[发明专利]一种利用发动机尾气热量的机载耗氧型惰化系统

说明书

本发明公开了一种利用发动机尾气热量的机载耗氧型惰化系统，将油箱上部气相空间燃油蒸气和空气混合物经过温度调节后在催化氧化反应器中进行无焰催化燃烧，燃油蒸汽中的碳氢化合物被氧化成二氧化碳和水，经过冷却器及水分离器后，得到的低含水量惰化混合气返回油箱上部进行冲洗惰化，达到防火防爆的目的。本发明中，利用发动机尾气的热量来加热反应气体，使其达到发生催化反应条件。地面惰化时，使用独立的电加热装置。具有能量利用率高、优化惰化系统性能、惰化时间短、无环境污染等优点。

技术领域

本发明涉及属于航空系统技术领域，尤其涉及一种利用发动机尾气热量的机载耗氧型惰化系统。

背景技术

现代飞机的安全问题一直以来受到社会的广泛关注，而燃油系统燃烧、爆炸是引起飞机失事的主要原因之一。有数据表明，在越南战争中，美国空军受到地面火力攻击而损失数千架飞机，其中由于飞机油箱起火爆炸导致机毁人亡的比例就高达50%，同时1996年波音747飞机TWA800起飞后，在爬升过程中中央翼燃油箱的可燃蒸汽被点燃导致爆炸，全机人员丧生。由此可见，无论对于军机还是民机，都必须采用有效地措施来防止油箱燃爆。也就是说，飞机油箱的防火抑爆能力不仅关系到飞机的生存能力和易损性，同时也关系到飞机的利用率、成本和乘客的安全。

常见的飞行器油箱惰化技术主要有液氮惰化技术、Halon 1301惰化技术、分子筛技术、膜分离技术等。其中中空纤维膜制取富氮气体的机载制氮惰化技术（On-Board InertGas Generator System， OBIGGS）是目前最经济、实用的飞机油箱燃爆抑制技术。OBIGGS把来自发动机或环控系统的引气，经过温度调节、压力调节、去除臭氧、水分、杂质等污染物后，通入由中空纤维膜构成的空气分离装置内分离成富氧气体和富氮气体，富氧气体排出机外，富氮气体则按不同的流量模式充入燃油箱进行洗涤或冲洗。

但是 OBIGGS 技术仍存在很多问题，如分离膜效率低导致飞机代偿损失大、分离膜入口需求压力高导致在很多机型上无法使用（如直升机）、细小的膜丝和渗透孔径逐渐堵塞及气源中臭氧导致膜性能衰减严重、富氮气体填充油箱时导致燃油蒸汽外泄污染环境等。

近年来，国内外一些公司和研究机构还在进行采用催化燃烧方法来消耗油箱气相空间的氧气和可燃蒸汽从而降低油箱可燃风险的方法，称之为“绿色惰化技术”（Green On-Board Inert Gas Generation System， GOBIGGS）。这种新型惰化技术具有几个重要优势：基本无需预热，启动速度快，加之氧气在反应器中被消耗，惰化效率高、时间短；不向外排出燃油蒸汽，绿色环保。但是需要将反应气体加热到200℃以上，才可以促使催化燃烧反应发生。而航空发动机尾气温度一般可以超过500℃，所以本发明利用发动机尾气的热量来加热反应气体，在减轻惰化装置重量的同时，提高了能量利用率；除此之外，还设置一套电加热系统，用于地面惰化时使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种利用发动机尾气热量的机载耗氧型惰化系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种利用发动机尾气热量的机载耗氧型惰化系统，包含油箱、第一阻火器、第一风机、预热器、第一电动调节阀、电加热器、第二电动调节阀、第一换热器、第一温度传感器、第一氧浓度传感器、第一碳氢化合物传感器、反应器、第二碳氢化合物传感器、第二氧浓度传感器、冷却器、水分离器、第二温度传感器、第三电动调节阀、第一单向止回阀、第二阻火器、第三氧浓度传感器、第二风机、电动三通调节阀、第二单向止回阀、第二换热器、动力循环装置、第四电动调节阀和自动控制器；

所述油箱包含气体出口和气体入口；所述电动三通调节阀包含一个入口和两个出口；所述自动控制器包含一个电流输入端和两个电流输出端；

所述油箱的气体出口、第一阻火器、第一风机的入口通过管道依次连接；

所述第一风机的出口分别和所述第二单向止回阀的出口、预热器冷侧通道的入口通过管道连接；