使用液态氢为飞行器生成惰性气体的系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于生成惰性流体的系统(10)，该系统机载于飞行器(1)，生成系统(10)包括多个装置，其各自依次构造以执行对最初以压缩热空气形式所收集的主流体的组分的分离，系统(10)包括至少一个热交换器(110)，热交换器构造成通过所述主流体的组分的相变来执行组分分离、使用液态氢执行对所述主流体的冷却、并被供以收集自飞行器的储罐(1000)的液态氢。有利地，由此可以生成惰性气体而不需要氮和氧的膜分离，同时使得更容易加热飞行器中作为能源所储存和使用的液态氢。源所储存和使用的液态氢。源所储存和使用的液态氢。

【技术实现步骤摘要】
使用液态氢为飞行器生成惰性气体的系统


[0001]本专利技术涉及一种生成惰性气体以供飞行器中使用的方法，还涉及一种机载于飞行器并构造成实施该方法的系统。本专利技术更具体地涉及一种在使用液态氢作为能源的飞行器中生成惰性气体的方法，该方法执行飞行器中压缩空气的分馏以获得惰性气体，还涉及一种执行该方法并机载于飞行器的系统。

技术介绍

[0002]液态氢(更准确而言是液态二氢，分子式H2)是一种低温流体，可以用作发电的能源。因此，例如，可以使用氢燃料电池为飞行器的所有飞行控制系统和通信系统供电、进行飞行器机上照明、并为飞行器中所使用的各种配件供电。也可以通过将液态氢供应给燃料电池或直接燃烧的方式将液态氢用作飞行器推进的动力源，这样做的好处是仅有水被排到大气中。以液态形式储存在飞行器储罐中的氢需要加热才能以这种方式使用。此外，当液态氢用作燃料时，使用惰性气体去除燃料系统某些部分中存在的气态氢，以避免起火和爆炸风险，特别是在启动或关闭飞行器发动机的阶段。惰性气体通常为氮，通过将其与飞行器外部收集的空气的其他组分隔离开而获得。在称为“惰性化”系统的系统中使用一个或多个膜执行氮与空气的其他组分的分离。因此，所使用的一个或多个膜可以从飞行器周围的空气中获取氮。然而，这些膜容易受到空气污染的影响。
[0003]这种情况有改进的余地。

技术实现思路

[0004]在本说明书中，根据一般用语，将二氢流体称为“氢”。
[0005]本专利技术的目的是提出一种惰化系统，该惰化系统不需要氮和氧的膜分离，同时使得更容易加热飞行器中所储存和使用的作为能源的液态氢。
[0006]为此，提出了一种用于生成惰性流体的方法，所述方法在飞行器中执行，通过连续分离最初以压缩热空气形式收集的主流体的组分获得惰性流体，该方法至少包括：使用热交换器通过主流体的一种组分的相变来分离各组分，该热交换器构造成使用液态氢执行主流体冷却，并被供以收集自飞行器的储罐的液态氢。
[0007]有利地，这样就可以对液态氢进行明智的加温，以便在飞行器机上使用，同时将其用作穿过一个或多个热交换器的冷却剂，以执行压缩空气的分馏，并最终产生惰性气体。
[0008]有利地，惰性气体随后可用于从飞行器燃料系统的某些部分去除气态氢。
[0009]根据本专利技术的生成惰性流体的方法还可以包括单独地或结合地考虑的以下特征：
[0010]－该方法包括适于从主流体提取水的通过冷却主流体来分离主流体的组分的第一步骤以及适于从主流体提取二氧化碳的通过冷却主流体来分离主流体的组分的第二步骤。
[0011]－该方法包括第三步骤，其在所述第一步骤和第二步骤之后通过冷却主流体来分离主流体，适于从主流体提取液态形式的二氧。
[0012]－该方法包括在分离组分的所述第一步骤、第二步骤和第三步骤之后液化主流体的步骤，并后随将主流体以液态氮形式泵送到储罐中的步骤。
[0013]－该方法还包括在所述第一步骤和第二步骤之后液化主流体的步骤，并后随适于从主流体提取气态形式的氮的加热主流体的步骤。
[0014]－通过冷却主流体来分离主流体的组分的连续步骤，每个步骤使用热交换器，经由机动阀从飞行器的液态氢罐并联馈送所使用的热交换器。
[0015]－通过冷却主流体来分离主流体的组分的连续步骤，每个步骤使用热交换器，这些热交换器串联布置，使得在组分分离步骤期间在热交换器的入口处使用以冷却主流体的液态氢至少部分地来自在分离主流体的组分的另一步骤中用于冷却主流体的另一热交换器的出口。
[0016]－分离主流体的组分的第一步骤包括在热交换器中使用环境空气冷却主流体，分离主流体的组分的第二步骤包括在热交换器中借助在第三步骤期间提取的液态形式的二氧来冷却主流体，而提取液态形式的二氧的第三步骤包括使用取自液态氮储罐的液态氮来冷却主流体。
[0017]－该方法还包括在第一步骤和第二步骤之后液化主流体的步骤，其中，分离主流体的组分的第一步骤和第二步骤各自包括在热交换器中借助液化的主流体来冷却主流体，并且其中，液化主流体的步骤包括在热交换器中借助液态氢来冷却主流体。
[0018]本专利技术的另一主题是一种用于生成惰性流体的系统，该系统机载于飞行器，该生成系统包括多个各自依次构造的装置，以执行最初以压缩热空气形式收集的主流体的组分分离，该系统包括至少一个热交换器，该热交换器构造成通过主流体的组分的相变来执行组分分离，该热交换器使用液态氢执行主流体的冷却，被供以收集自飞行器的储罐的液态氢。
[0019]本专利技术的另一主题是一种飞行器，其包括上述用于生成惰性流体的系统，或者包括构造成执行上述惰性气体生成方法的惰性流体生成系统。
附图说明
[0020]通过阅读以下对一个示例性实施例的描述，本专利技术的上述特征及其他特征将变得更加清楚，所述描述结合附图给出，附图中：
[0021]图1a是示出了根据一实施例的机载于飞行器的惰性气体生成系统的框图；
[0022]图1b是示出了在图1a中所描绘的系统中执行的惰性气体生成方法的示意图；
[0023]图2a是示出了图1a中描绘的机载于飞行器的惰性气体生成系统的第一变型的框图；
[0024]图2b是示出了在图2a中所描绘的系统中执行的惰性气体生成方法的示意图；
[0025]图3a是示出了图1a中描绘的机载于飞行器的惰性气体生成系统的第二变型的框图；
[0026]图3b是示出了在图3a中所描绘的系统中执行的惰性气体生成方法的示意图；
[0027]图4a是示出了图1a中描绘的机载于飞行器的惰性气体生成系统的第三变型的框图；
[0028]图4b是示出了在图4a中所描绘的系统中执行的惰性气体生成方法的示意图；
[0029]图5a是示出了图1a中描绘的机载于飞行器的惰性气体生成系统的第四变型的框图；
[0030]图5b是示出了在图5a中所描绘的系统中执行的惰性气体生成方法的示意图；以及
[0031]图6示出了飞行器，该飞行器包括已在图1a、图2a、图3a、图4a和图5a中的一个中示出的惰性气体生成系统。
具体实施方式
[0032]图1a示意性地描绘了称为惰性系统的惰性气体生成系统10，该系统构造成根据一实施例在使用液态氢作为动力源的飞行器中自压缩空气生成氮，其为惰性气体。系统10包括液态氢储罐1000，意在将液态氢分配到惰性气体生成系统10的各个点的储罐出口管线1001连接到该液态氢储罐。液态氢在系统10中用作制冷剂以冷却压缩空气，并对该压缩空气执行分馏以获得氮。在本说明书中，术语“下游”的使用指代一种相对位置，其中一个元件比另一元件离流体源更远，而与之相反，术语“上游”指代一个元件比其他元件更接近流体源的相对位置。因此，举例而言，在流体上运行的系统的入口构成系统的最“上游”元件，而该系统的出口构成入口的“下游”元件。类似地，相对于流体流动的路径，馈送处理或使用该流体的系统的流体储罐位于该系统的元件的“上游”，而流体所穿过的元件位于该储罐的“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于生成惰性流体的方法，所述方法在飞行器(1)的惰性气体生成系统(10)中执行，通过对最初以压缩热空气形式所收集的主流体的组分的连续分离(S1、S2、S3)获得所述惰性流体，所述方法至少包括：通过使用构造成用液态氢对所述主流体执行冷却的热交换器(110)所致所述主流体的一种组分的相变来进行的组分分离(S1)，用收集自所述飞行器(1)的储罐(1000)的液态氢馈送所述热交换器(110)，其特征在于，所述方法包括：适于从所述主流体提取液态形式的水的通过冷却所述主流体来分离所述主流体的组分的第一步骤(S1)以及适于从所述主流体提取液态形式的二氧化碳的通过冷却所述主流体来分离所述主流体的组分的第二步骤(S2)。2.根据权利要求1所述的用于生成惰性流体的方法，其特征在于，所述方法包括在所述第一步骤(S1)和所述第二步骤(S2)之后且适于从所述主流体提取液态形式的二氧的通过冷却所述主流体来分离所述主流体的组分的第三步骤(S3)。3.根据权利要求2所述的用于生成惰性流体的方法，其特征在于，所述方法包括：在分离组分的所述第一步骤(S1)、所述第二步骤(S2)和所述第三步骤(S3)之后液化所述主流体的步骤(S4c)，且后随将液态氮形式的所述主流体泵送向储罐的步骤(S5c)。4.根据权利要求1所述的用于生成惰性流体的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述第一步骤(S1)和所述第二步骤(S2)之后液化所述主流体的步骤(S3b)，且后随适于提取气态形式的氮的加热液化的所述主流体的步骤(S4b)。5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的用于生成惰性流体的方法，其特征在于，通过冷却所述主流体来分离所述主流体的组分的连续步骤(S1、S2、S3)各自使用热交换器(110、120、130)，所述热交换器各自经由机动阀(115、125、135)从所述飞行器(1)的液态氢储罐(1000)并联地受馈。6.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的用于生成惰性流体的方法，其特征在于，通过冷却所述主流体来分离所述主流体的组分的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：空中客车运营简化股份公司，
类型：发明
国别省市：