辅助动力装置及辅助动力装置的排气控制方法

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辅助动力装置及辅助动力装置的排气控制方法
申请号	CN202110417095.7	申请日	2021-04-19	公开(公告)号	CN113022863B	公开(公告)日	2022-07-22
申请人	中国航发湖南动力机械研究所;			发明人	李春; 黄攀; 龚艳红; 刘雨澄; 王赛;
摘要	本发明公开了一种辅助动力装置及辅助动力装置的排气控制方法，包括负载压气机、动力压气机、处于动力压气机的气流出口的燃烧室、处于燃烧室的下游的燃气涡轮、处于燃气涡轮下游的自由涡轮以及处于自由涡轮的下游的用于将自由涡轮输出的高温燃气排出的尾喷管，自由涡轮与燃气涡轮之间设有排气调节机构，排气调节机构用于将燃气涡轮输出的高温燃气导入至自由涡轮内进而驱动自由涡轮旋转或者用于将燃气涡轮输出的高温燃气从自由涡轮的进气侧导出至自由涡轮外。本发明的辅助动力装置，既可以实现以往辅助动力装置的负载压气机引气以及发电等正常功能，又能在负载压气机的不引气状态下使负载压气机不工作进而减小负载压气机的功耗，经济效益好。
权利要求	1.一种辅助动力装置，其特征在于，辅助动力装置(100)包括沿轴向排布的负载压气机(10)和动力压气机(20)，所述负载压气机(10)和所述动力压气机(20)之间设有用于为所述负载压气机(10)和所述动力压气机(20)供气的进气机匣(30)，所述辅助动力装置(100)还包括处于所述动力压气机(20)的气流出口的燃烧室(40)、处于所述燃烧室(40)的下游的燃气涡轮(50)、处于所述燃气涡轮(50)下游的自由涡轮(60)以及处于所述自由涡轮(60)的下游的用于将所述自由涡轮(60)输出的高温燃气排出的尾喷管(70)，所述燃气涡轮(50)的涡轮外轴(51)沿轴向延伸并伸入至所述动力压气机(20)的中心孔内，以在所述燃气涡轮(50)的涡轮叶片旋转时带动所述涡轮外轴(51)旋转进而驱动所述动力压气机(20)工作，所述自由涡轮(60)的涡轮内轴(61)沿轴向穿过所述涡轮外轴(51)的内孔并伸入至所述负载压气机(10)的中心孔内，以在所述自由涡轮(60)的涡轮叶片旋转时带动所述涡轮内轴(61)旋转进而驱动所述负载压气机(10)工作，所述自由涡轮(60)与所述燃气涡轮(50)之间设有排气调节机构(80)，所述排气调节机构(80)用于将所述燃气涡轮(50)输出的高温燃气导入至所述自由涡轮(60)内进而驱动所述自由涡轮(60)旋转或者用于将所述燃气涡轮(50)输出的高温燃气从所述自由涡轮(60)的进气侧导出至所述自由涡轮(60)外，所述排气调节机构(80)包括处于所述燃气涡轮(50)的排气口的侧喷管(81)和排气管(82)，所述侧喷管(81)和所述排气管(82)并联，所述侧喷管(81)和所述排气管(82)的进气口均朝向所述燃气涡轮(50)的排气口设置，所述侧喷管(81)的排气口沿侧向向外延伸至所述自由涡轮(60)外，所述排气管(82)的排气口沿轴向延伸并与所述自由涡轮(60)的进气口连通，所述排气机构还包括引气部(83)和驱动定位部(84)，所述引气部(83)处于所述自由涡轮(60)的进气侧，所述引气部(83)的侧壁与所述自由涡轮(60)的机匣铰接，所述驱动定位部(84)用于驱动所述引气部(83)绕铰接轴线转动并对转动后的引气部(83)定位，进而使所述燃气涡轮(50)的排气口与所述侧喷管(81)连通或者使所述燃气涡轮(50)的排气口与所述排气管(82)连通。 2.根据权利要求1所述的辅助动力装置，其特征在于，所述引气部(83)包括多个引气板(831)，多个所述引气板(831)沿周向组合形成环状结构，所述引气板(831)的侧壁与所述自由涡轮(60)的机匣的侧壁铰接，所述引气板(831)的第一侧向所述燃气涡轮(50)方向延伸并伸入至所述燃气涡轮(50)内，所述引气板(831)的第二侧延伸至所述自由涡轮(60)外，所述驱动定位部(84)用于驱动所述引气板(831)的第二侧绕铰接轴线旋转并定位，进而使所述引气板(831)的第一侧摆动使所述燃气涡轮(50)的排气口与所述侧喷管(81)连通或者使所述燃气涡轮(50)的排气口与所述排气管(82)连通。 3.根据权利要求2所述的辅助动力装置，其特征在于，所述引气板(831)朝向所述燃烧室(40)的方向弯曲。 4.根据权利要求2所述的辅助动力装置，其特征在于，所述引气板(831)包括内板和外板，所述内板和所述外板均为片状结构，所述内板的侧壁与所述自由涡轮(60)的机匣的侧壁铰接，所述内板的第一侧向所述燃气涡轮(50)方向延伸并伸入至所述燃气涡轮(50)内，所述内板的第二侧延伸至所述自由涡轮(60)外，所述外板的第一侧向所述燃气涡轮(50)方向延伸并伸入至所述燃气涡轮(50)内与所述内板的第一侧贴合，所述外板的第二侧向外弯曲并与所述内板固定连接，所述驱动定位部(84)用于驱动所述内板的第二侧绕铰接轴线旋转并定位，进而从所述内板的内侧将经过所述燃气涡轮(50)的燃气引导至所述自由涡轮(60)内，或者从所述外板的外侧将经过所述燃气涡轮(50)的燃气从所述自由涡轮(60)的进气侧排出至所述自由涡轮(60)外。 5.根据权利要求2所述的辅助动力装置，其特征在于，所述驱动定位部(84)包括伸缩器(841)、滑块(842)和滑轨(843)，所述滑轨(843)设于所述引气板(831)的第二侧的侧壁上，所述滑轨(843)设于所述引气板(831)朝向所述自由涡轮(60)的一侧，所述滑块(842)沿所述滑轨(843)的延伸方向可滑动地设于所述滑轨(843)内，所述伸缩器(841)的固定端固定设于所述自由涡轮(60)的机匣上，所述伸缩器(841)的伸缩端与所述滑块(842)铰接，通过所述伸缩器(841)的伸缩活动带动所述滑块(842)沿所述滑轨(843)的延伸方向滑动，进而驱动所述引气板(831)绕铰接轴线摆动。 6.根据权利要求1所述的辅助动力装置，其特征在于，所述侧喷管(81)通过固定支架设于所述自由涡轮(60)外。 7.根据权利要求6所述的辅助动力装置，其特征在于，所述侧喷管(81)输出端的径向尺寸沿气流方向逐渐扩大。 8.一种辅助动力装置的排气控制方法，其特征在于，用于如权利要求1至7任一项所述的辅助动力装置，包括如下步骤：在辅助动力装置(100)工作时判断是否需要启动负载压气机(10)；在需要启动所述负载压气机(10)时，通过调节排气调节机构(80)使燃气涡轮(50)输出的高温燃气导入至自由涡轮(60)内，以在所述自由涡轮(60)的涡轮叶片旋转时带动涡轮内轴(61)旋转进而驱动所述负载压气机(10)工作；在不需要启动所述负载压气机(10)时，通过调节所述排气调节机构(80)使所述燃气涡轮(50)输出的高温燃气从所述自由涡轮(60)的进气侧排出至所述自由涡轮(60)外。 9.根据权利要求8所述的辅助动力装置的排气控制方法，其特征在于，具体包括：在所述辅助动力装置(100)启动时，通过调节所述排气调节机构(80)使经过所述燃气涡轮(50)的高温燃气从所述自由涡轮(60)的进气侧排出至所述自由涡轮(60)外；在所述辅助动力装置(100)处于空载或发电状态时，通过调节所述排气调节机构(80)使经过所述燃气涡轮(50)的高温燃气从所述自由涡轮(60)的进气侧排出至所述自由涡轮(60)外；在所述辅助动力装置(100)处于引气工作状态时，通过调节所述排气调节机构(80)使经过所述燃气涡轮(50)的高温燃气导入至所述自由涡轮(60)内。
说明书全文	辅助动力装置及辅助动力装置的排气控制方法技术领域 [0001] 本发明涉及燃气涡轮发动机技术领域，特别地，涉及一种辅助动力装置。本发明还涉及一种辅助动力装置的排气控制方法。背景技术 [0002] 如图1所示，辅助动力装置(APU)常采用负载压气机引气，通过负载压气机的进气口处的进口导叶控制进入负载压气机的进气量。当需要引气时，打开进口导叶，进气机匣内的气流进入负载压气机，被压缩后输送到飞机的环控系统及主发起动系统；当不需要引气时，关闭进口导叶，让尽可能少的气流进入负载压气机，减小负载压气机做功，从而降低无用的燃油消耗。 [0003] 目前，不管是带负载压气机的单转子APU还是自由涡轮形式的双转子APU，涡轮流道是唯一的，负载压气机转子都会高速旋转，因此即便在不需要引气的状态下，负载压气机的进口导叶不能完全关闭，必须有一定的空气进入负载压气机，用于给高速旋转的离心叶轮散热，防止叶轮疲劳，进入负载压气机的空气被压缩，会消耗涡轮转子发出的功，即使在关闭导向叶片的情况下也会消耗非常大的功，导致能量被用于做无用功，不引气状态下将消耗更多的燃油，APU的燃油消耗量大。现有技术中APU在任何工作状态下，负载压气机都在高速旋转，即使在不需要引气状态下，关闭进口导叶，仍然必须保证有一定的进气流量，用于负载压气机散热，负载压气机消耗的功此时仍非常大，导致该状态下燃油消耗量增加，经济性不好。发明内容 [0004] 本发明提供的辅助动力装置，以解决现有的辅助动力装置在任何工作状态下，负载压气机都在高速旋转，导致辅助动力装置的燃油消耗量大、经济性不好的技术问题。 [0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： [0006] 一种辅助动力装置，包括沿轴向排布的负载压气机和动力压气机，负载压气机和动力压气机之间设有用于为负载压气机和动力压气机供气的进气机匣，辅助动力装置还包括处于动力压气机的气流出口的燃烧室、处于燃烧室的下游的燃气涡轮、处于燃气涡轮下游的自由涡轮以及处于自由涡轮的下游的用于将自由涡轮输出的高温燃气排出的尾喷管，燃气涡轮的涡轮外轴沿轴向延伸并伸入至动力压气机的中心孔内，以在燃气涡轮的涡轮叶片旋转时带动涡轮外轴旋转进而驱动动力压气机工作，自由涡轮的涡轮内轴沿轴向穿过涡轮外轴的内孔并伸入至负载压气机的中心孔内，以在自由涡轮的涡轮叶片旋转时带动涡轮内轴旋转进而驱动负载压气机工作，自由涡轮与燃气涡轮之间设有排气调节机构，排气调节机构用于将燃气涡轮输出的高温燃气导入至自由涡轮内进而驱动自由涡轮旋转或者用于将燃气涡轮输出的高温燃气从自由涡轮的进气侧导出至自由涡轮外。 [0007] 进一步地，排气调节机构包括处于燃气涡轮的排气口的侧喷管和排气管，侧喷管和排气管并联，侧喷管和排气管的进气口均朝向燃气涡轮的排气口设置，侧喷管的排气口沿侧向向外延伸至自由涡轮外，排气管的排气口沿轴向延伸并与自由涡轮的进气口连通，排气机构还包括引气部和驱动定位部，引气部处于自由涡轮的进气侧，引气部的侧壁与自由涡轮的机匣铰接，驱动定位部用于驱动引气部绕铰接轴线转动并对转动后的引气部定位，进而使燃气涡轮的排气口与侧喷管连通或者使燃气涡轮的排气口与排气管连通。 [0008] 进一步地，引气部包括多个引气板，多个引气板沿周向组合形成环状结构，引气板的侧壁与自由涡轮的机匣的侧壁铰接，引气板的第一侧向燃气涡轮方向延伸并伸入至燃气涡轮内，引气板的第二侧延伸至自由涡轮外，驱动定位部用于驱动引气板的第二侧绕铰接轴线旋转并定位，进而使引气板的第一侧摆动使燃气涡轮的排气口与侧喷管连通或者使燃气涡轮的排气口与排气管连通。 [0009] 进一步地，引气板朝向燃烧室的方向弯曲。 [0010] 进一步地，引气板包括内板和外板，内板和外板均为片状结构，内板的侧壁与自由涡轮的机匣的侧壁铰接，内板的第一侧向燃气涡轮方向延伸并伸入至燃气涡轮内，内板的第二侧延伸至自由涡轮外，外板的第一侧向燃气涡轮方向延伸并伸入至燃气涡轮内与内板的第一侧贴合，外板的第二侧向外弯曲并与内板固定连接，驱动定位部用于驱动内板的第二侧绕铰接轴线旋转并定位，进而从内板的内侧将经过燃气涡轮的燃气引导至自由涡轮内，或者从外板的外侧将经过燃气涡轮的燃气从自由涡轮的进气侧排出至自由涡轮外。 [0011] 进一步地，驱动定位部包括伸缩器、滑块和滑轨，滑轨设于引气板的第二侧的侧壁上，滑轨设于引气板朝向自由涡轮的一侧，滑块沿滑轨的延伸方向可滑动地设于滑轨内，伸缩器的固定端固定设于自由涡轮的机匣上，伸缩器的伸缩端与滑块铰接，通过伸缩器的伸缩活动带动滑块沿滑轨的延伸方向滑动，进而驱动引气板绕铰接轴线摆动。 [0012] 进一步地，侧喷管通过固定支架设于自由涡轮外。 [0013] 进一步地，侧喷管输出端的径向尺寸沿气流方向逐渐扩大。 [0014] 本发明还提供一种辅助动力装置的排气控制方法，用于上述的辅助动力装置，包括如下步骤：在辅助动力装置工作时判断是否需要启动负载压气机；在需要启动负载压气机时，通过调节排气调节机构使燃气涡轮输出的高温燃气导入至自由涡轮内，以在自由涡轮的涡轮叶片旋转时带动涡轮内轴旋转进而驱动负载压气机工作；在不需要启动负载压气机时，通过调节排气调节机构使燃气涡轮输出的高温燃气从自由涡轮的进气侧排出至自由涡轮外。 [0015] 进一步地，在辅助动力装置启动时，通过调节排气调节机构使经过燃气涡轮的高温燃气从自由涡轮的进气侧排出至自由涡轮外；在辅助动力装置处于空载或发电状态时，通过调节排气调节机构使经过燃气涡轮的高温燃气从自由涡轮的进气侧排出至自由涡轮外；在辅助动力装置处于引气工作状态时，通过调节排气调节机构使经过燃气涡轮的高温燃气导入至自由涡轮内。 [0016] 本发明具有以下有益效果： [0017] 本发明的辅助动力装置，辅助动力装置包括燃气涡轮和通过燃气涡轮的涡轮外轴驱动的动力压气机、包括自由涡轮和通过自由涡轮的内轴驱动的负载压气机以及燃烧室，燃烧室产生的高温燃气用于驱动燃气涡轮工作，经过燃气涡轮的高温燃气在排气调节机构的作用下排入自由涡轮的内腔驱动自由涡轮工作或者从自由涡轮的侧向排出不驱动自由涡轮。通过设置排气调节机构引导经过燃气涡轮的高温燃气，进而控制驱动负载压气机实现负载压气机进气量的调节，避免了现有技术中需要在负载压气机内设置进口导叶控制负载压气机的进气量，同时，避免了现有技术中的负载压气机随动力压气机和涡轮转子同步工作，导致辅助动力装置在不需要引起的状态下仍然需要对从进口导叶排入的气流压缩做功。本发明的辅助动力装置，在辅助动力装置工作时判断是否需要启动负载压气机；在需要启动负载压气机时，通过调节排气调节机构使经过燃气涡轮的高温燃气导入至自由涡轮内，以在自由涡轮的涡轮叶片旋转时带动涡轮内轴旋转进而驱动负载压气机工作；在不需要启动负载压气机时，通过调节排气调节机构使经过燃气涡轮的高温燃气导出至自由涡轮外，以使经过燃气涡轮的高温燃气从自由涡轮的进气侧排出至自由涡轮外，既可以实现以往辅助动力装置的负载压气机引气以及发电等正常功能，又能在负载压气机的不引气状态下使负载压气机不工作进而减小负载压气机的功耗，实现降低油耗的目的，经济效益好。 [0018] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。附图说明 [0019] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： [0020] 图1是现有技术中的辅助动力装置的结构示意图； [0021] 图2是本发明优选实施例的辅助动力装置的第一状态的结构示意图； [0022] 图3是本发明优选实施例的辅助动力装置的第二状态的结构示意图； [0023] 图4是图3中A处的放大图； [0024] 图5是本发明优选实施例的辅助动力装置的滑块与滑轨配合的结构示意图。 [0025] 图例说明： [0026] 100、辅助动力装置；10、负载压气机；20、动力压气机；30、进气机匣；40、燃烧室；50、燃气涡轮；51、涡轮外轴；60、自由涡轮；61、涡轮内轴；70、尾喷管；80、排气调节机构；81、侧喷管；82、排气管；83、引气部；831、引气板；84、驱动定位部；841、伸缩器；842、滑块；843、滑轨。具体实施方式 [0027] 以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。 [0028] 图1是现有技术中的辅助动力装置的结构示意图；图2是本发明优选实施例的辅助动力装置的第一状态的结构示意图；图3是本发明优选实施例的辅助动力装置的第二状态的结构示意图；图4是图3中A处的放大图；图5是本发明优选实施例的辅助动力装置的滑块与滑轨配合的结构示意图。 [0029] 如图2和图3所示，本实施例的辅助动力装置100，包括沿轴向排布的负载压气机10和动力压气机20，负载压气机10和动力压气机20之间设有用于为负载压气机10和动力压气机20供气的进气机匣30，辅助动力装置100还包括处于动力压气机20的气流出口的燃烧室40、处于燃烧室40的下游的燃气涡轮50、处于燃气涡轮50下游的自由涡轮60以及处于自由涡轮60的下游的用于将自由涡轮60输出的高温燃气排出的尾喷管70，燃气涡轮50的涡轮外轴51沿轴向延伸并伸入至动力压气机20的中心孔内，以在燃气涡轮50的涡轮叶片旋转时带动涡轮外轴51旋转进而驱动动力压气机20工作，自由涡轮60的涡轮内轴61沿轴向穿过涡轮外轴51的内孔并伸入至负载压气机10的中心孔内，以在自由涡轮60的涡轮叶片旋转时带动涡轮内轴61旋转进而驱动负载压气机10工作，自由涡轮60与燃气涡轮50之间设有排气调节机构80，排气调节机构80用于将燃气涡轮50输出的高温燃气导入至自由涡轮60内进而驱动自由涡轮60旋转或者用于将燃气涡轮50输出的高温燃气从自由涡轮60的进气侧导出至自由涡轮60外。 [0030] 本发明的辅助动力装置100包括燃气涡轮50和通过燃气涡轮50的涡轮外轴51驱动的动力压气机20、包括自由涡轮60和通过自由涡轮60的涡轮内轴61驱动的负载压气机10以及燃烧室40，燃烧室40产生的高温燃气用于驱动燃气涡轮50工作，经过燃气涡轮50的高温燃气在排气调节机构80的作用下排入自由涡轮60的内腔驱动自由涡轮60工作或者从自由涡轮60的侧向排出不驱动自由涡轮60。通过设置排气调节机构80引导燃气涡轮50输出的高温燃气，进而控制驱动负载压气机10实现负载压气机10进气量的调节，避免了现有技术中需要在负载压气机10内设置进口导叶控制负载压气机10的进气量，同时，避免了现有技术中的负载压气机10随动力压气机20和涡轮转子同步工作，导致辅助动力装置100在不需要引气的状态下仍然需要对从进口导叶排入的气流压缩做功。本发明的辅助动力装置100在具体操作时，判断是否需要启动负载压气机10；在需要启动负载压气机10时，通过调节排气调节机构80使燃气涡轮50输出的高温燃气导入至自由涡轮60内，以在自由涡轮60的涡轮叶片旋转时带动涡轮内轴61旋转进而驱动负载压气机10工作；在不需要启动负载压气机10时，通过调节排气调节机构80使燃气涡轮50输出的高温燃气从自由涡轮60的进气侧排出至自由涡轮60外，既可以实现以往辅助动力装置100的负载压气机10引气以及发电等正常功能，又能在负载压气机10的不引气状态下使负载压气机10不工作进而减小负载压气机10的功耗，实现降低油耗的目的，经济效益好。 [0031] 可以理解地，本发明适用于带有专门引气的负载压气机10的动力装置和地面燃气轮机。本发明中，涡轮内轴61和涡轮外轴51同轴布设，且涡轮内轴61相对涡轮外轴51可旋转地设置。 [0032] 进一步地，排气调节机构80包括处于燃气涡轮50的排气口的侧喷管81和排气管82，侧喷管81和排气管82并联，侧喷管81和排气管82的进气口均朝向燃气涡轮50的排气口设置，侧喷管81的排气口沿侧向向外延伸至自由涡轮60外，排气管82的排气口沿轴向延伸并与自由涡轮60的进气口连通，排气机构还包括引气部83和驱动定位部84，引气部83处于自由涡轮60的进气侧，引气部83的侧壁与自由涡轮60的机匣铰接，驱动定位部84用于驱动引气部83绕铰接轴线转动并对转动后的引气部83定位，进而使燃气涡轮50的排气口与侧喷管81连通或者使燃气涡轮50的排气口与排气管82连通。本发明的辅助动力装置100(APU)具有侧喷管81和尾喷管70，通过排气调节机构80，实现燃气涡轮50出口气流方向的改变，从而实现APU两种不同工作模态的切换。这种形式的APU，可以阻止气流进入自由涡轮60，防止其高速转动，有效降低自由涡轮60‑负载压气机10转子的功率消耗，从而提高APU的能量利用效率，降低APU在不引气状态下的油耗。可以理解地，在本实施例中，侧喷管81将燃气涡轮50输出的高温燃气沿侧向或径向排出，排气管82将燃气涡轮50输出的高温燃气沿轴向排出，尾喷管70将自由涡轮60输出的高温燃气沿轴向排出。 [0033] 进一步地，如图4所示，引气部83包括多个引气板831，多个引气板831沿周向组合形成环状结构，引气板831的侧壁与自由涡轮60的机匣的侧壁铰接，引气板831的第一侧向燃气涡轮50方向延伸并伸入至燃气涡轮50内，引气板831的第二侧延伸至自由涡轮60外，驱动定位部84用于驱动引气板831的第二侧绕铰接轴线旋转并定位，进而使引气板831的第一侧摆动使燃气涡轮50的排气口与侧喷管81连通或者使燃气涡轮50的排气口与排气管82连通。在本实施例中，通过设置引气板831控制燃气涡轮50的排气口与侧喷管81或排气管82连通，当引气板831的进气侧向外摆动并与燃气涡轮50的外环贴合时，燃气涡轮50的排气口与排气管82连通，当引气板831的进气侧向内摆动并与燃气涡轮50的内环贴合时，燃气涡轮50的排气口侧喷管81连通，燃气涡轮50的外环与内环之间为高温燃气流道。 [0034] 进一步地，为了便于引导燃气涡轮50输出的高温燃气从侧喷管81排出，引气板831朝向燃烧室40的方向弯曲。 [0035] 进一步地，引气板831包括内板和外板，内板和外板均为片状结构，内板的侧壁与自由涡轮60的机匣的侧壁铰接，内板的第一侧向燃气涡轮50方向延伸并伸入至燃气涡轮50内，内板的第二侧延伸至自由涡轮60外，外板的第一侧向燃气涡轮50方向延伸并伸入至燃气涡轮50内与内板的第一侧贴合，外板的第二侧向外弯曲并与内板固定连接，驱动定位部84用于驱动内板的第二侧绕铰接轴线旋转并定位，进而从内板的内侧将经过燃气涡轮50的燃气引导至自由涡轮60内，或者从外板的外侧将经过燃气涡轮50的燃气从自由涡轮60的进气侧排出至自由涡轮60外。具体地，通过外板与侧喷管81配合将燃气涡轮50输出的高温燃气从自由涡轮60的侧向排出，通过内板与排气管82配合将燃气涡轮50输出的高温燃气导入至自由涡轮60内。 [0036] 请再次参考图4和图5，进一步地，驱动定位部84包括伸缩器841、滑块842和滑轨843，滑轨843设于引气板831的第二侧的侧壁上，滑轨843设于引气板831朝向自由涡轮60的一侧，滑块842沿滑轨843的延伸方向可滑动地设于滑轨843内，伸缩器841的固定端固定设于自由涡轮60的机匣上，伸缩器841的伸缩端与滑块842铰接，通过伸缩器841的伸缩活动带动滑块842沿滑轨843的延伸方向滑动，进而驱动引气板831绕铰接轴线摆动。可以理解地，滑块842朝向滑轨843的侧面上设有燕尾滑槽，滑块842与滑槽通过燕尾滑槽配合。可选地，伸缩器841为液压伸缩杆。 [0037] 进一步地，为了便于装配侧喷管81，侧喷管81通过固定支架设于自由涡轮60外。 [0038] 进一步地，为了便于将燃气涡轮50输出的高温燃气从自由涡轮60外排出，侧喷管81输出端的径向尺寸沿气流方向逐渐扩大。 [0039] 具体地，本发明的辅助动力装置100取消以往的进口导向叶片，采用侧喷管81和尾喷管70配合，燃气涡轮50驱动动力压气机20，由自由涡轮60驱动负载压气机10，通过燃气涡轮50和自由涡轮60之间的排气调节机构80实现模态切换。主要包括负载压气机10、动力压气机20、燃烧室40、燃气涡轮50、自由涡轮60、侧喷管81、排气管82、引气部83和驱动定位部84。其中侧喷管81的出口为方形结构，用于将尾气通过一个管道集中排出；尾喷管70为圆环形传统排气管82。 [0040] 请再次参图2、考图3、图4和图5，排气调节机构80的一种具体的实现方式如下：排气调节机构80由两层挡板、旋转支点、滑块842、滑轨843和伸缩器841组成，其中内板和外办都是片状结构，各自组成一个环形，因为他们在2所示的打开状态会出现缝隙，所以采用这种双层挡板并且是互补的，从而防止漏气，在图2所示的状态下，伸缩器841推到最大位置，内板和外板均收缩关闭，燃气涡轮50后的气流直接从侧喷管81排出，气流几乎不经过自由涡轮60；在图3所示的状态，伸缩器841推到最小位置，内板和外板均扩张打开，燃气涡轮50后的燃气不经过侧喷管81，直接进入自由涡轮60中膨胀做功，驱动负载压气机10旋转，产生飞机所需的压缩气体，自由涡轮60排出的燃气从尾喷管70排出。为实现联动并尽量减少伸缩器841的数量，将滑轨843设计为全环形结构，在全环上做多个滑块842，设计两个伸缩器841即可推动所有滑块842在轨上的滑动。 [0041] 应该指出的是，还有多种结构形式可以实现将燃气涡轮50输出的高温燃气排出自由涡轮60外或排入自由涡轮60内，比如将自由涡轮60的进口导向叶片做成可调节角度的可调叶片，可以通过调节角度达到开关的目的。 [0042] 本发明还提供一种辅助动力装置的排气控制方法，用于上述的辅助动力装置100，包括如下步骤：在辅助动力装置100工作时判断是否需要启动负载压气机10；在需要启动负载压气机10时，通过调节排气调节机构80使燃气涡轮50输出的高温燃气导入至自由涡轮60内，以在自由涡轮60的涡轮叶片旋转时带动涡轮内轴61旋转进而驱动负载压气机10工作；在不需要启动负载压气机10时，通过调节排气调节机构80使燃气涡轮50输出的高温燃气从自由涡轮60的进气侧排出至自由涡轮60外。 [0043] 进一步地，在辅助动力装置100启动时，通过调节排气调节机构80使经过燃气涡轮50的高温燃气从自由涡轮60的进气侧排出至自由涡轮60外；在辅助动力装置100处于空载或发电状态时，通过调节排气调节机构80使经过燃气涡轮50的高温燃气从自由涡轮60的进气侧排出至自由涡轮60外；在辅助动力装置100处于引气工作状态时，通过调节排气调节机构80使经过燃气涡轮50的高温燃气导入至自由涡轮60内 [0044] 本发明的辅助动力装置的排气控制方法，实现了APU不同工作模态之间的切换，并使得在不引气的状态下，自由涡轮60发涡轮叶片几乎不转动，从而减小负载压气机10的功率消耗，提高APU的燃油经济性。通过燃气发生器转子实现APU的起动及发电等基本功能。 [0045] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。