[發明專利]飛機膜制氮油箱惰化與座艙環境控制的耦合系統及方法

有效

• 申請號: 202010010866.6
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111071467B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 劉衛華;彭孝天;張瑞華
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64D37/32
• 分類號: B64D37/32;B64D13/06;B64D13/08
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 王慧穎

本發明公開了一種飛機膜制氮油箱惰化與座艙環境控制的耦合系統，屬于航空系統技術領域，本發明的系統為將飛行器燃油箱中空纖維膜制氮惰化系統與座艙環境控制系統耦合，即將惰化系統中高氧濃度的排氣通過引射泵引射與環控系統中渦輪冷卻器出口的低溫氣體混合，然后送至座艙，調節座艙內的溫度、壓力、氧氣濃度及空氣潔凈度，保障司乘人員健康與生理需要。本發明有效減少了座艙環控系統的發動機引氣量，降低了燃油代償損失；增加座艙氧濃度水平，有利于提升座艙壓力高度、減輕座艙結構重量；降低了膜制氮裝置排氣壓力，增加分離膜內外壓差，提高膜裝置分離效率。

技術領域

本發明屬于航空系統技術領域，涉及飛行器燃油箱惰化系統與環控系統耦合，特別涉及一種飛機座艙彌散式供氧系統，具體是一種飛機膜制氮油箱惰化與座艙環境控制的耦合系統及方法。

背景技術

近50年來，全球范圍內運輸類飛機燃油箱爆炸事故共發生18起，總計542人遇難，已成為民用航空安全的主要威脅之一。1996年波音747飛機TWA800中央翼油箱的可燃蒸汽被點燃導致爆炸，全機人員喪生，促使美國聯邦航空管理局頒發了一系列修正案、咨詢通報和適航規章，強制要求采取有效措施降低點火源和可燃蒸汽濃度，以減少運輸類飛機燃油箱可燃性，增加燃油箱安全。我國民用航空局也制定了類似的航空規章。

美國聯邦航空管理局及美國國家運輸安全部均認為燃油箱惰化是一種可行的降低油箱燃爆風險的技術措施，其中，中空纖維膜制取富氮氣體的機載制氮惰化技術是目前最經濟、實用的飛機油箱燃爆抑制技術，在波音和空客的各種型號飛機以及我國國產機型中均有應用。其原理是把來自發動機引氣，經過溫度調節、壓力調節、去除臭氧、水分、雜質等污染物后，通入由中空纖維膜構成的空氣分離裝置內分離成富氧氣體和富氮氣體，富氮氣體充入燃油箱進行洗滌或沖洗惰化，富氧氣體作為廢氣給予排出。

另外，為保障飛機在飛行時，司乘人員的生命健康與設備的正常使用，部分飛機通過設置空氣循環制冷系統來調節座艙的溫度、壓力、氧濃度及空氣潔凈度，其原理是，來自飛機發動機引氣，經過溫度調節、壓力調節、去除臭氧、水分、雜質等污染物后，進入渦輪冷卻器膨脹降溫，低溫清潔空氣進入座艙。

但是，無論是惰化系統，還是空氣循環系統，均需提供發動機引氣，降低了飛行的可用功率。

發明內容

本發明針對現有技術中所涉及到的缺陷，提供了一種飛機膜制氮油箱惰化與座艙環境控制的耦合系統，即將惰化系統中高氧濃度的排氣與環控系統渦輪冷卻器出口氣體混合后，再送至座艙，實現調溫、調壓和彌散式供氧一體化，以確保司乘人員的生理需要。

本發明是這樣實現的：

一種飛機膜制氮油箱惰化與座艙環境控制的耦合系統，所述的耦合系統包括發動機引氣，所述的發動機引氣后分別設置兩個股流通道，所述的發動機引氣的其一股流通道后連接氣體調節裝置，氣體調節裝置后連接空氣分離模塊，空氣分離模塊包含氣體入口、富氮氣體出口、富氧氣體出口，所述的發動機引氣通過氣體調節裝置調節后通過氣體入口進入空氣分離模塊；

所述的空氣分離模塊的富氮氣體出口分別并聯連接第二電動壓力調節閥、第二手動壓力調節閥，所述的第二電動壓力調節閥、第二手動壓力調節閥的出口后依次連接第二流量傳感器、第一氧濃度傳感器、第二溫度傳感器、第二壓力傳感器、第一阻火器、油箱、第二阻火器，第二阻火器的出口端將廢氣排至機外；油箱上方分別設置有碳氫化合物濃度傳感器、第二氧氣濃度傳感器、第三溫度傳感器；

所述的空氣分離模塊的富氧氣體出口依次連接引射泵、第三氧氣濃度傳感器、第四溫度傳感器、第三壓力傳感器、第三流量傳感器、第三控制閥、混合閥；

所述的發動機引氣的其二股流通道后通過第四控制閥依次連接初級換熱器、壓氣機、次級換熱器、渦輪、第四氧氣濃度傳感器、第五溫度傳感器、第四壓力傳感器、第四流量傳感器、第五控制閥；所述的第五控制閥連接至混合閥的另一入口，上述的系統形成耦合系統。