[发明专利]一种直升机燃油箱惰化系统

说明书

本发明属航空技术领域，涉及一种直升机燃油箱惰化系统，包括：引气预处理单元200、空气分离单元300、惰性气体分配单元400、燃油箱500、控制器600、控制和指示面板700；可使燃油箱气相空间的氧浓度降低到安全水平，避免燃油箱内发生燃爆。利用发动机引气经过引气预处理单元进行温度调节、过滤除尘除水，然后引气进行氧氮分离，制取的富氮气体进行流量和浓度的调节，然后送入燃油箱。一路惰性气体充填至燃油箱上部气相空间，另一路经过燃油箱底部与燃油充分混合，置换出燃油中溶解的氧气。燃油箱气相空间监测到的压力和氧浓度信号以及惰化系统其他单元监测的温度、压力信号传递给给控制器进行监测和控制，实现满足燃油箱惰化的目的。

技术领域

本发明属于航空科学技术领域，涉及一种直升机燃油箱惰化系统。

背景技术

欧美国家的直升机通过安装燃油箱惰化装置主动预防燃油箱燃爆已经有几十年的历史了。目前国产直升机燃油箱几乎没有采用任何形式的防爆装置，这对于飞机和机上人员造成了严重的安全隐患。

对于军用直升机，研究表明，使用惰化装置将燃油箱气相空间的氧浓度降低到9％以下时，可以避免燃油箱中弹后，燃油箱发生燃爆造成的二次危害。对于民用直升机，使用惰化装置可以防止由于燃油箱内零部件机械摩擦或者电缆老化等原因出现电火花或者局部出现高温时发生燃爆。

目前最主流的燃油箱主动防爆技术是基于中空纤维分离膜技术的惰化装置。该类惰化系统通常采用发动机引气，然后经过温度和压力调节，并过滤掉颗粒和水蒸气等之后进入中空纤维膜组件进行空分制氮，制取的富氮气体经过分配管路进入油箱进行充填惰化。当前的燃油箱氧浓度控制技术基本都采用开环控制的方式，这种方式的控制精度不高，为了确保燃油箱氧浓度低于设计要求，往往将制氮量设计的比较大，导致整个惰化装置的重量和尺寸偏大。另外，这种类型的惰化系统引气预处理组件通常包含较多数量的附件，构型也比较复杂，增加了设计难度和成本。

发明内容

本发明的目的：为了解决现有燃油箱氧浓度开环控制方式偏保守设计带来的问题，以及引气处理系统构型复杂，附件数量多的问题，本发明提供一种直升机燃油箱惰化系统。

本发明的技术解决方案：

一种直升机燃油箱惰化系统，包括：引气预处理单元200、空气分离单元300、惰性气体分配单元400、燃油箱500、控制器600、控制和指示面板700；

引气预处理单元200接收高温高压空气，进行预处理，然后将气体输出给空气分离单元300；

空气分离单元300接收引气预处理单元200排出的气体，用于将空气中的氧氮分离，将富氮气体输出给惰性气体分配单元400；

惰性气体分配单元400接收空气分离单元300排出的富氮气体，调节富氮气体流量和浓度，将调节后的富氮气体输送到燃油箱500；

燃油箱500接收分配单元提供的富氮气体，通入燃油箱的惰性气体被分成两路，一路充填到燃油箱上部气相空间，另一路被分配到燃油箱底部，通过与燃油混合，置换出燃油中溶解的氧气；燃油箱上部气相空间氧浓度和压力传感器测的信号反馈给控制器600；

控制器600接收监测到的温度、压力、氧浓度信号，通过信号处理与运算，对各类执行器进行控制，使燃油箱气相空间氧浓度维持在安全水平；同时，对惰化系统自身的安全运行状态进行监测并输出的运行状态信号，当不满足安全运行条件时，切断引气，使惰化系统停止运行；

控制和指示面板700用于提供人机交互界面，能够手动干预启动或者停止惰化系统，将启动或停止指令信号发送到控制器600，另外，接收控制器600 输出的运行状态信号，向驾驶员提供惰化系统总体运行状态；

所述引气预处理单元200包括：用于控制发动机引气通断的引气切断阀，用于监测温度、压力的传感器，用于提供水平和垂直方向冷源冲压空气的蒙皮开口，用于冷却高温引气的换热器，用于调节温度的旁路调节阀，用于温度保护的闸门阀。