[发明专利]用于飞机的基于冲压空气的冷却和通风系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于飞机的基于冲压空气的冷却系统，采用该冷却系统，机舱空调系统的热交换器和飞机的至少一个另外的部件被供应以冷却空气，和/或所述部件的安装空间能够进行通风。所述部件可以是所述机舱空调系统的部件。 

背景技术

在飞机中，机舱空调系统用于为机舱和座舱供应新鲜空气和再循环空气。另外，机舱空调系统还必须确保在高空飞行期间，与地面空气压力基本对应的压力占据在机舱和座舱中。机舱空调系统用作来自发动机或者来自例如可被设置在飞机后端的辅助发动机(辅助动力单元(APU：auxiliary powerunit))的泄放空气的空气源。泄放空气的温度通常为约150℃至约200℃。该泄放空气在热交换器(所谓的主热交换器或初级热交换器)中被冷却。热交换器被供应以外部空气，该外部空气在飞行期间可利用作为冲压空气通道中的冲压空气。在地面时，风扇产生通过热交换器的气流以冷却所述泄放空气。 

所述冲压空气通道通常包括：所谓的国家航空咨询委员会(NACA：National Advisory Committee for Aeronautics)式冲压空气入口通道、扩散器、可选的冲压空气通道充气室和冲压空气出口通道。在扩散器与冲压空气出口通道之间设置上述机舱空调系统的热交换器。而且，在冲压空气通道中可设置风扇，该风扇在地面时确保通过机舱空调系统的热交换器的气流。 

在飞行期间，外部空气通过冲压空气入口通道进入冲压空气通道。扩散器中的压力的动态部分被部分地转化为使流动减慢的静压力。因此，相对于 环境压力，产生静态正压力，被称为冲压。该冲压造成外部空气通过机舱空调系统的热交换器的流动。外部空气通过冲压空气通道的流动由冲压入口通道翻板(flap)控制。冲压空气出口通道也通常装配有翻板。冲压空气出口通道的相对较宽打开的翻板在外部空气围绕该翻板流动时产生相对于环境压力减小的压力。从而，在热交换器入口侧上出现的正压力和在出口侧上出现的减小的压力造成压差，该压差确定流动通过热交换器的空气量。冲压空气入口通道和冲压空气出口通道上的翻板由致动器控制。 

当飞机在地面时，没有外部空气流动。风扇，例如空气循环机(ACM：air cycle machine)的风扇，造成在冲压空气通道中的流动，从而形成可用于机舱空调系统的热交换器的外部空气以冷却热的泄放空气。 

飞机可包括至少一个另外的冲压空气通道，采用该另外的冲压空气通道，机舱空调系统的至少一个另外的热负荷部件能够被冷却，和/或该热负荷部件的安装空间能够进行通风。这种冲压空气通道的功能基本对应于上述冲压空气通道的功能，不同之处在于没有热交换器以及在冲压空气通道中未设置冲压空气出口通道，但是该冲压空气通道通至分配管路，该分配管路将冷却空气供应给机舱空调系统的热负荷部件，和/或将空气传送到所述机舱空调系统的热负荷部件设置于其中的安装空间中。 

由于泄漏，燃料和/或燃料蒸汽可聚集或形成在所述安装空间中。燃料和/或燃料蒸汽能够从贮存器进入安装空间。因此，热负荷部件的安装空间必须进行通风，即换气。安装空间的通风应防止在该安装空间中能够形成可燃混合物。如果具有热负荷部件的机舱空调系统将要被接通，则热负荷部件的安装空间必须首先进行通风，这是因为在空调系统关断时，燃料和/或燃料蒸汽也能够聚集在该安装空间中。热负荷部件的冷却还可防止结构过热。 

由冲压空气通道中的风扇产生的气流必须进行监控。如果风扇失效，则由于可燃混合物会形成在热负荷部件的安装空间中，因此机舱空调系统必须被关断。这种监控可通过其上运行有软件的空调系统关断设备实现。例如，该空调关断设备分析风扇速度是否处于希望的范围内。该空调系统关断设备 是构成应避免的额外故障源的额外设备。 

这种用于对热负荷部件的安装空间进行通风以及用于冷却热负荷部件的系统也被称为不加压的隔舱通风(UBV：unpressurised bay ventilation)。目的在于保证，尽管潜在存在例如因泄漏产生的燃料蒸汽，但在机舱空调系统的安装空间中不会形成可燃混合物。机舱空调系统的一些设备的表面具有热表面，由此可引起燃烧。此外，通风系统用于冷却机舱空调系统的安装空间中的空气。 

在飞机中，重要的设备总是被设计为冗余的。因而，在飞机中提供有两个冲压空气通道来冷却机舱空调系统的热交换器，并提供有两个具有分配管路的冲压空气通道来冷却至少一个热负荷部件并对该热负荷部件的安装空间进行通风。此外，存在四个风扇以在地面时产生气流。所述通道和所述风扇需要空间，必须进行维护并增大飞机的质量。