[發明專利]一種能量回收式燃油箱惰化系統構型及其工作方法

有效

• 申請號: 202010010877.4
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111071468B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 劉衛華;馮詩愚;彭孝天
• 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;B01D53/22;B64D13/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 王慧穎

本發明公開了一種能量回收式燃油箱惰化系統構型，屬于航空系統技術領域，本發明的系統構型將來自發動機引氣，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，富氧氣體送至機艙供司乘人員呼吸用，富氮氣體則按不同的流量模式充入燃油箱進行洗滌或沖洗。將流出中空纖維膜的富氮氣體先引入渦輪膨脹器，回收一部分能量的同時降低富氮氣體的溫度，有利于降低油箱的可燃性，另外，利用所回收的能量帶動風扇來提高富氧側的流率，增加分離膜內外壓差，提高了分離效率。

技術領域

本發明屬于航空系統技術領域，涉及一種飛行器燃油箱防爆系統，特別涉及一種能量回收式燃油箱惰化系統構型。

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采用燃油箱惰化技術是一種可行的措施來降低油箱的燃爆風險。目前，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，富氧氣體送至機艙供司乘人員呼吸用，富氮氣體則按不同的流量模式充入燃油箱進行洗滌或沖洗。但從國內外應用現狀來看，機載制氮惰化技術在使用中存在分離膜效率低導致飛機代償損失大的問題。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的問題，公開了一種能量回收式燃油箱惰化系統構型及其工作方法，本發明的系統構型通過將流出中空纖維膜的富氮氣體引入渦輪膨脹器，回收一部分能量的同時降低富氮氣體的溫度，有利于降低油箱的可燃性，另外，利用所回收的能量帶動風扇來提高富氧側的流率，增加分離膜內外壓差，提高分離效率。

本發明是這樣實現的：

一種能量回收式燃油箱惰化系統構型，所述的系統構型包括第一風機，所述的第一風機入口通入發動機引氣，所述的第一風機出口依次連接有過濾器、干燥機、加熱器、濕度調節器、臭氧轉換器、第一控制閥；所述的第一控制閥出口分別連接第一電動壓力調節閥、第一手動壓力調節閥；所述的第一電動壓力調節閥、第一手動壓力調節閥的出口均連接與第一壓力傳感器的一端；所述的第一壓力傳感器的另一端依次連接第一溫度傳感器、第一流量傳感器、濕度傳感器、臭氧濃度傳感器、顆粒度檢測儀、空氣分離模塊；所述的空氣分離模塊包含氣體入口、富氮氣體出口、富氧氣體出口；

空氣分離模塊的氣體入口與顆粒度檢測儀連接；空氣分離模塊的富氮氣體出口分別與第二電動壓力調節閥、第二手動壓力調節閥連接，所述的第二電動壓力調節閥、第二手動壓力調節閥的出口均連接與第二流量傳感器的一端，所述的第二流量傳感器的另一端依次連接第一氧濃度傳感器、第二溫度傳感器、第二壓力傳感器、渦輪膨脹器、第三溫度傳感器、第三壓力傳感器、第一阻火器、油箱，所述的第一阻火器與油箱的氣體入口連接，所述的油箱的氣體出口與第二阻火器連接；

空氣分離模塊的富氧氣體出口依次連接有第三氧氣濃度傳感器、第五溫度傳感器、第四壓力傳感器、第二風機，所述的第二風機另一端連接于渦輪膨脹器；所述的第二風機的富氧氣體送至機艙供呼吸使用。

進一步，所述的系統構型中的油箱上分別設置有碳氫化合物濃度傳感器、第二氧氣濃度傳感器、第四溫度傳感器，所述的碳氫化合物濃度傳感器、第二氧氣濃度傳感器、第四溫度傳感器均分別通過探桿與油箱連接。

進一步，所述的系統構型通過自動控制器控制，具體的，所述的自動控制器包含一個電流輸入端和一個電流輸出端。