用于氢燃料飞行器的监测系统技术方案

一种用于氢燃料飞行器的监测系统的方法和设备。示例燃料分配系统包括第一氢燃料罐、与第一氢燃料罐相关联的第一传感器、与燃烧器相关联的第二传感器、以及控制器，该控制器：基于来自第一传感器的第一输入，确定第一氢燃料罐中的第一氢量的第一变化率；基于来自第二传感器的第二输入，确定进入燃烧器的氢的流率；基于第一变化率和流率确定平均质量损失率；并且响应于确定平均质量损失率满足第一阈值，确定燃料分配系统中存在泄漏。定燃料分配系统中存在泄漏。定燃料分配系统中存在泄漏。

【技术实现步骤摘要】
用于氢燃料飞行器的监测系统


[0001]本公开大体涉及燃料分配系统，并且更具体地，涉及氢分配系统。

技术介绍

[0002]飞行器燃料分配系统支持燃料存储和到发动机的燃料分配。在一些示例中，燃料系统可以包括单个重力供给燃料罐，其中相关联的燃料管线将罐连接到飞行器发动机。在一些示例中，多个燃料罐可以作为燃料分配系统的一部分存在。一个或多个罐可以位于飞行器的机翼、机身和/或尾部。罐可以通过相关联的阀和/或管道连接到内部燃料泵，以允许供给发动机、加燃料、放燃料、单独的罐隔离和/或飞行器的重力中心的整体优化。
附图说明
[0003]在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的优选实施例的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：
[0004]图1是包括其中可以实施本公开的教导的氢燃料分配系统的简化图示。
[0005]图2是根据本公开的教导实施的第一示例燃料分配系统的示意图。
[0006]图3是根据本公开的教导实施的第二示例燃料分配系统的示意图。
[0007]图4是图1的控制器的示例实施方式的框图。
[0008]图5A和图5B是描绘图2和/或图3的燃料分配系统的平均质量损失的图。
[0009]图6是表示可以由示例处理器电路执行以实施图1和图4的控制器的示例机器可读指令和/或示例操作的流程图。
[0010]图7是包括被构造为执行图6的示例机器可读指令以实施图4的控制器电路的处理器电路的示例处理平台的框图。
[0011]附图未按比例绘制。相反，可以在附图中放大层或区域的厚度。通常，在整个附图和随附的书面描述中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。如本专利中所使用的，声明任何部分(例如，层、膜、区、区域或板)以任何方式在(例如，定位在、位于、设置在或形成在等)另一部分上，表示被引用部分或者与另一部分接触，或者被引用部分在另一部分上方，其中一个或多个中间部分位于它们之间。除非另有说明，否则连接引用(例如，附接、联接、连接、接合、拆卸、断开联接、断开连接、分离等)将被广义地解释，并且可以包括元件集合之间的中间构件和元件之间的相对移动。如本文所用，术语“可断开联接”是指两个部分被附接、连接和/或以其他方式接合，并且然后被拆卸、断开连接和/或以其他方式非破坏性地彼此分离(例如，通过移除一个或多个紧固件、移除连接部分等)的能力。因此，连接/断开连接引用并不一定意味着两个元件直接连接并且彼此之间存在固定关系。声明任何部分与另一部分“接触”意味着两个部分之间没有中间部分。
[0012]描述符“第一”、“第二”、“第三”等在本文中在识别可单独提及的多个元件或部件时使用。除非基于其使用上下文另有规定或理解，否则此类描述符并非旨在赋予列表中的优先级、物理顺序或布置、或时间排序的任何含义，而仅用作分别指代多个元件或部件的标
签，以便于理解所公开的示例。在一些示例中，描述符“第一”可以用于指代详细描述中的元件，而在权利要求中可以使用不同的描述符(例如“第二”或“第三”)来指代相同的元件。在这种情况下，应当理解，这种描述符仅用于便于引用多个元件或部件。
具体实施方式
[0013]基于氢的系统可用于为运载器(诸如飞行器和/或涡轮)提供动力。对于基于飞行器的用途，氢可以被存储为加压气体或以液态形式存储。液态氢(LH2)存储罐比填充有气态氢(GH2)的罐更轻，这是因为与气态氢相比，减小了存储液态氢所需的罐体积。液态氢需要温度调节以最小化热传递并允许液态氢保持冷的，从而避免氢随时间的蒸发。使用低温燃料罐(例如，需要在极低温度下存储以将其维持在液态的燃料)的飞行器燃料分配系统通常包括流量控制阀、体积流量计、低温阀、灵活的真空夹套流线和机载低温燃料罐。
[0014]除了使用液态氢之外，基于氢的燃料分配系统可以将处于所需压力和/或流率的气态氢输送到燃烧器，以满足确保发动机满足瞬态和巡航条件要求所需的瞬态性能要求。然而，飞行器的燃料流率在飞行任务期间变化很大。例如，起飞期间需要的最高燃料流率大约是巡航高度时的燃料流率的四倍。
[0015]本文公开的方法和设备将液态氢(LH2)、低温压缩氢(CCH2)和/或气态氢(GH2)结合到燃气涡轮发动机的燃料分配系统(例如，LH2燃料分配系统、GH2燃料分配系统、CCH2燃料分配系统等)。本文公开的示例包括连续监测与飞行器相关联的燃气涡轮的氢罐和燃料分配系统的健康状况的系统。在本文公开的一些示例中，压力、温度和/或液位传感器确定作为时间的函数的进入和/或离开罐的氢的质量流率，并且流量计确定进入燃气涡轮发动机的燃烧器的氢流出量。在本文公开的一些示例中，系统还可以确定经由排放阀排放的氢流出量。本文公开的示例将来自罐的氢流量与流出的氢进行比较，以确定来自燃料分配系统的质量损失率。本文公开的示例也可以用于分析包括其他氢燃料源(例如，一个或多个低温压缩氢罐等)的燃料分配系统的健康状况。
[0016]在本文公开的一些示例中，可以将一段时间内的平均质量损失率与多个阈值进行比较。在本文公开的一些示例中，如果质量损失率在该时间段内大于零，则健康监测系统可以断定燃料分配系统中存在泄漏。在本文公开的一些这样的示例中，健康监测系统可以识别系统的包括泄漏的部分，并且隔离该区段以防止附加的氢泄漏。在本文公开的一些示例中，如果质量损失率在该时间段内为负(例如，指示质量增加等)，则健康监测系统可以断定系统的传感器需要重新校准。在本文公开的一些示例中，如果质量损失率为零，则健康监测系统可以断定发动机没有健康问题。在本文公开的一些示例中，该系统可以用于校准燃烧器的流量计。
[0017]对于本文公开的附图，在整个附图中相同的数字指示相同的元件。
[0018]图1是包括示例燃料分配系统102的飞行器100的示例图。燃料分配系统102包括氢的示例罐104，其向示例燃气涡轮发动机106提供燃料。下面结合图2和图3描述燃料分配系统102的示例实施方式。示例罐104可以容纳各种状态(包括液态、气态和低温压缩状态)的氢。示例罐104可以存储在飞行器上的任何合适位置(例如，机翼中、机身中、外部罐中等)。在其他示例中，罐104可以包括多个罐(本文称为罐组等)。
[0019]虽然图1中所示的飞行器100是飞机，但是本文描述的实施例也可以适用于其他固
定翼飞行器，包括无人驾驶运载器(UAV)。燃料分配系统102可以用于提供将在飞行器100的示例燃气涡轮发动机106中燃烧的氢燃料。在图1的所示示例中，飞行器包括单个燃气涡轮发动机(例如，燃气涡轮发动机106等)。在一些示例中，飞行器100可以包括多个燃气涡轮发动机。
[0020]在图1中，燃料分配系统102由示例燃料分配控制器电路108控制和监测。例如，燃料分配控制器电路108可以经由一个或多个控制机构(例如，阀等)来调节通过燃料分配系统102的氢流量，以满足飞行器100的节气门需求(throttle demand)。燃料分配控制器电路108监测燃料分配系统102的健康状况。例如，燃料分配控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料分配系统，其特征在于，包括：第一氢燃料罐；第一传感器，所述第一传感器与所述第一氢燃料罐相关联；第二传感器，所述第二传感器与燃烧器相关联；以及控制器，所述控制器：基于来自所述第一传感器的第一输入，确定所述第一氢燃料罐中的第一氢量的第一变化率；基于来自所述第二传感器的第二输入，确定进入所述燃烧器的氢的流率；基于所述第一变化率和所述流率，确定平均质量损失率；并且响应于确定所述平均质量损失率满足第一阈值，确定所述燃料分配系统中存在泄漏。2.根据权利要求1所述的燃料分配系统，其特征在于，进一步包括第二氢燃料罐，并且其中所述控制器进一步确定所述第二氢燃料罐中的第二氢量的第二变化率，并且所述控制器进一步基于所述第二变化率确定所述平均质量损失率。3.根据权利要求2所述的燃料分配系统，其特征在于，其中，所述第一氢燃料罐是液态氢燃料罐，并且所述第二氢燃料罐是气态氢燃料罐。4.根据权利要求1所述的燃料分配系统，其特征在于，其中，所述第一氢燃料罐是低温压缩氢燃料罐。5.根据权利要求1所述的燃料分配系统，其特征在于，其中，所述控制器进一步：响应于确定所述平均质量损失率满足第二阈值，确定所述第一传感器或所述第二传感器中的至少一个需要重新校准；并且发出重新校准所述第一传感器或所述第二传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：康斯坦丁诺斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：