[实用新型]一种带离子迁移膜的耗氧型燃油箱惰化系统

说明书

本实用新型公开了一种带离子迁移膜的耗氧型燃油箱惰化系统，将油箱上部气相空间燃油蒸气和空气混合物与补气混合，然后在催化氧化反应器中进行无焰催化燃烧，消耗氧气并产生二氧化碳。氧气没有被完全消耗的反应后气体紧接着进入离子迁移膜分离系统，氧气被分离出来用于乘客呼吸或其他用途，剩下的富氮气体流入油箱进行惰化，达到燃油箱防火防爆的目的，且系统不向外界排放燃油蒸气。本实用新型具有气体分离效率高、惰化时间短、无环境污染等优点。

技术领域

本实用新型属于航空系统技术领域，涉及一种飞行器燃油箱惰化系统，特别涉及一种带离子迁移膜的耗氧型燃油箱惰化系统。

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%。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，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。但该技术仍存在反应不完全，产生惰化气体氮气浓度低等不足之处。本实用新型将离子迁移膜加入到耗氧型惰化系统中。离子迁移膜（ITM）是固体无机氧化物陶瓷材料，氧分子在氧离子迁移膜表面转化为氧离子，氧离子在施加的电压或氧分压差作用下穿过膜，然后重新整合为氧分子，在膜的渗透面产生近乎纯氧，而氮气被阻隔在膜的一侧，可被收集用于惰化，系统分离效率高。但系统需在高温下操作，一般在500℃以上，膜材料可以制成平板或管状。该系统具有气体分离效率高、惰化时间短、无环境污染等优点。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的中空纤维膜制氮效率低、价格昂贵、污染环境等缺点，提供了一种带离子迁移膜的耗氧型燃油箱惰化系统。即将油箱上部气相空间燃油蒸气和空气混合物在催化氧化反应器中进行无焰催化燃烧，消耗氧气并产生二氧化碳；氧气没有被完全消耗的反应后气体紧接着进入离子迁移膜分离系统，氧气被分离出来，剩下的富氮气体流入油箱进行惰化，达到燃油箱防火防爆的目的。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：