[发明专利]具有受调节的冷源的飞行器环境控制系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年10月8日提交的德国专利申请No.102010047970.5以及2010年10月8日提交的美国临时专利申请No.61/391,252的优先权，上述申请的公开内容以参引的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及一种具有空气调节组件的用于飞行器的空气调节系统，本发明还涉及一种用于为飞行器冷却进入机舱的空气的方法。

背景技术

在现有技术中，经常使用借助于执行基于空气的冷却循环的空气调节组件（所谓的“空气循环机”）或借助于冷蒸气处理产生冷却性能的用于飞行器的空气调节系统。冷却性能用于冷却进入机舱的空气，根据空气调节系统的设计类型，进入机舱的空气既可以完全由外部空气组成，也可以由外部空气和机舱空气的混合空气组成。无论采用什么样的冷却原理，所有的空气调节系统都将冷却空气用作初级冷源，该初级冷源由来自飞行器的周围环境中的空气实施。所述空气既可直接供给至空气调节系统也可借助于中间冷却循环间接地实现散热，该过程通常使用初级热交换器和次级热交换器，在每种情形中，从其尺寸的观点看，初级热交换器和次级热交换器或者针对飞行操作或者针对地面操作而进行优化。而且，在飞行器位于地面上的情况下，大部分时间借助于冷却风机提供冷却空气，而在飞行时，则空气动力的冲压空气压力足以输送环境空气。

已知这样的系统和方法：为了进一步降低冷却空气的温度，将水注入到位于热交换器的上游的冷却空气管道中，其中，被注入的水通过在不饱和的冷却空气中的蒸发过程能够降低所述冷却空气的温度。为此，能够从由该空气调节系统自身的冷却设备或中间冷却设备产生的冷凝液中获得待被注入的水。

通常，对于将由空气调节系统产生的冷却性能的设计而言，需考虑在具有极端的外部空气温度的地面上的理论操作情形。这样能够确保在飞行器的所有能够想到的操作情形中空气调节系统都能够提供足够的冷却性能。

EP1129940A1和US6415621B2示出一种用于飞行器的空气调节系统，在该空气调节系统中，通过使用空气循环冷却循环单元，能够冷却供给至客舱的空气。

发明内容

作为空气调节系统的决定性的设计因素，来自具有极端的外部空气温度的飞行器环境中的冷却空气的形式的冷源导致这样一种情形：因为除了机舱内部的热负载之外，由于从飞行器的环境传递至客舱的热量较高而导致作用在客舱上的热负载也增加，所以在该空气调节系统内必须能够产生非常可观的冷却性能。将被传递的高热流还导致需要非常高的冷却空气体积流量。另外，由于高的冷却空气供给温度，导致与操作空气调节系统内的空气循环冷却设备或冷蒸气冷却设备的压缩机的输出有关的需求处在非常高的水平。

因此，在惯用的飞行器的空气调节系统的设计中，需要为这种操作情形对所使用的绝大多数部件和能量生成系统进行设计。由于并非所有的飞行器操作员都会遇到在地面上具有的极端的外部空气温度的操作情形，而仅仅是那些飞往特别热的地区的飞行器操作员会遇到这种操作情况，因此，虽然在所有制造的飞行器中采用了相同的空气调节组件，但绝大多数飞行器操作员将不会完全地利用所提供的冷却性能。为此，根据上述边界条件设计的空气调节系统对许多飞行器操作员而言是尺寸过大的，这也招致了与重量和成本有关的相应的缺点。

由于飞行器的空气调节系统通常还要满足产生客舱中所需压力的任务，所以将空气调节系统分成对冷却性能的要求较低的若干个较小的能够组合的组件，并且为每个拥有不变的飞行路线的飞行器操作员单独地组装空气调节系统，将无法满足实际情况。由于对此的需求对所有飞行器操作员而言都是相同的，因此，省去一些空气调节组件只会导致由于缺乏相应的储备而不能够实现生成压力的功能的情形。

因此本发明的目的是提出一种用于飞行器的空气调节系统，在该空气调节系统中，如果可以，将不再为地面上的很少发生的操作情形设置空气调节组件的尺寸以及相应的冷却性能。这意味着，将要提出的这种飞行器空气调节系统，就它能供应的性能而言，应当尽可能地能够单独地适应于特定的飞行器操作员，而不需要对于大多数飞行器操作员而言尺寸过大的空气调节组件。

该目的通过根据独立权利要求1的特征的用于飞行器的空气调节系统而实现。在从属权利要求中陈述了有利的实施方式和改进方案。