带膨胀机的机载制氧‑制氮耦合系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了带膨胀机的机载制氧‑制氮耦合系统及方法，属于航空系统技术领域。具体原理为：来自发动机压气机的引气被稳压、冷却后分成两路，一路给膨胀机做工来驱动两套压缩机；另一路被第一压缩机升压后通过中空纤维膜制氮系统，制取富氮气体用于惰化飞行器燃油箱；制氮系统中的排放废气（富氧气体）被另第二压缩机升压后通过分子筛制氧系统得到氧气，氧气流入座舱或驾驶舱，作为氧气输出，供机组人员呼吸所用。系统无电驱动设备，制造可行、分离膜效率高、运行可靠，体积小，重量轻，符合机载设备的要求。

With onboard oxygen generation system and method of coupling nitrogen expander

The present invention discloses onboard oxygen generation system and method nitrogen coupling machine with expansion, which belongs to the technical field of aviation system. The principle is: the gas from the engine compressor is regulated, after cooling is divided into two parts, one for the expander work to drive two sets of compressor; the other way is the first booster compressor through the hollow fiber membrane nitrogen system to produce nitrogen rich gas for aircraft fuel tank inerting; emissions of nitrogen in the system the other second (oxygen enriched gas) compressor after boosting system by molecular sieve oxygen oxygen, oxygen into the cockpit or cabin, as the oxygen output, used for the crew to breathe. The system has no electric drive equipment, which is feasible in manufacturing, high in efficiency of separation membrane, reliable in operation, small in size and light in weight, and is in line with the requirements of airborne equipment.

【技术实现步骤摘要】
带膨胀机的机载制氧-制氮耦合系统及方法
本专利技术属于航空系统
，涉及一种机载制氧-制氮耦合系统，特别涉及带膨胀机的机载制氧-制氮耦合系统及方法。
技术介绍
众所周知，为保证长时间的续航供氧，先进战机已经摒弃了传统的气氧、液氧作为唯一供氧源的方法，而转向了采用机载制氧技术。它以取之不尽的空气作为供氧源，通过机载设备对空气的分离，来满足机组人员呼吸用氧的需要。因此，它彻底改变了飞机续航时间受制于机载氧源的局面，给航空供氧系统带来了革命性的变化。不仅仅如此，机载制氧技术还大大降低了后勤保障的难度，减小了飞机的代偿损失。目前，机载制氧技术已经成为第三代和第四代战斗机供氧防护救生的重要性能标志之一。与此同时，飞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，不仅直接关系到飞机生存力和易损性，同时也关系到飞机的利用率、成本以及人员安全。因此，如何提高油箱的防火防爆能力，也就成为了人们极为关注的研究问题。特别是随着飞行速度及性能的提高，它所带来的气动加热与电子设备热负荷的增大，使得现代飞行器将普遍趋于采用燃油综合热管理技术，进一步导致燃油温度上升，增加飞机油箱本文档来自技高网...

【技术保护点】
带膨胀机的机载制氧‑制氮耦合系统，包括发动机引气以及冲压空气，其特征在于:发动机引气依次经过温度传感器（1）、第一电动控制阀（2）、文丘里稳压器（3）、第一流量传感器（4）后与第一换热器（5）的热侧通道入口相连；所述第一换热器（5）热侧通道出口分成两路，一路与膨胀机（6）入口相连、另一路与第一压缩机（7）入口相连接；所述膨胀机（6）其一出口以及冲压空气与第一换热器（5）冷侧通道入口连接；所述第一换热器（5）冷侧通道出口通过管道排至机外；所述膨胀机（6）其二出口经过第一压缩机（7）驱动通道后与第二压缩机（11）的驱动通道入口相连；第一压缩机（7）出口依次经过第二换热器（8）热侧通道、中空纤维膜制...

【技术特征摘要】
1.带膨胀机的机载制氧-制氮耦合系统，包括发动机引气以及冲压空气，其特征在于:发动机引气依次经过温度传感器（1）、第一电动控制阀（2）、文丘里稳压器（3）、第一流量传感器（4）后与第一换热器（5）的热侧通道入口相连；所述第一换热器（5）热侧通道出口分成两路，一路与膨胀机（6）入口相连、另一路与第一压缩机（7）入口相连接；所述膨胀机（6）其一出口以及冲压空气与第一换热器（5）冷侧通道入口连接；所述第一换热器（5）冷侧通道出口通过管道排至机外；所述膨胀机（6）其二出口经过第一压缩机（7）驱动通道后与第二压缩机（11）的驱动通道入口相连；第一压缩机（7）出口依次经过第二换热器（8）热侧通道、中空纤维膜制氮系统（9）后与第二流量传感器（10）的一端相连；所述第二流量传感器（10）另一端通过管道与飞机油箱连接；所述第二换热器（8）冷侧通道入口通过管道与冲压空气连接；所述第二换热器（8）冷侧通道出口通过管道排出机外；所述中空纤维膜制氮系统（9）废气出口经过第二压缩机（11）后与第三换热器（12）热侧通道入口相连；所述第三换热器（12）冷侧通道入口通过管道与冲压空气连接；所述第三换热器（12）冷侧通道出口通过管道排出机外；所述第三换热器（12）热侧通道出口分成两路，一路经过第二电动控制阀（13）后与第一分子筛制氧系统（14）入口连接；另一路经过第三电动控制阀（15）后与第二分子筛制氧系统（16）入口连接；所述第一分子筛制氧系统（14）出口以及第二分子筛制氧系统（16）出口并联后，经过第三流量传感器（17）通过管道流入座舱或驾驶舱；所述温度传感器（1）、第一流量传感器（4）、第二流量传感器（10）、第三流量传感器（17）通过电缆并联并与自动控制器（18）电流输入端连接；自动控制器（18）电流输出端通过电缆分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭孝天，冯诗愚，李超越，邵磊，刘卫华，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32