[发明专利]一种能量回收式燃油箱惰化系统构型及其工作方法

说明书

本发明公开了一种能量回收式燃油箱惰化系统构型，属于航空系统技术领域，本发明的系统构型将来自发动机引气，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，富氧气体送至机舱供司乘人员呼吸用，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。将流出中空纤维膜的富氮气体先引入涡轮膨胀器，回收一部分能量的同时降低富氮气体的温度，有利于降低油箱的可燃性，另外，利用所回收的能量带动风扇来提高富氧侧的流率，增加分离膜内外压差，提高了分离效率。

技术领域

本发明属于航空系统技术领域，涉及一种飞行器燃油箱防爆系统，特别涉及一种能量回收式燃油箱惰化系统构型。

背景技术

近50年来，全球范围内运输类飞机燃油箱爆炸事故共发生18起，总计542人遇难，已成为民用航空安全的主要威胁之一。1996年波音747飞机TWA800中央翼油箱的可燃蒸汽被点燃导致爆炸，全机人员丧生，促使美国联邦航空管理局颁发了一系列修正案、咨询通报和适航规章，强制要求采取有效措施降低点火源和可燃蒸汽浓度，以减少运输类飞机燃油箱可燃性，增加燃油箱安全。我国民用航空局也制定了类似的航空规章。

美国联邦航空管理局及美国国家运输安全部均认为采用燃油箱惰化技术是一种可行的措施来降低油箱的燃爆风险。目前，中空纤维膜制取富氮气体的机载制氮惰化技术是目前最经济、实用的飞机油箱燃爆抑制技术，在波音和空客的各种型号飞机以及我国国产机型中均有应用。其原理是把来自发动机引气，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，富氧气体送至机舱供司乘人员呼吸用，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。但从国内外应用现状来看，机载制氮惰化技术在使用中存在分离膜效率低导致飞机代偿损失大的问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种能量回收式燃油箱惰化系统构型及其工作方法，本发明的系统构型通过将流出中空纤维膜的富氮气体引入涡轮膨胀器，回收一部分能量的同时降低富氮气体的温度，有利于降低油箱的可燃性，另外，利用所回收的能量带动风扇来提高富氧侧的流率，增加分离膜内外压差，提高分离效率。

本发明是这样实现的：

一种能量回收式燃油箱惰化系统构型，所述的系统构型包括第一风机，所述的第一风机入口通入发动机引气，所述的第一风机出口依次连接有过滤器、干燥机、加热器、湿度调节器、臭氧转换器、第一控制阀；所述的第一控制阀出口分别连接第一电动压力调节阀、第一手动压力调节阀；所述的第一电动压力调节阀、第一手动压力调节阀的出口均连接与第一压力传感器的一端；所述的第一压力传感器的另一端依次连接第一温度传感器、第一流量传感器、湿度传感器、臭氧浓度传感器、颗粒度检测仪、空气分离模块；所述的空气分离模块包含气体入口、富氮气体出口、富氧气体出口；

空气分离模块的气体入口与颗粒度检测仪连接；空气分离模块的富氮气体出口分别与第二电动压力调节阀、第二手动压力调节阀连接，所述的第二电动压力调节阀、第二手动压力调节阀的出口均连接与第二流量传感器的一端，所述的第二流量传感器的另一端依次连接第一氧浓度传感器、第二温度传感器、第二压力传感器、涡轮膨胀器、第三温度传感器、第三压力传感器、第一阻火器、油箱，所述的第一阻火器与油箱的气体入口连接，所述的油箱的气体出口与第二阻火器连接；

空气分离模块的富氧气体出口依次连接有第三氧气浓度传感器、第五温度传感器、第四压力传感器、第二风机，所述的第二风机另一端连接于涡轮膨胀器；所述的第二风机的富氧气体送至机舱供呼吸使用。

进一步，所述的系统构型中的油箱上分别设置有碳氢化合物浓度传感器、第二氧气浓度传感器、第四温度传感器，所述的碳氢化合物浓度传感器、第二氧气浓度传感器、第四温度传感器均分别通过探杆与油箱连接。

进一步，所述的系统构型通过自动控制器控制，具体的，所述的自动控制器包含一个电流输入端和一个电流输出端。