具有马达辅助的机舱排气涡轮机的飞行器制冷系统及方法技术方案

一种具有马达辅助的机舱排气涡轮机的飞行器制冷系统及方法，该系统包括：环境空气能够流经的环境空气管线，环境空气管线与飞行器机舱连接，以为飞行器机舱供应环境空气；布置在环境空气管线中的至少一个环境空气压缩机，用于压缩流经环境空气管线的环境空气；机舱排气涡轮机，与机舱排气管线连接并且与布置在环境空气管线中的至少一个环境空气压缩机联接，并被配置成用于使流经机舱排气管线的机舱排气膨胀并驱动布置在环境空气管线中的至少一个环境空气压缩机；传动装置，被配置成用于将机舱排气涡轮机与环境空气压缩机联接并设置环境空气压缩机的转速；与传动装置联接的马达，被配置成用于驱动布置在环境空气管线中的至少一个环境空气压缩机。

Refrigeration system and method of aircraft with engine room exhaust turbine assisted by motor

【技术实现步骤摘要】
具有马达辅助的机舱排气涡轮机的飞行器制冷系统及方法
本专利技术涉及一种飞行器制冷系统和一种用于运行飞行器制冷系统的方法。
技术介绍
飞行器空调系统用于在飞行器机舱内调节和维持所期望的压力、所期望的温度和所期望的空气湿度。此外，飞行器空调系统还向飞行器机舱中供应充足的新鲜空气，以确保飞行器机舱内存在规定的最低含量的新鲜空气。从EP2735510A1或US2014/0144163A1已知一种飞行器空调系统，其中使用以两相的制冷剂驱动的制冷机，从而冷却由多级的压缩机所压缩的环境空气。制冷机包括制冷剂回路，在该制冷剂回路中布置有压缩机、液化器、膨胀阀和由待冷却的环境空气流经的蒸发器。从飞行器的推进器或辅助动力系统获取的引气被用于驱动制冷机的压缩机并且被用于驱动用于压缩环境空气的多级的压缩机。从DE102015222193A1已知一种飞行器空调系统，其中机舱排气涡轮机使机舱排气膨胀并且驱动布置在共用的轴上的环境空气压缩机。由此，从飞行器机舱排出的排气的压力(该压力从确定的飞行高度开始超过飞行器外部的环境压力)被用于能量回收。
技术实现思路
本专利技术的基本目的在于，使得可以实现对飞行器空调系统的更高效的使用。本专利技术的基本目的还在于，给出一种用于运行飞行器制冷系统的方法。这个目的通过提供下述这样一种飞行器制冷系统以及用于运行飞行器制冷系统的方法来实现。上述飞行器制冷系统包括由环境空气流经的环境空气管线，所述环境空气管线与飞行器机舱连接，以便将所述环境空气传送到所述飞行器机舱。例如，环境空气管线可以额外地或排他地与飞行器空调系统的混合器连接，以便为混合器供应从飞行器环境所获取的环境空气。连接到环境空气管线的混合器可以是飞行器空调系统的预混合器或主混合器，除了来自环境空气管线的环境空气之外，还为该混合器供应从飞行器机舱排出的有待借助于飞行器空调系统进行空气调节的再循环空气。在混合器中将来自环境空气管线的环境空气与从飞行器机舱排出的再循环空气混合。最后，在混合器中所产生的混合空气用于对飞行器机舱进行空气调节。此外，飞行器制冷系统包括布置在环境空气管线中的至少一个环境空气压缩机，所述至少一个环境空气压缩机用于压缩流经环境空气管线的环境空气。尤其从一定的飞行高度以上需要压缩环境空气，以便保证有待进行空气调节的飞行器机舱所期望的空气压力。此外，飞行器制冷系统包括机舱排气涡轮机，该机舱排气涡轮机与机舱排气管线连接并且与布置在环境空气管线中的至少一个环境空气压缩机联接。所述机舱排气涡轮机被配置成用于使流经机舱排气管线的机舱排气膨胀并且驱动布置在环境空气管线中的至少一个环境空气压缩机。由此，在飞行器制冷系统中，从飞行器机舱排出的排气的压力(该压力可以在配备有飞行器制冷系统的飞行器的飞行运行中从一定的飞行高度开始超过飞行器外部的环境压力)被用于能量回收。从机舱排气中回收的能量被用于驱动至少一个环境空气压缩机。通过额外地供应环境空气可以降低飞行器空调系统的能量消耗，因为在藉由飞行器空调系统对飞行器机舱进行空气调节时需要更少的引气。此外，飞行器制冷系统包括传动装置，所述传动装置被配置成用于将机舱排气涡轮机与环境空气压缩机联接并且设置环境空气压缩机的转速。这可以实现在最佳的转速范围内运行环境空气压缩机和机舱排气涡轮机。由此，可以更高效地为飞行器机舱传送环境空气，这例如当机舱排气涡轮机与环境空气压缩机之间存在共用的、固定的轴时可能是这种情况。最后，飞行器制冷系统包括与传动装置联接的马达，所述马达被配置成用于驱动布置在环境空气管线中的至少一个环境空气压缩机。机舱排气涡轮机能够实现能量回收并且由此能够实现飞行器空调系统的能量消耗的降低，而传动装置和与之联接的马达的使用允许在更大的时间范围上和更广的使用范围下使用环境空气压缩机。尤其，给环境空气压缩机配备有另外的动力源，使得环境空气压缩机也可以独立于由机舱排气涡轮机提供的功率而被驱动。例如，取决于所述机舱排气涡轮机的运行控制传动装置和/或马达，该控制使环境空气压缩机可以以压缩到设定机舱压力的方式为所述飞行器机舱或混合器供应流经所述环境空气管线的环境空气和/或为所述飞行器机舱或混合器供应恒定体积流量的经压缩的环境空气。这样可以在传动装置上设置预定的传动比和/或以预定的转速运行马达，使得环境空气压缩机恒定地运行(即使在机舱排气涡轮机的功率波动的情况下)。通过由此所获得的恒定体积流量的经压缩的环境空气，飞行器空调系统的另外的部件(所述部件为飞行器机舱或混合器供应新鲜空气)或设置在环境空气管线中的另外的环境空气压缩机同样可以恒定地运行，由此总体上对飞行器的空气调节更高效。此外，总体上可以提供更大体积流量的经压缩的环境空气，由此飞行器空调系统的其余部件需要更少的引气。飞行器制冷系统可以是独立的单元，除了现有的飞行器空调系统之外所述单元也可以被安装到飞行器中。因此，飞行器制冷系统可以辅助现有的飞行器空调系统(在已存在的飞行器中)，由此可以使飞行器空调系统更高效地运行。当然，飞行器制冷系统也可以在新建造飞行器时被集成到飞行器空调系统中。马达可以是液压马达或替代性地是电动马达。跟电动马达相比，液压马达不需要或更少地需要冷却，而用于为液压马达提供液压液体的线路更重。因此，在需要短的液压线路的情况下，液压马达是非常适合的，而在已经存在对电动马达的足够冷却的情况下，电动马达是非常适合的。例如，液压马达可以连接至液压系统，所述液压系统通常设置为用于操纵配备有飞行器制冷系统的飞行器的起落架。飞行器空调系统经常安装在飞行器的机腹中，在所述机腹中(或至少在其环境中)通常也安装有飞行器的起落架的一部分。由此，用于使起落架收回和伸出的高容量的液压系统可以在其操纵之前和之后用于飞行器制冷系统的液压马达，而不一定要安装额外容量的液压系统。此外，飞行器制冷系统可以包括鼓风机，所述鼓风机被配置成用于使空气在冲压空气通道中运动。这样的鼓风机主要在飞行器的地面运行时使用，以便为布置在冲压空气通道中的部件提供足够的环境空气。此外，飞行器制冷系统还包括辅助线路，所述辅助线路与马达和鼓风机联接，并且被配置成用于驱动鼓风机。辅助线路可以由马达的轴的相反侧体现，所述马达的轴经由传动装置与环境空气压缩机联接。替代性地，辅助线路也可以是马达的独立的轴，除了马达的主轴之外所述轴也被驱动。替代性地或额外地，飞行器制冷系统可以包括辅助传动装置，所述辅助传动装置被配置成用于将马达与鼓风机联接并且设置鼓风机的转速。辅助传动装置可以描述为独立的传动装置，所述传动装置与马达的主轴或辅助线路联接。替代性地，辅助传动装置也可以是将马达与环境空气压缩机联接的传动装置的一部分。换言之，除了用于环境空气压缩机的驱动轴之外，辅助传动装置还提供用于鼓风机的另一驱动轴。由此，马达不仅可以形成环境空气压缩机的第二动力源，而且可以驱动鼓风机。这可以实现，省去鼓风机专用的驱动器，由此可以节省重量。飞行器制冷系统可以包括热学联接装置。所述热学联接装置进而可以被配置成用于与作为散热装置的制冷机连接，以便在将所述环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种飞行器制冷系统(10)，具有：/n-环境空气能够流经的环境空气管线(130)，所述环境空气管线与飞行器机舱(A)连接，以便将环境空气传送到所述飞行器机舱(A)，/n-布置在所述环境空气管线(130)中的至少一个环境空气压缩机(101)，所述至少一个环境空气压缩机(101)用于压缩流经所述环境空气管线(130)的环境空气，以及/n-机舱排气涡轮机(102)，所述机舱排气涡轮机(102)与机舱排气管线(120)连接并且与布置在所述环境空气管线(130)中的所述至少一个环境空气压缩机(101)联接，并且所述机舱排气涡轮机(102)被配置成用于使流经所述机舱排气管线(120)的机舱排气膨胀并且驱动布置在所述环境空气管线(130)中的所述至少一个环境空气压缩机(101)，/n其特征在于，/n-传动装置(103)，所述传动装置(103)被配置成用于将所述机舱排气涡轮机(102)与所述环境空气压缩机(101)联接并且设置所述环境空气压缩机(101)的转速，以及/n-与所述传动装置(103)联接的马达(104)，所述马达(104)被配置成用于驱动布置在所述环境空气管线(130)中的所述至少一个环境空气压缩机(101)。/n...

【技术特征摘要】
20181029 DE 102018126921.81.一种飞行器制冷系统(10)，具有：
-环境空气能够流经的环境空气管线(130)，所述环境空气管线与飞行器机舱(A)连接，以便将环境空气传送到所述飞行器机舱(A)，
-布置在所述环境空气管线(130)中的至少一个环境空气压缩机(101)，所述至少一个环境空气压缩机(101)用于压缩流经所述环境空气管线(130)的环境空气，以及
-机舱排气涡轮机(102)，所述机舱排气涡轮机(102)与机舱排气管线(120)连接并且与布置在所述环境空气管线(130)中的所述至少一个环境空气压缩机(101)联接，并且所述机舱排气涡轮机(102)被配置成用于使流经所述机舱排气管线(120)的机舱排气膨胀并且驱动布置在所述环境空气管线(130)中的所述至少一个环境空气压缩机(101)，
其特征在于，
-传动装置(103)，所述传动装置(103)被配置成用于将所述机舱排气涡轮机(102)与所述环境空气压缩机(101)联接并且设置所述环境空气压缩机(101)的转速，以及
-与所述传动装置(103)联接的马达(104)，所述马达(104)被配置成用于驱动布置在所述环境空气管线(130)中的所述至少一个环境空气压缩机(101)。


2.根据权利要求1所述的飞行器制冷系统(10)，
其特征在于，所述马达(104)是液压马达。


3.根据权利要求2所述的飞行器制冷系统(10)，
其特征在于，所述液压马达被配置成用于连接至用于配备有所述飞行器制冷系统(10)的飞行器(1)的起落架的致动的液压系统(40)。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的飞行器制冷系统(10)，
其特征在于，所述飞行器制冷系统(10)还包括：
-鼓风机(111)，所述鼓风机(111)被配置成用于使空气在冲压空气通道(30)中运动，以及
-辅助线路(112)，所述辅助线路(112)与所述马达(104)和所述鼓风机(111)联接并且被配置成用于驱动所述鼓风机(111)，和/或
-辅助传动装置(110)，所述辅助传动装置(110)被配置成用于将所述马达(104)与所述鼓风机(111)联接并且设置所述鼓风机(111)的转速。


5.根据权利要求1至3中任一项所述的飞行器制冷系统(10)，
其特征在于，所述飞行器制冷系统(10)还包括：
-热学联接装置(27)，所述热学联接装置(27)被配置成用于与作为散热装置的制冷机(20)连接，以便在将所述环境空气传送到飞行器机舱(A)之前将来自流经所述环境空气管线(130)的环境空气的热量传递至所述制冷机(20)。


6.根据权利要求1至3中任一项所述的飞行器制冷系统(10)，
其特征在于，所述飞行器制冷系统(10)还包括：
-控制装置(105)，所述控制装置(105)被配置成用于取决于所述机舱排气涡轮机(102)的运行来控制所述传动装置(103)和/或所述马达(104)。


7.根据权利要求1至3中任一项所述的飞行器制冷系统(10)，
其特征在于，所述飞行器制冷系统(10)还包括：
-机舱排气阀(125)，所述机舱排气阀(125)布置在所述机舱排气涡轮机(102)的下游，并且被配置成用于将流经所述机舱排气管线(120)的机舱排气选择性地经由所述机舱排气管线(120)的第一区段(123)、在布置在冲压空气通道(30)中的至少一个换热器(22)的上游引导至所述冲压空气通道(30)中，或者经由所述机舱排气管线(120)的第二区段(124)引导至出口(127)，所述出口(127)使机舱排气沿与配备有所述飞行器制冷系统(10)的飞行器(1)的飞行方向相反的方向排出到所述飞行器(1)的环境中。


8.根据权利要求7所述的飞行器制冷系...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利弗·汉尼格，弗兰克·克林佩尔，汉宁·史密斯，
申请(专利权)人：空中客车德国运营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE