[发明专利]一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统

说明书

本发明公开了一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统，属于飞机机载机电系统领域。本发明将飞行器环境控制系统和机载中空纤维膜制氮燃油箱惰化系统进行耦合，采用逆升压三轮环控技术，利用座舱环境控制系统中冷却涡轮输出功率带动压气机，抽吸并提升机载中空纤维膜制氮燃油箱惰化系统中排放的富氧气体至座舱，以实现座舱弥散式供氧。本发明采用耦合设计方法充分回收利用了机载中空纤维膜制氮燃油箱惰化系统中排放废气，有效提高了座舱氧分压，它不仅提高了乘员舒适性，降低了高空缺氧给乘客带来的不良反应，在相同座舱氧分压下减少了座舱内外压差；而且系统结构简单、能量利用率高、易于调节和控制、具有高的可靠性，便于实现。

技术领域

本发明属于飞行器环境控制领域，尤其涉及一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统及工作方法。

背景技术

为了保障乘员的生命安全，处于高空环境的飞机座舱需要增压，以提高座舱环境中气体的氧分压，保障乘员正常呼吸需要，但座舱增压的同时也带来了座舱内外压差的增加，它不仅可能导致爆破减压时对乘员产生的更大伤害，而且使得座舱结构强度要求更高，飞机重量增加；因此，当前在飞机座舱环境控制系统设计中，均是以乘员生理安全极限作为控制指标，在不导致乘员生理损伤的前提下，尽可能降低座舱内外压差，它直接带来了座舱氧分压不足、乘员舒适感差、甚至导致疾病产生等一系列问题。当代民机市场的竞争，更多地体现在座舱舒适性竞争上，因此，提高座舱氧分压、给乘客带来更好的乘机感受十分重要。

与此同时，飞机燃油箱燃烧爆炸对飞行安全也构成极大威胁，同时伴随着巨大的经济损失及恶劣的社会影响，自有动力飞行以来，油箱燃爆就成为一个与飞机燃油系统设计和使用相关、反复出现的问题。

要抑制飞机燃油系统的燃烧与爆炸，提高飞机的安全性，无疑，可以从控制点火源、氧气浓度、可燃蒸汽浓度和减轻燃油蒸汽点燃影响等方面着手。为此，各国军方及民用航空业均开展了大量相关研究，美国民航总局（FAA）已颁布了一系列的修正案、咨询通告和适航规章，强制要求在民用飞机燃油箱内采用有效技术措施以减少点火源（SFAR 88）、降低可燃蒸气浓度（AC 25.981-2A）、降低运输类飞机燃油箱可燃性暴露时间（FAR 25.981）。基于上述适航规章的要求，燃油箱防火抑爆系统设计逐渐步入实用阶段，为飞机及飞机燃油系统提供了安全保障。

大量地面与飞行试验研究和各种防火抑爆技术措施的实际应用结果已表明：机载燃油箱惰化，是保障油箱安全性的一项可行、高效、经济的技术方法。机载燃油箱惰化是指惰性气体由机载设备产生，并用之充填燃油箱上部气相空间，以保障油箱的安全。随着膜分离技术的突破，中空纤维膜燃油箱惰化技术已成为当前军机、民机燃油箱惰化的主流技术，它将引气进行限流、降温、除杂等预处理，再经过中空纤维膜空气分离器进行氧氮分离，形成高浓度的富氮气体，富氮气体经过分配系统输送至油箱，而分离出来的富氧气体则作为废气排出机外，它不仅造成了浪费，而且带来了安全隐患。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统，本发明的耦合系统将飞行器环境控制系统和机载中空纤维膜制氮燃油箱惰化系统进行耦合，解决了现有技术中存在的资源浪费以及安全隐患的技术缺陷。

本发明是这样实现的：

一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统，所述的系统包括发动机、第一换热器、第二换热器，所述的第一换热器、第二换热器均包含热侧通道和冷侧通道；

所述的发动机后分别设置第一单向活门、以及高压引气关断活门、空气风扇调节活门来分别控制中压引气、高压引气、冷却空气；

所述的第一单向活门后连接于预冷器，所述的预冷器包含热侧通道和冷侧通道，所述的第一单向活门与预冷器热侧通道入口管道连接，所述的关断活门与预冷器热侧通道入口管道连接；所述的空气风扇调节活门和预冷器冷侧通道入口管道连接；