[发明专利]一种飞机舱室环境控制与机载制氮耦合系统

说明书

本发明公开了一种飞机舱室环境控制与机载制氮耦合系统，属于飞行器机载机电系统领域。本发明将机载中空纤维膜制氮燃油箱惰化系统与飞机舱室环境控制系统进行耦合，采用三轮升压方式，充分利用飞机环境控制系统中冷却涡轮所提供的动力来提升制氮系统入口气体压力，解决飞机怠速飞行时因发动机压气机引气压力较低所导致的制氮系统工作效率低下或无法正常工作的实际问题，确保在整个飞行包线内机载中空纤维膜制氮系统的正常工作。本发明实现了全飞行包线下油箱惰化防护的基本要求，而且耦合系统简洁、高效，系统总尺寸、重量低，调节与控制方便，具有很高的可靠性和科学可行性。

技术领域

本发明属于飞行器机载机电系统领域，尤其涉及一种飞机舱室环境控制与机载制氮耦合系统设计及其工作方法。

背景技术

飞机燃油箱燃烧爆炸会对飞行安全构成极大威胁，同时伴随着巨大的经济损失及恶劣的社会影响。自有动力飞行以来，油箱燃爆就成为一个与飞机燃油系统设计和使用相关、反复出现的问题。自上世纪六十年代中期至本世纪初的近40年中，全球范围内共计发生飞机事故三千七百余次，其中由燃油箱燃烧爆炸引起的事故占十分之一，对飞机运行安全造成的威胁不容小觑。

要抑制飞机燃油系统的燃烧与爆炸，提高飞机的安全性，无疑，可以从控制点火源、氧气浓度、可燃蒸汽浓度和减轻燃油蒸汽点燃影响等方面着手。为此，航空发达国家的军方及民用航空业均开展了大量相关研究，美国民航总局（FAA）已颁布了一系列的修正案、咨询通告和适航规章，强制要求在民用飞机燃油箱内采用有效技术措施以杜绝点火源（SFAR 88）、降低可燃性（AC 25.981-2A）、降低运输类飞机燃油箱可燃性暴露时间（FAR25.981）。基于上述适航规章的要求，燃油箱防火抑爆系统设计逐渐步入实用阶段，并为飞机燃油系统提供了安全保障。

多年来，大量地面与飞行试验研究和各种防火抑爆技术措施的实际应用结果均已表明：机载中空纤维膜制氮燃油箱惰化是保障油箱安全性的一项技术可行且高效经济的技术方法。机载中空纤维膜制氮燃油箱惰化是指惰性气体（富氮气体）由机载设备（机载中空纤维膜）产生，并用之替代燃油箱上部气相空间内可燃混合气体以保障油箱的安全。来自飞机发动机压缩机中的引气进行限流、降温、除杂等一系列预处理后，再经过中空纤维膜空气分离装置进行氧氮分离，以产生适宜浓度、流量的富氮气体，并将该富氮气体输送到指定的油箱，实现油箱惰化防爆。

但在实际应用中，中空纤维膜制氮燃油箱惰化系统存在着部分工况下无法工作或工作效率低等问题，它使得部分时段由于富氮气体流量不足或缺乏富氮气体，燃油箱不能有效惰化。产生该问题的主要原因是：中空纤维膜制氮装置分离效率与其入口压力直接相关，当飞机发动机处于怠速工作状态时，引气压力不足导致了该问题产生。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的部分工况下无法工作或工作效率低、燃油箱不能有效惰化等问题，公开了一种飞机舱室环境控制与机载制氮耦合系统，本发明系统充分利用飞机环境控制系统中冷却涡轮所提供的动力来提升制氮系统入口气体压力，解决了现有技术中存在问题。

本发明是这样实现的：

一种飞机舱室环境控制与机载制氮耦合系统，所述的系统包括发动机、第一换热器、第二换热器，所述的第一换热器、第二换热器均含有热侧通道和冷侧通道；

所述的发动机后分别设置第一单向活门、以及高压引气关断活门、风扇空气调节活门来分别控制中压引气、高压引气、发动机风扇引来的空气；

所述的第一单向活门后连接预冷器，所述的预冷器也包含热侧通道和冷侧通道，所述的第一单向活门与预冷器热侧通道入口管道连接；所述预冷器热测通道出口后依次连接于关断活门、压力调节器、流量控制活门；所述的预冷器冷侧通道连接于风扇空气调节活门，为预冷器提供冷却空气，发动机风扇提供的引气通过风扇空气调节活门和预冷器冷侧通道入口管道连接；