[发明专利]一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置

说明书

本发明公开了一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置，属于航空系统技术领域，具体原理为：飞行器燃油箱上部的混合气体被风机抽出，经过温度调节，通入低温等离子体反应器中，其中的碳氢化合物被低温等离子激发、离解、电离最终生成无害的COsubgt;2/subgt;和Hsubgt;2/subgt;O，干燥后得到的富氮气体流回油箱进行燃油箱惰化。但是反应后的混合气体仍含有较多热量，本发明利用反应后气体中的热量来驱动吸收式制冷技术或喷射式制冷技术，产生低温气体，为系统控制器降温。具有能量利用率高、优化惰化系统性能、惰化时间短、无环境污染等优点。

技术领域

本发明涉及属于航空系统技术领域，尤其涉及一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置。

背景技术

机燃油系统起火或爆炸是引起飞机失事的主要原因之一。飞机燃油系统的防火防爆能力，直接关系到飞机生存力和易损性，也关系到飞机的利用率、成本以及人员安全。燃油箱若具有防爆能力，即使中弹或其他原因引起火灾，也不至于机毁人亡，飞机经修复后乃可继续使用，这就相应提高了飞机的利用率和生存力， 降低了飞机的易损性。飞机燃油箱防爆技术的采用还可以增加救生时间，使飞机在燃油箱出现故障的情况下有足够的时间返航。另外，还可以在应急情况下保护飞机。

飞机燃油箱在一定条件下可分为四个不同的层面：最下面为液态燃油层，该层的燃油含有氧气，当压力变化和被晃动时，燃油会释放出氧气；紧靠液态燃油层为富油气体层，它不仅含有大量的油分子，还含有大量氧分子；再上面为含氧最丰富的燃烧层，该层易燃；最上面为贫油分子层，氧气浓度很淡，不易燃烧。 因此，必须控制燃烧层和富油层的氧气浓度，保证氧气浓度低于9%，使燃油箱始终处于惰化状态。

常见的飞行器油箱惰化技术主要有液氮惰化技术、Halon 1301惰化技术、分子筛技术、膜分离技术等。其中中空纤维膜制取富氮气体的机载制氮惰化技术（On-Board InertGas Generator System， OBIGGS）是目前最经济、实用的飞机油箱燃爆抑制技术。OBIGGS把来自发动机或环控系统的引气，经过温度调节、压力调节、去除臭氧、水分、杂质等污染物后，通入由中空纤维膜构成的空气分离装置内分离成富氧气体和富氮气体，富氧气体排出机外，富氮气体则按不同的流量模式充入燃油箱进行洗涤或冲洗。

但是 OBIGGS 技术仍存在很多问题，如分离膜效率低导致飞机代偿损失大、分离膜入口需求压力高导致在很多机型上无法使用（如直升机）、细小的膜丝和渗透孔径逐渐堵塞及气源中臭氧导致膜性能衰减严重、富氮气体填充油箱时导致燃油蒸汽外泄污染环境等。

近年来，低温等离子技术在处理废气及垃圾等方面发展迅速，低温等离子体中的高能电子与气体分子或原子发生非弹性碰撞，将能量转化成为基态分子或原子的内能，从而使其发生激发、离解和电离，气体处于活化状态。当电子的能量高于VOCs分子的化学键键能时，分子将发生断裂分解；高能电子激发所产生的O、OH具有很强的氧化性，可以将VOCs分子降解为CO₂ 和 H₂O。反应后的气体经过干燥处理后成为富氮气体，流回油箱进行冲洗惰化来控制油箱气相空间的氧浓度。

但是反应后的混合气体仍含有较多热量，一般情况下，用冷却剂吸收该部分热量后被排放，能量没有被充分利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种飞行器燃油箱惰化系统中余热回收装置。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：