飞机燃油箱惰化系统技术方案

一种飞机燃油箱惰化系统包括供气系统，用于向主燃油箱和辅助燃油箱供应惰化气体。其中，飞机燃油箱惰化系统还包括：惰化气体分配管，该惰化气体分配管延伸自供气系统，并分成第一分支管和第二分支管，第一分支管连接到主燃油箱，在第一分支管中设置有主燃油箱隔离阀，第二分支管连接到辅助燃油箱，在第二分支管中设置有辅助燃油箱隔离阀；以及补气管，补气管连接在主燃油箱和辅助燃油箱之间，并且在补气管中设置有补气阀，从而能够从辅助燃油箱向主燃油箱补充惰化气体。这样的结构有助于减少惰化系统的引气需求量，并且能在地面阶段降低辅助燃油箱的可燃性。低辅助燃油箱的可燃性。低辅助燃油箱的可燃性。

【技术实现步骤摘要】
飞机燃油箱惰化系统


[0001]本专利技术涉及飞机、特别是民用飞机设计领域，具体地涉及飞机燃油箱的防爆机构的设计。

技术介绍

[0002]在传统的飞机上，通常在中央翼上安装飞机的燃油箱，机翼燃油箱通常为铝制金属机翼油箱。另外，还有一种新型的复合材料机翼，在该复合材料机翼中包括多个隔舱。无论是安装有铝制金属机翼燃油箱的中央翼部分还是新型复合材料机翼的隔舱，它们都存在爆炸的风险。为了防止爆炸，在飞机设计过程中需要满足严苛的防爆安全标准。另外，对于部分民用飞机型号，为了延长其航程，通常会在货舱中加装辅助燃油箱，以增加飞机的载油量，辅助油箱属于典型的机身内常空油箱，对其也有防爆安全要求。
[0003]因此，在飞机的设计中，机翼油箱和辅助油箱的设计都要满足一定的防爆安全标准，例如CCAR
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25
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R4 25.981的可燃性条款以及附录M。
[0004]为了符合可燃性的标准，通常的措施是在飞机的中央翼部分或者新型复合材料机翼上加装惰化系统。惰化系统将惰性气体引入到飞机的燃油箱中，降低油箱中的含氧量，进而降低油箱内燃油爆燃的风险。对于辅助油箱来说，一般采用油箱增压的方式，提升燃油的可燃温度区间，降低燃油的可燃性，从而降低燃油爆燃的风险。
[0005]通常来说，在设计燃油箱的惰化系统时，主要考虑的是飞机的下降阶段，因为在飞机的下降阶段，在压差驱动下外界的大气会大量涌入燃油箱中，提升燃油箱中氧气的浓度。为了应对燃油箱中氧气浓度的上升，要确保着陆前后燃油箱内的氧气浓度满足惰性要求，则需要在飞机的下降阶段向燃油箱内注入大量惰性气体，这需要消耗大量发动机引气，以保持燃油箱的航后惰化状态。
[0006]因此，下降阶段的惰性气体流量决定了惰化系统的架构和尺寸。由于下降阶段对于惰化系统性能的要求远大于其它飞行阶段，因此在其它飞行阶段，惰化系统的性能存在较大的冗余。一般来说，惰化系统的气源是发动机引气，为了合理使用发动机引气，在多种型号的飞机上采用富氮双流量模式，即在下降阶段采用大流量，而在其它阶段采用小流量或者中流量，该流量控制通过安装流量控制阀和相应的管路来完成。这样的流量控制结构会增加惰化系统的复杂程度。
[0007]对于加装辅助燃油箱的民用飞机型号来说，一般采用引气增压的方法进行燃油传输，这可以降低燃油箱的可燃性。不过，在地面状态下，辅助燃油箱会直接与环境大气相连通，此时没有增压，而且地面状态下空调对货舱的降温效果也比较差，这导致辅助燃油箱在地面阶段的可燃性存在超标的风险(超出附录M所要求的辅助燃油箱在热天地面阶段的可燃性不超过3％)。
[0008]综上所述，当前主要采用的惰化系统存在以下的问题：惰化系统的设计以飞机的下降阶段其间的富氮气体的需求量为设计标准，这使得在其它阶段系统的性能存在冗余；现有的防爆设计中没有考虑辅助燃油箱在地面阶段其可燃性可能超标的问题；另外，对于
加装了辅助燃油箱的民用飞机来说，辅助燃油箱采用引气增压系统，其与主机翼燃油箱的惰化系统是两个互相独立的系统，两者没有集成在一起，整体系统的复杂性价高。

技术实现思路

[0009]本专利技术是为了解决以上所述现有技术中所存在的问题而作出的。本专利技术的目的是提供一种改进的飞机燃油箱惰化系统，其能够降低系统的冗余，提高整个系统的运行效率。并且，该系统还特别地适用于加装了辅助燃油箱的民用飞机型号。
[0010]本专利技术的飞机燃油箱惰化系统包括供气系统，用于向主燃油箱和辅助燃油箱供应惰化气体。其中，飞机燃油箱惰化系统还包括：惰化气体分配管，该惰化气体分配管延伸自供气系统，并分成第一分支管和第二分支管，第一分支管连接到主燃油箱，在第一分支管中设置有主燃油箱隔离阀，第二分支管连接到辅助燃油箱，在第二分支管中设置有辅助燃油箱隔离阀；以及补气管，补气管连接在主燃油箱和辅助燃油箱之间，并且在补气管中设置有补气阀，从而能够从辅助燃油箱向主燃油箱补充惰化气体。
[0011]通过这样的飞机燃油箱惰化系统，利用辅助燃油箱来存储惰化气体，发挥辅助燃油箱空间大、耐压能力强的优点，在下降阶段能够利用辅助燃油箱向主燃油箱输送惰化气体，因而可省去通常的大流量模式，可降低对系统性能的要求，降低下降阶段对发动机引气的需求，减少飞机整体的能源消耗。同时，辅助油箱中的惰化气体可用来进行燃油增压传输，着陆后还能对辅助燃油箱进行惰化作用，降低地面阶段中辅助燃油箱的可燃性。
[0012]较佳地，在辅助燃油箱上设置有：客舱引气阀，客舱引气阀用于从飞机的客舱向辅助燃油箱供应引气；和/或压力传感器，压力传感器测量辅助燃油箱中的压力，从而监测辅助燃油箱与客舱之间的压差。
[0013]较佳地，该还包括：主燃油箱单向阀，主燃油箱单向阀设置在第一分支管上；和/或辅助燃油箱单向阀，辅助燃油箱单向阀设置在第二分支管上。
[0014]主燃油箱单向阀和辅助燃油箱单向阀可用于防止油气或者燃油从主燃油箱和辅助燃油箱返流。
[0015]较佳地，飞机燃油箱惰化系统还包括：主燃油箱限流孔，主燃油箱限流孔设置在第一分支管上，并位于主燃油箱单向阀上游；和/或辅助燃油箱限流孔，辅助燃油箱限流孔设置在第二分支管上，并位于辅助燃油箱单向阀上游。
[0016]主燃油箱限流孔和辅助燃油箱限流孔有助于降低惰化气体流量，防止过量气体导致主燃油箱和辅助燃油箱超压。
[0017]在一种具体结构中，供气系统包括：气源，气源提供高温引气；引气调节部，在气源和引气调节部之间连接有高温空气管道，来自气源的高温引气被经由高温空气管道进入引气调节部；以及空气分离器，在引气调节部和空气分离器之间连接有常温空气管道，来自引气调节部的经调节的常温空气经常温空气管道进入空气分离器，并被分离为富氧气体和富氮气体，其中，富氧气体通过富氧气体排放管被排放，富氮气体充当惰化气体，被输入到惰化气体分配管中。
[0018]较佳地，飞机燃油箱惰化系统还包括控制器，控制器能够控制主燃油箱隔离阀、辅助燃油箱隔离阀、压力传感器和补气阀。
[0019]进一步地，在主燃油箱和辅助燃油箱之间连接有燃油输送管，在燃油输送管上设
置有燃油传输阀，用于控制从辅助燃油箱到主燃油箱的燃油传输。
[0020]其中，控制器被设置成：在飞机的巡航阶段中，将主燃油箱隔离阀打开，将惰化气体输入到主燃油箱中，以及，当开始从辅助燃油箱到主燃油箱的燃油输送时，打开辅助燃油箱单向阀，用惰化气体对辅助燃油箱进行增压。
[0021]较佳地，控制器被设置成：在巡航阶段中，交替地打开主燃油箱隔离阀和辅助燃油箱隔离阀，其中，当检测到辅助燃油箱与客舱之间的压差达到第一上限值时，关闭辅助燃油箱隔离阀，打开主燃油箱隔离阀；以及，当检测到压差达到第一下限值时，打开辅助燃油箱隔离阀，关闭主燃油箱隔离阀。
[0022]较佳地，控制器被设置成：在飞机的下降阶段，控制器能够打开补气阀，从而从辅助燃油箱向主燃油箱补充惰化气体。
[0023]进一步地，控制器还被设置成：当辅助燃油箱与客舱之间的压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞机燃油箱惰化系统，所述飞机燃油箱惰化系统包括供气系统，用于向主燃油箱和辅助燃油箱供应惰化气体，其特征在于，所述飞机燃油箱惰化系统还包括：惰化气体分配管，所述惰化气体分配管延伸自所述供气系统，并分成第一分支管和第二分支管，所述第一分支管连接到所述主燃油箱，在所述第一分支管中设置有主燃油箱隔离阀，所述第二分支管连接到所述辅助燃油箱，在所述第二分支管中设置有辅助燃油箱隔离阀；以及第一通气管，所述第一通气管连接在所述主燃油箱和所述辅助燃油箱之间，并且在所述第一通气管中设置有通气阀，用于从辅助燃油箱向所述主燃油箱补充惰化气体。2.如权利要求1所述的飞机燃油箱惰化系统，其特征在于，所述辅助燃油箱上设置有压力传感器，所述压力传感器能够测量所述辅助燃油箱中的压力，从而监测所述辅助燃油箱与飞机的客舱之间的压差。3.如权利要求1所述的飞机燃油箱惰化系统，其特征在于，还包括：主燃油箱单向阀，所述主燃油箱单向阀设置在所述第一分支管上；和/或辅助燃油箱单向阀，所述辅助燃油箱单向阀设置在所述第二分支管上。4.如权利要求1所述的飞机燃油箱惰化系统，其特征在于，所述供气系统包括：空气分离器，所述空气分离器将空气分离为富氧气体和富氮气体，其中，所述富氧气体被排放，所述富氮气体充当所述惰化气体，被输入到所述惰化气体分配管中。5.如权利要求2所述的飞机燃油箱惰化系统，其特征在于，所述飞机燃油箱惰化系统还包括控制器，所述控制器能够控制所述主燃油箱隔离阀、所述辅助燃油箱隔离阀、所述压力传感器和所述通气阀。6.如权利要求5所述的飞机燃油箱惰化系统，其特征在于，在所述主燃油箱和所述辅助燃油箱之间连接有燃油输送管，在所述燃油输送管上...

【专利技术属性】
技术研发人员：江华，李燕，郗乙安，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：发明
国别省市：