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一种飞机燃油箱惰化系统及其工作方法

阅读:547发布:2020-05-08

专利汇可以提供一种飞机燃油箱惰化系统及其工作方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种飞机燃油箱 惰化 系统及其工作方法,属于防火防爆技术领域。本发明从飞机 发动机 引气并经过干燥过滤后进入中空 纤维 膜空气分离装置制取高浓度富氮气体,将富氮气体通入油箱用来降低油箱 氧 气浓度,从而防止油箱起火爆炸达到油箱惰化的目的;本发明的系统可实现在飞机爬升阶段进行油箱燃油洗涤除氧惰化,在飞机巡航和下降阶段进行油箱气相空间冲洗除氧惰化,并通过氧浓度 传感器 实时监测油箱气相空间氧气浓度并将 信号 传输至控制系统,利用控制系统根据氧气浓度大小调整发动机引气量从而减小发动机引气对其性能的影响。,下面是一种飞机燃油箱惰化系统及其工作方法专利的具体信息内容。

1.一种飞机燃油箱惰化系统,其特征在于,所述的系统中依次连接的组件包括第一电磁(1)、干燥过滤器(2)、换热器(3)、分离器(4)、第二电磁阀(5)、中空纤维膜空气分离组件(6)、三通阀(7);
所述的换热器(3)通过其热侧分别与干燥过滤器(2)和水分离器(4)连接,所述的换热器(3)的冷侧通入冲压空气并排向外界环境;
所述的中空纤维膜空气分离组件(6)分别设置两个气体出口,其一富氮气体出口与三通阀(7)入口连接,其二富气体出口与飞机座舱连接;
所述的三通阀(7)设置两个出口,所述的三通阀(7)第一出口与第三电磁阀(8)入口连接,第二出口依次连接第四电磁阀(201)、燃油引射器(202)气体入口;所述的第三电磁阀(8)出口与飞机油箱(9)富氮气体入口连接;
所述的燃油引射器(202)液体入口与飞机油箱(9)底部燃油出口之间连接有燃油(203),所述的燃油引射器(202)气液混合出口与飞机油箱(9)底部连通;所述的飞机油箱(9)上部连接氧浓度传感器(10)。
2.根据权利要求1所述的一种飞机燃油箱惰化系统,其特征在于,所述的第一电磁阀(1)入口连接发动机引气端,或者所述的第一电磁阀(1)入口连接飞机座舱(1001),所述的飞机座舱(1001)与第一电磁阀(1)入口之间还设置有气体压缩机(1002)。
3.根据权利要求1所述的一种飞机燃油箱惰化系统,其特征在于,所述的系统通过控制系统(101)控制;具体的,所述的控制系统(101)分别与第一电磁阀(1)、第二电磁阀(5)、第三电磁阀(8)、第四电磁阀(201)、氧浓度传感器(10)控制连接。
4.根据权利要求3所述的一种飞机燃油箱惰化系统,其特征在于,所述的第一电磁阀(1)信号输入端通过电缆与控制系统(101)信号输出端连接;所述的第二电磁阀(5)信号输入端与控制系统(101)信号输出端通过电缆连接;所述的第三电磁阀(8)信号输入端与控制系统(101)信号输出端通过电缆连接;所述的第四电磁阀(201)信号输入端与控制系统(101)信号输出端通过电缆连接;所述的氧浓度传感器(10)信号输出端与控制系统信号输入端通过电缆连接。
5.一种如权利要求1所述的一种飞机燃油箱惰化系统的工作方法,其特征在于,所述的第一电磁阀(1)入口连接发动机引气端,其系统的工作方法:
飞机发动机的高压引气流经第一电磁阀(1)后利用干燥过滤器(2)除去空气中的杂质和水分,随后进入换热器(3)热侧通道,利用换热器(3)冷侧冲压空气进行降温,冲压空气经过换热器(3)后排放至外界环境,气体经冷却后通过水分离器(4)将空气中的水分去除,经过第二电磁阀(5)后进入中空纤维膜空气分离组件(6)气体入口,空气经过中空纤维膜分离形成富氧气体和富氮气体,富氧气体进入飞机座舱增压供氧,富氮气体流经三通阀(7);
1)在飞机起飞爬升阶段控制系统(101)将第三电磁阀(8)关闭,第四电磁阀(201)打开,富氮气体只进入燃油引射器(202)与通过燃油泵(203)输送的高压燃油进行混合并由飞机油箱(9)底部输送进油箱,以置换出燃油中溶解的氧气,同时富氮气体进入飞机油箱(9)的气相空间后置换出气相空间氧气,最后排入外界环境,降低油箱内氧气浓度;
2)当飞机处在巡航或下降阶段,控制系统(101)将第三电磁阀(8)打开,第四电磁阀(201)关闭,富氮气体只由第三电磁阀(8)进入飞机油箱(9)气相空间,并将气相空间氧气置换排出至外界环境,降低飞机油箱(9)内的氧气浓度;
3)飞机油箱(9)上部安装的氧浓度传感器(10)实时监测油箱气相空间氧气浓度并将信号传输到控制系统,控制系统通过调整第一电磁阀(1)和第二电磁阀(5)的开度大小调节发动机引气量,从而调节富氮气体流量,在降低飞机油箱(9)氧气浓度的同时可减少发动机引气量。
6.一种如权利要求1所述的一种飞机燃油箱惰化系统的工作方法,其特征在于,所述的第一电磁阀(1)入口连接飞机座舱(1001),所述的飞机座舱(1001)与第一电磁阀(1)入口之间还设置有气体压缩机(1002),其系统的工作方法:
通过压缩机抽吸座舱内的空气进入第一电磁阀(1)后利用干燥过滤器(2)除去空气中的杂质和水分,随后进入换热器(3)热侧通道,利用换热器(3)冷侧冲压空气进行降温,冲压空气经过换热器(3)后排放至外界环境,气体经冷却后通过水分离器(4)将空气中的水分去除,经过第二电磁阀(5)后进入中空纤维膜空气分离组件(6)气体入口,空气经过中空纤维膜分离形成富氧气体和富氮气体,富氧气体进入飞机座舱增压供氧,富氮气体流经三通阀(7);
1)在飞机起飞爬升阶段控制系统(101)将第三电磁阀(8)关闭,第四电磁阀(201)打开,富氮气体只进入燃油引射器(202)与通过燃油泵(203)输送的高压燃油进行混合并由飞机油箱(9)底部输送进油箱,以置换出燃油中溶解的氧气,同时富氮气体进入飞机油箱(9)的气相空间后置换出气相空间氧气,最后排入外界环境,降低油箱内氧气浓度;
2)当飞机处在巡航或下降阶段,控制系统(101)将第三电磁阀(8)打开,第四电磁阀(201)关闭,富氮气体只由第三电磁阀(8)进入飞机油箱(9)气相空间,并将气相空间氧气置换排出至外界环境,降低飞机油箱(9)内的氧气浓度;
3)飞机油箱(9)上部安装的氧浓度传感器(10)实时监测油箱气相空间氧气浓度并将信号传输到控制系统,控制系统通过调整第一电磁阀(1)和第二电磁阀(5)的开度大小调节发动机引气量,从而调节富氮气体流量,在降低飞机油箱(9)氧气浓度的同时可减少发动机引气量。

说明书全文

一种飞机燃油箱惰化系统及其工作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及防火防爆技术领域,涉及一种飞机燃油箱惰化系统及其工作方法。

背景技术

[0002] 随着经济的发展和社会的进步,飞机渐渐成为主流的出行交通工具,但飞机安全事故时有发生,对乘客的生命财产安全产生极大的威胁,其中飞机燃油箱起火爆炸是飞行事故的主要原因之一。对于民用飞机而言,飞机油箱内气相空间气浓度(体积分数)高于12%时,当存在点火源如雷电、静电、线路电火花等,油箱极易发生燃烧爆炸导致机毁人亡。
因此如何降低飞机油箱的可燃性是飞机设计中的关键问题。
[0003] 研究表明,利用氮气、二氧化等惰性气体置换出油箱气相空间或燃油中溶解氧气,使油箱内氧气浓度低于极限可燃浓度可有效地降低油箱可燃性,减小飞机油箱火灾发生。目前飞机油箱惰化系统主要采用机载中空纤维膜制氮惰化系统进行油箱冲洗惰化,即将中空纤维膜制氮系统产生的富氮气体通入油箱气相空间置换出其中的氧气,降低氧气浓度,但在飞机爬升阶段随着气相空间压降低,燃油中溶解的氧气容易逸出,因此在此阶段应采用燃油洗涤惰化置换出燃油中溶解氧气,降低其对气相空间氧气浓度的影响,而在巡航和下降阶段主要是由于燃油消耗导致外界空气进入油箱使油箱内气相空间氧气浓度极剧增大,因此在巡航和下降阶段应主要采用油箱冲洗惰化方式,同时利用氧浓度传感器实时监测油箱内气相空间氧气浓度可通过调节惰化系统管道开度控制发动机引气流量大小,减少发动机引气量,降低引气对发动机性能的影响。

发明内容

[0004] 本发明针对现有技术中存在的问题,公开了一种飞机燃油箱惰化系统及其工作方法,通过改变飞机在不同飞行阶段的惰化方式从而提高油箱惰化效率,同时通过实时监测氧气浓度改变发动机引气量大小,减少发动机引气量,降低其对发动机性能的影响,保障飞机安全。
[0005] 本发明是这样实现的:一种飞机燃油箱惰化系统,该系统中依次连接的组件包括第一电磁阀、干燥过滤器、换热器、分离器、第二电磁阀、中空纤维膜空气分离组件、三通阀;所述的换热器通过其热侧分别与干燥过滤器和水分离器连接,所述的换热器的冷侧通过通入冲压空气并排向外界环境;所述的中空纤维膜空气分离组件分别设置两个气体出口,其一富氮气体出口与三通阀入口连接,其二富氧气体出口与飞机座舱连接; 所述的三通阀设置两个出口,所述的三通阀第一出口与第三电磁阀入口连接,第二出口依次连接第四电磁阀、燃油引射器气体入口;
所述的第三电磁阀出口与飞机油箱富氮气体入口连接;所述的燃油引射器液体入口与飞机油箱底部燃油出口之间连接有燃油,所述的燃油引射器气液混合出口与飞机油箱底部连通;所述的飞机油箱上部连接氧浓度传感器。
[0006] 进一步,所述的第一电磁阀入口连接发动机引气端,或者所述的第一电磁阀入口连接飞机座舱,所述的飞机座舱与第一电磁阀入口之间还设置有气体压缩机
[0007] 进一步,所述的系统通过控制系统控制;具体的,所述的控制系统分别与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、氧浓度传感器控制连接。
[0008] 进一步,所述的第一电磁阀信号输入端通过电缆与控制系统信号输出端连接;所述的第二电磁阀信号输入端与控制系统信号输出端通过电缆连接;所述的第三电磁阀信号输入端与控制系统信号输出端通过电缆连接;所述的第四电磁阀信号输入端与控制系统信号输出端通过电缆连接;所述的氧浓度传感器信号输出端与控制系统信号输入端通过电缆连接。
[0009] 本发明还公开了一种飞机燃油箱惰化系统的工作方法,其特征在于,所述的第一电磁阀入口连接发动机引气端,其系统的工作方法:飞机发动机的高压引气流经第一电磁阀后利用干燥过滤器除去空气中的杂质和水分,随后进入换热器热侧通道,利用换热器冷侧冲压空气进行降温,冲压空气经过换热器后排放至外界环境,气体经冷却后通过水分离器将空气中的水分去除,经过第二电磁阀后进入中空纤维膜空气分离组件气体入口,空气经过中空纤维膜分离形成富氧气体和富氮气体,富氧气体进入飞机座舱增压供氧,富氮气体流经三通阀;1)在飞机起飞爬升阶段控制系统将第三电磁阀关闭,第四电磁阀打开,富氮气体只进入燃油引射器与通过燃油泵输送的高压燃油进行混合并由飞机油箱底部输送进油箱,以置换出燃油中溶解的氧气,同时富氮气体进入飞机油箱的气相空间后置换出气相空间氧气,最后排入外界环境,降低油箱内氧气浓度;
2)当飞机处在巡航或下降阶段,控制系统将第三电磁阀打开,第四电磁阀关闭,富氮气体只由第三电磁阀进入飞机油箱气相空间,并将气相空间氧气置换排出至外界环境,降低飞机油箱内的氧气浓度;
3)飞机油箱上部安装的氧浓度传感器实时监测油箱气相空间氧气浓度并将信号传输到控制系统,控制系统通过调整第一电磁阀和第二电磁阀的开度大小调节发动机引气量,从而调节富氮气体流量,在降低飞机油箱氧气浓度的同时可减少发动机引气量。
[0010] 本发明还公开了一种飞机燃油箱惰化系统的工作方法,其特征在于,所述的第一电磁阀入口连接飞机座舱,所述的飞机座舱与第一电磁阀入口之间还设置有气体压缩机,其系统的工作方法:通过压缩机抽吸座舱内的空气进入第一电磁阀后利用干燥过滤器除去空气中的杂质和水分,随后进入换热器热侧通道,利用换热器冷侧冲压空气进行降温,冲压空气经过换热器后排放至外界环境,气体经冷却后通过水分离器将空气中的水分去除,经过第二电磁阀后进入中空纤维膜空气分离组件气体入口,空气经过中空纤维膜分离形成富氧气体和富氮气体,富氧气体进入飞机座舱增压供氧,富氮气体流经三通阀;1)在飞机起飞爬升阶段控制系统将第三电磁阀关闭,第四电磁阀打开,富氮气体只进入燃油引射器与通过燃油泵输送的高压燃油进行混合并由飞机油箱底部输送进油箱,以置换出燃油中溶解的氧气,同时富氮气体进入飞机油箱的气相空间后置换出气相空间氧气,最后排入外界环境,降低油箱内氧气浓度;
2) 当飞机处在巡航或下降阶段,控制系统将第三电磁阀打开,第四电磁阀关闭,富氮气体只由第三电磁阀进入飞机油箱气相空间,并将气相空间氧气置换排出至外界环境,降低飞机油箱内的氧气浓度;
3)飞机油箱上部安装的氧浓度传感器实时监测油箱气相空间氧气浓度并将信号传输到控制系统,控制系统通过调整第一电磁阀和第二电磁阀的开度大小调节发动机引气量,从而调节富氮气体流量,在降低飞机油箱氧气浓度的同时可减少发动机引气量。
[0011] 本发明利用燃油引射器将油箱冲洗与洗涤惰化方式相结合,可实现不同飞行阶段惰化方式自由切换,与现有技术的有益效果在于:本发明通过自动控制系统调节富氮气体流向,将燃油洗涤和油箱上部空间冲洗相结合,克服了目前飞机燃油洗涤和冲洗单一惰化方式所存在的效率低下问题,使飞机在不同飞行阶段实现不同的惰化方式,有效地提高油箱惰化效率,降低油箱内氧气浓度;同时根据氧浓度传感器对油箱气相空间进行时间监测并反馈至控制系统调节发动机引气流量,可有效地减少发动机引气量,进而降低引气对发动机性能的影响,保障飞行安全。
附图说明
[0012] 图1为本发明实施例1的利用发动机引气的飞机燃油箱惰化系统图;图2为本发明实施例2的从飞机座舱引气的飞机燃油箱惰化系统图。
[0013] 其中,1、第一电磁阀,2、干燥过滤器,3、换热器,4、水分离器,5、第二电磁阀,6、中空纤维膜空气分离组件,7、三通阀,8、第三电磁阀,9、飞机油箱,10、氧浓度传感器,101、控制系统,201、第四电磁阀,202、燃油引射器,203、燃油泵,1001、飞机座舱,1002、气体压缩机。

具体实施方式

[0014] 本发明可以以许多不同的形式实现,而不应当认为限于这里所述的实施例。相反,提供这些实施例以便使本公开透彻且完整,并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中,为了清楚起见放大了组件。
[0015] 实施例1如图1所示,图1是利用发动机引气的飞机燃油箱惰化系统,该系统包括第一电磁阀1、干燥过滤器2、换热器3、水分离器4、第二电磁阀5、中空纤维膜空气分离组件6、三通阀7、第三电磁阀8、飞机油箱9;
所述的第一电磁阀1入口连接发动机引气端,第一电磁阀1信号输入端通过电缆与控制系统101信号输出端连接;所述的换热器3热侧通过与干燥过滤器2和水分离器4连接,冷侧通过通入冲压空气并排向外界环境;所述的第二电磁阀5入口连接水分离器4,出口与中空纤维膜空气分离组件6引气入口连接,信号输入端与控制系统101信号输出端通过电缆连接;所述的中空纤维膜空气分离组件6富氧气体出口与飞机座舱连接,富氮气体出口与三通阀7入口连接;所述的三通阀7第一出口与第三电磁阀8入口连接,第二出口依次连接第四电磁阀201、燃油引射器202气体入口;所述的第三电磁阀8出口与飞机油箱9富氮气体入口连接,信号输入端与控制系统101信号输出端通过电缆连接;所述的飞机油箱9上部连接氧浓度传感器10,氧浓度传感器10信号输出端与控制系统信号输入端通过电缆连接;所述的第四电磁阀201信号输入端与控制系统101信号输出端通过电缆连接;所述的燃油引射器202液体入口与飞机油箱9底部燃油出口之间连接有燃油泵203,燃油引射器202气液混合出口与飞机油箱9底部连通。
[0016] 本发明还公开了一种飞机燃油箱惰化系统的工作方法,第一电磁阀入口连接发动机引气端,具体过程如下:飞机发动机的高压引气流经第一电磁阀1后利用干燥过滤器2除去空气中的杂质和水分,随后进入换热器3热侧通道,利用冷侧冲压空气进行降温,冲压空气经过换热器3后排放至外界环境,气体经冷却后通过水分离器4将空气中的水分去除,经过第二电磁阀5后进入中空纤维膜空气分离组件6气体入口,空气经过中空纤维膜分离形成富氧气体和富氮气体,富氧气体进入飞机座舱增压供氧,富氮气体流经三通阀7。
[0017] 在飞机起飞爬升阶段控制系统将第三电磁阀8关闭,第四电磁阀201打开,富氮气体只进入燃油引射器202与通过燃油泵203输送的高压燃油进行混合并由飞机油箱底部输送进油箱,以置换出燃油中溶解的氧气,同时富氮气体进入飞机油箱的气相空间后置换出气相空间氧气,最后排入外界环境,降低油箱内氧气浓度。
[0018] 当飞机处在巡航或下降阶段,控制系统将第三电磁阀8打开,第四电磁阀201关闭,富氮气体只由第三电磁阀8进入飞机油箱气相空间,并将气相空间氧气置换排出至外界环境,降低飞机油箱内的氧气浓度,飞机油箱上部安装的氧浓度传感器10实时监测油箱气相空间氧气浓度并将信号传输到控制系统,控制系统通过调整第一电磁阀1和第二电磁阀2的开度大小调节发动机引气量,从而调节富氮气体流量,在降低飞机油箱氧气浓度的同时可减少发动机引气量。本实施例中从飞机发动机引气并经过干燥过滤后进入中空纤维膜空气分离装置制取高浓度富氮气体,将富氮气体通入油箱用来降低油箱氧气浓度,从而防止油箱起火爆炸达到油箱惰化的目的。通过该系统可实现在飞机爬升阶段进行油箱燃油洗涤除氧惰化,在飞机巡航和下降阶段进行油箱气相空间冲洗除氧惰化,并通过氧浓度传感器实时监测油箱气相空间氧气浓度并将信号传输至控制系统,利用控制系统根据氧气浓度大小调整发动机引气量从而减小发动机引气对其性能的影响实施例2
如图2所示,在实施例1的基础上惰化系统改为由座舱引气,通过压缩机抽吸座舱内的空气进入惰化系统,实现富氮气体的制取。具体为所述的第一电磁阀1入口连接飞机座舱
1001,所述的飞机座舱1001与第一电磁阀1入口之间还设置有气体压缩机1002
本实施例的工作方法与实施例1的不同之处在于利用飞机座舱引气,通过压缩机抽吸座舱内的空气进入惰化系统,实现富氮气体的制取,消除了飞机发机引气对发动机性能的影响,减少飞机的燃油代偿损失,保障了飞机安全。
[0019] 以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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