[实用新型]基于低温等离子体的飞行器燃油箱氧浓度控制装置

说明书

本实用新型公开了一种基于低温等离子体的飞行器燃油箱氧浓度控制装置，属于航空系统技术领域，具体原理为：飞行器燃油箱上部的混合气体被风机抽出，经过温度调节，通入低温等离子体反应器中，其中的碳氢化合物被低温等离子激发、离解、电离最终生成无害的CO₂和H₂O。冷却干燥后得到富氮气体，流回油箱进行气相空间氧浓度控制。系统具有结构简单、适应工况范围广、控制效率高等优点，更好地符合机载燃油箱氧浓度控制系统的发展方向。

技术领域

本实用新型涉及航空系统技术领域，涉及机载油箱氧浓度控制系统，尤其涉及一种基于低温等离子体的飞行器燃油箱氧浓度控制装置。

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%。机舱安全研究技术小组（cabin safety research technical group,GSRTG）对1966年至2009年全世界3726起民机事故统计结果显示，共有370起事故与油箱燃烧爆炸有关。由此可见，必须采用有效的措施来防止飞行器油箱燃爆。

飞机燃油箱上部空间充满可燃的油气混合物，其易燃、易爆特点严重威胁着飞机安全，必须采取有效措施以减少其燃、爆发生的概率，并降低其危害程度。在油箱保护系统中，降低油箱上部气相空间氧气浓度可防止油箱起火爆炸，保证乘客和飞机安全。降低燃油箱氧气浓度可采用惰性气体如氮气和二氧化碳等气体进行油箱惰化，使其氧含量降低至可燃极限以下。

常见的飞行器油箱氧浓度控制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-BoardInert Gas Generator System， OBIGGS）是最经济、实用的飞机油箱燃爆抑制技术。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，低温等离子技术在处理废气及垃圾等方面发展迅速，等离子体与VOCs 的作用机理主要有两方面：一是数万度的高能电子直接与气体分子（原子）发生非弹性碰撞，将能量转换成基态分子（原子）的内能，使其激发、离解、电离最终生成无害的 CO₂ 和 H₂O；二是高能电子激励气体中的 O₂、N₂、H₂O 等分子，从而产生具有强氧化能力 O、OH、O₃、等自由基或活性粒子，它们破坏 C-H、C=C 或 C-C 等化学键，使 VOCs 分子中的 H、C1、F 等发生置换反应和分解氧化，最终生成无害物质 CO₂ 和 H₂O。本实用新型利用低温等离子可将燃油箱上部的燃油蒸汽催化生成CO₂ 和 H₂O。反应气体被干燥后为富氮气体，流回油箱进行惰化来控制油箱气相空间的氧浓度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于低温等离子体的飞行器燃油箱氧浓度控制装置。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

基于低温等离子体的飞行器燃油箱氧浓度控制装置，包含油箱、第一阻火器、风机、第一电动调节阀、预热器、电加热器、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、低温等离子体反应器、第二碳氢化合物传感器、第二氧浓度传感器、碱溶液吸收器、初级冷却器、初级水分离器、次级冷却器、次级水分离器、喷水器、第二温度传感器、第二电动调节阀、单向止回阀、第二阻火器、第三氧浓度传感器和自动控制器；