大させ得る可動構造３５６とを有する。ノズルアクチュエータ３５７は、排気口３３０ａの流路面積を変更するように可変排気ノズル３３０を駆動する。例えば、可変排気ノズル３３０の詳細構造は、援用する日本特許第５６７３４０５号公報に開示された公知の構造を採用し得る。
【0049】
コントローラ３１７の処理回路３１８は、ターボファンエンジン３１０の運転中に発電機１２が発電しないと判定すると、可変排気ノズル３３０の排気口３３０ａの流路面積が所定の基準面積になるようにノズルアクチュエータ３５７を制御する。他方、処理回路３１８は、ターボファンエンジン３１０の運転中に発電機１２が発電すると判定すると、可変排気ノズル３３０の排気口３３０ａの流路面積が増加するようにノズルアクチュエータ３５７を制御する。発電機１２の発電時にバイパス流路２４の圧力が上昇する場合、処理回路３１８は、バイパス流路２４の圧力状態に応じて、排気口３３０ａの流路面積を増加させてもよい。例えば、処理回路３１８は、バイパス流路２４の出口付近に設けた圧力センサ３５８により圧力を計測し、その圧力があらかじめ設定された圧力より高ければ、排気口３３０ａの流路面積が増加するようにノズルアクチュエータ３５７を制御してもよい。
【0050】
この構成によれば、発電機１２の発電時に可変排気ノズル３３０の排気口３３０ａの流路面積が拡大して、バイパス流路２４の圧力が減少傾向となる。それにより、ファン２２の動作がサージングにより不安定になることを防止し、発電機１２が安定した発電を行うことができる。なお、処理回路３１８は、この制御に併せて、第１乃至３実施形態で説明した可変静翼２５の制御も実施してもよいし実施しなくてもよい。また、他の構成は第１乃至３実施形態のいずれかと同様であるため説明を省略する。
【0051】
（第５実施形態）
図７は、第５実施形態に係る航空機発電システム４０１の概略図である。図７に示すように、航空機発電システム４０１のターボファンエンジン４１０では、共通空気流路Ｓにおいてファン４２２の上流に静翼アッセンブリ４２５が配置されている。静翼アッセンブリ４２５は、共通空気流路Ｓの外周縁から共通空気流路Ｓの内周縁まで径方向Ｒに延びている。静翼アッセンブリ４２５は、可変静翼４６１と、可変静翼４６１の径方向Ｒ内側に隣接した固定静翼４６２と、を有する。可変静翼４６１は、翼アクチュエータ２６に駆動されることで取付角を変更できる。固定静翼４６２は固定されており、固定静翼４６２の取付角は一定である。
図７は、第５実施形態に係る航空機発電システム４０１の概略図である。図７に示すように、航空機発電システム４０１のターボファンエンジン４１０では、共通空気流路Ｓにおいてファン４２２の上流に静翼アッセンブリ４２５が配置されている。静翼アッセンブリ４２５は、共通空気流路Ｓの外周縁から共通空気流路Ｓの内周縁まで径方向Ｒに延びている。静翼アッセンブリ４２５は、可変静翼４６１と、可変静翼４６１の径方向Ｒ内側に隣接した固定静翼４６２と、を有する。可変静翼４６１は、翼アクチュエータ２６に駆動されることで取付角を変更できる。固定静翼４６２は固定されており、固定静翼４６２の取付角は一定である。
【0052】
可変静翼４６１及び固定静翼４６２が径方向Ｒに並ぶために、可変静翼４６１の径方向Ｒの長さは、共通空気流路Ｓの外周縁から内周縁までの径方向Ｒの長さよりも短い。可変静翼４６１は、固定静翼４６２の径方向Ｒ外側に隣接するため、可変静翼４６１は、共通空気流路Ｓの内周縁よりも共通空気流路Ｓの外周縁に近くなるように配置されている。
【0053】
例えば、径方向Ｒの位置に関し、径方向Ｒにおける可変静翼４６１の内端は、バイパス流路２４の入口２４ａとエンジンコア２１の入口４４ａとの間の境界に対応して配置されている。即ち、可変静翼４６１と固定静翼４６２との間の境界は、バイパス流路２４の入口２４ａとエンジンコア２１の入口４４ａとの間の境界に対応して配置されている。軸線方向Ｘの前方から見て、可変静翼４６１は、バイパス流路２４の入口２４ａに重なる。軸線方向Ｘの前方から見て、固定静翼４６２は、エンジンコア２１の入口４４ａに重なる。例えば、複数の可変静翼４６１の径方向Ｒの内端を通る円と複数の可変静翼４６１の径方向Ｒの外端を通る円との間の円環領域の面積を、複数の固定静翼４６２の径方向Ｒの内端を通る円と複数の固定静翼４６２の径方向Ｒの外端を通る円との間の円環領域の面積で除した比率は、バイパス流路２４の入口２４ａの内周円とバイパス流路２４の入口２４ａの外周円との間の円環領域の面積を、エンジンコア２１の入口４４ａの内周円とエンジンコア２１の入口４４ａの外周円との間の円環領域の面積で除した比率と、実質的に同じとし得る。
【0054】
図８は、図７の静翼アッセンブリ４２５の動作を説明する斜視図である。図７及び８に示すように、図３のステップＳ２でＮＯ判定されると、可変静翼４６１の取付角と固定静翼４６２の取付角とが互いに同じになり、静翼アッセンブリ４２５の全体の取付角が前述した所定の基準角度となるように翼アクチュエータ２６が制御される。図３のステップＳ２でＹＥＳ判定されると、固定静翼４６２の取付角は変わらないままに、可変静翼４６１を通過してファン４２２に向かう空気流量を減らすべく可変静翼４６１の取付角を変更するように翼アクチュエータ２６が制御される。例えば、図３のステップＳ２でＹＥＳ判定されると、可変静翼４６１の取付角を増加させるように翼アクチュエータ２６が制御され得る。可変静翼４６１には回転軸４６３が設けられ、翼アクチュエータ２６が回転軸４６３を回転することで可変静翼４６１が回転軸４６３周りに回転する。回転軸４６３は、固定静翼４６２に対して相対回転自在であるため、回転軸４６３が回転しても固定静翼４６２は回転しない。
【0055】
このような静翼アッセンブリ４２５の構成によれば、発電機１２の発電時には、ファン４２２からエンジンコア２１に向かう空気の流量の減少を抑制しつつ、ファン４２２からバイパス流路２４に向かう空気の流量の減少を効果的に実現できる。よって、エンジンコア２１の動作によって低圧軸４２を介して発電機１２を駆動する力の低下を良好に好適に防ぐことができる。
【0056】
図９は、図７のファン４２２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４１０の正面図である。図９及び１０に示すように、ファン４２２は、複数のファンブレード４７０と、各ファンブレード４７０にそれぞれ設けられたシュラウド４７１と、を有する。ファンブレード４７０は、径方向Ｒに延びている。シュラウド４７１は、ファンブレード４７０の両面から軸線Ｘ周りの周方向Ｃに延びている。シュラウド４７１は、全体として軸線Ｘ周りの筒形状をなしている。
【0057】
図７及び１０に示すように、径方向Ｒの位置に関し、シュラウド４７１は、バイパス流路２４の入口２４ａとエンジンコア２１の入口４４ａとの間の境界に対応して配置されている。軸線方向Ｘの前方から見て、ファン４２２のうちシュラウド４７１の径方向Ｒ外側の領域は、バイパス流路２４の入口２４ａに重なる。軸線方向Ｘの前方から見て、ファン４２２のうちシュラウド４７１の径方向Ｒ内側の領域は、エンジンコア２１の入口４４ａに重なる。例えば、ファン４２２のうちシュラウド４７１の径方向Ｒ外側の部分の内周円とファン４２２のうちシュラウド４７１の径方向Ｒ外側の部分の外周円との間の円環領域の面積を、ファン４２２のうちシュラウド４７１の径方向Ｒ内側の部分の内周円とファン４２２のうちシュラウド４７１の径方向Ｒ内側の部分の外周円との間の円環領域の面積で除した比率は、バイパス流路２４の入口２４ａの内周円とバイパス流路２４の入口２４ａの外周円との間の円環領域の面積を、エンジンコア２１の入口４４ａの内周円とエンジンコア２１の入口４４ａの外周円との間の円環領域の面積で除した比率と実質的に同じとし得る。
【0058】
このようなファン４２２の構成によれば、ファン４２２の上流の共通空気流路Ｓにおいて可変静翼４６１よりも径方向Ｒ内側を通過した空気がシュラウド４７１によって円滑にエンジンコア２１に案内される。よって、エンジンコア２１の動作によって低圧軸４２を介して発電機１２を駆動する力の低下を更に好適に防ぐことができる。なお、ファンの下流かつバイパス流路２４の上流において静翼２７がある場合には、静翼２７にシュラウド４７１と同様のものを設けてもよい。なお、他の構成は第１乃至第４実施形態のいずれかと同様であるため説明を省略する。
【0059】
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかし、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。例えば、１つの実施形態中の一部の構成又は方法を他の実施形態に適用してもよく、実施形態中の一部の構成は、その実施形態中の他の構成から分離して任意に抽出可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれる。
【0060】
本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、FPGA（Field Programmable Gate Array）、従来の回路、及び／又は、それらの組み合わせ、を含む回路又は処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路又は回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット若しくは手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、又は、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、又は、列挙された機能を実行するようにプログラム若しくは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段若しくはユニットは、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェア及び／又はプロセッサの構成に使用される。
【0061】
以下の項目のそれぞれは、好ましい実施形態の開示である。
【0062】
［項目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。
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。
【0063】
この構成によれば、発電機の発電時にファンを通過する空気流量が減る。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。
【0064】
［項目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、項目１に記載の航空機発電システム。
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、項目１に記載の航空機発電システム。
【0065】
この構成によれば、発電機による発電を簡単に把握することができる。
【0066】
［項目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、項目２に記載の航空機発電システム。
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、項目２に記載の航空機発電システム。
【0067】
この構成によれば、飛行状態の変化にかかわらずファン回転数及び発電量を安定させることができる。
【0068】
［項目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、項目２又は３に記載の航空機発電システム。
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、項目２又は３に記載の航空機発電システム。
【0069】
この構成によれば、発電機において要求発電量に応じた過不足ない発電を実現できる。
【0070】
［項目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、項目１又は２に記載の航空機発電システム。
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、項目１又は２に記載の航空機発電システム。
【0071】
この構成によれば、発電機の発電情報に基づいて簡単に発電モードへの移行判断を行うことができる。
【0072】
［項目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、項目５に記載の航空機発電システム。
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、項目５に記載の航空機発電システム。
【0073】
この構成によれば、燃料調節に頼らずにファン回転数を調節できる。
【0074】
［項目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すると、前記可変排気ノズルの前記排気口の前記断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すると、前記可変排気ノズルの前記排気口の前記断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、項目１乃至６のいずれかに記載の航空機発電システム。
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すると、前記可変排気ノズルの前記排気口の前記断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すると、前記可変排気ノズルの前記排気口の前記断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、項目１乃至６のいずれかに記載の航空機発電システム。
【0075】
この構成によれば、発電機の発電時に可変排気ノズルの排気口の流路面積が拡大して、バイパス流路の圧力が減少傾向となる。それにより、ファンの動作がサージングにより不安定になることを防止し、安定した発電を行うことができる。
【0076】
［項目８］
前記発電機は、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、項目１乃至７のいずれかに記載の航空機発電システム。
前記発電機は、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、項目１乃至７のいずれかに記載の航空機発電システム。
【0077】
この構成によれば、第２発電機を利用して機体又はターボファンエンジンが必要とする発電を実施しつつ、第１発電機を利用して追加で発電を実施できるので、航空機の多様な発電ニーズに応えることができる。
【0078】
［項目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、項目１乃至８のいずれかに記載の航空機発電システム。
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、項目１乃至８のいずれかに記載の航空機発電システム。
【0079】
この構成によれば、低圧軸に接続された発電機を容易にレイアウトできる。
【0080】
［項目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、項目１乃至９のいずれかに記載の航空機発電システム。
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、項目１乃至９のいずれかに記載の航空機発電システム。
【0081】
この構成によれば、発電機の発電時には、ファンからエンジンコアに向かう空気の流量の減少を抑制しつつ、ファンからバイパス流路に向かう空気の流量の減少を効果的に実現できる。よって、エンジンコアの動作によって低圧軸を介して発電機を駆動する力の低下を更に好適に防ぐことができる。
【0082】
［項目１１］
前記径方向における前記可変静翼の内端は、前記バイパス流路の前記入口と前記エンジンコアの前記入口との間の境界に対応して配置されている、項目１０に記載の航空機発電システム。
前記径方向における前記可変静翼の内端は、前記バイパス流路の前記入口と前記エンジンコアの前記入口との間の境界に対応して配置されている、項目１０に記載の航空機発電システム。
【0083】
この構成によれば、発電機の発電時には、可変静翼がファンからエンジンコアに向かう空気の流量の減少を抑制しつつ、ファンからバイパス流路に向かう空気の流量の減少を効果的に実現できる。よって、エンジンコアの動作によって低圧軸を介して発電機を駆動する力の低下を更に効果的に防ぐことができる。
【0084】
［項目１２］
前記ファンは、
前記低圧軸の径方向に延びたファンブレードと、
前記バイパス流路の前記入口と前記エンジンコアの前記入口との間の境界に対応して配置され、前記ファンブレードから前記低圧軸周りの周方向に延びたシュラウドと、を有する、項目１０又は１１に記載の航空機発電システム。
前記ファンは、
前記低圧軸の径方向に延びたファンブレードと、
前記バイパス流路の前記入口と前記エンジンコアの前記入口との間の境界に対応して配置され、前記ファンブレードから前記低圧軸周りの周方向に延びたシュラウドと、を有する、項目１０又は１１に記載の航空機発電システム。
【0085】
この構成によれば、ファン上流の共通空気流路において可変静翼よりも径方向内側を通過した空気がシュラウドによってエンジンコアに案内されやすくなる。よって、エンジンコアの動作によって低圧軸を介して発電機を駆動する力の低下を更に好適に防ぐことができる。
【符号の説明】
【0086】
１，１０１，２０１，３０１，４０１ 航空機発電システム
２ 航空機
１０，４１０，４１０ ターボファンエンジン
１２ 発電機
１３ 電気機器
１７，１１７，２１７，３１７ コントローラ
１８，１１８，２１８，３１８ 処理回路
２１ エンジンコア
２２，４２２ ファン
２４ａ 入口
２４ バイパス流路
２５ 可変静翼
２６ 翼アクチュエータ
２８ ノーズコーン
２９ テールコーン
３３ 燃焼器
４１ 高圧軸
４２ 低圧軸
４４ 低圧圧縮機
４４ａ 入口
４５ 高圧圧縮機
４７ 低圧タービン
４８ 高圧タービン
１５０ 電流センサ
２１２Ａ 第１発電機
２１２Ｂ 第２発電機
３３０ 可変排気ノズル
３３０ａ 排気口
３５７ ノズルアクチュエータ
４２５ 静翼アッセンブリ
４６１ 可変静翼
４６２ 固定静翼
４７０ ファンブレード
４７１ シュラウド
Ｓ 共通空気流路
Ｘ 軸線方向
Ｒ 径方向
Ｃ 周方向
２ 航空機
１０，４１０，４１０ ターボファンエンジン
１２ 発電機
１３ 電気機器
１７，１１７，２１７，３１７ コントローラ
１８，１１８，２１８，３１８ 処理回路
２１ エンジンコア
２２，４２２ ファン
２４ａ 入口
２４ バイパス流路
２５ 可変静翼
２６ 翼アクチュエータ
２８ ノーズコーン
２９ テールコーン
３３ 燃焼器
４１ 高圧軸
４２ 低圧軸
４４ 低圧圧縮機
４４ａ 入口
４５ 高圧圧縮機
４７ 低圧タービン
４８ 高圧タービン
１５０ 電流センサ
２１２Ａ 第１発電機
２１２Ｂ 第２発電機
３３０ 可変排気ノズル
３３０ａ 排気口
３５７ ノズルアクチュエータ
４２５ 静翼アッセンブリ
４６１ 可変静翼
４６２ 固定静翼
４７０ ファンブレード
４７１ シュラウド
Ｓ 共通空気流路
Ｘ 軸線方向
Ｒ 径方向
Ｃ 周方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】