用于向燃气涡轮发动机的燃烧室提供输出产物的系统和方法与流程

1.本公开涉及用于向燃气涡轮发动机的燃烧室提供输出产物的系统和方法，推进系统包括重整器。


背景技术：

2.燃气涡轮发动机大体上包括涡轮机和转子组件。燃气涡轮发动机(诸如涡轮风扇发动机)可用于飞行器推进。在涡轮风扇发动机的情况下，涡轮机包括处于串行流动顺序的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段，并且转子组件被构造为风扇组件。
3.在操作期间，空气在压缩机中被压缩，并且在燃烧区段中与燃料混合并被点燃，以生成燃烧气体，燃烧气体向下流流动通过涡轮区段。涡轮区段从燃烧气体中提取能量，用于旋转压缩机区段和风扇组件，从而为燃气涡轮发动机提供动力，并在飞行中推进包含这种燃气涡轮发动机的飞行器。
4.调整燃烧器功率以满足风扇速度需求或推力需求。燃烧区段的燃烧器的温度可以取决于燃烧器功率并且可以是燃气涡轮发动机的操作限制。因此，实现燃烧器功率可能会导致燃烧器温度以增加排放的方式而改变。如果燃烧器温度过低，则一氧化碳(co)可能会增加。并且，如果燃烧器温度过高，则氮氧化物(no
x
)可能会增加。因此，能够实现期望的燃烧器功率同时减少排放的系统和方法将在本领域中受到欢迎。
附图说明
5.在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：
6.图1是根据本公开的示例性方面的燃气涡轮发动机的横截面视图。
7.图2是根据本公开的集成重整器和燃烧器组件的立体图。
8.图3是图2的集成重整器和燃烧器组件的重整器堆的局部剖切横截面立体图。
9.图4是根据本公开的示例性方面的包括集成重整器和燃烧器组件的燃气涡轮发动机的示意图。
10.图5是根据本公开的示例性方面的集成重整器和燃烧器组件的横截面图。
11.图6是根据本公开的示例性方面的集成重整器和燃烧器组件的横截面图。
12.图7是根据本公开的示例性方面的集成重整器和燃烧器组件的横截面图。
13.图8是根据本公开的示例性方面的集成重整器和燃烧器组件的横截面图。
具体实施方式
14.现在将详细参考本公开的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标号来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似的标号已用于指代本公开的相似或类似部分。
15.本文使用词语“示例性”来表示“用作示例、实例或例释”。本文描述为“示例性”的
任何实施方式不一定被解释为优于或好于其他实施方式。此外，除非另有明确说明，否则本文描述的所有实施例都应视为示例性的。
16.为了下文描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“侧向”、“纵向”及其派生词应与它们在附图中被定向时的实施例相关。然而，应当理解，实施例可以假定各种替代变型，除非明确指明相反。还应理解，附图中示出的以及在以下说明书中描述的具体装置仅是本公开的示例性实施例。因此，与本文公开的实施例相关的特定尺寸和其他物理特性不应被视为限制性的。
17.如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以使一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
18.术语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机或运载器内的相对位置，并且是指燃气涡轮发动机或运载器的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前是指更靠近发动机入口的位置，而后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。
19.术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。
20.除非本文另有指定，否则术语“联接”、“固定”、“附接到”等既指直接联接、固定或附接，也指通过一个或多个中间部件或特征的间接联接、固定或附接。
21.除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用。
22.在例如“a、b和c中的至少一个”或“a、b或c中的至少一个”的上下文中的术语“至少一个”是指仅a、仅b、仅c，或a、b和c的任何组合。
23.如在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言被应用于修饰可以允许变化而不会导致与其相关的基本功能发生改变的任何定量表示。因此，由诸如“约”、“近似”和“基本上”的术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在1％、2％、4％、10％、15％或20％的裕度内。这些近似裕度可应用于单个值、限定数值范围的任一端点或两个端点、和/或端点之间的范围的裕度。
24.在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有指示，否则此类范围被识别并包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点可以相互独立地组合。
25.如本文所用的“第三流”是指能够增加流体能量以产生少量总推进系统推力的非主气流。第三流的压力比可以高于主推进流(例如，旁通或螺旋桨驱动的推进流)的压力比。推力可以通过专用喷嘴或通过将通过第三流的气流与主推进流或核心气流混合(例如混合到公共喷嘴中)来产生。
26.在某些示例性实施例中，通过第三流的气流的操作温度可以低于发动机的最大压缩机排放温度，并且更具体地，可以低于350华氏度(诸如低于300华氏度，诸如低于250华氏度，诸如低于200华氏度，并且至少与环境温度一样高)。在某些示例性实施例中，这些操作温度可以促进热传递至通过第三流和单独的流体流的气流或从通过第三流和单独的流体流的气流传递热量。此外，在某些示例性实施例中，在起飞条件下，或更具体地，在以海平面额定起飞功率、静态飞行速度、86华氏度环境温度操作条件下操作时，通过第三流的气流可以贡献少于总发动机推力的50％(并且至少例如总发动机推力的2％)。
27.此外，在某些示例性实施例中，通过第三流的气流方面(例如，气流、混合或排气性质)，并且由此对总推力的上述示例性百分比贡献，可以在发动机操作期间被动地调整或通过使用发动机控制特征(诸如燃料流动、电机功率、可变定子、可变入口导向轮叶、阀、可变排气几何结构或流体特征)有目的地修改，以在广泛的潜在操作条件下调整或优化整体系统性能。
28.术语“涡轮机”或“涡轮机械”是指包括一起生成扭矩输出的一个或多个压缩机、发热区段(例如，燃烧区段)和一个或多个涡轮的机器。
29.术语“燃气涡轮发动机”是指具有涡轮机作为其动力源的全部或一部分的发动机。示例燃气涡轮发动机包括涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机、涡轮轴发动机等，以及这些发动机中的一个或多个发动机的混合电动版本。
30.当与压缩机、涡轮、轴或线轴部件等一起使用时，除非另有说明，否则术语“低”和“高”，或它们各自的比较级(例如，更“低”和更“高”，在适用的情况下)均指发动机内的相对速度。例如，“低涡轮”或“低速涡轮”限定被构造为以低于发动机处的“高涡轮”或“高速涡轮”的旋转速度(诸如最大可允许旋转速度)操作的部件。
31.术语“当量比”是指实际燃料/空气比与化学计量燃料/空气比的比率。当在反应中消耗所有氧并且产物中没有分子氧(o2)时，发生化学计量燃烧。
32.如果当量比等于一，则燃烧是化学计量的。如果它《1，则燃烧是贫的(贫燃料)，具有过量空气，而如果它》1，则燃烧是富的(富燃料)，具有不完全燃烧。当量比与空气燃料比相反(inverse)。
33.来自飞行器燃气涡轮发动机的排气由co、二氧化碳(co2)、水蒸气(h2o)、未燃烧的碳氢化合物(uhc)、颗粒物(主要是碳)、no
x
以及过量的大气氧和氮组成。
34.如果燃烧器温度过低，则可能会增加一氧化碳(co)。而如果燃烧器温度过高，则可能会增加氮氧化物(no
x
)。
35.系统和方法向燃气涡轮发动机的燃烧室提供来自重整器的输出产物。特别地，可以根据输出产物的期望分布来提供输出产物。例如，可以在燃烧室的下游位置处提供输出产物，以减少输出产物在燃烧室中的停留时间，从而减少燃烧室的排放。
36.此外，本文所述的系统和方法可以沿燃烧室的长度提供期望的温度分布和/或输出产物的分布。例如，可以确定输出产物的分布，使得沿燃烧室的长度的温度在低排放的温度范围内。可以沿燃烧室的长度在不同位置处提供输出产物，以通过增加或降低温度来使温度移动到低排放温度范围内，从而减少排放。
37.现在参考附图，其中相同的数字在所有附图中指示相同的元件，图1提供了根据本公开的示例性实施例的发动机的示意横截面视图。发动机可以结合到运载器中。例如，发动机可以是结合到飞行器中的航空发动机。然而，替代地，发动机可以是用于任何其他合适运载器的任何其他合适类型的发动机。
38.对于所描绘的实施例，发动机被构造为高旁通燃气涡轮发动机100。如图1所示，燃气涡轮发动机100限定轴向方向a(平行于提供参考的中心线轴线101延伸)、径向方向r和周向方向(围绕轴向方向a延伸；未在图1中示出)。通常，燃气涡轮发动机100包括风扇区段102和设置在风扇区段102下游的涡轮机104。
39.所描绘的示例性涡轮机104大体上包括限定环形入口108的基本上管状外壳106。
外壳106以串行流动关系包围：压缩机区段，其包括增压或低压(lp)压缩机110和高压(hp)压缩机112；燃烧区段114；涡轮区段，其包括高压(hp)涡轮116和低压(lp)涡轮118；以及喷射排气喷嘴区段120。压缩机区段、燃烧区段114和涡轮区段一起至少部分地限定从环形入口108延伸到喷射排气喷嘴区段120的核心空气流动路径121。涡轮风扇发动机进一步包括一个或多个驱动轴。更具体地，涡轮风扇发动机包括将hp涡轮116驱动地连接到hp压缩机112的高压(hp)轴或线轴122，以及将lp涡轮118驱动地连接到lp压缩机110的低压(lp)轴或线轴124。
40.对于所描绘的实施例，风扇区段102包括风扇126，风扇126具有以间隔开的方式联接到盘130的多个风扇叶片128。风扇叶片128和盘130能够通过lp轴124一起绕中心线轴线101旋转。盘130被可旋转的前毂132覆盖，前毂132在空气动力学上成形为促进气流通过多个风扇叶片128。此外，环形风扇壳或外机舱134被设置成周向围绕风扇126和/或涡轮机104的至少一部分。机舱134由多个周向间隔开的出口导向轮叶136相对于涡轮机104被支撑。机舱134的下游区段138在涡轮机104的外部分上延伸，以在其间限定旁通气流通道140。
41.以这种方式，将理解的是，燃气涡轮发动机100大体上包括第一流(例如，核心空气流动路径121)和平行于第一流延伸的第二流(例如，旁通气流通道140)。在某些示例性实施例中，燃气涡轮发动机100可以进一步限定例如从lp压缩机110延伸到旁通气流通道140或延伸到环境的第三流。利用这种构造，lp压缩机110大体上可以包括被构造为管道式中间风扇的第一压缩机级和下游压缩机级。第三流的入口可以定位在第一压缩机级和下游压缩机级之间。
42.仍然参考图1，燃气涡轮发动机100另外包括附件齿轮箱142和燃料输送系统146。对于所示的实施例，附件齿轮箱142位于涡轮机104的罩/外壳106内。此外，将理解的是，对于图1中示意性描绘的实施例，附件齿轮箱142机械地联接到涡轮机104的一个或多个轴或线轴，并且能够与涡轮机104的一个或多个轴或线轴一起旋转。例如，在所描绘的示例性实施例中，附件齿轮箱142通过合适的齿轮系144机械地联接到hp轴122，并且能够与hp轴122一起旋转。附件齿轮箱142可以在至少某些操作期间向燃气涡轮发动机100的一个或多个合适的附件系统提供动力，并且可以在其他操作期间进一步将动力提供回燃气涡轮发动机100。例如，对于所示的实施例，附件齿轮箱142联接到启动器电动机/发电机152。启动器电动机/发电机可以被构造为在某些操作期间从附件齿轮箱142和燃气涡轮发动机100提取动力以发电，并且可以在其他操作期间将动力提供回附件齿轮箱142和燃气涡轮发动机100(例如，向hp轴122)，以将机械功添加回燃气涡轮发动机10(例如，用于启动燃气涡轮发动机100)。
43.此外，燃料输送系统146大体上包括燃料源148(诸如燃料箱)和一条或多条燃料输送管线150。一条或多条燃料输送管线150通过燃料输送系统146向燃气涡轮发动机100的涡轮机104的燃烧区段114提供燃料流。如下文将更详细地讨论的，燃烧区段114包括集成重整器和燃烧器组件200。对于所描述的实施例，一条或多条燃料输送管线150向集成重整器和燃烧器组件200提供燃料流。
44.然而，将理解的是，图1中描绘的示例性燃气涡轮发动机100仅作为示例提供。在其他示例性实施例中，任何其他合适的燃气涡轮发动机可以与本公开的方面一起使用。例如，在其他实施例中，涡轮风扇发动机可以是任何其他合适的燃气涡轮发动机，诸如涡轮轴发
动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机等。
45.以这种方式，将进一步理解的是，在其他实施例中，燃气涡轮发动机可以具有任何其他合适的构造，诸如任何其他合适数量或布置的轴、压缩机、涡轮、风扇等。此外，尽管图1中描绘的示例性燃气涡轮发动机示意性地示出为直接驱动固定桨距涡轮风扇发动机，但在其他实施例中，本公开的燃气涡轮发动机可以是齿轮式燃气涡轮发动机(即，包括风扇126和驱动风扇的轴(诸如lp轴124)之间的齿轮箱)，可以是可变桨距燃气涡轮发动机(即，包括具有能够围绕它们各自的桨距轴线旋转的多个风扇叶片128的风扇126)等。
46.此外，尽管示例性燃气涡轮发动机100包括管道式风扇126，但在其他示例性方面，燃气涡轮发动机100可以包括非管道式风扇126(或开式转子风扇)，而没有机舱134。此外，尽管本文未描绘，但在其他实施例中，燃气涡轮发动机可以是任何其他合适类型的燃气涡轮发动机，诸如航海燃气涡轮发动机。
47.现在参考图2，示意性地示出了根据本公开的实施例的燃烧区段114的一部分，其包括图1的燃气涡轮发动机100(上文关于图1描述为燃气涡轮发动机100)中使用的集成重整器和燃烧器组件200的一部分。
48.将理解的是，燃烧区段114包括压缩机扩散器喷嘴202，并且大体上沿轴向方向a在上游端和下游端之间延伸。燃烧区段114经由压缩机扩散器喷嘴202流体地联接到上游端处的压缩机区段，并且流体地联接到下游端处的涡轮区段。
49.集成重整器和燃烧器组件200大体上包括重整器组件204(图2中仅部分地描绘；也参见图3至图4)和燃烧器206。燃烧器206包括内衬208、外衬210、圆顶组件212、罩组件214、旋流器组件216和燃料流动管线218。燃烧区段114大体上包括沿径向方向r在燃烧器206外侧以包围燃烧器206的外壳220，以及沿径向方向r在燃烧器206内侧的内壳222。
50.内壳222和内衬208在其间限定内通路224，而外壳220和外衬210在其间限定外通路226。内壳222、外壳220和圆顶组件212一起至少部分地限定燃烧器206的燃烧室228。
51.圆顶组件212接近燃烧区段114的上游端设置(即，与下游端相比，更靠近上游端)，并且包括用于接收和保持旋流器组件216的开口229。旋流器组件216还包括用于接收和保持燃料流动管线218的开口。
52.燃料流动管线218进一步联接到沿径向方向r设置在外壳220外侧的燃料源148(参见图1)，并且被构造为从燃料源148接收燃料。以这种方式，燃料流动管线218可以流体地联接到上文参考图1描述的一条或多条燃料输送管线150。
53.旋流器组件216可以包括多个旋流器(未示出)，多个旋流器被构造为在将压缩流体注入燃烧室228以生成燃烧气体之前，使压缩流体旋流。在所示实施例中，罩组件214被构造为将内衬208、外衬210、旋流器组件216和圆顶组件212保持在一起。
54.在操作期间，压缩机扩散器喷嘴202被构造为将压缩流体230从压缩机区段引导至燃烧器206，其中压缩流体230被构造为与旋流器组件216内的燃料混合，并在燃烧室228内燃烧以生成燃烧气体。燃烧气体被提供给涡轮区段，以驱动涡轮区段的一个或多个涡轮(例如，高压涡轮116和低压涡轮118)。
55.在包括集成重整器和燃烧器组件200的燃气涡轮发动机100的操作期间，燃烧室228内的火焰由连续的燃料和空气流维持。为了例如在燃气涡轮发动机100的启动期间提供燃料和空气的点火，集成重整器和燃烧器组件200进一步包括点火器231。
56.点火器231可以提供火花或初始火焰，以点燃燃烧室228内的燃料和空气混合物。在某些示例性实施例中，集成重整器和燃烧器组件200可以附加地包括专用重整器点火器233(以虚线描绘)。对于图2的实施例，专用重整器点火器233定位在重整器的至少一部分的下游，并且在重整器堆(如下所述)的至少一部分的下游。以这种方式，专用重整器点火器233可以更有效地燃烧重整器的输出产物。
57.如上所述和图2中示意性地描绘，集成重整器和燃烧器组件200进一步包括重整器组件204。重整器组件204的重整器堆232、234可以围绕燃烧室228的周边延伸。
58.例如，燃烧器206是环形燃烧器，并且重整器组件204的重整器堆232围绕限定燃烧室228的燃烧器206的外衬210延伸(或与其集成)。这种构造将参考图3进一步讨论并更详细地显示。
59.附加地或替代地，重整器组件204的重整器堆234围绕限定燃烧室228的燃烧器的内衬208延伸(或与其集成)。
60.在图2的实施例中，重整器堆232、234可以是相同的重整器组件204的一部分(例如，共享促进重整器组件204的操作的共同结构和部件)。
61.然而，替代地，在其他示例性实施例中，第一重整器堆232可以是第一重整器组件的一部分，并且第二重整器堆234可以是第二重整器组件的一部分(例如，各自具有促进操作的分开部件)。
62.下面将更详细地描述重整器组件204的操作，更具体地，重整器组件204的重整器堆232、234的操作。在其他示例性实施例中，重整器组件204可以包括任何其他合适数量和布置的重整器堆232、234，以在具有不同参数(例如，温度、压力、成分等)的沿燃烧室228的轴向和周向方向的各种位置处分布输出产物。
63.集成重整器和燃烧器组件200进一步包括控制器240，控制器240与重整器组件204可操作地通信，以例如在两者之间发送和接收通信和信号。例如，控制器240可以向重整器组件204发送转化率设定点信号，并且可以接收例如来自重整器组件204的电压或电流反馈信号。控制器240可以以与下面参考图4描述的控制器240相同的方式构造。
64.在下文进一步详细描述的某些实施例中，多个重整器组件204沿燃烧器206的轴向方向a分布。可以改变到多个重整器组件204的燃料(例如，从燃料源148或通过本文描述的重整器和燃烧器组件200的元件)，以沿燃烧器206的轴向方向a将输出产物或燃料分布到燃烧器206。
65.例如，“迟贫(late lean)”方法使用在燃烧器206的下游端处燃烧的更多燃料。可以实施“迟贫”方法，以减少燃料在燃烧器206中的停留时间。
66.如将在下文进一步详细讨论的，重整器堆是燃料处理单元，其可以是用于生成富氢燃料流的任何合适的结构。例如，重整器堆232可以包括燃料重整器或催化部分氧化转化器(cpo
x
)，用于为燃烧室228产生富氢燃料流。
67.然而，应当理解，重整器堆232可以附加地或替代地包括任何合适类型的燃料重整器，诸如自热重整器和蒸汽重整器，其可能需要在重整器出口流处具有较高的氢成分的附加蒸汽入口流。
68.在蒸汽重整中，只有碳氢燃料(例如，天然气)和水(蒸汽)被引入重整器反应器中。该反应是吸热的，因此不断向反应器添加热量。热量在保持燃料和蒸汽混合物的管的外部
(即，异位)产生。通过使用包含在管内的催化剂来辅助蒸汽重整反应。
69.为了自热重整和部分氧化，蒸汽和/或空气与燃料一起被引入反应器。与蒸汽重整不同，这些反应(处于正确比例)将是放热的。实施初级重整反应所需的大部分热量是原位生成的(即，在反应器内，作为涉及燃料和空气的化学反应的结果)。自热和部分氧化重整器在原位生成热量的能力使它们在动态响应方面负担得起潜在优势——即它们的热传递限制较少。对重整器系统快速地改变氢生产速率的要求在运输、便携式和负载跟踪稳定用途中可能是重要的。
70.将理解的是，在至少某些示例性实施例中，重整器堆232、234可以在燃气涡轮发动机的周向方向c(即，绕燃气涡轮发动机100的中心线轴线101延伸的方向)上基本上延伸360度。例如，现在参考图3，描绘了根据本公开的示例性实施例的重整器堆232的横截面剖切立体图。下面更详细地描述的附加重整器堆可以以类似方式构造。
71.如图所示，重整器堆232在周向方向c上围绕燃烧室228的外衬210延伸，在所示实施例中，围绕中心线轴线101完全包围燃烧室288的外衬210。更具体地，重整器堆232(多个重整器在本文中被称为重整器堆)沿周向方向c布置。
72.在图3中可见的重整器堆232可以是单个环或圆柱体。如下文进一步详细描述的，重整器堆232可以具有相对于轴向方向a(参见图2)的厚度。在另一个实例中，重整器的多个附加环可以放置在彼此之上或彼此外部(例如，径向堆叠或同心地布置)，以形成在径向方向r上具有伸长长度的重整器堆232。
73.如下文将更详细地解释的，参考图4，重整器堆232被定位为接收氧化剂244(例如，对于cpo
x
重整器，来自压缩机区段的空气)和来自燃料输送系统146的燃料246。重整器堆232可以使用空气和/或蒸汽作为重整器的氧化剂244。例如，如果重整器堆232是cpo
x
重整器，则氧化剂244将是空气，而如果重整器堆232是自热重整器(atr)，则氧化剂244将是蒸汽。
74.重整器堆232可以包括围绕重整器堆232外侧的沟槽247。沟槽247接收氧化剂244和燃料246，并且围绕重整器堆232的外表面引导和分布氧化剂244和燃料246并将其引导和分布到重整器堆232中。
75.重整器堆232使用氧化剂244和燃料246的混合物来产生重整产物或输出产物248。在重整器堆232中的催化剂的帮助下，燃料246在重整器堆232中通过氧化剂244被部分氧化，产生富氢合成气(例如，输出产物248)。重整器堆232将输出产物248径向引导到燃烧室228中。燃烧器206将燃烧室228中的输出产物248燃烧成燃烧气体，该燃烧气体向下游被引导到涡轮区段中，以驱动或辅助驱动其中的一个或多个涡轮。
76.航空燃料可以是碳氢化合物(例如，碳和氢原子的组合物，称为c
xhy
)。在重整器堆232(例如，cpo
x
重整器)中，利用空气中的空气或氧气，燃料在催化剂床表面以受控方式被氧化(例如，无火焰)。在催化剂的帮助下，燃料(c
xhy
)通过空气被催化氧化，其中燃料(c
xhy
)中的碳(c)原子被剥离并与空气中的氧(o)原子结合，产生h2富气。催化剂使该反应发生在比例如燃烧炉/燃烧器中的温度低得多的温度下。
77.描绘的重整器堆232可以包括壳体250，壳体250具有燃烧出口侧252和与燃烧出口侧522相对的燃料和空气入口侧254，以及侧256、258。侧258在图3的立体图中不可见。
78.将理解的是，替代地，重整器堆232可以包括例如并排和/或同心地“堆叠”的多个
重整器堆。
79.燃烧出口侧252包括多个燃烧出口264，并且燃料和空气入口侧254包括多个入口266。在重整器堆232与燃烧室228的外衬210集成的情况下，燃烧出口侧252可以是燃烧室228的外衬210。替代地，燃烧室的外衬210可以具有开口271，并且被引导出燃烧出口264的输出产物248被引导移动通过开口271并进入燃烧室228。
80.沟槽247包括一个或多个燃料入口268和一个或多个氧化剂入口270。可选地，入口268、270中的一个或多个可以在壳体250的另一侧上。一个或多个燃料入口268中的每个燃料入口与重整器堆232的燃料源(诸如下文进一步描述的含氢气体的一个或多个加压容器)流体联接。一个或多个氧化剂入口270中的每个氧化剂入口与重整器的氧化剂244源(诸如从压缩机区段和/或以下进一步还描述的空气处理单元排出的空气)流体联接。入口268、270分开接收来自外部燃料和氧化剂源的燃料和氧化剂，并将燃料和氧化剂分开引导到重整器堆232中。
81.对于蒸汽重整器堆232，入口268、270分别从燃料和蒸汽的外部源接收燃料和蒸汽，并且分别将燃料和蒸汽引导到蒸汽重整器堆232中。对于自热重整器堆232，入口268、270(例如，可以包括另一个入口)分别从燃料、空气和蒸汽的外部源接收燃料、空气和蒸汽，并且分别将燃料、空气和蒸汽引导到自热重整器堆232中。
82.在操作期间，沟槽247接收氧化剂244和燃料246，并且围绕重整器堆232的入口侧254引导和分布氧化剂244和燃料246，并通过入口266将其引导和分布到重整器堆232中。重整器堆232生成输出产物248(在本文中也称为“燃烧气体”)。
83.重整器堆232促进接收到的燃料和接收到的空气之间的化学反应。作为化学反应的结果，重整器堆232产生氢和副产物，例如，二氧化碳和水。由燃料重整器堆232生成的氢被供应到燃烧室228。
84.输出产物248例如通过燃烧室228的外衬210中的开口271从燃烧出口264被引导出壳体250的燃烧出口侧252。输出产物248被提供给燃烧室228，并且在操作期间燃烧，以生成燃烧气体，该燃烧气体用于生成用于燃气涡轮发动机100(和结合燃气涡轮发动机100的运载器/飞行器)的推力。
85.在某些示例性实施例中，重整器堆232可以以与例如2017年10月26日提交的美国专利申请公开号2018/0145351a1中描述的一个或多个示例性重整器系统类似的方式构造，该美国申请的全部内容通过引用并入本文。
86.现在参考图4，将描述根据本公开的示例性实施例的集成重整器和燃烧器组件200的操作。更具体地，图4提供了根据本公开的实施例的燃气涡轮发动机100以及集成重整器和燃烧器组件200的示意图。在某些示例性实施例中，燃气涡轮发动机100以及集成重整器和燃烧器组件200可以以与图1至图4中的一个或多个示例性实施例类似的方式构造。
87.因此，将理解的是，燃气涡轮发动机100大体上包括具有风扇126的风扇区段102、lp压缩机110、hp压缩机112、燃烧区段114、hp涡轮116和lp涡轮118。燃烧区段114大体上包括具有燃烧器206和重整器组件204的集成重整器和燃烧器组件200。
88.包括燃气涡轮发动机100的推进系统进一步包括燃料输送系统146。燃料输送系统146大体上包括燃料源148和一条或多条燃料输送管线150。燃料源148可以包括燃气涡轮发动机100的燃料(例如，碳氢燃料，包括例如碳中性燃料或合成碳氢化合物)的供应部。此外，
将理解的是，燃料输送系统146还包括燃料泵272和分流器274，并且一条或多条燃料输送管线150包括第一燃料输送管线150a和第二燃料输送管线150b。
89.分流器274将来自燃料源148和燃料泵272的燃料流分成通过第一燃料输送管线150a到重整器堆232的第一燃料流，以及通过第二燃料输送管线150b到燃烧器206的第二燃料流。
90.分流器274可以包括一系列阀(未示出)，以便于来自燃料源148的燃料流的这种分流，或者替代地，可以具有固定几何结构。此外，对于所示的实施例，燃料输送系统146包括与第一燃料输送管线150a相关联的第一燃料阀151a(例如，用于控制第一燃料流)，与第二燃料输送管线150b相关联的第二燃料阀151b(例如，用于控制第二燃料流)。
91.燃气涡轮发动机100进一步包括气流输送系统153(例如，压缩机排出系统和气流输送系统)。更具体地，气流输送系统153的压缩机排出系统包括lp引气管道276和相关联的lp引气阀278、hp引气管道280和相关联的hp引气阀282、hp出口空气管道284和相关联的hp出口空气阀286。
92.燃气涡轮发动机100的气流输送系统153进一步包括气流供应管道288(与气流供应部290气流连通)和相关联的空气阀292，用于向集成重整器和燃烧器组件200的重整器组件204提供压缩气流。
93.气流供应部可以是例如被构造为提供交叉引气的第二燃气涡轮发动机、被构造为提供引气的辅助动力单元(apu)、冲压空气涡轮(rat)等。如果压缩机空气源不足或不可用，则气流供应部可以是对压缩机排出系统的补充。
94.压缩机排出系统(和气流供应管道288)向重整器组件204提供压缩气流，如将在下面更详细地解释的。
95.重整器堆232设置在lp压缩机110、hp压缩机112或两者的下游。此外，从以上关于图2的描述中将理解的是，重整器堆232可以联接到燃烧器206的外衬210或以其他方式与其集成。类似地，重整器堆234可以联接到燃烧器206的内衬208或以其他方式与其集成。以这种方式，重整器堆232也可以布置在集成重整器和燃烧器组件200的燃烧室228的上游，并且进一步布置在hp涡轮116和lp涡轮118的上游。
96.重整器堆232是燃料处理单元，其可以是用于生成富氢燃料流的任何合适结构。例如，重整器堆232可以包括燃料重整器或催化部分氧化转换器(cpo
x
)，用于为燃烧室228产生富氢燃料流。
97.然而，应当理解，重整器堆232可以附加地或替代地包括任何合适类型的燃料重整器，诸如自动热重整器和蒸汽重整器，它们可能在重整器出口流处需要具有较高氢成分的附加蒸汽入口流。
98.如上所述，气流输送系统153(例如，压缩机排出系统和气流供应管道288)向重整器堆232提供压缩气流。气流输送系统153包括用于向燃料重整器堆232提供气流的气流管道310和相关联的气流阀312，以及用于直接向燃烧室228提供气流的旁通空气管道318和相关联的旁通空气阀320。
99.燃料输送系统146被构造成通过第一燃料输送管线150a向重整器堆232提供第一燃料流。如图4的实施例中所示，通过第一燃料输送管线150a的第一燃料流被引导到重整器堆232，用于产生富氢燃料流(例如，优化燃料流的氢含量)。重整器堆232将输出产物248输
出到燃烧器206的燃烧室228中。
100.此外，如图4中进一步示意性描绘的，推进系统、包括推进系统的飞行器或两者都包括控制器240。例如，控制器240可以是独立控制器、燃气涡轮发动机控制器(例如，全权限数字发动机控制器或fadec控制器)、飞行器控制器、推进系统的监督控制器及其组合等。
101.控制器240可操作地连接到在燃气涡轮发动机100、燃料输送系统146以及重整器和燃烧器组件200中的至少一个内的各种传感器、阀等。更具体地，对于所描绘的示例性方面，控制器240可操作地连接到重整器堆232、阀(例如，上面讨论的到燃料重整器堆232和燃烧器206的空气和燃料阀)和轴向分布的燃料重整器堆的阀(下文讨论)、压缩机排出系统的阀(阀278、282、286)、气流输送系统的阀(阀312、320)、以及燃料输送系统146的阀(分流器274、阀151a、151b)。
102.从下面的描述中将理解的是，控制器240可以与这些部件有线或无线通信。以这种方式，控制器240可以接收来自各种输入(包括监督控制器)的数据，可以做出控制决策，并且可以向各种输出(包括控制来自压缩机区段的气流排出的压缩机排出系统的阀、引导从压缩机区段排出的气流的气流输送系统的阀、以及引导燃气涡轮发动机100内的燃料流的燃料输送系统146的阀、以及控制转化率的重整器堆232)提供数据(例如，指令)。
103.特别参考控制器240的操作，在至少某些实施例中，控制器240可以包括一个或多个计算装置332。计算装置332可以包括一个或多个处理器332a和一个或多个存储器装置332b。一个或多个处理器332a可以包括任何合适的处理装置，例如微处理器、微控制器、集成电路、逻辑装置和/或其他合适的处理装置。一个或多个存储器装置332b可以包括一个或多个计算机可读介质，包括但不限于非暂时性计算机可读介质、ram、rom、硬盘驱动器、闪存驱动器和/或其他存储器装置。
104.一个或多个存储器装置332b可以存储能够由一个或多个处理器332a访问的信息，包括可以由一个或多个处理器332a执行的计算机可读指令332c。指令332c可以是当由一个或多个处理器332a执行时，使一个或多个处理器332a进行操作的任何指令集。在一些实施例中，指令332c可以由一个或多个处理器332a执行，以使一个或多个处理器332a进行操作，诸如控制器240和/或计算装置332被构造用于的任何操作和功能、如本文所述的用于操作推进系统的操作、和/或一个或多个计算装置332的任何其他操作或功能。指令332c可以是用任何合适的编程语言编写的软件或者可以用硬件实施。
105.附加地或替代地，指令332c可以在处理器332a上的逻辑和/或虚拟分离的线程中执行。存储器装置332b可以进一步存储可由处理器332a访问的数据332d。例如，数据332d可以包括指示功率流的数据、指示燃气涡轮发动机100/飞行器操作条件的数据、和/或本文描述的任何其他数据和/或信息。
106.计算装置332还包括网络接口332e，网络接口322e被构造为例如与燃气涡轮发动机100的其他部件(诸如压缩机排出系统的阀(阀278、282、286)、气流输送系统的阀(阀312、320)和燃料输送系统146的阀(分流器274，阀151a、151b))，以及燃料重整器堆232，结合燃气涡轮发动机100的飞行器等通信。
107.网络接口332e可以包括用于与一个或多个网络接口的任何合适部件，包括例如发射机、接收机、端口、控制器、天线和/或其他合适部件。以这种方式，将理解的是，网络接口332e可以利用有线和无线通信网络的任何合适组合。
108.本文所讨论的技术参考了基于计算机的系统、由基于计算机的系统采取的动作、以及发送到和发送自基于计算机的系统的信息。将理解的是，基于计算机的系统的固有灵活性允许了部件之间和部件之中的任务和功能性的多种可能的构造、组合和划分。例如，本文讨论的处理可以使用单个计算装置或组合工作的多个计算装置来实施。数据库、存储器、指令和应用可以在单个系统上实施，或者分布在多个系统上。分布的部件可以顺序地或并行操作。
109.参考图5和6，将描述根据本公开的示例性实施例的集成重整器和燃烧器组件200。
110.首先特别参考图5，多个重整器堆232围绕限定燃烧室228的外衬210延伸，或者集成到限定燃烧室228的外衬210中。多个重整器堆232沿轴向方向a分布并且独立地接收氧化剂244(例如，来自气流输送系统153的空气)和来自燃料输送系统146的燃料246。
111.在图5中，多个重整器堆232中的第一重整器堆232a通过包括阀的第一空气管线被连接到气流输送系统153，并且通过包括阀的第一燃料管线被连接到燃料输送系统146；多个重整器堆232中的第二重整器堆232b通过包括阀的第二空气管线被连接到气流输送系统153，并且通过包括阀的第二燃料管线被连接到燃料输送系统146；多个重整器堆232中的第三重整器堆232c通过包括阀的第三空气管线被连接到气流输送系统153，并且通过包括阀的第三燃料管线被连接到燃料输送系统146；多个重整器堆232中的第四重整器堆232d通过包括阀的第四空气管线被连接到气流输送系统153，并且通过包括阀的第四燃料管线被连接到燃料输送系统146；以及多个重整器堆232中的第五重整器堆232e通过包括阀的第五空气管线被连接到气流输送系统153，并且通过包括阀的第五燃料管线被连接到燃料输送系统146。在这个实施例中，为了清楚起见，没有标记各个空气管线、燃料管线和阀。
112.因为到重整器堆232a、232b、232c、232d、232e的燃料和空气流(例如，流率)是独立可控的(例如，通过未示出的控制器240，控制器240可以可操作地联接到各个阀)，并且重整器堆232a、232b、232c、232d、232e的转化率是独立可控的(例如，通过控制器240)，所以沿燃烧器206的轴向长度的来自重整器堆232a、232b、232c、232d、232e的输出产物248被构造为被控制成实现轴向温度分布，以通过“迟贫”方法等来减少排放。例如，重整器堆232a、232b、232c、232d、232e可以是独立可控的，以沿燃烧室内的燃烧器206的轴向长度，控制输出产物248的体积和成分(例如，％h2)，来影响其中的轴向温度分布，从而通过“迟贫”燃烧方法来减少排放。
113.将理解的是，在所描绘的实施例中，重整器堆232a、232b、232c、232d、232e中的每一个重整器堆被构造为接收来自相同的气流输送系统153的空气流和通过相同的燃料输送系统146的燃料流。然而，在替代的示例性实施例中，所示的重整器系统可以包括多于一个的气流输送系统153、多于一个的燃料输送系统146或两者。在这种示例性实施例中，重整器系统可以被构造为以比其他重整器堆232a、232b、232c、232d、232e高或低的温度、压力、流率或其组合，向重整器堆232a、232b、232c、232d、232e中的一个重整器堆提供空气流；可以被构造为以比其他重整器堆232a、232b、232c、232d、232e高或低的温度、压力、流率或其组合，向重整器堆232a、232b、232c、232d、232e中的一个重整器堆提供燃料流。这可以促进对通过燃烧室228的轴向温度分布的更大程度的控制。
114.尽管为了例释的目的，在重整器堆232a、232b、232c、232d、232e之间提供了间隔，但是重整器堆232a、232b、232c、232d、232e可以沿燃烧器206在轴向方向a上的长度完全覆
盖燃烧室228的衬套208、210。
115.在下面更详细描述的替代实施例中，不同的重整器堆232可以在轴向方向a上沿不同长度延伸。在一些实施例中，重整器堆232沿燃烧器206在轴向方向a上的长度部分覆盖燃烧室228的衬套208、210。
116.在下面更详细描述的替代实施例中，不同的重整器堆232可以具有不同的尺寸(由径向方向r上的高度表示)。这里，重整器堆232的尺寸大体上对应于较大的转化率(例如，产生移动通过重整器堆232的更多富氢燃料)。
117.仍然参考图5，所描绘的示例性重整器系统进一步包括多个重整器堆234a、234b、234c、234d、234e。
118.然而，这里，多个重整器堆234a、234b、234c、234d、234e围绕燃烧器206的内衬208延伸或集成到燃烧器206的内衬208中。多个重整器堆234a、234b、234c、234d、234e沿轴向方向a分布，并且通过连接件440、442、444、446以级联布置(例如，串行流动布置)一个接一个地连接。这里，在多个重整器堆234a、234b、234c、234d、234e中的一个重整器堆(图5的实施例中的第一重整器堆234a)处接收到的来自燃料输送系统146的燃料246(和/或未示出的来自气流输送系统153的空气)被构造为经由连接件440、442、444、446被提供给多个重整器堆234a、234b、234c、234d、234e中的另一个重整器堆(图5的实施例中的多个重整器堆234b、234c、234d、234e中的其余重整器堆)。
119.连接件可以被构造为控制从一个重整器堆234到下一个重整器堆的流。例如，可以减小连接件440、442、444、446中的每一个的沟槽的尺寸，以减少通过沟槽的流的量。此外，连接件440、442、444、446可以包括阀，这些阀被构造为被控制成控制从一个重整器堆234到下一个重整器堆的流。
120.在图5中，第一重整器堆234a通过第一燃料流动管线448被连接到燃料输送系统146；第二重整器堆234b通过第一连接件440被连接到第一重整器堆234a；第三重整器堆234c通过第二连接件442被连接到第二重整器堆234b；第四重整器堆234d通过第三连接件444被连接到第三重整器堆234c；以及第五重整器堆234e通过第四连接件446被连接到第四重整器堆234d。
121.例如，重整器堆234(也参见图3)的沟槽247(参见图3)可以通过连接件440、442、444、446连接。
122.尽管未描绘，但是将理解的是，在至少某些示例性实施例中，重整器系统可以类似地被构造为以类似的级联方式向多个重整器堆234a、234b、234c、234d、234e提供空气流。
123.将理解的是，这种构造提供了沿燃烧器206在轴向方向a上的长度对来自多个重整器堆234a、234b、234c、234d、234e的输出产物248的控制和分布。
124.现在特别参考图6，多个重整器堆232a、232b围绕限定燃烧室228的外衬210延伸，或者集成到限定燃烧室228的外衬210中。多个重整器堆232沿轴向方向a分布，并且独立地接收氧化剂244(参见图3，例如，来自气流输送系统153的空气)和来自燃料输送系统146的燃料246(参见图3)。
125.在图6中，多个重整器堆232中的第一重整器堆232a通过包括阀502的第一空气流动管线500被连接到气流输送系统153，并且通过包括阀506的第一燃料流动管线504被连接到燃料输送系统146；以及多个重整器堆232中的第二重整器堆232b通过包括阀512的第二
空气流动管线510被连接到气流输送系统153，并且通过包括阀516的第二燃料流动管线514被连接到燃料输送系统146。这里，第一重整器堆232a比第二重整器堆232b在轴向方向a上覆盖燃烧室228的外衬210的更大长度。更具体地，第一重整器堆232a比第二重整器堆232b在轴向方向上具有更大长度。
126.例如，第一重整器堆232a沿轴向方向a的长度可以比第二重整器堆232b沿轴向方向a的长度大至少约5％，诸如大至少约10％，诸如大至少约20％，诸如大至少约25％，诸如大至少约40％，诸如大至少约60％，诸如大高达约1,000％。
127.此外，对于所描绘的实施例，第一重整器堆232a在第二重整器堆232b的上游，并且第二重整器堆232b被定位成在轴向方向a上处于、邻近、接近、靠近等燃烧室228的下游端526(例如，燃烧室228沿轴向方向a的最下游位置)。例如，第二重整器堆232b的上游端与燃烧室228的上游端520(例如，燃烧室228沿轴向方向a的最上游位置，例如，在圆顶212或开口229处)间隔开距离522。第二重整器堆232b在距离522的下游(例如，在燃烧室228的下游区段524处或邻近下游端526)向燃烧室228提供输出产物248b。可以在上游端520和下游端526之间测量燃烧室228在轴向方向a上的长度528。
128.由于到重整器堆232a、232b的燃料和空气流(例如，流率)由控制器240独立控制，因此沿燃烧器206的轴向长度的来自重整器堆232a、232b的输出产物248a、248b可以被控制成实现轴向温度分布，以通过“迟贫”方法等来减少排放。
129.例如，控制器240可以相对于第一重整器堆232a的燃料流率和/或氢转化率(例如，由较长的输出产物“箭头”表示)来增加到第二重整器堆232b的燃料流率和/或第二重整器堆232b的氢转化率，以修改输出产物248a、248b的成分，例如，增加输出产物248b中的％h2，导致燃烧室中的下游次级燃烧的增加。输出产物248a、248b的这种分布或成分可以提供燃烧室228内生成的燃烧气体的更完全的燃烧以及某些排放(诸如no
x
)的减少。此外，将理解的是，尽管对于图6的实施例，第一重整器堆232a(上游重整器堆)比第二重整器堆232b(下游重整器堆)具有更长的轴向尺寸，但是在其他示例性实施例中，这种构造可以相反，使得下游重整器堆比上游重整器堆具有更长的轴向尺寸。
130.到下游区段524的距离522可以是燃烧室228的长度528的至少30％。例如，在某些示例性实施例中，距离522可以大于或等于燃烧室228在轴向方向a上的长度528的一半。例如，到下游区段524的距离522可以是燃烧室228在轴向方向a上的长度528的至少三分之二、至少五分之三或至少七分之四。这种构造可以确保第二重整器堆232b被定位成向燃烧室228内的燃烧气体提供期望量的次级下游燃烧/热量添加，以影响燃烧气体中的不期望组分(诸如no
x
)的量。
131.现在参考图7，将描述根据本公开的示例性实施例的集成重整器和燃烧器组件200。
132.图7的示例性集成重整器和燃烧器组件200可以以与图6的示例性集成重整器和燃烧器组件200类似的方式构造。例如，重整器堆232围绕限定燃烧室228的外衬210延伸或集成到限定燃烧室228的外衬210中。重整器堆232可以接收氧化剂244(例如，来自气流输送系统153的空气)和来自燃料输送系统146(图7中未示出)的燃料246。
133.重整器堆232被定位成在轴向方向a上处于、邻近、接近、靠近等燃烧室228的下游端526。重整器堆232的上游端与燃烧室228的上游端520(例如，圆顶212或开口229)间隔开
距离522。
134.这里，重整器堆232是最前面的重整器堆232。
135.在该实施例中，距离522表示燃料首先通过开口229被提供给燃烧室228的上游位置(例如，所描绘的实施例中的上游端520)与燃料或输出产物248接下来被提供给燃烧室228的下游位置之间的距离。重整器堆232在距离522的下游(例如，在燃烧室228的下游区段524处或邻近下游端526)向燃烧室228提供输出产物248。可以在上游端520和下游端526之间在轴向方向a上测量燃烧室228的长度528。
136.距离522可以类似于上面关于图6描述的距离522。例如，到下游区段524的距离522可以是燃烧室228的长度528的至少30％。在某些示例性实施例中，距离522可以大于或等于燃烧室228在轴向方向a上的长度528的一半。例如，到下游区段524的距离522可以是燃烧室228在轴向方向a上的长度528的至少三分之二、至少五分之三或至少七分之四。
137.到下游区段524的距离522可以大于或等于燃烧室228在轴向方向a上的长度528的一半。例如，到下游区段524的距离522可以是燃烧室228在轴向方向a上的长度528的三分之二、五分之三、七分之四等。
138.沿燃烧器206在轴向方向a上的长度的一部分的来自重整器堆232的输出产物248可用于实现期望的轴向温度分布，特别是下游区段524内的期望的轴向温度分布。这种构造可以通过“迟贫”燃烧方法来减少排放。例如，输出产物248将包括氢气(h2)，其可以促进燃烧室228内的次级下游燃烧，潜在地提供了流过其中的燃烧气体的更完全的燃烧。
139.在某些示例性实施例中，控制器240可以修改到重整器堆232的燃料流率、到重整器堆232的空气流率、提供给重整器堆232的空气的温度、重整器堆232的转化率或其组合，以修改提供给燃烧室228的输出产物248的成分、温度、流率或其组合，从而例如促进燃烧室228内的燃烧气体在燃烧室228的下游区段524附近或在燃烧室228的下游区段524内的更完全的燃烧。
140.根据示例性方法，航空燃料流通过限定在燃烧室228的上游端520处的开口229被提供给燃烧器206的燃烧室228，以开始燃烧室228内的初始燃烧。此外，输出产物流248在燃烧室228的下游区段524处从重整器堆232被提供到燃烧室228，以在燃烧室228内的初始燃烧的下游位置处开始燃烧室内的次级燃烧。
141.参考图8的示例性实施例，将描述根据本公开的附加示例性实施例的集成重整器和燃烧器组件200。图8的示例性集成重整器和燃烧器组件200可以以与图6的示例性集成重整器和燃烧器组件200类似的方式构造。例如，图8的示例性集成重整器和燃烧器组件200包括重整器堆232，重整器堆232围绕限定燃烧室228的外衬210延伸或集成到限定燃烧室228的外衬210中。重整器堆232可以接收来自气流输送系统153的氧化剂244和来自燃料输送系统146(图8中未示出)的燃料246。
142.图8的重整器堆232包括第一重整器堆232a和第二重整器堆232b，第一重整器堆232a被定位成在轴向方向a上处于、邻近、接近、靠近等燃烧室228的上游端520。第二重整器堆232b被定位成在轴向方向a上处于、邻近、接近、靠近等燃烧室228的下游端526。第二重整器堆232b的上游端与燃烧室228的上游端520(例如，在圆顶212或开口229处)间隔开距离522。
143.第一重整器堆232a在距离522的上游向燃烧室228提供输出产物248a，并且第二重
整器堆232b在距离522的下游(例如，在燃烧室228的下游区段524或邻近下游端526)向燃烧室228提供输出产物248b。可以在上游端520和下游端526之间测量燃烧室228的轴向长度528。
144.此外，第二重整器堆232b的尺寸(例如，径向方向r上的高度550)大于第一重整器堆232a的尺寸(例如，径向方向r上的高度552)。在某些实施例中，可以通过在径向方向r上端对端地堆叠重整器或简单地使用较长的重整器来实现径向方向上的较大的高度。
145.较大的高度可以允许第二重整器堆232b具有较高的转化率。附加地或替代地，较大的高度可以允许第二重整器堆232b以更好地促进更完全的燃烧并因此促进较少排放的方式，在下游端526附近向燃烧室228提供输出产物248b。
146.例如，较大的高度可以允许在重整器中提供更多的催化剂。在一些实施例中，高度可以指重整器中的催化剂的量。例如，重整器可以具有相同高度，但催化剂的量不同。可以在下游重整器堆中提供更多催化剂，以实现更高的转化率。这里，可以控制流，因为更多的催化剂可以在重整器上产生更大的压降。
147.例如，控制器240控制第二重整器堆232b的转化率，并且控制对应于到第二重整器堆232b的燃料流的阀，以控制在燃烧室228的下游区段524处提供的输出产物248b。
148.由于转化率的增加，因此输出产物248b是富氢的。
149.此外，第二重整器堆232b在下游区段524处提供输出产物(迟贫)，这减少了输出产物248b的停留时间，并因此降低了no
x
。
150.该书面描述使用示例来公开本公开，包括最佳模式，并且使本领域的任何技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何装置或系统以及进行任何结合的方法。本公开的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。
151.进一步的方面由以下条款的主题提供：
152.一种用于飞行器的推进系统，所述飞行器包括飞行器燃料供应部，所述推进系统包括：涡轮机，所述涡轮机包括以串行流动顺序布置的压缩机区段、燃烧器和涡轮区段，所述燃烧器限定燃烧室和在所述燃烧室的上游端处的开口，所述涡轮机限定轴向方向和径向方向，所述燃烧器被构造为通过所述开口接收来自所述飞行器燃料供应部的航空燃料流；和重整器堆，所述重整器堆围绕所述燃烧室延伸，并且被构造为向所述燃烧室提供输出产物，所述重整器堆包括在所述径向方向上对准的多个重整器。
153.根据这些条款中的一项或多项所述的推进系统，其中所述重整器堆沿所述轴向方向定位在所述燃烧室的下游区段处。
154.根据这些条款中的一项或多项所述的推进系统，其中所述推进系统在所述燃烧器的所述开口和所述重整器堆的上游端之间限定在所述轴向方向上的下游距离，并且其中所述下游距离是所述燃烧室在所述轴向方向上的长度的至少30％。
155.根据这些条款中的一项或多项所述的推进系统，其中所述下游距离是所述燃烧室在所述轴向方向上的所述长度的至少一半。
156.根据这些条款中的一项或多项所述的推进系统，其中所述下游距离大于所述燃烧室在所述轴向方向上的所述长度的三分之二。
157.根据这些条款中的一项或多项所述的推进系统，其中在所述轴向方向上的所述下游距离是所述开口与进入所述燃烧室的输出产物的下一个下游流之间的距离。
158.根据这些条款中的一项或多项所述的推进系统，其中所述重整器堆是最前面的重整器堆。
159.根据这些条款中的一项或多项所述的推进系统，其中所述燃烧器包括至少部分地限定所述燃烧室的外衬和内衬，其中所述重整器堆围绕所述外衬和所述内衬中的至少一个延伸或集成到所述外衬和所述内衬中的至少一个。
160.根据这些条款中的一项或多项所述的推进系统，所述重整器堆包括沟槽，所述沟槽围绕所述重整器堆在所述径向方向上的外侧和内侧中的一个延伸。
161.根据这些条款中的一项或多项所述的推进系统，其中所述重整器堆是cpox重整器和自热重整器中的一个，其中如果所述重整器堆是cpox重整器，则所述重整器堆被构造为接收空气，而如果所述重整器堆是自热重整器，则所述重整器堆被构造为接收蒸汽。
162.一种用于涡轮机的集成重整器和燃烧器组件，所述涡轮机限定轴向方向和径向方向，所述集成重整器和燃烧器组件包括：燃烧器，所述燃烧器限定燃烧室和在所述燃烧室的上游端处的开口，所述燃烧器被构造为当结合到所述涡轮机中时，通过所述开口接收航空燃料流；和重整器堆，所述重整器堆围绕所述燃烧室延伸，并且被构造为向所述燃烧室提供输出产物，所述重整器堆包括在所述径向方向上对准的多个重整器。
163.根据这些条款中的一项或多项所述的集成重整器和燃烧器组件，其中所述重整器堆沿所述轴向方向定位在所述燃烧室的下游区段处。
164.根据这些条款中的一项或多项所述的集成重整器和燃烧器组件，其中所述集成重整器和燃烧器组件在所述燃烧器的所述开口和所述重整器堆的上游端之间限定在所述轴向方向上的下游距离，并且其中所述下游距离是所述燃烧室在所述轴向方向上的长度的至少30％。
165.根据这些条款中的一项或多项所述的集成重整器和燃烧器组件，其中所述下游距离是所述燃烧室在所述轴向方向上的所述长度的至少一半。
166.根据这些条款中的一项或多项所述的集成重整器和燃烧器组件，其中所述下游距离大于所述燃烧室在所述轴向方向上的所述长度的三分之二。
167.根据这些条款中的一项或多项所述的集成重整器和燃烧器组件，其中在所述轴向方向上的所述下游距离是所述开口与进入所述燃烧室的输出产物的下一个下游流之间的距离。
168.根据这些条款中的一项或多项所述的集成重整器和燃烧器组件，其中所述重整器堆是最前面的重整器堆。
169.根据这些条款中的一项或多项所述的集成重整器和燃烧器组件，其中所述燃烧器包括至少部分地限定所述燃烧室的外衬和内衬，其中所述重整器堆围绕所述外衬和所述内衬中的至少一个延伸或集成到所述外衬和所述内衬中的至少一个。
170.根据这些条款中的一项或多项所述的集成重整器和燃烧器组件，所述重整器堆包括沟槽，所述沟槽围绕所述重整器堆在所述径向方向上的外侧和内侧中的一个延伸。
171.一种操作推进系统的方法，所述推进系统包括涡轮机和重整器堆，所述涡轮机限定轴向方向，所述方法包括：通过限定在燃烧室的上游端处的开口向所述涡轮机的燃烧器
的所述燃烧室提供航空燃料流，以开始所述燃烧室内的初始燃烧；和在所述燃烧室的下游区段处向所述燃烧室提供来自所述重整器堆的输出产物流，以在所述燃烧室内的所述初始燃烧的下游位置处开始所述燃烧室内的次级燃烧。

技术特征：
1.一种用于飞行器的推进系统，所述飞行器包括飞行器燃料供应部，其特征在于，所述推进系统包括：涡轮机，所述涡轮机包括以串行流动顺序布置的压缩机区段、燃烧器和涡轮区段，所述燃烧器限定燃烧室和在所述燃烧室的上游端处的开口，所述涡轮机限定轴向方向和径向方向，所述燃烧器被构造为通过所述开口接收来自所述飞行器燃料供应部的航空燃料流；和重整器堆，所述重整器堆围绕所述燃烧室延伸，并且被构造为向所述燃烧室提供输出产物，所述重整器堆包括在所述径向方向上对准的多个重整器。2.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，其中所述重整器堆沿所述轴向方向定位在所述燃烧室的下游区段处。3.根据权利要求2所述的推进系统，其特征在于，其中所述推进系统在所述燃烧器的所述开口和所述重整器堆的上游端之间限定在所述轴向方向上的下游距离，并且其中所述下游距离是所述燃烧室在所述轴向方向上的长度的至少30％。4.根据权利要求3所述的推进系统，其特征在于，其中所述下游距离是所述燃烧室在所述轴向方向上的所述长度的至少一半。5.根据权利要求3所述的推进系统，其特征在于，其中所述下游距离大于所述燃烧室在所述轴向方向上的所述长度的三分之二。6.根据权利要求3所述的推进系统，其特征在于，其中在所述轴向方向上的所述下游距离是所述开口与进入所述燃烧室的输出产物的下一个下游流之间的距离。7.根据权利要求3所述的推进系统，其特征在于，其中所述重整器堆是最前面的重整器堆。8.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，其中所述燃烧器包括至少部分地限定所述燃烧室的外衬和内衬，其中所述重整器堆围绕所述外衬和所述内衬中的至少一个延伸或集成到所述外衬和所述内衬中的至少一个。9.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，所述重整器堆包括沟槽，所述沟槽围绕所述重整器堆在所述径向方向上的外侧和内侧中的一个延伸。10.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，其中所述重整器堆是cpo
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重整器和自热重整器中的一个，其中如果所述重整器堆是cpo
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重整器，则所述重整器堆被构造为接收空气，而如果所述重整器堆是自热重整器，则所述重整器堆被构造为接收蒸汽。

技术总结
一种系统和方法，包括围绕燃烧室延伸的重整器堆。重整器堆被构造为向燃烧室提供输出产物。物。物。


技术研发人员：王宏刚 迈克尔
受保护的技术使用者：通用电气公司
技术研发日：2022.12.26
技术公布日：2023/7/11