[发明专利]飞行器的空气管理系统、供应加压空气的方法和飞行器

说明书

本发明提供了一种具有一组压缩空气源的、用于向空气消耗装备供应加压空气的飞行器的空气管理系统、供应加压空气的方法和飞行器。特别地，根据所述飞行器操作条件，空气泄放系统、电动压缩机或它们的组合可以执行这种压缩空气供应。

技术领域

本发明属于气动空气分配系统的领域，并且特别地，本发明涉及提供压缩空气源以向空气消耗装备供应加压空气。

特别地，根据飞行器操作条件(例如飞行高度)，空气泄放系统、电动压缩机或它们的组合可以执行这种压缩空气供应。

因此，本发明的空气管理系统考虑了飞行参数，以便经由任何上述压缩空气源选择性地供给空气消耗装备，从而因此避免了当今空气管理系统过大，并因此使在非最优场景下操作时的能量损失最小化。

背景技术

在燃气涡轮发动机中，空气通常取自(多个)燃料燃烧室上游的压缩机级。因此，这个泄放空气处于高温和高压下，其中典型值分别包括在从发动机中汲取时的150至500℃的范围内以及在预冷却器中进行调节后的150至250℃的范围内；以及40psig的相对压力。

一旦被吸入，这个泄放空气通过空气管理系统从发动机的所述压缩机级被引导到飞行器内的各个位置，该空气管理系统又包括管道、阀和调节器的网络。因此，这种引导装置要被适配成承受泄放空气的高温和高压。

由于其高温和高压，这个泄放空气用于操作空气消耗装备，诸如环境控制系统(ECS)的空气循环机、机翼防冰系统(WAIS)和其他小型空气消耗设备。根据要供给的空气消耗设备要求，可能需要很大范围的压力和温度，这需要不同的能量成本，例如：

-空调(即，ECS)由可用压力驱动，并且

-WAIS由可用温度驱动。

空气泄放系统的经典架构经由对应的端口从两个不同的级处的燃气涡轮压缩机汲取泄放空气。这些端口中的一个端口位于低中压缩机级(所谓的中间端口，“IP”)处，而第二端口位于中高压缩机级(所谓的高端口，“HP”)处，以允许在两种不同的条件下汲取泄放空气。

从这些端口中的每一个汲取的泄放空气的典型值为：

-中间端口，“IP”：压力从10psig(“怠速”)到180psig(最大起飞推力，“MTO”)，而温度在80℃与400℃之间。

-高端口，“HP”：压力从30psig(“怠速”)到650psig(“MTO”)，而温度在150℃与650℃之间。

应当注意的是，所泄放的空气的压力和温度的准确值取决于发动机速度。类似地，虽然本文只讨论了两个常规端口(IP和HP)，但是高压端口“HP”可以由全部位于中高压缩机级处的、不同于压力端口“IP”的多于一个端口(通常为两个端口)形成。

在下文中，为了说明性目的，形成高压端口的一部分的可能的端口(一个或多个)将结合“HP”进行讨论。

在某些情况下，引导装置可能经历泄放空气的意外损失，即所谓的泄漏，这潜在地会在操作飞行器时导致问题。由于其对整体性能的固有影响，检测装置应沿着通道的整个路线安装。基于共晶盐的传感器在工业中广泛用作用于检测整个管道中的泄放空气泄漏的过热检测传感器。

众所周知，在当前的实践中，空气管理系统需要安装故障安全架构(诸如分散截止阀)，以便一旦检测到管道泄漏就隔离不同的飞行器区域以便获得完整性保证。然而，飞行器振动可能在这些传感器上引起颤动，这可能会导致虚假的泄漏检测警报和不必要的隔离。而且，虚假故障会触发用于泄漏定位的维护操作。