用燃料电池控制燃烧器动力学的系统和方法与流程

1.本公开涉及用于控制燃气涡轮发动机的推进系统中的燃烧器动力学(dynamics)的系统和方法，该推进系统包括燃料电池。


背景技术：

2.燃气涡轮发动机通常包括涡轮机和转子组件。燃气涡轮发动机(例如涡轮风扇发动机)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.诸如燃料温度、燃料成分、环境操作条件和/或燃气涡轮发动机上的操作负载的各种操作参数可导致燃烧区段内的燃烧动力学或压力脉冲。燃烧动力学是燃烧燃料-空气混合物的热量释放与燃烧室中的压力振荡之间相互作用的结果。这些动态压力波的频率范围可以从几赫兹到几千赫兹。压力波动、放热率波动和其他流动扰动形式的燃烧动力学可能导致诸如结构振动、向室传热过多的问题，从而可能导致系统故障。具体而言，压力脉冲会导致燃烧器和涡轮部件的机械损坏以及燃烧器中的火焰窒息(“稀吹”)。
5.因此，需要改进的系统来降低燃烧动力学。可以理解，减轻燃烧动力学可以有利地增加燃气涡轮发动机的操作灵活性。
附图说明
6.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：
7.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。
8.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。
9.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。
10.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。
11.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。
12.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。
13.图7是根据本公开的示例性实施例的操作推进系统的方法的流程图。
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、实例或说明”。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”及其派生词应与实施例如其在附图中被定向的相关。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”可以互换使用以将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.除非本文另有说明，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”、“大约”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说明，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(例如低于300华氏度，例如低于250华氏度，例如低于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、混合或排气特性)，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(例如燃料流动、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(例如最大可允许旋转速度)操作的部件。
31.短语“燃烧动力学”可指燃气涡轮发动机的燃烧区段内的压力、放热率和/或燃烧气体的流率的波动、振荡或脉冲。具体而言，“燃烧动力学”是指在燃气涡轮发动机的燃烧区段中的正常或标称操作条件之外的压力、放热率和/或流率的波动。燃烧动态波的频率范围可以从几赫兹到几千赫兹。
32.提供了一种用于操作飞行器的推进系统以减轻燃烧区段内的燃烧动力学的系统和方法。推进系统包括具有燃料电池的燃料电池组件。燃料电池限定出口和燃料电池组件操作条件，出口定位成从燃料电池移除输出产物。推进系统还包括涡轮机，涡轮机具有以串联流动顺序布置的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段。燃烧区段构造成接收来自飞行器燃料供应部的航空燃料流，并且进一步构造成接收来自燃料电池的输出产物。该系统和方法构造成将输出产物从燃料电池输送到燃烧区段以减轻燃烧区段内的燃烧动力学。
33.输出产物从燃料电池到燃烧区段的输送可以基于开环控制，使得输出产物基于查找表中存储的数据以预定量、预定成分和/或预定位置输送，如本文所用，查找表一般指图表、安排表或其他类似组织的存储数据。在这样的情况下，输出产物到燃烧区段的输送可以根据基于一个或更多操作条件或参数的推进系统的预定安排表，以便减轻(例如，减少、对抗或完全消除)燃烧动力学(例如，压力波动)，燃烧动力学否则可能会在推进系统的操作期间出现。
34.另外或替代地，燃料电池组件的操作条件可以基于接收到的数据来修改，例如，燃料电池组件可以基于闭环控制来操作。燃料电池组件操作条件可以是燃料处理单元操作条件、空气处理单元操作条件、燃料电池排放条件(包括输出产物的选择性分布)或燃料电池操作条件中的至少一个。可以基于感测的参数或反馈控制主动修改燃料电池操作条件。例如，该系统和方法可以包括接收指示燃烧区段内的燃烧动力学的数据。响应于接收到指示燃烧区段内的燃烧动力学的数据，该系统和方法还可以包括修改燃料电池组件操作条件以
减轻燃烧动力学。
35.本公开的系统和方法，例如上述系统和方法中的一个或多个，通常可以有利地防止、减少或消除燃烧区段内的燃烧动力学，燃烧动力学否则可能会降低发动机效率或损坏发动机硬件。更具体地，本公开的系统和方法，例如上述系统和方法中的一个或多个，可以利用与燃气涡轮发动机集成的燃料电池组件来减轻燃烧动力学，从而最小化对其他燃烧动力学减轻装置的需求，潜在地降低燃气涡轮发动机的成本、重量和复杂性。
36.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(例如氢)与氧化剂(例如大气中所含的氧)的电化学反应来将燃料的化学能转化为电能。燃料电池系统可以有利地用作能量供应系统，因为与至少某些现有系统相比，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产生约1v的电压，因此可以将多个燃料电池堆叠在一起(可以称为燃料电池堆)以产生所需的电压。燃料电池可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)，它们通常都以其各自的电解质命名。
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)、垂直于轴向方向a延伸的径向方向r和围绕轴向方向a延伸的周向方向c。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。
39.所描绘的示例性涡轮机104通常包括限定环形入口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。涡轮风扇发动机还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。多个风扇叶片128和盘130可通过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，环形风扇壳体或外机舱134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。
41.以这种方式，将理解的是，涡轮风扇发动机100通常包括第一流(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。通过这种构造，lp压缩机110通常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，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，应当理解，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，并且可与涡轮机104的一个或多个轴或线轴一起旋转。例如，在所描述的示例性实施例中，附件齿轮箱142通过合适的齿轮系144机械地联接到hp轴122并可与其一起旋转。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向涡轮风扇发动机100提供回动力。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，以生成电力，并且可以在其他操作期间向附件齿轮箱142和涡轮风扇发动机100(例如，向hp轴122)提供回动力，以向涡轮风扇发动机10添加回机械功(例如，用于启动涡轮风扇发动机100)。
43.此外，燃料输送系统146通常包括燃料源148(例如燃料箱)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。
44.然而，应当理解，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，例如涡轮轴发动机、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，例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螺距涡轮风扇发动机，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(例如lp轴124)之间的齿轮箱)，可以是可变螺距燃气涡轮发动机(即，包括具有可围绕它们各自的螺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，尽管本文未描述，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。
45.现在参考图2，图2示意性地示出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。
46.可以理解，燃烧区段114包括压缩机扩散器喷嘴202，并且大体沿轴向方向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。
47.集成燃料电池和燃烧器组件200通常包括燃料电池组件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通常包括沿径向方向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。
48.圆顶组件212靠近燃烧区段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也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(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。
49.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对压缩流体进行旋流。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。
50.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)。
51.如上所述和图2中示意性地描绘的，集成燃料电池和燃烧器组件200还包括燃料电池组件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。更具体地，又，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。
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(每个具有多个sofc)。将理解的是，sofc通常是直接通过氧化燃料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通常可以包括固体氧化物或陶瓷电解质。这类燃料电池通常呈现出高综合热效率和功率效率、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还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(例如下面描述的电总线326)。
55.集成燃料电池和燃烧器组件200还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236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.在许多实施例中，集成燃料电池和燃烧器组件200可以包括与控制器240可操作地通信的一个或多个传感器209。在示例性实施例中，一个或多个传感器209可以被构造为感测指示压力、放热率和/或燃烧气体的流率的波动(也可以称为燃烧动力学)的数据。特别地，一个或多个传感器209可以各自是动力学压力传感器，其被构造为感测指示燃烧室228内的压力的波动、脉冲或振荡的数据。如图所示，一个或多个传感器209可设置在燃烧室228内。例如，一个或多个传感器209可以设置在内衬208和/或外衬210上并且联接到内衬208和/或外衬210。替代地，一个或多个传感器209可设置在燃烧室228内或燃烧室228外的任何其他部件上，并与该部件联接。另外，如图所示，一个或多个传感器209可以设置在第一燃料电池堆232和第二燃料电池堆234的前面和/或后面。
57.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。
58.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(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。
59.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，燃烧气体被向下游引导到涡轮区段中，以驱动或辅助驱动其中的一个或多个涡轮。
60.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。
61.所示的第一燃料电池堆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。
62.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使用燃料和未被第一燃料电池堆232的壳体250内的燃料电池消耗的空气来生成。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(以及包含燃气涡轮发动机100的运载器/飞行器)生成推力。
63.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中的每一个与用于第一燃料电池堆232的燃料源流体联接，燃料源例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。一个或多个空气入口270中的每一个都与用于燃料电池的空气(例如从压缩机区段和/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分别接收来自外部燃料和空气源的燃料和空气，并将燃料和空气分别引导到燃料电池中。
64.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第2020/0194799a1号中描述的示例性燃料电池系统(标记为100)中的一个或多个类似的方式构造，该申请通过引用整体并入本文。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，或者可以以任何其他合适的方式构造。
65.此外，简要参考回图2，如将在下文更详细解释的，可以控制燃料电池组件204以在燃烧室228内提供某些结果，例如，以减少燃烧动力学。例如，虽然燃料电池组件204被描绘为包括沿着轴向方向a在外衬210上的单个燃料电池堆，但在某些实施例中，第一燃料电池堆232实际上可以是前燃料电池堆232a和后燃料电池堆232b。前燃料电池堆232a和后燃料电池堆232b可以沿着外衬210沿着轴向方向a顺序布置，并且进一步可以彼此独立地控制(例如，在两者之间改变燃料与空气的比率、燃料和空气的流率、功率提取等)。以这种方式，来自设置在第一前位置处的前燃料电池堆232a的输出产物可以相对于来自设置在第二后位置处的后燃料电池堆232b的输出产物而变化。
66.类似地，简要地参考回图3，第一燃料电池堆232可包括沿外衬210沿周向方向c顺序布置的周向布置的燃料电池堆232c、232d。周向布置的燃料电池堆232c、232d也可以彼此独立地控制(例如，在两者之间改变燃料与空气的比率、燃料和空气的流率、功率提取等)。以这种方式，来自设置在第一周向位置处的燃料电池堆232c的输出产物可以相对于来自设置在第二周向位置处的燃料电池堆232d的输出产物而变化。
67.这些构造中的一个或多个，如将在下面参考例如图7更详细解释的，可以帮助减轻操作期间的燃烧动力学。
68.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。
69.因此，将理解的是，燃气涡轮发动机100通常包括具有风扇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通常包括具
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。
70.包括燃气涡轮发动机100的推进系统还包括燃料输送系统146。燃料输送系统146通常包括燃料源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(并且特别是到空气处理单元，如下所述)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，或者可以是固定的几何结构。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)。
71.燃气涡轮发动机100还包括压缩机排气系统和气流输送系统。更具体地，压缩机排气系统包括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。
72.燃气涡轮发动机100还包括气流供应管道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，以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，则气流供应部可以补充压缩机排气系统。
73.压缩机排气系统(和气流供应管道288)与气流输送系统气流连通，以向燃料电池组件204提供压缩气流，如将在下面更详细地解释的。
74.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。通常将理解的是，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。
75.简单地说，将理解的是，燃料电池组件204还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例如燃料电池堆294的温度(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内的压力(例如，燃料电池的阴极侧296或阳极侧298内的压力)。
76.阳极侧298可以支持产生电的电化学反应。燃料可以在阳极侧298中通过经由通过电解质300的扩散从阴极侧296接收的氧离子氧化。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(例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的电子通过阴极氧化剂的氧还原来产生氧离子。
77.阴极侧296可以耦合到阴极氧化剂源，例如大气中的氧。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该氧化剂。阴极侧296可以对从阴极氧化剂接收的氧离子是可渗透的。
78.电解质300可以与阳极侧298和阴极侧296连通。电解质300可以将氧离子从阴极侧296传递到阳极侧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传递到阳极侧298。
79.固体氧化物燃料电池(例如燃料电池堆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，操作温度可能大于或等于约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持其还原形式。
80.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，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。
81.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(cpox)，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，在所描述的实施例中，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。
82.在所描述的示例性实施例中，燃料处理单元304和空气处理单元306在外壳308内被歧管在一起，以向燃料电池堆294提供调节的空气和燃料。
83.然而，应理解的是，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，例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附加的具有较高氢成分的蒸汽入口流。附加地或替代地，又，燃料处理单元304可以包括与燃料电池堆294集成的重整器。类似地，应理解的是，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℃)。
84.如上所述，压缩机排气系统(和气流供应管道288)与气流输送系统气流连通，以向燃料电池组件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，作为用于预燃烧器系统(如果提供的话)的燃料)。
85.燃料电池堆294输出作为燃料电池电力输出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。
86.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，以生成处理空气，以被引导到燃料电池堆294中，从而促进燃料电池堆294的功能。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的功能。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。
87.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，并且如下文所述，到燃料电池堆294(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)的燃料可以有助于发电。
88.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(或甚至热冲击)，可能从开裂到失效。
89.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，
±
100℃，或优选地
±
50℃，或者
±
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。
90.此外，如虚线所描绘的，燃料电池组件204还包括围绕燃料电池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。燃料电池组件还包括围绕燃料电池294延伸的燃料旁通管道323，以允许来自燃料处理单元304的部分或全部重整燃料绕过燃料电池294的阳极侧298，并直接进入燃烧室228。
91.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，即燃料电池电力输出322。该燃料电池电力输出322被引导至电力转换器324，以便将该dc电流转换为可被一个或多个子系统有效利用的dc电流或ac电流。特别地，对于所描述的实施例，电力从电
力转换器提供给电总线326。电总线326可以是专用于燃气涡轮发动机100的电总线、包含燃气涡轮发动机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、电源汇(power sink)或两者。例如，附加电装置328可以是电力存储装置(例如一个或多个电池)、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。
92.仍然参考图5，燃气涡轮发动机100还包括传感器330(其可以是图2中所示的一个或多个传感器209或者可以是不同的传感器)。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内的燃烧动力学的数据。例如，传感器330可以被构造为感测指示压力、放热率的波动和/或燃烧气体流中的扰动的数据。传感器330可以是例如动力学压力传感器，其被构造为感测指示燃烧区段114内的压力的数据。附加地或替代地，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内的温度、燃烧器的出口温度、涡轮区段的入口温度、排气温度或其组合的数据。在一些实施例中，传感器330可以是流量传感器，其被构造为感测指示燃烧区段内燃烧气体的流率的数据。在其他实施例中，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的组合，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，包括指示燃烧动力学的数据，例如燃气涡轮发动机100的燃烧区段114内的压力、放热率的波动，和/或燃烧气体流的扰动。
93.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、推进系统的监控控制器及其组合等。
94.控制器240可操作地连接到燃气涡轮发动机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，对于所描述的示例性方面，控制器240可操作地连接到压缩机排气系统的阀(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气的压缩机排气系统的阀、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)。
95.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。
96.一个或多个存储器装置332b可以存储可由一个或多个处理器332a访问的信息，包括可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，例如控制器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700)、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。
97.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(例如压缩机排气系统的阀(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)、包含燃气涡轮发动机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。
98.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、发送到基于计算机的系统的信息、以及来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在部件之间和部件之中对任务和功能进行多种可能的构造、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现。数据库、存储器、指令和应用可以在单个系统上实现，也可以分布在多个系统上。分布式部件可以按顺序或并行操作。
99.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206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。
100.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、飞行器、或其组合的电总线。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。
101.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。推进系统通常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)。
102.第一燃气涡轮发动机100a通常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通常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，可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。
103.类似地，第二燃气涡轮发动机100b通常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通常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，可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。
104.在图6的实施例中，飞行器400还包括电总线326和监控控制器412。此外，将理解的是，飞行器400和/或推进系统包括每个都与电总线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可以代表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。
105.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。监控控制器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。
106.以这种方式，将理解的是，监控控制器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，并且还可以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(例如阀)发送数据(例如命令)。
107.此外，将理解的是，对于所描述的实施例，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，包括例如高度、环境温度、环境压力、气流速度等。监控控制器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。
108.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，监控控制器412还被构造为控制通过电总线326的电力流。例如，监控控制器412可以被构造为命令一个或多个电机(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)或两者并从其接收期望的电力提取，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可以根据下面概述的逻辑进行。
109.总体上参考回图1至图5，偶尔在燃气涡轮发动机100的飞行操作期间，燃烧区段可能会经历通常称为“燃烧动力学”的压力、放热率和/或燃烧气体流的波动。这可能是来自燃烧燃料-空气混合物的热量释放与燃烧室228中的压力振荡之间相互作用的结果。燃烧动态压力波的频率范围可以从几赫兹到几千赫兹。燃烧动力学可以是燃烧区段的标称或稳态操作条件之外的压力波动、放热率波动和流动中的其他扰动的形式。
110.如前所述，本公开大体涉及包括具有燃料电池组件的集成燃料电池和燃烧器组件
的燃气涡轮发动机。本公开的发明人已经发现，燃料电池组件的某些操作可能会对各种参数产生下游影响，这可有利于帮助燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃烧动力学的减轻、防止和/或消除。
111.例如，现在参考图7，提供了用于操作飞行器的推进系统的方法的流程图，或者更具体地，提供了用于减轻燃烧区段内的燃烧动力学的方法700的流程图。在某些示例性方面，方法700可以与具有燃料电池组件204的示例性集成燃料电池和燃烧器组件200、燃气涡轮发动机100和/或上文关于图1至图6所述的飞行器中的一个或多个一起使用。附加地或替代地，方法700可以与具有燃料电池组件的任何其他合适的集成燃料电池和燃烧器组件、燃气涡轮发动机和/或飞行器一起使用。
112.因此，将理解的是，方法700可以与飞行器的推进系统一起使用。飞行器通常可以包括飞行器燃料供应部。推进系统通常可以包括具有集成燃料电池和燃烧器组件以及涡轮机的燃气涡轮发动机。集成燃料电池和燃烧器组件通常可以包括燃料电池、燃料处理单元(例如，具有燃料重整器)和空气处理单元(具有例如预燃烧器系统)。燃料电池可以限定定位成从燃料电池中移除输出产物的出口。涡轮机通常可以包括以串行流动顺序布置的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段。燃烧区段被构造为接收来自飞行器燃料供应部的航空燃料流，并进一步被构造为接收来自燃料电池的输出产物。
113.方法700包括将来自燃料电池的输出产物输送到燃烧区段，并且更具体地包括在(702)将来自燃料电池的输出产物输送到燃烧区段以减轻燃烧区段内的燃烧动力学。在(702)处的输送可以至少部分地基于存储的数据(例如，在控制器240的存储器装置332b内的数据)。例如，对于给定的输入参数，燃料电池的输出产物可以根据查找表(例如，安排表、图表、数据表等)形式的存储数据被输送到燃烧区段。这可以是减轻燃烧区段内的燃烧动力学的开环控制方法。特别地，对抗、抑制或减轻燃烧动力学的开环控制方法不需要控制器接收不稳定燃烧动力学的指示(例如，通过传感器)，而是控制器根据对于给定操作条件或参数的查找表中的预定值，确定从燃料电池输送到燃烧区段的输出产物的量、成分和/或位置，这可以基于或可以不基于多个因素或输入。
114.在一些实施例中，方法700可以包括在(704)处，基于查找表内的存储数据确定燃烧区段中输出产物的量和输出产物的分布位置。在(704)处的确定可以包括基于一个或多个对应的输入参数(例如，发动机操作条件、燃料电池组件操作条件、飞行器操作条件等，诸如飞行速度、马赫数、高度、飞行模式、燃烧区段温度、燃烧区段压力、发动机速度或其他输入参数)从查找表中识别和/或选择输出产物的量和分布位置作为输出参数。例如，在(704)处的确定可以包括接收指示发动机、推进系统和/或飞行器的一个或多个输入参数的数据，以在查找表中识别燃料电池的对应输出参数。例如，输入参数可以包括高度、飞行速度、马赫数、环境温度、环境压力、气流速度、燃烧区段温度、排气温度、燃烧区段压力或其他合适的输入参数。在示例性实施例中，一个或多个输入参数可以指示燃烧区段内的燃烧动力学。基于一个或多个输入参数，控制器可以在查找表中识别或确定燃料电池的对应输出参数，例如输出产物的量、燃料成分和/或分布位置，以从燃料电池输送到燃烧区段。分布位置可以包括沿轴向方向、沿周向方向或两者的分布。随后，方法700可包括在(706)将确定量的输出产物从燃料电池输送到燃烧区段的确定分布位置。
115.简要参考回图2和4，第一燃料电池堆232和第二燃料电池堆234都包括例如并排“堆叠”的多个燃料电池。第一燃料电池堆232和第二燃料电池堆234中的每个燃料电池限定出口235，出口235定位在沿着燃烧区段114的相应位置处，以将输出产物从相应燃料电池移除到相应位置。更具体地，每个燃料电池的出口235可以设置在沿着内衬208或外衬210的相应位置处并且与燃烧室228流体连通。例如，第一燃料电池堆232中的每个燃料电池的出口235可以设置在沿着外衬210的相应位置处并且与燃烧室228流体连通。类似地，第二燃料电池堆234中的每个燃料电池的出口235可以设置在沿着内衬208的相应位置处并且与燃烧室228流体连通。第一燃料电池堆232和第二燃料电池堆234中的每个燃料电池的出口235可以在轴向和周向上彼此间隔开，这有利地允许燃料电池输出产物在燃烧室228内的间隔分布。换言之，出口235沿内衬208和外衬210的间隔分布有利地允许燃料电池的输出产物根据需要被输送到燃烧室228内的多个位置以对抗或减轻燃烧动力学。
116.如上所述，燃料电池组件可包括具有多个燃料电池的燃料电池堆，每个燃料电池限定出口，出口定位在沿燃烧区段的相应位置处，以将输出产物从相应燃料电池移除至相应位置。在这样的实施例中，参考回图7，在(702)处的输送可以包括将输出产物分布到相应位置中的一个或多个以减轻燃烧动力学。例如，输出产物可以分布(或选择性地输送)到燃料电池组件中的任何一个出口235。在示例性实施例中，如图2至图4所示，每个燃料电池的出口235可以在轴向方向a或周向方向c中的至少一个方向上与相邻燃料电池的相邻出口235间隔开。以这种方式，在(702)处的输送可以包括将输出产物提供到一个或多个出口，使得输出产物可以根据需要分布在燃烧室内以抑制燃烧动力学。
117.更具体地，将理解的是，通过第一燃料电池堆232和第二燃料电池堆234中的燃料电池的出口235向燃烧室228提供输出产物(输出产物沿轴向方向a和/或周向方向c具有不同的参数(量、成分、温度、压力等))可以包括分别控制第一燃料电池堆232和第二燃料电池堆234。替代地，关于实现沿轴向方向a具有变化参数的输出产物，如可以由分布位置指定的，这可以通过相对于后燃料电池堆232b控制前燃料电池堆232a使得前燃料电池堆232a的输出产物相对于后燃料电池堆232b的输出产物具有变化的参数来实现。类似地，关于实现沿周向方向c具有变化参数的输出产物，如也可以由分布位置指定的，这可以通过相对于第二周向燃料电池堆232d控制第一周向燃料电池堆232c使得第一周向燃料电池堆232c的输出产物相对于第二周向燃料电池堆232d的输出产物具有变化的参数来实现。
118.在许多实施例中，减轻燃烧区段内的燃烧动力学可以基于闭环控制方法，其中控制器可以利用来自燃烧区段的一个或多个感测输入来确定燃烧室内输出产物的量、成分和/或最佳输送位置，以减轻燃烧动力学。在这样的实施例中，方法700还可包括在(708)处接收指示燃烧区段内的燃烧动力学的数据。例如，在(708)处接收数据可以通过一个或多个传感器209。一个或多个传感器209可以与控制器240可操作地通信并且可以被构造为感测指示燃烧室228内的压力、放热率和/或燃烧气体的流率的波动(即，燃烧动力学)的数据。特别地，一个或多个传感器209可以各自是动力学压力传感器，其被构造为感测指示燃烧室228内的压力的波动、脉冲或振荡的数据。
119.在示例性实施方式中，除了接收指示燃烧器内的燃烧动力学的数据之外，控制器可以至少部分地基于接收到的数据来确定燃烧区段内的燃烧动力学的严重性和位置。在这样的实施例中，在(708)处接收数据可以进一步包括在(710)处确定燃烧动力学的位置、幅度和/或频率中的至少一个。例如，控制器可以确定压力、放热率和/或流率的脉冲的幅度
和/或频率。附加地或替代地，控制器可以例如相对于燃烧区段的其他部件确定燃烧室内的燃烧动力学的位置。例如，控制器可以基于接收到的数据(例如，通过传感器209)确定燃烧动力学发生在与外衬210相比更靠近内衬208处(或反之亦然)。类似地，控制器可以基于接收到的数据(例如，通过传感器209)确定燃烧动力学发生在与圆顶组件212相比更靠近燃烧室228的出口处(反之亦然)。以这种方式，控制器可以基于接收到的数据(例如，从传感器209)确定燃烧室228内的燃烧动力学的精确位置、幅度和频率，从而可以对燃料电池组件操作条件或输出产物分布进行对应的修改以解决燃烧动力学。
120.燃料电池组件限定燃料电池组件操作条件。方法700可以包括在(712)响应于接收到指示燃烧区段内的燃烧动力学的数据来修改燃料电池组件操作条件以减轻燃烧动力学。在(712)处修改燃料电池组件操作条件可以至少部分地基于所确定的燃烧区段内的燃烧动力学的幅度、频率和/或位置。例如，一旦控制器已经确定了指示燃烧区段内的燃烧动力学的数据，其可以包括燃烧动力学的幅度、频率和/或位置，控制器可以响应于减轻燃烧区段内的燃烧动力学来修改燃料电池组件操作条件。如将理解的并且如下文将讨论的，燃料电池组件操作条件可以是燃料操作条件、空气操作条件、燃料电池排放条件或燃料电池操作条件中的至少一个。
121.在许多实施例中，在(712)修改燃料电池组件操作条件可以包括在(714)调整燃料电池组件的燃料操作条件。燃料操作条件可以包括例如到燃料电池的重整燃料流率、围绕堆(该堆包括燃料电池的堆，燃料电池包括前面提到的燃料电池)的重整燃料到燃烧室的旁通比、通过燃料调节单元的燃料流的重整或转换率、燃料温度(例如，燃料处理单元中的峰值燃料温度或来自燃料处理单元的燃料的出口温度(每个温度都会影响到燃料电池堆的燃料成分))、燃料热交换器(例如，热联接到发动机附件系统(如润滑油系统))下游的燃料温度、燃料处理单元中的燃料空气比、燃料处理单元气体每小时空速(总气体流率)等。增加到燃料电池的重整燃料流率可以增加提供给燃烧室的输出产物中的燃料空气比，因为提供给燃料电池的气流中氢气(h2)可能比氧电子更多，使得更多的h2通过堆而不转换为水(h2o)。这可导致燃烧室中的总燃料空气比增加。类似地，增加围绕燃料电池堆的重整燃料到燃烧室的旁通比也可以增加燃烧室中的总燃料空气比。
122.在示例性实施例中，在(712)修改燃料电池操作条件可以包括在(716)调整燃料电池组件的燃料电池排放条件。燃料电池排放条件可以包括例如燃料电池组件输出产物成分(例如，阳极中的h2％、co％、co2％、h2o％、ch4％和/或n2％，阴极中的o2％和/或n2％)、燃料电池组件输出产物总流率、燃料电池组件输出产物空气/燃料流率比、燃料电池组件输出产物温度、以及燃料电池组件输出产物速度。以这种方式，在(712)修改燃料电池组件操作条件可以包括修改这些参数中的一个或多个。
123.在各种实施例中，在(712)修改燃料电池组件操作条件可以包括在(718)调整燃料电池组件的空气操作条件。空气操作条件可以包括例如到燃料电池的空气流率、围绕燃料电池(并围绕堆)的气流的旁通比、燃料电池组件的空气处理单元接收的气流体积(其可以直接与燃气涡轮发动机的燃烧区段内的引气速率相关联)、提供给空气处理单元(例如，预燃烧器)的燃料量、来自空气处理单元的气流中的燃料量(例如，从第二燃料输送管线150b提供的未燃烧预燃烧器燃料)、来自空气处理单元的气流的温度、燃料电池堆的气流入口温度等。取决于燃料操作条件的任何变化，这些空气操作条件可以类似地影响到燃烧室的输
出产物中(和/或直接在燃烧室中)的总燃料空气比。以这种方式，将理解的是，在某些示例性方面，在(712)处修改燃料电池组件操作条件可以包括修改从压缩机区段到燃料电池的气流。例如，修改可以包括增加或减少从压缩机区段到燃料电池的气流。
124.可以修改燃料操作条件、空气操作条件或两者，以调整提供给燃烧室的输出产物的燃料空气比。以这种方式，在(712)处修改燃料电池组件操作条件可以包括调整燃料电池的重整燃料流与燃料电池的空气流的比，例如，以调整提供给燃烧室的输出产物的燃料空气比。
125.在特定实施例中，在(712)修改燃料电池组件操作条件可以包括在(720)修改(例如，增加或减少)燃料电池的电输出。燃料电池操作条件可以包括例如从燃料电池中汲取的电流。以这种方式，在(712)处修改燃料电池组件操作条件可以包括减少燃料电池的电输出，或者可以包括增加燃料电池上的电负载。
126.增加从燃料电池汲取的电流可能例如导致到燃料电池的气流中的自由氧与到燃料电池的重整燃料中的氢气之间的更完全的反应，进而导致提供给燃烧室的输出产物的燃料空气比降低。这可能会进一步将更多电力提供给燃气涡轮发动机/飞行器的电总线，并且也可能会增加提供给燃烧室的输出产物的温度(因为增加的反应会生成热量)。因此，增加来自燃料电池的电力输出可进一步允许减少可与燃气涡轮发动机的核心一起旋转的电机的电力输出，进而导致燃气涡轮发动机上的“阻力负载”减小。
127.相比之下，减少从燃料电池中汲取的电流(即减少燃料电池的电输出)可能会例如导致到燃料电池的气流中的自由氧与到燃料电池的重整燃料中的氢气之间的不完全反应，进而导致提供给燃烧室的输出产物的燃料空气比增加。此外，这可能需要从可与燃气涡轮发动机的核心一起旋转的电机中提取增加的电力量，导致对核心产生更多的阻力，从而减慢燃气涡轮发动机的核心。
128.这些操作条件中的每一个都可以修改，以驱动燃气涡轮发动机内的某些变化，例如：燃料电池的输出产物的成分(例如，输出产物内的h2的百分比、输出产物的总燃料空气比、输出产物的温度)，并因此燃烧室内的总成分(例如燃烧室中的总燃料空气比、燃烧室内的h2的百分比(例如体积百分比)、燃烧室内的温度、燃烧室内(例如，入口处)的局部燃料空气比等)；燃气涡轮发动机的旋转速度(例如，如果燃料电池组件提供了更多的电力，则可能需要从联接到燃气涡轮发动机的发电机提取更少的电力，或者反过来，如果燃料电池组件提供更少的电力，则可能需要从联接到燃气涡轮发动机的发电机提取更多的电力
–
每一个都会影响燃气涡轮发动机的旋转部件上的阻力，并因此影响旋转速度)；等。以这种方式，可以理解，在(712)处修改燃料电池组件操作条件可以包括例如增加燃烧室内的燃料空气比、增加燃烧室内的温度、或两者。
129.值得注意的是，燃气涡轮发动机中的这些变化可能进而导致对影响燃气涡轮发动机的燃烧区段内的燃烧动力学的各种因素的修改。例如，输出产物的成分的变化可能会驱动燃烧室内的空气燃料比/当量比，可能会影响燃烧室内的温度，可能会影响燃烧室内的燃料混合(例如氢气的百分比)，并且可能会影响通过燃烧室的停留时间(例如总气流)。这些再点燃因素中的每一个都可能直接影响(例如，对抗、抑制、减轻或消除)燃烧区段内的燃烧动力学。
130.更具体地，将理解的是，通过修改燃料电池组件操作条件，或通过修改多个燃料电
池组件操作条件，可以驱动燃烧室内的变化，从而为减轻燃烧动力学提供更有利的条件。
131.根据这些示例性方面中的一个或多个方面的推进系统的操作可以有利地减轻燃烧区段内的燃烧动力学。这可以有利地提供燃气涡轮发动机的增加的操作灵活性并且有利地提高燃烧区段部件的硬件寿命。
132.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。
133.进一步的方面由以下条项的主题提供：
134.一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：燃料电池组件，所述燃料电池组件包括燃料电池和燃料电池组件操作条件，所述燃料电池限定出口，所述出口定位成从所述燃料电池移除输出产物；涡轮机，所述涡轮机包括以串联流动顺序布置的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段，所述燃烧区段被构造为接收来自所述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所述燃料电池的所述输出产物；和控制器，所述控制器包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器存储指令，所述指令当由所述一个或多个处理器执行时，使所述推进系统进行操作，包括：将来自所述燃料电池的所述输出产物输送到所述燃烧区段，以减轻所述燃烧区段内的燃烧动力学。
135.根据这些条项中的一个或多个所述的推进系统，其中所述存储器进一步包括查找表，并且其中将来自所述燃料电池的所述输出产物输送到所述燃烧区段包括：基于所述查找表中存储的数据确定所述输出产物的量和所述燃烧区段的分布位置，将来自所述燃料电池的所述输出产物的量输送到所述燃烧区段的所述分布位置，以减轻所述燃烧区段内的所述燃烧动力学。
136.根据这些条项中的一个或多个所述的推进系统，其中，所述燃料电池组件包括燃料电池堆，所述燃料电池堆包括多个燃料电池，每个燃料电池限定出口，所述出口定位在沿着所述燃烧区段的相应位置处，以将来自相应燃料电池的输出产物移除到所述相应位置，并且其中输送所述输出产物包括将所述输出产物分布到所述相应位置中的一个或多个位置以减轻所述燃烧动力学。
137.根据这些条项中的一个或多个所述的推进系统，其中，每个燃料电池的所述出口与相邻燃料电池的相邻出口在轴向方向或周向方向中的至少一个方向上间隔开。
138.根据这些条项中的一个或多个所述的推进系统，其中，所述操作进一步包括：接收指示所述燃烧区段内的燃烧动力学的数据；和响应于接收到指示所述燃烧区段内的所述燃烧动力学的数据，修改所述燃料电池组件操作条件，从而减轻所述燃烧动力学。
139.根据这些条项中的一个或多个所述的推进系统，其中接收指示所述燃烧区段内的燃烧动力学的数据包括确定所述燃烧动力学的位置、幅度和频率中的至少一个，并且其中至少部分地基于所述燃烧区段内的所述燃烧动力学的所述位置、所述幅度和所述频率中的一个修改所述燃料电池组件操作条件。
140.根据这些条项中的一个或多个所述的推进系统，其中修改所述燃料电池组件操作条件包括调整燃料操作条件，其中调整所述燃料操作条件包括调整所述燃料处理单元中的
燃料空气比、燃料处理单元气体每小时空速(总气体流率)或其组合。
141.根据这些条项中的一个或多个所述的推进系统，其中修改所述燃料电池组件操作条件包括调整燃料电池排放条件，其中所述燃料电池排放条件包括燃料电池组件输出产物成分、燃料电池组件输出产物总流率、燃料电池组件输出产物空气/燃料流率比、燃料电池组件输出产物温度和燃料电池组件输出产物速度中的至少一个。
142.根据这些条项中的一个或多个所述的推进系统，其中，修改所述燃料电池组件操作条件包括调整空气操作条件。
143.根据这些条项中的一个或多个所述的推进系统，其中修改所述燃料电池组件操作条件包括修改所述燃料电池的电输出。
144.一种操作用于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涡轮机，所述燃料电池组件包括燃料电池并限定燃料电池组件操作条件，所述燃料电池限定出口，所述出口定位成从所述燃料电池中移除输出产物，所述涡轮机包括燃烧区段，所述燃烧区段被构造为从所述飞行器的飞行器燃料供应部接收航空燃料流，并且进一步被构造为接收来自所述燃料电池的所述输出产物，所述方法包括：将来自所述燃料电池的所述输出产物输送到所述燃烧区段，以减轻所述燃烧区段内的燃烧动力学。
145.根据这些条项中的一个或多个所述的方法，其中将来自所述燃料电池的所述输出产物输送到所述燃烧区段包括：基于所述查找表中存储的数据，确定所述输出产物的量和所述燃烧区段的分布位置，将来自所述燃料电池的所述输出产物的量输送到所述燃烧区段的所述分布位置，以减轻所述燃烧区段内的所述燃烧动力学。
146.根据这些条项中的一个或多个所述的方法，其中，所述燃料电池组件包括燃料电池堆，所述燃料电池堆包括多个燃料电池，每个燃料电池限定出口，所述出口定位在沿着所述燃烧区段的相应位置处以将来自相应燃料电池的输出产物移除到所述相应位置，并且其中输送所述输出产物包括将所述输出产物分布到所述相应位置中的一个或多个位置以减轻所述燃烧动力学。
147.根据这些条项中的一个或多个所述的方法，其中，每个燃料电池的所述出口与相邻燃料电池的相邻出口在轴向方向或周向方向中的至少一个方向上间隔开。
148.根据这些条项中的一个或多个所述的方法，进一步包括：接收指示所述燃烧区段内的燃烧动力学的数据；和响应于接收到指示所述燃烧区段内的所述燃烧动力学的数据，修改所述燃料电池组件操作条件，从而减轻所述燃烧动力学。
149.根据这些条项中的一个或多个所述的方法，其中接收指示所述燃烧区段内的燃烧动力学的数据包括确定所述燃烧动力学的位置、幅度和频率中的至少一个，并且其中至少部分地基于所述燃烧区段内的所述燃烧动力学的所述位置、所述幅度和所述频率中的一个，修改所述燃料电池组件操作条件。
150.根据这些条项中的一个或多个所述的方法，其中修改所述燃料电池组件操作条件包括调整燃料操作条件，其中调整所述燃料操作条件包括调整所述燃料处理单元中的燃料空气比、燃料处理单元气体每小时空速(总气体流率)或其组合。
151.根据这些条项中的一个或多个所述的方法，其中修改所述燃料电池组件操作条件包括调整燃料电池排放条件，其中所述燃料电池排放条件包括燃料电池组件输出产物成分、燃料电池组件输出产物总流率、燃料电池组件输出产物空气/燃料流率比、燃料电池组
件输出产物温度和燃料电池组件输出产物速度中的至少一个。
152.根据这些条项中的一个或多个所述的方法，其中修改所述燃料电池组件操作条件包括调整空气操作条件。
153.根据这些条项中的一个或多个所述的方法，其中修改所述燃料电池组件操作条件包括修改所述燃料电池的电输出。

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：燃料电池组件，所述燃料电池组件包括燃料电池和燃料电池组件操作条件，所述燃料电池限定出口，所述出口定位成从所述燃料电池移除输出产物；涡轮机，所述涡轮机包括以串联流动顺序布置的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段，所述燃烧区段被构造为接收来自所述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所述燃料电池的所述输出产物；和控制器，所述控制器包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器存储指令，所述指令当由所述一个或多个处理器执行时，使所述推进系统进行操作，包括：将来自所述燃料电池的所述输出产物输送到所述燃烧区段，以减轻所述燃烧区段内的燃烧动力学。2.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，其中，所述存储器进一步包括查找表，并且其中将来自所述燃料电池的所述输出产物输送到所述燃烧区段包括：基于所述查找表中存储的数据，确定所述输出产物的量和所述燃烧区段的分布位置，将来自所述燃料电池的所述输出产物的量输送到所述燃烧区段的所述分布位置，以减轻所述燃烧区段内的所述燃烧动力学。3.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，其中，所述燃料电池组件包括燃料电池堆，所述燃料电池堆包括多个燃料电池，每个燃料电池限定出口，所述出口定位在沿着所述燃烧区段的相应位置处，以将来自相应燃料电池的输出产物移除到所述相应位置，并且其中输送所述输出产物包括将所述输出产物分布到所述相应位置中的一个或多个位置以减轻所述燃烧动力学。4.根据权利要求3所述的推进系统，其特征在于，其中，每个燃料电池的所述出口与相邻燃料电池的相邻出口在轴向方向或周向方向中的至少一个方向上间隔开。5.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，其中，所述操作进一步包括：接收指示所述燃烧区段内的燃烧动力学的数据；和响应于接收到指示所述燃烧区段内的所述燃烧动力学的数据，修改所述燃料电池组件操作条件，从而减轻所述燃烧动力学。6.根据权利要求5所述的推进系统，其特征在于，其中，接收指示所述燃烧区段内的燃烧动力学的数据包括确定所述燃烧动力学的位置、幅度和频率中的至少一个，并且其中至少部分地基于所述燃烧区段内的所述燃烧动力学的所述位置、所述幅度和所述频率中的一个修改所述燃料电池组件操作条件。7.根据权利要求5所述的推进系统，其特征在于，其中，修改所述燃料电池组件操作条件包括调整燃料操作条件，其中调整所述燃料操作条件包括调整所述燃料处理单元中的燃料空气比、燃料处理单元气体每小时空速(总气体流率)或其组合。8.根据权利要求5所述的推进系统，其特征在于，其中，修改所述燃料电池组件操作条件包括调整燃料电池排放条件，其中所述燃料电池排放条件包括燃料电池组件输出产物成分、燃料电池组件输出产物总流率、燃料电池组件输出产物空气/燃料流率比、燃料电池组件输出产物温度和燃料电池组件输出产物速度中的至少一个。9.根据权利要求5所述的推进系统，其特征在于，其中，修改所述燃料电池组件操作条
件包括调整空气操作条件。10.根据权利要求5所述的推进系统，其特征在于，其中，修改所述燃料电池组件操作条件包括修改所述燃料电池的电输出。

技术总结
一种推进系统，包括：燃料电池组件，燃料电池组件包括燃料电池和燃料电池组件操作条件，燃料电池限定出口，出口定位成从燃料电池移除输出产物；涡轮机，涡轮机包括以串联流动顺序布置的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段，燃烧区段被构造为接收来自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；和控制器，控制器包括存储器和一个或多个处理器，存储器存储指令，指令当由一个或多个处理器执行时，使推进系统进行操作，包括：将来自燃料电池的输出产物输送到燃烧区段，以减轻燃烧区段内的燃烧动力学。以减轻燃烧区段内的燃烧动力学。以减轻燃烧区段内的燃烧动力学。


技术研发人员：王宏刚 韩飞
受保护的技术使用者：通用电气公司
技术研发日：2022.11.30
技术公布日：2023/6/28