[实用新型]一种飞机环境控制与油箱惰化的耦合系统

说明书

本实用新型公开了一种飞机环境控制与油箱惰化的耦合系统，将飞机燃油箱中空纤维膜制氮惰化系统与座舱环境控制系统进行耦合，即将座舱环境控制系统中从座舱排出的废气回收，通过压气机增压后作为供气源通入飞行器燃油箱中空纤维膜制氮惰化系统，同时，压气机与座舱环境控制系统中的冷却涡轮轴连，由冷却涡轮做功转动带动压气机工作。本实用新型通过废气回收，减少了发动机引气量，降低了燃油代偿损失，避免了从发动机引出的高温高压气体控制不当直接进入燃油箱等潜在危险。本实用新型还通过系统的耦合，保证了燃油箱惰化系统的中空纤维膜入口压力，降低了系统总重量。

技术领域

本实用新型属于航空系统技术领域，涉及飞行器燃油箱惰化系统与环境控制系统的耦合，尤其涉及一种飞机环境控制与油箱惰化的耦合系统。

背景技术

美国联邦航空局（以下简称FAA）的统计表明，自从1960年来全球共发生了18起飞机燃油箱的爆炸事故，共造成了542人遇难并造成了重大经济损失。1996年，美国一架波音B747-100客机执行800号航班任务，在起飞后的爬升阶段，于纽约长岛上空发生爆炸，机上230人全部丧生。FAA对这些飞机油箱燃爆导致的事故信息进行深刻分析对比后得出结论，燃油箱上部气相空间的可燃蒸气被电火花或电弧等点火源点燃造成了这些飞机燃油箱爆炸事故的发生。为解决这一问题，FAA先后三次修订了民用运输类飞机燃油箱点燃防护方面的适航要求。从最初要求燃油箱内燃油最高温度低于燃油最低自燃温度并留有安全裕量，到最新适航条款中要求的设定可接受的可燃性暴露值。我国民用航空也制定了相关适航规定以确保飞机燃油箱的安全性。

FAA多年来进行的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技术可行且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，并用之替代燃油箱上部气相空间内空气以保障油箱的安全。随着上世纪膜技术的突破性发展，中空纤维膜惰化技术称为如今军机、民机采用的主流技术。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装置进行氧氮分离，形成适合油箱惰化的富氮气体，最后经过分配系统将富氮气体输送到指定的油箱进行惰化，剩余的富氧气体作为废气排出机外。

现有的油箱惰化系统的引气方式无外乎发动机压气机引气和座舱引气两种方式，这两种引气方式均存在不利之处。大多数飞机油箱惰化系统都从飞机发动机压气机引气，这将带来以下三方面危害：高温气体进入燃油箱这一灾难性危害，当温度超过燃油燃点的热空气进入燃油箱时，油箱内的燃油可能会马上被点燃，导致油箱爆炸，机毁人亡；高温高压的引气会带来高温气体泄漏的危险，容易引起系统或结构的损坏、着火；飞机下降阶段，发动机处于慢车状态，如果输出过多流量的发动机引气会降低燃油利用率并影响飞行性能。而油箱惰化系统从座舱引气则可以避免上述危害，但座舱引气压力较低，不满足空气分离装置入口气体的压力要求，需要增加电动压气机将座舱引气增压，这将增加系统重量，增加耗功，降低了飞机机动性能，且增加的电动压气机会带来许多不确定性，增加系统故障的风险。

与此同时，为保证飞机飞行过程中司乘人员的生命健康，几乎全部的轰炸机和战斗机以及大部分的旅客机都应用了空气循环制冷系统。该系统将来自发动机的高温高压引气，经过压力、温度、湿度等一系列调节以及去除臭氧等杂质和污染物后，通入涡轮进行膨胀降温，最后将低温清洁的空气通入座舱。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种飞机环境控制与油箱惰化的耦合系统，将座舱环境控制系统中排出的废气通过压气机增压后作为膜制氮油箱惰化系统的引气来源，同时将压气机与环境控制系统的涡轮轴连，涡轮膨胀所做的功用来带动压气机，以达到油箱惰化系统和座舱环境控制系统耦合，该耦合系统通过废气回收以及耦合作用分别解决了传统油箱惰化系统中存在的发动机压气机引气问题及座舱引气增压问题。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：