具有燃料电池的推进系统的安全管理的制作方法

1.本公开涉及包括燃料电池的推进系统的安全管理系统及其操作方法。


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.当发生损坏或意外操作事件时，燃料和燃烧气体可能会在燃烧区段中出现安全问题。例如，机械故障或泄漏可能导致不安全水平的危险气体或意外燃烧。必须提供对这种燃烧器区段事件的安全检测和管理。
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燃料电池和燃烧器组件的立体图。
8.图3是图2的示例性集成燃料电池和燃烧器组件的示意轴向视图。
9.图4是根据本公开的示例性方面的燃料电池组件的燃料电池的示意图，该燃料电池可并入图2的示例性集成燃料电池和燃烧器组件中。
10.图5是根据本公开的示例性方面的包括集成燃料电池和燃烧器组件的燃气涡轮发动机的示意图。
11.图6是根据本公开的示例性方面的运载器和推进系统的示意图。
12.图7是根据本公开的示例性方面的用于燃气涡轮发动机的安全管理系统的示意图。
13.图8是根据本公开的示例性方面的用于燃气涡轮发动机的安全管理系统的操作方法的流程图。
14.图9是根据本公开的另一个示例性方面的用于燃气涡轮发动机的安全管理系统的操作方法的流程图。
具体实施方式
15.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。
16.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。
17.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。
18.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。
19.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。
20.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。
21.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。
22.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。
23.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。
24.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。
25.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。
26.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。
27.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％)。
28.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。
29.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。
30.术语“燃烧发动机”是指用于通过燃烧反应施加的力来生成扭矩输出的涡轮机械部件。可以独立于诸如电或燃料电池部件之类的其他推进或发电部件来描述燃烧发动机。
31.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。
32.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。
33.提供了一种用于操作飞行器的推进系统的系统和方法。该推进系统包括燃料电池组件，该燃料电池组件包括燃料电池，燃料电池限定出口，该出口定位成从燃料电池中移除输出产物。推进系统进一步包括燃烧发动机，诸如涡轮机，涡轮机包括燃烧区段，该燃烧区段被构造为接收来自飞行器的飞行器燃料供应部的航空燃料流，并且进一步被构造为接收来自燃料电池的输出产物。该系统和方法大体上被构造为确定至少一个操作参数是否已经达到安全阈值，并且当至少一个操作参数已经达到安全阈值时，执行安全动作。安全阈值可以指示对推进系统的一个或多个安全危害，包括火灾、机械损坏或危险气体泄漏。在确定已经达到安全阈值之后，安全动作被构造为控制燃料电池组件的操作和燃烧发动机的操作，以确保安全处理可能的危险。
34.本公开的系统和方法大体上可以通过利用集成到燃烧器组件中的燃料电池组件的操作效果来导致紧急情况下的安全操作。控制燃烧发动机和燃料电池组件中的每一个提供了对这种紧急情况的有效管理。例如，燃烧发动机和燃料电池组件中的一个可以在增加的负载下操作，以考虑到另一个的安全必须的减少或关闭。这种控制可以在紧急事件中提供冗余及安全的持续操作。
35.如以下将更详细讨论的，燃料电池是电化学装置，其可以通过燃料(诸如氢)与氧化剂(诸如大气中所含的氧)的电化学反应来将来自燃料的化学能转换为电能。燃料电池系统可以有利地用作能量供应系统，因为在与至少某些现有系统相比时，燃料电池系统可以被认为是环境优越和高效的。为了提高系统效率和燃料利用率并减少外部用水量，燃料电池系统可以包括阳极再循环回路。由于单个燃料电池只能生成约1v的电压，因此可以将多个燃料电池堆叠在一起(其可以称为燃料电池堆)，以生成期望电压。燃料电池可以包括固体氧化物燃料电池(sofc)、熔融碳酸盐燃料电池(mcfc)、磷酸燃料电池(pafc)和质子交换
膜燃料电池(pemfc)，它们大体上都以其各自的电解质命名。
36.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。
37.对于所描绘的实施例，发动机被构造为高旁通涡轮风扇发动机100。如图1所示，涡轮风扇发动机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，涡轮风扇发动机100包括风扇区段102和设置在风扇区段102下游的涡轮机104。
38.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。
39.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。多个风扇叶片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，以便在其间限定旁通气流通道140。
40.以这种方式，将理解的是，涡轮风扇发动机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，涡轮风扇发动机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。
41.仍然参考图1，涡轮风扇发动机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涡轮风扇发动机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涡轮风扇发动机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和涡轮风扇发动机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和涡轮风扇发动机100(例如，向hp轴122)，以将机械功添加回涡轮风扇发动机10(例如，用于启动涡轮风扇发动机100)。
42.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向涡轮风扇发动机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包括集成燃料电池和燃烧器组件200。对于所描述的实施例，一条或多条燃料输送管线150向集成燃料电池和燃烧器组件200提供燃料流。
43.然而，将理解的是，图1中描绘的示例性涡轮风扇发动机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。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。此外，尽管示例性涡轮风扇发动机100包括管道式风扇126，但在其他示例性方面，涡轮风扇发动机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，例如航海燃气涡轮发动机。
44.现在参考图2，示意性地示出的是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描述为涡轮风扇发动机100)中使用的集成燃料电池和燃烧器组件200的一部分。
45.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。
46.集成燃料电池和燃烧器组件200大体上包括燃料电池组件204(图2中仅部分地描绘；也参见图3至图5)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。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。如下文将更详细描述的，可以为内通路224提供吹扫气体入口225。
47.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(未标记)。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。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。
48.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。
49.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)。
50.在包括集成燃料电池和燃烧器组件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，集成燃料电池和燃烧器组件200进一步包括点火器231。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，集成燃料电池和燃烧器组件200可以附加地包括专用燃料电池点火器233(以虚线描绘)。特别地，对于图2的实施例，专用燃料电池点火器233定位在燃料电池的至少一部分的下游，特别是在燃料电池堆(如下所述)的至少一部分的下游。以这种方式，专用燃料电池点火器233可以更有效地燃烧燃料电池的输出产物。
51.如上所述和图2中示意性地描绘，集成燃料电池和燃烧器组件200进一步包括燃料电池组件204。所描绘的示例性燃料电池组件204包括第一燃料电池堆232和第二燃料电池堆234。更具体地，第一燃料电池堆232与外衬210一起构造，并且第二燃料电池堆234与内衬208一起构造。再更具体地，第一燃料电池堆232与外衬210集成，并且第二燃料电池堆234与内衬208集成。下面将更详细地描述燃料电池组件204的操作，并且更具体地，燃料电池组件204的燃料电池堆(例如，第一燃料电池堆232或第二燃料电池堆234)的操作。同样如下文更详细描述的，吹扫气体入口225可以设置为与第一燃料电池堆232和第二燃料电池堆234中的一个或多个流体连通，例如直接向第一燃料电池堆232和第二燃料电池堆234中的至少一个提供气流。
52.对于所描述的实施例，燃料电池组件204被构造为固体氧化物燃料电池(“sofc”)组件，其中第一燃料电池堆232被构造为第一sofc燃料电池堆，并且第二燃料电池堆234被构造为第二sofc燃料电池堆(各自具有多个sofc)。将理解的是，sofc大体上是直接通过氧化燃料来产生电力的电化学转换装置。一般来说，燃料电池组件，并且特别是燃料电池，其特征在于所使用的电解质材料。本公开的sofc大体上可以包括固体氧化物或陶瓷电解质。这类燃料电池大体上呈现出高的综合热电效率、长期稳定性、燃料灵活性和低排放。
53.此外，示例性燃料电池组件204进一步包括第一电力转换器236和第二电力转换器238。第一燃料电池堆232通过第一多个电源电缆(未标记)与第一电力转换器236电连通，并且第二燃料电池堆234通过第二多个电源电缆(未标记)与第二电力转换器238电连通。
54.第一电力转换器236控制从对应的第一燃料电池堆232中汲取的电流，并且可以将电力从直流(“dc”)电力转换为处于另一电压电平的dc电力或交流(“ac”)电力。类似地，第二电力转换器238控制从第二燃料电池堆234汲取的电流，并且可以将电力从dc电力转换为处于另一电压电平的dc电力或ac电力。第一电力转换器236、第二电力转换器238或两者都可以电联接到电总线(诸如下面描述的电总线326)。
55.集成燃料电池和燃烧器组件200进一步包括燃料电池控制器240，燃料电池控制器
240与第一电力转换器236和第二电力转换器238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，燃料电池控制器240可以向第一电力转换器236和第二电力转换器238发送电流或功率设定点信号，并且可以接收例如来自第一电力转换器235和第二电力转换器238的电压或电流反馈信号。燃料电池控制器240可以以与下面参考图5描述的控制器240相同的方式构造。
56.将理解的是，在至少某些示例性实施例中，第一燃料电池堆232、第二燃料电池堆234或两者都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，根据本公开的示例性实施例，描绘了集成燃料电池和燃烧器组件200的简化横截面视图。尽管为了简单起见，图3中仅描绘了第一燃料电池堆232，但第二燃料电池堆234可以以类似的方式构造。
57.如图所示，第一燃料电池堆232在周向方向c上围绕燃烧室228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。更具体地，第一燃料电池堆232包括沿周向方向c布置的多个燃料电池242。在图3中可见的燃料电池242可以是燃料电池242的单个环，其中燃料电池242沿轴向方向a堆叠在一起(参见图2)，以形成第一燃料电池堆232。在另一个实例中，燃料电池242的多个附加环可以被放置在彼此的顶部，以形成沿中心线轴线101伸长的第一燃料电池堆232。
58.如下文将更详细地解释的，参考图5，第一燃料电池堆232中的燃料电池242被定位为接收来自例如压缩机区段的排放空气244和来自燃料输送系统146的燃料246。燃料电池242使用该空气244和至少一些该燃料246来生成电流，并将部分氧化的燃料246和未使用部分的空气248朝向中心线轴线101径向引导到燃烧室228中。集成燃料电池和燃烧器组件200将燃烧室228中的部分氧化的燃料246和空气248燃烧成燃烧气体，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。
59.此外，现在参考图4，提供了作为图2的集成燃料电池和燃烧器组件200的第一燃料电池堆232的立体图的示意图。第二燃料电池堆234可以以类似的方式形成。
60.描绘的第一燃料电池堆232包括壳体250，壳体250具有燃烧出口侧252和与燃烧出口侧252相对的侧254，燃料和空气入口侧256和与燃料和空气入口侧256相对的侧588，以及侧260、262。侧260、侧258和侧254在图4的立体图中不可见。
61.将理解的是，第一燃料电池堆232可以包括例如从第一燃料电池堆232的一端(例如，燃料和空气入口侧256)到第一燃料电池堆232的另一端(例如，侧258)并排“堆叠”的多个燃料电池。因此，将进一步理解的是，燃烧出口侧252包括多个燃烧出口264，每个燃烧出口来自第一燃料电池堆232中的燃料电池。在操作期间，燃烧气体266(本文也称为“输出产物”)从燃烧出口264引导出壳体250。如本文所述，燃烧气体266使用未被第一燃料电池堆232的壳体250内的燃料电池消耗的燃料和空气来生成。燃烧气体266被提供给燃烧室228，并在操作期间燃烧以生成燃烧气体，燃烧气体用于为燃气涡轮发动机100(以及结合燃气涡轮发动机100的运载器/飞行器)生成推力。
62.燃料和空气入口侧256包括一个或多个燃料入口268和一个或多个空气入口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用于第一燃料电池堆232的燃料源(诸如含氢气体或下文进一步描述的燃料处理单元的一个或多个加压容器)流体联接。一个或多个空气入口270中的每个空气
入口与用于燃料电池的空气(诸如从压缩机区段和/或以下也进一步描述的空气处理单元排出的空气)源流体联接。一个或多个入口268、270分开接收来自外部燃料和空气源的燃料和空气，并将燃料和空气分开引导到燃料电池中。
63.在某些示例性实施例中，图2至图4的第一燃料电池堆232可以以与例如2018年12月17日提交的美国专利申请公开号2020/0194799a1中描述的示例性燃料电池系统(标记为100)中一个或多个类似的方式构造，该美国申请的全部内容通过引用并入本文。将进一步理解的是，图2的第二燃料电池堆234可以以与第一燃料电池堆232类似的方式构造，或者替代地，可以以任何其他合适的方式构造。
64.现在参考图5，将描述根据本公开的示例性实施例的集成燃料电池和燃烧器组件200的操作。更具体地，图5提供了根据本公开的实施例的燃气涡轮发动机100以及集成燃料电池和燃烧器组件200的示意图。在某些示例性实施例中，燃气涡轮发动机100以及集成燃料电池和燃烧器组件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。
65.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和燃料电池组件204的集成燃料电池和燃烧器组件200。
66.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、第二燃料输送管线150b和第三燃料输送管线15c。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到燃料电池组件204的第一燃料流，通过第二燃料输送管线150b也到燃料电池组件204(并且特别是到下文描述的空气处理单元)的第二燃料流，以及通过第三燃料输送管线150c到燃烧器206的第三燃料流。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)，以及与第三燃料输送管线150c相关联的第三燃料阀151c(例如，用于控制第三燃料流)。
67.燃气涡轮发动机100进一步包括压缩机排出系统和气流输送系统。更具体地，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。
68.燃气涡轮发动机100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，其也与气流输送系统气流连通，用于向集成燃料电池和燃烧器组件200的燃料电池组件204提供压缩气流。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。
69.压缩机排出系统(和气流供应管道288)与气流输送系统气流连通，用于向燃料电池组件204提供压缩气流，如将在下面更详细地解释的。
70.仍然参考图5，集成燃料电池和燃烧器组件200的燃料电池组件204包括燃料电池堆294，燃料电池堆294可以以与例如上述第一燃料电池堆232类似的方式构造。燃料电池堆294示意性地描述为具有阴极侧296、阳极侧298和定位在它们之间的电解质300的单个燃料电池。大体上将理解的是，电解质300在操作期间可以将负氧离子从阴极侧296传导到阳极侧298，以生成电流和电力。
71.简单地说，将理解的是，燃料电池组件204进一步包括燃料电池传感器302，燃料电池传感器302被构造为感测指示燃料电池组件操作参数的数据，燃料电池组件操作参数诸如燃料电池堆294(例如，燃料电池的阴极侧296或阳极侧298)的温度，燃料电池堆294内(例如，燃料电池的阴极侧296或阳极侧298内)的压力，和/或来自燃料电池组件204的输出产物的成分(例如，化学成分)。
72.阳极侧298可以支持生成电的电化学反应。燃料可以经由通过电解质300的扩散，利用从阴极侧296接收到的氧离子而在阳极侧298中被氧化。该反应可以在阳极侧298中产生自由电子形式的热、蒸汽和电，其可以用于向能量消耗装置(诸如下文描述的一个或多个附加电装置328)供电。可以使用从能量消耗装置返回到阴极侧296的电子，经由阴极氧化剂的氧还原来产生氧离子。
73.阴极侧296可以耦合到阴极氧化剂源，诸如大气中的氧。阴极氧化剂被限定为供应到阴极侧296的氧化剂，燃料电池系统在发电时使用阴极侧296。阴极侧296对于从阴极氧化剂接收到的氧离子，可以是可渗透的。
74.电解质300可以与阳极侧298和阴极侧296连通。电解质300可以使氧离子从阴极侧296通向阳极侧298，并且可以具有很小的电导率或没有电导率，以防止自由电子从阴极侧296通向阳极侧298。
75.固体氧化物燃料电池(诸如燃料电池堆294)的阳极侧可以由镍/氧化钇稳定的氧化锆(ni/ysz)金属陶瓷构成。阳极侧中的镍用作燃料氧化的催化剂和电流导体。在燃料电池堆294的正常操作期间，操作温度可以大于或等于约700℃，并且阳极中的镍(ni)由于主要是氢燃料气体的连续供应而保留其还原形式。
76.燃料电池堆294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，燃料电池堆294可以联接到燃烧器206的衬套(例如，内衬208或外衬210)或以其他方式与其集成。以这种方式，燃料电池堆294也可以布置在集成燃料电池和燃烧器组件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。
77.如图5所示，燃料电池组件204还包括燃料处理单元304和空气处理单元306。燃料处理单元304可以是用于生成富氢燃料流的任何合适结构。例如，燃料处理单元304可以包括燃料重整器或催化部分氧化转换器(cpo
x
)，用于为燃料电池堆294产生富氢燃料流。空气处理单元306可以是任何合适的结构，用于将提供给其的空气温度升高到足够高以实现燃料电池温度控制的温度(例如，约600℃至约800℃)。例如，在描绘的实施例中，空气处理单元包括预燃烧器系统，预燃烧器系统基于通过第二燃料输送管线150b的燃料流来操作，被构造用于例如在瞬态条件(诸如启动、关闭和异常情况)期间通过燃烧来升高空气的温度。
78.在描绘的示例性实施例中，燃料处理单元304和空气处理单元306在壳体308内被歧管在一起，以向燃料电池堆294提供调节空气和燃料。
79.然而，应当理解，燃料处理单元304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。附加地或替代地，燃料处理单元304还可以包括与燃料电池堆294集成的重整器。因此，应当理解，燃料处理单元304可以使用如本文所述的燃料重整器来提供重整燃料。类似地，应当理解，图5的空气处理单元306可以替代地是热交换器或另一个装置，用于将提供给其的空气的温度升高到足够高以实现燃料电池温度控制的温度(例如，约600℃至约800℃)。
80.如上所述，压缩机排出系统(和气流供应管道288)与气流输送系统气流连通，用于向燃料电池组件204提供压缩气流。气流输送系统包括用于向燃料处理单元304提供气流的阳极气流管道310和相关联的阳极气流阀312、用于向空气处理单元306提供气流的阴极气流管道314和相关联的阴极气流阀316、以及用于直接向燃料电池堆294(或者更确切地，向燃料电池的阴极侧296)提供气流的阴极旁通空气管道318和相关联的阴极旁通空气阀320。燃料输送系统146被构造为通过第一燃料输送管线150a向燃料处理单元304提供第一燃料流，并且通过第二燃料输送管线150b向空气处理单元306提供第二燃料流(例如，如果提供的话，作为用于预燃烧器系统的燃料)。
81.燃料电池堆294输出作为燃料电池功率输出322产生的电力。此外，燃料电池堆294将阴极空气排放和阳极燃料排放(为了清晰起见，都没有标记)引导到燃烧器206的燃烧室228中。
82.在操作中，空气处理单元306被构造为加热/冷却通过阴极气流管道314进入的压缩空气的一部分，以生成要被引导到燃料电池堆294中的处理空气，从而促进燃料电池堆294起作用。空气处理单元306接收来自第二燃料输送管线150b的第二燃料流，并且可以例如燃烧这种第二燃料流，以将接收到的空气加热至期望温度(例如，约600℃至约800℃)，从而促进燃料电池堆294起作用。由空气处理单元306处理的空气被引导到燃料电池堆294中。在本公开的实施例中，如图所示，阴极旁通空气管道318和由空气处理单元306处理的空气可组合成组合空气流，以被送入燃料电池堆294的阴极552。
83.此外，如图5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至燃料处理单元304以用于产生富氢燃料流(例如，优化燃料流的氢含量)，以也被送入燃料电池堆294。将理解的是，并且如下文讨论的，到燃料电池堆294(例如，阴极侧296)的空气(处理空气和旁通空气)流和从燃料处理单元304到燃料电池堆294(例如，阳极侧298)的燃料可以促进发电。
84.由于燃料电池堆294的入口空气可能仅来自上游压缩机区段，而没有任何其他单独控制的空气源，因此将理解的是，从压缩机区段排出的燃料电池堆294的入口空气会受到在不同飞行阶段发生的空气温度变化的影响。仅作为说明性示例，燃气涡轮发动机100的压缩机区段中的特定位置内的空气可以在怠速期间以200℃工作、在起飞期间以600℃工作、在巡航期间以268℃工作等。引导到燃料电池堆294的入口空气的这种类型的温度变化可能会导致燃料电池堆294的陶瓷材料出现显著的热瞬态问题(或甚至是热冲击)，其范围可能从开裂到失效。
85.因此，通过在压缩机区段和燃料电池堆294之间流体连接空气处理单元306，空气处理单元306可以用作控制装置或系统，以将由空气处理单元306处理并引导到燃料电池堆294中的空气维持在期望的操作温度范围(例如，正或负100℃，或优选地正或负50℃，或者
正或负20℃)内。在操作中，可通过控制到空气处理单元306的燃料流来控制提供给燃料电池堆294的空气的温度(相对于从压缩机区段排出的空气的温度)。通过增加到空气处理单元306的燃料流，可以提高到燃料电池堆294的气流的温度。通过减少到空气处理单元306的燃料流，可以降低到燃料电池堆294的气流的温度。可选地，不能向空气处理单元306输送燃料，以防止空气处理单元306提高和/或降低从压缩机区段排出并引导到空气处理单元306中的空气的温度。
86.此外，如以虚线所描绘的，燃料电池组件204进一步包括围绕燃料电池294延伸的气流旁通管道321，以允许由空气处理单元306调节(并与通过管道318的任何旁通空气组合)的气流的一部分或全部绕过燃料电池294的阴极侧296，并直接进入燃烧室228。气流旁通管道321可以与燃料电池294热连通。燃料电池组件进一步包括围绕燃料电池294延伸的燃料旁通管道323，以允许来自燃料处理单元304的重整燃料的一部分或全部绕过燃料电池294的阳极侧298，并直接进入燃烧室228。
87.如上面简要提及的，燃料电池堆294将发送到燃料电池堆294的来自燃料处理单元304的阳极燃料流和由空气处理单元306处理的空气转换为dc电流形式的电能，即燃料电池功率输出322。该燃料电池功率输出322被引导至电力转换器324，以便将该dc电流转换为能够被一个或多个子系统有效利用的dc电流或ac电流。特别地，对于所描绘的实施例，电力从电力转换器被提供给电总线326。电总线326可以是专用于燃气涡轮发动机100的电总线、结合燃气涡轮发动机100的飞行器的电总线或其组合。电总线326与一个或多个附加电装置328电连通，一个或多个附加电装置328可适于从燃料电池堆294汲取电流或向燃料电池堆294施加电负载。一个或多个附加电装置328可以是电源、功率耗散器(power sink)或两者。例如，附加电装置328可以是储电装置(诸如一个或多个电池)、电机(发电机、电动机或两者)、电推进装置等。例如，一个或多个附加电装置328可以包括燃气涡轮发动机100的启动器电动机/发电机。
88.仍然参考图5，燃气涡轮发动机100进一步包括传感器330。在所示的实施例中，传感器330被构造为感测指示燃气涡轮发动机100的燃烧区段114内的火焰的数据。例如，传感器330可以是温度传感器，其被构造为感测指示燃烧区段114的出口温度、涡轮区段的入口温度、排气温度或其组合的数据。附加地或替代地，传感器330可以是任何其他合适的传感器或传感器的任何合适组合，其被构造为感测一个或多个燃气涡轮发动机操作条件或参数，包括指示燃气涡轮发动机100的燃烧区段114内的火焰的数据。
89.此外，如图5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。
90.控制器240可操作地连接到在燃气涡轮发动机100和燃料输送系统146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可操作地连接到压缩机排出系统的阀(阀278、282、286)、气流输送系统的阀(阀312、316、320)和燃料输送系统146的阀(分流器274、阀151a、151b、151c)，以及燃气涡轮发动机100的传感器330和燃料电池传感器302。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(包括燃气涡轮发动机传感器330和燃料电池传感器302)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、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)提供数据(例如，指令)。
91.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。
92.一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(例如方法600)、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。附加地和/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。
93.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、316、320)和燃料输送系统146的阀(分流器274，阀151a、151b、151c)，以及燃气涡轮发动机100的传感器330和燃料电池传感器302)、结合燃气涡轮发动机100的飞行器等通信。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。
94.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。
95.将理解的是，燃气涡轮发动机100、示例性燃料输送系统146、示例性集成燃料电池和燃烧器组件200以及示例性燃料电池组件204仅作为示例提供。在其他实施例中，集成燃料电池和燃烧器组件200以及燃料电池组件204可以具有任何其他合适的构造。例如，在其他示例性实施例中，燃料电池组件204可以包括任何其他合适的燃料处理单元304。附加地或替代地，例如当燃气涡轮发动机100的燃烧器被构造为燃烧氢燃料，而燃料输送组件146被构造为向集成燃料电池和燃烧器组件200，特别是向燃料电池组件204，提供氢燃料时，燃料电池组件204可以不需要燃料处理单元304。
96.如上简要所述，燃料电池组件204可以与电总线326电连通，电总线326可以是燃气涡轮发动机100的电总线、飞行器的电总线、或其组合。现在简要参考图6，提供了根据本公开的实施例的飞行器400的示意图，飞行器400包括一个或多个燃气涡轮发动机100(标记为100a和100b)，每个发动机都具有集成燃料电池和燃烧器组件200(标记为200a和200b)，以及与一个或多个燃气涡轮发动机100电连通的飞行器电总线326。
97.特别地，对于所描述的示例性实施例，飞行器400被提供为包括机身402、尾翼404、第一机翼406、第二机翼408和推进系统。推进系统大体上包括联接至第一机翼406或与第一机翼406集成的第一燃气涡轮发动机100a和联接至第二机翼408或与第二机翼408集成的第二燃气涡轮发动机100b。然而，将理解的是，在其他实施例中，可以提供任何其他合适数量和/或构造的燃气涡轮发动机100(例如，安装在机身上、安装在尾翼上等)。
98.第一燃气涡轮发动机100a大体上包括第一集成燃料电池和燃烧器组件200a以及第一电机410a。第一集成燃料电池和燃烧器组件200a大体上可以包括第一燃料电池组件。第一电机410a可以是嵌入式电机、偏置电机(例如，能够通过附件齿轮箱或合适的齿轮系与燃气涡轮发动机100一起旋转)等。例如，在某些示例性实施例中，第一电机410a可以是第一燃气涡轮发动机100a的启动器电动机/发电机。
99.类似地，第二燃气涡轮发动机100b大体上包括第二集成燃料电池和燃烧器组件200b以及第二电机410b。第二集成燃料电池和燃烧器组件200b大体上可以包括第二燃料电池组件。第二电机410b也可以是嵌入式电机、偏置电机(例如，能够通过附件齿轮箱或合适的齿轮系与燃气涡轮发动机100一起旋转)等。例如，在某些示例性实施例中，第二电机410b可以是第二燃气涡轮发动机100b的启动器电动机/发电机。
100.在图6的实施例中，飞行器400附加地包括电总线326和监督控制器412。此外，将理解的是，飞行器400和/或推进系统包括各自与电总线326电连通的一个或多个电装置414和电能存储单元416。电装置414可以表示一个或多个飞行器功率负载(例如，航空电子系统、控制系统、电动推进器等)、一个或多个电源(例如，辅助动力单元)等。电能存储单元416可以是例如用于存储电力的电池组等。
101.电总线326进一步电连接到第一电机410a和第一燃料电池组件，以及电连接到第二电机410b和第二燃料电池组件。监督控制器412可以以与图5的控制器240类似的方式构造，或者可以与专用于第一燃气涡轮发动机100a的第一燃气涡轮发动机控制器和专用于第二燃气涡轮发动机100b的第二燃气涡轮发动机控制器操作地通信。
102.以这种方式，将理解的是，监督控制器412可以被构造为接收来自第一燃气涡轮发动机100a的燃气涡轮发动机传感器330a和来自第二燃气涡轮发动机100b的燃气涡轮发动机传感器330b的数据，并且可以进一步被构造为向第一和第二燃气涡轮发动机100a、100b的各种控制元件(诸如阀)发送数据(例如，命令)。
103.此外，将理解的是，对于所描绘的实施例，飞行器400包括一个或多个飞行器传感器418，其被构造为感测指示飞行器400的各种飞行操作的数据，包括例如海拔、环境温度、环境压力、气流速度等。监督控制器412可操作地连接到这些飞行器传感器418，以从这些飞行器传感器418接收数据。
104.除了接收来自传感器330a、330b、418的数据并向控制元件发送数据之外，监督控制器412还被构造为控制通过电总线326的电力流。例如，监督控制器412可以被构造为命令
并接收来自一个或多个电机(例如，第一电机410a和第二电机410b)、一个或多个燃料电池组件(例如，第一燃料电池组件和第二燃料电池组件)或两者的期望电力提取，并且向一个或多个电机(例如，第一电机410a和第二电机410b)、一个或多个燃料电池组件(例如，第一燃料电池组件和第二燃料电池组件)中的另一个或两者提供全部或部分提取的电力。这些动作中的一个或多个动作可以根据下面概述的逻辑来进行。
105.现在转向图7，以示意性的形式描绘了安全管理系统500。所描绘的安全管理系统500包括燃料电池组件504、燃烧发动机506和控制器540。燃料电池组件504和燃烧发动机506可以形成图1的燃气涡轮发动机100的不同部分。例如，燃料电池组件504可以通过燃料电池燃烧发动机接口517与燃烧发动机506可操作地连接。如上面参考图2-4更详细描述的，燃料电池组件504和燃烧发动机506可以形成燃气涡轮发动机100的集成部件，但是仍然可以基于独立的操作能力而被分开限定和控制。
106.应当理解，图7中示意性地描绘的燃料电池组件504可以包括本文其他地方关于其他实施例描述的任何特征。如图所示，燃料电池组件504包括第一燃料电池堆532和第二燃料电池堆534。可以提供例如参考图5的燃料电池传感器302所描述的各种传感器。图7的实施例描绘了布置在第一燃料电池堆532内的第一堆传感器533和布置在第二燃料电池堆534内的第二堆传感器535。第一堆传感器533和第二堆传感器535可以被构造为检测相应的第一燃料电池堆532和第二燃料电池堆534的一个或多个操作参数。可以在燃料电池堆532、534的外部，但在燃料电池组件504内，为燃料电池组件504提供进一步的传感器。例如，第一燃料电池组件传感器505可以设置在第一燃料电池堆532的附近，但在第一燃料电池堆532的外部，而第二燃料电池组件传感器507可以设置在第二燃料电池堆534的附近，但在第二燃料电池堆534的外部。传感器可以进一步设置在燃料电池组504的外部，用于监测燃料电池组件504或其周围条件。例如，可以提供燃料电池组件外部传感器503。
107.在各种实施例中，燃料电池组件传感器503、505、507、533、535可以以上面参考图5中的燃料电池传感器302描述的任何方式构造。例如，燃料电池组件传感器503、505、507、533、535中的一个或多个可以被构造成感测指示燃料电池组件操作参数的数据，燃料电池组件操作参数诸如燃料电池堆532、534的温度，燃料电池堆532、534内的压力，和/或来自燃料电池组件504的输出产物的成分(例如，化学成分)。也可以例如通过燃料电池组件外部传感器503，在燃料电池组件504的附近，但在燃料电池组件504的外部，进行温度或燃烧检测。
108.图7中描绘了燃料电池负载544，燃料电池负载544可操作地连接到燃料电池组件504，并且可以通过燃料电池负载控制545连接。燃料电池负载544可以是从燃料电池组件504汲取能量的任何数量的电或机械负载。如下文更详细地描述的，燃料电池负载控制545可以与控制器540一起操作，以例如关闭、开启、增加或减少燃料电池组件504上的负载。
109.还可以提供燃料电池控制器554。例如，燃料电池控制器554可以是可操作的，以控制燃料电池负载控制545。燃料电池控制器554还可以被提供用于增加、减少、开启或切断燃料电池504的输出。可以通过上面参考图5更详细地描述的各种机构来控制燃料电池504的输出。
110.如同样参考图2所描述的，还可以为燃料电池组件504提供吹扫气体入口525。例如，吹扫气体入口525可以由旁通气流供应，以向包括第一燃料电池堆532和第二燃料电池堆534的燃料电池组件504供应空气。例如在减少或关闭燃料电池组件504的输出的紧急情
况下，可以选择性地向燃料电池组件供应吹扫气体。也可以提供其他吹扫气体源，包括来自压缩机区段的排出气流、超临界co2、还原气体(4％h2和96％n2)和安全气体n2。
111.现在转向图7描绘的燃烧发动机506，燃烧发动机506包括风扇526、lp压缩机510、hp压缩机512、燃烧区段514、hp涡轮516和lp涡轮518。这些部件中的每个部件都可以如上面参考图5更详细地描述的那样被构造。还可以提供例如参考图5的燃气涡轮发动机传感器330所描述的多种传感器。如图7所示，燃烧发动机506包括涡轮机传感器511。涡轮机传感器511可以被构造成测量涡轮机的各种操作参数(参见图1)。例如，涡轮机传感器511可以被构造成检测一个或多个涡轮机械部件的转速、温度、气体浓度或流率，或者在一个或多个涡轮机械部件处的转速、温度、气体浓度或流率。
112.图7中描绘的燃烧发动机506的燃烧区段514还可以包括一个或多个传感器。例如，燃烧区段内部传感器513可以设置在燃烧区段514内，并且燃烧区段外部传感器515可以设置在燃烧区段514外。每个燃烧区段传感器513、515可以被构造为检测燃烧区段的操作参数，诸如温度、气体浓度或流率等。
113.图7中描绘了连接到燃烧发动机负载546的燃烧发动机506。燃烧发动机负载546大体上可以包括对发动机的推力或旋转的阻力。此外，燃烧发动机负载546可以包括辅助负载，诸如发电机。可以诸如利用燃烧发动机负载控制547来调控燃烧发动机负载546。该燃烧发动机负载控制547可以包括任何数量的电子或机械装置，以开启、关闭、减少或增加燃烧发动机506上的负载。因此，燃烧发动机506的控制可以包括对燃料输送系统、引气系统或可变几何致动系统中的各种阀、致动器等的控制。这种控制可用于调控进入或离开燃烧发动机的燃料或空气流、燃烧发动机的温度和其他变量。如下文更详细地描述的，燃烧发动机负载控制547可以通过控制器540可操作。尽管燃烧发动机负载546被描绘为与lp涡轮相连，但是应当理解，燃烧发动机负载546可以在各种其他位置从燃烧发动机506汲取能量，并且可以从各种其他部件汲取能量。
114.图7的燃烧发动机506还包括燃烧发动机控制器556。燃烧发动机控制器506可以被构造为操作如上所述的燃烧发动机负载控制547。燃烧发动机控制器556也可以被构造为例如通过切断、开启、增加或减少输出，来调控燃烧发动机506的输出。调控燃烧发动机506的输出可以以各种方式，诸如调控通过燃烧发动机506的气流或燃料流，来进行。尽管燃烧发动机控制器556被描绘为与燃烧区段514相连，但是应当理解，燃烧发动机控制器556可以被可操作地连接到燃烧发动机506的各种部件。
115.图7描绘了控制器540的另一个实施例。例如，控制器540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、用于推进系统的监督控制器、其组合等。控制器540可以可操作地连接到各种其他控制器。例如，控制器540可以与燃料电池控制器554和燃烧发动机控制器556可操作地连接。在各种实施例中，控制器540、554、556可以无线连接或利用有线电连接连接，或者可以各自集成到单个控制器中。应当理解，在正常操作期间或者在与控制器540断开连接的情况下，燃料电池控制器554和燃烧发动机控制器556也可以被构造为独立地操作。
116.在描绘的安全管理系统500中，控制器540被可操作地连接到在燃料电池组件504和燃烧发动机506内、与燃料电池组件504和燃烧发动机506连接、或在燃料电池组件504和燃烧发动机506附近的各种传感器、阀等。更具体地，对于所描绘的示例性方面，控制器540
被可操作地连接到燃料电池组件传感器503、505、507、533、535中的每一个和燃烧发动机传感器511、513、515中的每一个。如将从下面的描述中理解的是，控制器540可以与这些部件有线或无线通信。例如，控制器540可以通过燃料电池控制器554和燃烧发动机控制器556与各种传感器中的每一个通信。以这种方式，控制器540可以从各种输入(包括燃料电池控制器554及其相关联的传感器，以及燃烧发动机控制器556及其相关联的传感器)接收数据，可以做出控制决策，并且可以向各种输出提供数据(例如，指令)，各种输出诸如来自燃烧发动机506的能量输出、来自燃料电池组件504的能量输出、燃烧发动机负载控制546和燃料电池负载控制545(进一步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、以及如参考图5所述的引导燃气涡轮发动机100内的燃料流的燃料输送系统146)。还应当理解，控制器540也可以直接连接到例如燃料电池控制器554和/或燃烧发动机控制器556的一个或多个输入和输出。
117.特别参考控制器540的操作，在至少某些实施例中，控制器540可以包括一个或多个计算装置542。计算装置542可以包括一个或多个处理器542a和一个或多个存储器装置542b。一个或多个处理器542a可以包括任何合适的处理装置，诸如微处理器、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542b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。
118.一个或多个存储器装置542b可以存储能够由一个或多个处理器542a访问的信息，如上面参考图5更详细地描述的，包括可以由一个或多个处理器542a执行的计算机可读指令542c。同样如上所述，存储器装置542b可以进一步存储可以由处理器542a访问的数据542d。
119.计算装置542还包括网络接口542e，网络接口542e被构造为例如与燃料电池控制器554和燃烧发动机控制器556通信，以及与燃气涡轮发动机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、316、320)和燃料输送系统146的阀(分流器274、阀151a、151b、151c)，以及燃气涡轮发动机100的传感器330和燃料电池传感器302))和/或结合燃气涡轮发动机100的飞行器等通信。
120.燃料电池燃烧发动机接口517在图7中的示意性表示可以表示如上面参考图5描述的集成燃料电池和燃烧器组件200。尽管在图7中没有描绘燃料电池组件504和燃烧发动机506之间的直接控制通信，但是应当理解，如下文更详细描述的控制路径也可以行进穿过这种燃料电池燃烧发动机接口517。例如，来自控制器540的通信可以从其网络接口542e行进到燃烧发动机控制器556，然后，燃烧发动机控制器556中继通信，或响应于来自控制器540的通信，将通信传输到燃料电池控制器554。各种网络接口，有线或无线网络接口，还可以被构造在燃烧发动机控制器556和燃料电池控制器554之间。
121.现在转向图8，提供了描述飞行器的推进系统的操作的流程图，更具体地，提供了用于操作飞行器及其推进系统的安全管理系统500的方法600。如参考图7所描述的，安全管理系统500包括至少一个传感器，例如上面参考图7描述的任何传感器。如图8的第一过程601中所示，这些传感器可以构造为确定指示推进系统的至少一个操作参数的数据。应当理解，本文所指的推进系统至少包括燃烧发动机506和燃料电池组件504(参见图7)。如上所述，处理器，诸如处理器542a或者燃料电池控制器554或燃烧发动机控制器556的处理器，被
构造为基于来自传感器(参见图7)的输入来进行确定。例如，处理器542a可以被构造为在第二过程602中确定至少一个操作参数是否已经达到安全阈值。
122.例如，燃料电池组件传感器503、505、507、533、535可以被构造为检测燃料电池组件504的至少一个第一操作参数，其可以是温度或其他合适的参数。这种传感器可用于确定燃料电池安全事件。燃烧发动机传感器511、513、515可以被构造为检测燃烧发动机506的至少一个第二操作参数，其可以是温度或其他合适的参数。应当理解，这种传感器不需要直接检测对应的操作参数，但是可以替代地进行推断或计算，或以其他方式确定指示对应的操作参数的数据。这种传感器可用于确定燃烧发动机安全事件。
123.在子过程610和611中，可以为燃烧发动机506和燃料电池组件504独立地确定操作参数。例如，可以为燃烧发动机506和燃料电池组件504中的每一个检测一个或多个温度。然而，应当理解，来自燃料电池组件504的传感器的检测和来自燃烧发动机506的传感器的检测可以一起导致安全管理系统500或整个燃气涡轮发动机100的操作参数。
124.参考第二过程602，安全阈值可以是指对于其安全问题存在于可检测或可预测条件中的任何数量的参数。安全阈值可以是上限或下限，超过上限或下限，安全操作是不可能的或不太可能的。该安全阈值是可调谐特性，并且可以被设定为考虑各种规定、操作条件和/或安全因素。应当理解，可以基于所使用的操作参数，通过超过或低于安全阈值，来完成达到安全阈值。
125.例如，可以基于最大温度、最小温度、燃烧检测、最大转速、最小转速、最大线速度、最小线速度、最大气体浓度或最小气体浓度来设定安全阈值。还应当理解，安全阈值可以是多个变量的合成，例如温度和气体浓度的组合，其中检测到的气体浓度的增加会降低达到上限阈值所需的温度增加，反之亦然。如上面参考图7所描述的，处理器542a可以被构造为基于以下中的任何一个来确定是否已经达到安全阈值：至少一个第一操作参数达到第一阈值；至少一个第二操作参数达到第二阈值；和/或至少一个第一操作参数和至少一个第二操作参数达到组合阈值。使用上面参考第一过程601描述的示例，被构造为检测燃料电池组件504的至少一个第一操作参数的燃料电池组件传感器503、505、507、533、535和被构造为检测燃烧发动机506的至少一个第二操作参数的燃烧发动机传感器511、513、515可用于确定是否已经达到安全阈值。
126.在第一示例中，可以提供火灾检测传感器或传感器集合，以检测如图7所示的燃料电池堆532、534外的火灾(或确定指示燃料电池堆532、534外的火灾的数据)。该示例可以被称为火灾事件或火灾检测事件。火灾检测传感器可以是与飞行器一起提供的传感器，或者可以包括第一燃料电池组件传感器505、第二燃料电池组件传感器507或燃料电池组件外部传感器503。可以以各种方式，诸如通过温度、气体浓度和/或颗粒浓度，来实现火灾检测。也可以从被构造为检测机械或结构故障的各种其他传感器推断出对火灾或火灾风险的间接检测。
127.在第二示例中，可以提供危险气体检测器，以检测一个或多个区域中的危险气体的泄漏或其他不安全浓度。危险气体检测器可以被提供作为上面参考图7描述的一个或多个传感器，例如燃料电池组件外部传感器503。在如上面参考图5中的cpo
x
所述的实施例中，富氢气体可能从燃料电池堆532、534泄漏。气体浓度可以相对于低爆炸限制(lel)被测量，低爆炸限制(lel)表示为空气中危险可燃气体或溶剂蒸汽的百分比，也称为最大危险气体
浓度。这里遇到的潜在可燃气体包括氢和一氧化碳。其他传感器可以与lel传感器结合使用(诸如温度传感器)，其中可接受的lel检测的范围可以进一步基于温度。在各种实施例中，安全阈值可以被构造成使得其被5％、10％、15％、20％、25％或30％的lel超过。
128.在第三示例中，传感器或传感器集合可以被构造为确定推进力损失。这些传感器可以包括用于各种气流的线速度传感器和/或燃气涡轮发动机100的旋转传感器。还可以例如通过在风扇叶片脱落(fbo)事件之后检测风扇126、526的不平衡来检测机械损坏。可以通过使用这种传感器来检测超速事件，超速事件可以包括超过最大发动机速度的预期。
129.在第三过程603中，处理器542a可以被构造为响应于传感器检测到的操作参数或基于传感器的检测而计算出的操作参数来执行安全动作。响应于检测到的达到安全阈值的操作参数的安全动作是可调谐的，以实现预期的安全操作结果。在各种实施例中，安全动作被构造为控制燃料电池组件504的操作和控制燃烧发动机506的操作。应当注意，作为安全或紧急措施，可能期望使用安全阈值作为二进制开/关开关，其中其他系统可以是可操作的，以处理高于或低于安全阈值的调谐。
130.本文结合第三过程603所描述的，第四过程604响应于安全动作控制燃料电池组件504的操作，并且第五过程605响应于安全动作控制燃烧发动机506的操作。控制操作可以包括修改燃料电池组件504或燃烧发动机506的输入或输出，如下面各种示例中所述的。应当理解，第四过程604和第五过程605可以是同时发生的或独立定时的。
131.在上面关于火灾检测所描述的第一示例中，执行安全动作可以包括减少或关闭到燃料电池组件504的燃料和/或空气。此外，可以例如通过参考图7描述的吹扫气体入口525，将吹扫气体引入到燃料电池组件504中。应当理解，应当在已经切断到燃料电池堆532、534的燃料之后，提供吹扫气体，以帮助灭火。另外，执行安全动作可以包括使燃料电池组件504与一个或多个负载断开连接，例如使用燃料电池负载控制545来限制燃料电池组件504与燃料电池负载544的连接或使燃料电池组件504与燃料电池负载544断开连接。也可以相对于燃烧发动机506来执行较早的、同时发生的或随后的安全动作。例如，可以例如通过增加对燃烧发动机506的燃料供应来增加燃烧发动机506的输出。增加燃烧发动机506的输出可以有利地解决由于减少燃料电池组件504的输出而引起的功率损失。
132.在上面关于危险气体检测所描述的第二示例中，执行安全动作可以包括减少或关闭到燃料电池组件504的燃料和/或空气。另外，执行安全动作可以包括使燃料电池组件504与一个或多个负载断开连接，例如使用燃料电池负载控制545，以限制燃料电池组件504与燃料电池负载544的连接或断开连接。在该示例中，提供气流以降低危险气体水平可能是有利的。可以控制燃烧发动机506，以通过转速增加输出，并因此通过发动机增加线性空速。例如，如果发动机速度低于某个阈值，则可以接合电动机或启动器。例如，如果发动机不旋转，则可以接合启动器，以增加发动机的转速，并因此增加通过危险气体积聚区域的流。在实施例中，至少一个传感器是燃烧发动机506的速度传感器，其被构造为检测燃烧发动机506的转速。处理器542a或燃烧发动机控制器556的处理器进一步被构造为确定转速是否已经达到转速阈值。在该进一步的示例中，安全动作进一步包括当转速已经通过下降到低于最小转速而达到转速阈值时，将燃烧发动机的转速增加到高于转速阈值。
133.在上面关于推进力损失所描述的第三示例中，执行安全动作可以包括减少或切断燃烧发动机506的输出。例如，到燃烧发动机506的燃料和/或空气供应可以被限制或切断，
以将转速降低到安全水平。安全动作还可以包括增加燃料电池组件504的输出。例如，可以将燃料电池组件504控制到最大输出水平，从而增加燃料电池组件504的输出。作为另一个示例，可以控制燃料电池组件504以较高的燃料利用率操作，从而减少来自燃气涡轮发动机的燃料浪费和/或有害排放。例如在燃烧器通过贫喷或富喷而关闭的情况下，或在燃气涡轮发动机不能再有效地燃烧来自燃料电池组件504的排气产物的其他各种情形下，这种构造可以提供进一步的环境益处。
134.现在转向第六过程606，可以响应于安全动作和在第三、第四和第五过程603、604、605中进行的控制的执行来传输安全指示。安全指示可以包括来源于安全动作或后续控制的信息。例如，可以传输范围消息，该范围消息指示飞行器的范围或对飞行器的范围的调整。在实施例中，向飞行计算机传输范围消息，该范围消息指示燃料电池组件504的最大范围。例如，参考上述第三示例，可以传输已经减小或损失推进力的发动机中的燃料电池组件504的最大范围。参考上面的第一示例，可以向飞行计算机传输范围消息，该范围消息指示燃气涡轮发动机100在没有燃料电池组件504的操作或具有燃料电池组件504的减少操作的情况下的最大范围。
135.现在转向图9，提供了用于操作飞行器及其推进系统的安全管理系统500的方法700的另一个实施例。图9的实施例与图8中的实施例的不同之处至少在于，其提供了执行预防动作和发出早期预警。第一过程701、第三过程703、第四过程704、第五过程705、第六过程706和子过程710、711大体上可以分别对应于参考图8描述的那些过程，特别是第一过程601、第三过程603、第四过程604、第五过程605、第六过程606和子过程610、611。图9的方法700还可以包括达到过程702b，其大体上可以与图8的第二过程602的对应之处在于，例如利用处理器542a确定操作参数已经达到安全阈值。
136.图9的实施例进一步提供了预测过程702a，其中，例如利用处理器542a，确定操作参数是否正在接近安全阈值。处理器542a可以被构造为确定一个或多个操作参数正在接近安全阈值，例如以向飞行员或飞行器计算机发出早期预警。在实施例中，处理器542a可以被构造为响应于确定至少一个操作参数正在接近安全阈值，执行与安全动作不同的预防动作。应当理解，响应于确定正在接近安全阈值所执行的预防动作可以不同于响应于确定已经达到安全阈值的安全动作，如下面参考第三过程703更详细地说明的。
137.在预测过程702a中，处理器542a可以被构造为确定朝向正在达到安全阈值的趋势。处理器542a可以进行各种计算和/或回归，以预测一个或多个操作参数的未来进展。例如，预测过程702a可以例如从模型估计或预测监测中确定相对于lel的气体浓度正在接近安全阈值，上面参考上面参考图8描述的第二示例描述了lel。
138.响应于预测过程702a，处理器542a可以被构造为响应于确定操作参数正在接近安全阈值来执行预防动作。例如，在预防过程712中，处理器542a可以基于对接近安全阈值的给定确定的预定响应来控制燃料电池组件504的操作。处理器542a还可以被构造为控制燃料电池组件504的操作，直到例如通过操作参数尚未达到安全阈值的确定和操作参数未接近安全阈值的确定，确定将可能不需要安全动作。例如，仍然参考上面的预测过程702a的示例，基于相对于lel的气体浓度正在接近安全阈值但尚未达到安全阈值的确定，则处理器542a可以被构造为减少到燃料电池组件504的一个或多个燃料电池的燃料流率。可以在预防步骤712中进行进一步的动作，例如通过增加到燃烧发动机506的燃料流率来解决减少的
燃料流率和可能来自燃料电池组件504的功率损失。可以进行这种动作以实现各种目标，诸如维持总功率输出(power offtake)需求。此外，预警过程714可以与预防过程712一起进行，例如以向操作员提供视觉、音频或其他预警。在实施例中，只有当确定操作参数正在接近安全阈值但尚未达到安全阈值时，才进行预防过程712和预警过程714。
139.如图9所示，如果确定操作参数已经达到安全阈值，则可以执行第三过程703中的安全动作。这样，第三过程703中安全动作的执行可以起到硬性限制的作用，其中一旦已经达到安全阈值，除了执行安全动作以确保返回安全操作参数水平或维持安全操作参数水平之外就别无选择。与安全动作相反，预防动作可以是可调整的，例如受制于飞行员输入。然而，应当理解，本文所述的安全动作不仅仅包括预防措施，例如通过控制燃料电池组件和燃烧发动机(包括各种附件)来专门应对如上面在各种示例中所描述的火灾检测、lel或推进力损失事件。应当进一步理解，由于这些安全动作的高优先级性质，它们可以被构造为一旦执行，就没有其他过程或输入可以干扰给定的安全动作。
140.该书面描述使用示例来公开本公开，包括最佳模式，并且还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。
141.进一步的方面由以下条款的主题提供：
142.第一条款提供了一种用于飞行器的安全管理系统，所述飞行器包括推进系统，所述推进系统包括燃料电池组件和燃烧发动机，所述安全管理系统包括：至少一个传感器，所述至少一个传感器被构造为检测所述推进系统的至少一个操作参数；控制器，所述控制器包括处理器和存储指令的存储器，所述指令在由所述处理器执行时，使所述控制器：确定所述至少一个操作参数已经达到安全阈值；并且当所述至少一个操作参数已经达到所述安全阈值时，执行安全动作，其中所述安全动作被构造为：控制所述燃料电池组件的操作；和控制所述燃烧发动机的操作。
143.另一条款提供了第一传感器，所述第一传感器被构造为检测所述燃料电池组件的至少一个第一操作参数；和第二传感器，所述第二传感器被构造为检测所述燃烧发动机的至少一个第二操作参数，其中所述处理器被构造为基于以下中的任何一个来确定已经达到所述安全阈值：所述至少一个第一操作参数达到第一阈值；所述至少一个第二操作参数达到第二阈值；和所述至少一个第一操作参数和所述至少一个第二操作参数达到组合阈值。
144.另一条款提供，所述安全动作包括：减少所述燃料电池组件和所述燃烧发动机中的一个的输出；和增加所述燃料电池组件和所述燃烧发动机中的另一个的输出。
145.另一条款提供，所述至少一个操作参数达到所述安全阈值对应于检测到所述燃料电池组件的燃料电池安全事件，并且其中所述安全动作包括：减少对所述燃料电池组件的燃料供应；和增加对所述燃烧发动机的燃料供应。
146.另一条款提供，所述燃料电池安全事件是火灾，并且其中所述安全动作进一步包括：切断对所述燃料电池组件的所述燃料供应；使吹扫气体流过所述燃料电池组件；和使负载与所述燃料电池组件断开连接。
147.另一条款提供，所述至少一个操作参数达到所述安全阈值对应于检测到超速事
件，并且其中所述安全动作包括：减少对所述燃烧发动机的燃料供应；和增加所述燃料电池组件的输出。
148.另一条款提供，所述安全动作进一步包括：切断对所述燃烧发动机的所述燃料供应；和向飞行计算机传输范围消息，所述范围消息指示所述燃料电池组件的最大范围。
149.另一条款提供，所述至少一个传感器包括危险气体检测器，其中所述安全阈值包括最大危险气体浓度，并且其中所述安全动作包括以下中的至少一个：减少对所述燃料电池组件的燃料供应；减少对所述燃料电池组件的空气供应；和减少所述燃料电池组件的负载。
150.另一条款提供，所述安全动作进一步包括以下中的至少一个：切断对所述燃料电池组件的所述燃料供应；切断对所述燃料电池组件的所述空气供应；和移除所述燃料电池组件的所述负载。
151.另一条款提供，所述至少一个传感器包括所述燃烧发动机的速度传感器，所述速度传感器被构造为检测所述燃烧发动机的转速，其中所述处理器进一步被构造为确定所述转速已经达到转速阈值，并且其中所述安全动作进一步包括当所述转速已经达到所述转速阈值时，将所述燃烧发动机的所述转速增加到高于所述转速阈值。
152.另一条款提供了一种操作飞行器的推进系统的方法，所述推进系统包括燃料电池组件和燃烧发动机，所述方法包括：确定指示所述推进系统的至少一个操作参数的数据；确定所述至少一个操作参数已经达到安全阈值；当所述至少一个操作参数已经达到所述安全阈值时，执行安全动作；响应于所述安全动作的执行，控制所述燃料电池组件的操作；和响应于所述安全动作的执行，控制所述燃烧发动机的操作。
153.另一条款提供了利用第一传感器检测所述燃料电池组件的至少一个第一操作参数；和利用第二传感器检测所述燃烧发动机的至少一个第二操作参数，基于以下中的任何一个确定已经达到所述安全阈值：所述至少一个第一操作参数达到第一阈值；所述至少一个第二操作参数达到第二阈值；和所述至少一个第一操作参数和所述至少一个第二操作参数达到组合阈值。
154.另一条款提供，所述安全动作包括：减少所述燃料电池组件和所述燃烧发动机中的一个的输出；和增加所述燃料电池组件和所述燃烧发动机中的另一个的输出。
155.另一条款提供，所述至少一个操作参数达到所述安全阈值对应于检测到所述燃料电池组件的燃料电池安全事件，并且其中所述安全动作包括：减少对所述燃料电池组件的燃料供应；和增加对所述燃烧发动机的燃料供应。
156.另一条款提供，所述燃料电池安全事件是火灾，并且其中所述安全动作进一步包括：切断对所述燃料电池组件的所述燃料供应；和使吹扫气体流过所述燃料电池组件。
157.另一条款提供，所述安全动作进一步包括使负载与所述燃料电池组件断开连接。
158.另一条款提供，所述至少一个操作参数达到所述安全阈值对应于检测到超速事件，并且其中所述安全动作包括：减少对所述燃烧发动机的燃料供应；和增加所述燃料电池组件的输出。
159.另一条款提供，所述安全动作进一步包括：切断对所述燃烧发动机的所述燃料供应；和向飞行计算机传输范围消息，所述范围消息指示所述燃料电池组件的最大范围。
160.另一条款提供，所述至少一个传感器包括危险气体检测器，其中所述安全阈值包
括最大危险气体浓度，并且其中所述安全动作包括以下中的至少一个：减少对所述燃料电池组件的燃料供应；减少对所述燃料电池组件的空气供应；和减少所述燃料电池组件的负载。
161.另一条款提供了利用所述燃烧发动机的速度传感器检测所述燃烧发动机的转速；确定所述转速已经达到转速阈值，并且其中所述安全动作进一步包括以下中的至少一个：切断对所述燃料电池组件的所述燃料供应；使所述负载与所述燃料电池组件断开连接；和当所述转速已经达到所述转速阈值时，增加所述燃烧发动机的转速。

技术特征：
1.一种用于飞行器的安全管理系统，所述飞行器包括推进系统，所述推进系统包括燃料电池组件和燃烧发动机，其特征在于，所述安全管理系统包括：至少一个传感器，所述至少一个传感器被构造为检测所述推进系统的至少一个操作参数；控制器，所述控制器包括处理器和存储指令的存储器，所述指令在由所述处理器执行时，使所述控制器：确定所述至少一个操作参数已经达到安全阈值；并且当所述至少一个操作参数已经达到所述安全阈值时，执行安全动作，其中所述安全动作被构造为：控制所述燃料电池组件的操作；和控制所述燃烧发动机的操作。2.根据权利要求1所述的安全管理系统，其特征在于，进一步包括：第一传感器，所述第一传感器被构造为检测所述燃料电池组件的至少一个第一操作参数；和第二传感器，所述第二传感器被构造为检测所述燃烧发动机的至少一个第二操作参数，其中所述处理器被构造为基于以下中的任何一个来确定已经达到所述安全阈值：所述至少一个第一操作参数达到第一阈值；所述至少一个第二操作参数达到第二阈值；和所述至少一个第一操作参数和所述至少一个第二操作参数达到组合阈值。3.根据权利要求1所述的安全管理系统，其特征在于，其中所述安全动作包括：减少所述燃料电池组件和所述燃烧发动机中的一个的输出；和增加所述燃料电池组件和所述燃烧发动机中的另一个的输出。4.根据权利要求3所述的安全管理系统，其特征在于，其中所述至少一个操作参数达到所述安全阈值对应于检测到所述燃料电池组件的燃料电池安全事件，并且其中所述安全动作包括：减少对所述燃料电池组件的燃料供应；和增加对所述燃烧发动机的燃料供应。5.根据权利要求4所述的安全管理系统，其特征在于，其中所述燃料电池安全事件是火灾，并且其中所述安全动作进一步包括：切断对所述燃料电池组件的所述燃料供应；使吹扫气体流过所述燃料电池组件；和使负载与所述燃料电池组件断开连接。6.根据权利要求3所述的安全管理系统，其特征在于，其中所述至少一个操作参数达到所述安全阈值对应于检测到超速事件，并且其中所述安全动作包括：减少对所述燃烧发动机的燃料供应；和增加所述燃料电池组件的输出。7.根据权利要求6所述的安全管理系统，其特征在于，其中所述安全动作进一步包括：切断对所述燃烧发动机的所述燃料供应；和向飞行计算机传输范围消息，所述范围消息指示所述燃料电池组件的最大范围。
8.根据权利要求1所述的安全管理系统，其特征在于，其中所述至少一个传感器包括危险气体检测器，其中所述安全阈值包括最大危险气体浓度，并且其中所述安全动作包括以下中的至少一个：减少对所述燃料电池组件的燃料供应；减少对所述燃料电池组件的空气供应；和减少所述燃料电池组件的负载。9.根据权利要求8所述的安全管理系统，其特征在于，其中所述安全动作进一步包括以下中的至少一个：切断对所述燃料电池组件的所述燃料供应；切断对所述燃料电池组件的所述空气供应；和移除所述燃料电池组件的所述负载。10.根据权利要求8所述的安全管理系统，其特征在于，其中所述至少一个传感器包括所述燃烧发动机的速度传感器，所述速度传感器被构造为检测所述燃烧发动机的转速，其中所述处理器进一步被构造为确定所述转速已经达到转速阈值，并且其中所述安全动作进一步包括当所述转速已经达到所述转速阈值时，将所述燃烧发动机的所述转速增加到高于所述转速阈值。

技术总结
一种用于飞行器或其推进系统的安全管理系统，推进系统包括燃料电池组件和燃烧发动机，该安全管理系统可以包括被构造为执行安全动作的各种传感器和控制器。至少一个传感器被构造为检测推进系统的至少一个操作参数，并且控制器被构造为确定至少一个操作参数已经达到安全阈值，并在至少一个操作参数已经达到安全阈值时，执行安全动作。安全动作被构造为控制燃料电池组件的操作和控制燃烧发动机的操作。作。作。


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：2022.12.27
技术公布日：2023/7/11