[发明专利]飞行器燃料系统

说明书

技术领域

本发明涉及包括用于储存燃料和隙气(ullage)的燃料储存设备的飞行器燃料系统。本发明还涉及具有这种燃料系统的飞行器和操作飞行器的方法。

背景技术

飞行器燃料储存在一个或更多个飞行器箱中。包含燃料蒸汽的空气——诸如在燃料箱中的燃料上方的空气——被称为隙气。当对飞行器补给燃料时，燃料箱中的压力较高，为了防止箱与大气之间的大压力差(以防止对机翼的损害)，隙气被排出至大气中。类似地，在飞行器上升时，隙气被排出至大气中。这导致燃料蒸汽被排放，而这对环境是有害的。

当飞行器下降时，特别是在燃料已经被耗尽之后，为了使燃料箱中的压力增加以减小燃料箱与大气之间的压力差，空气被喷射回至燃料箱中。

并且，已经被喷射回的空气通常被处理以降低其氧含量，以便维持飞行器箱中的低的氧水平且降低燃料箱的可燃性风险。惰化系统通常被要求在下降时产生大量的惰性(低的氧水平)空气，而这会对飞行器造成重量、牵引和功率消耗的不利后果。并且，当空气被喷射回箱中时，水通常也被接收进入。这是因为潮湿的外部空气被吸入到箱中并且随后水在箱内的燃料和冷表面上冷凝。这导致需要定期排水维护并且这可能导致由于例如水进入阀和压力开关引起的燃料系统设备失效、或者由于冻结引起的开关失灵或密封故障。

在EP2439141中示出了一种惰化系统的示例。其公开了一种飞行器燃料系统，其中隙气利用发动机排出空气而从燃料箱中排出、通过主催化单元处理以降低其氧含量并且返回至燃料箱。该发动机排出空气用于基于主催化单元中的温度来控制隙气流动通过主催化单元的速率。换句话说，如果主催化单元的变得过热，则导致隙气流绕过该主催化单元而返回至燃料箱(从而降低了反应发生的量)。该惰化系统被称为GOBIGGS(在飞行器上的绿色惰性气体产生系统(GreenOnBoardInertGasGenerationSystem))。

本发明意在减轻上述问题。可替代地或额外地，本发明意在提供一种改进的飞行器燃料系统。

发明内容

根据第一方面，本发明提供一种飞行器燃料系统，包括：用于储存燃料和隙气的燃料储存设备；用于储存隙气的分离的隙气储存设备；以及传递装置，该传递装置用于将隙气在燃料储存设备与隙气储存设备之间传递，其中，传递装置能够基于至传递装置的压力输入来控制隙气的传递。

这种装置允许隙气储存在飞行器上并且能够在需要时重新供应至燃料储存设备。这会减轻惰化系统的负担，因为从隙气储存设备放回进入燃料储存设备的隙气具有的氧含量低于以其他方式必须从大气取得的空气的氧含量。这提供了重量、牵引和功率消耗的有益效果。这也减少了进入燃料储存设备的水量，因为从隙气储存设备放回进入燃料储存设备的隙气具有的水含量低于以其他方式必须从大气取得的空气的水含量。这减轻了与水相关联的维护负担。这会是大的成本节约，因为燃料系统的与水相关联的维护成本占到总的燃料系统维护成本的一半那么多。该装置也减少了排放至大气的燃料蒸汽的量。

传递装置能够基于至传递装置的压力输入来控制隙气的传递。这允许将在飞行期间引起的自然压力的变化用于使隙气在燃料储存设备与隙气储存设备之间传递。

如果使用惰化系统，这会在飞行期间并且在需要所储存的隙气之前用在隙气储存设备中的隙气上。因此，惰化系统的使用会被优化并且惰化系统的重量或尺寸等将会被减小。

优选地，传递装置的压力控制的阀装置能够基于至阀装置的压力输入来控制隙气的传递。优选地，压力控制的阀装置包括基于压力输入打开和关闭的若干阀。

更优选地，压力控制的阀装置能够设计成基于连续变化的压力输入来控制隙气的传递。

优选地，压力输入表示燃料储存设备中的压力。压力输入还可以包括表示大气压力。

更优选地，压力输入是燃料储存设备中测量的压力。

可替代地或额外地，压力输入基于环境压力和燃料使用的量。

优选地，压力控制的阀装置能够设计成在压力输入相对高时将隙气从燃料储存设备传递至隙气储存设备，并且在压力输入相对低时将隙气从隙气储存设备传递至燃料储存设备。

优选地，传递装置能够仅允许将隙气传递至隙气储存设备而不允许将燃料传递至隙气储存设备。这防止了将燃料从燃料储存设备传递至隙气储存设备。这意味着隙气储存设备不必设计成包含燃料。

更优选地，传递装置包括阀，诸如浮阀，以允许将隙气从燃料储存设备传递至隙气储存设备而不允许将燃料从燃料储存设备传递至隙气储存设备。