[发明专利]辅助油箱降燃及引气增压子系统及其操作方法

说明书

本发明提供了辅助油箱降燃及引气增压子系统及其操作方法。本发明通过在空气分离器的出口处增加富氮气体分支，配合相应的引气及通气阀门管网布置与控制方法，在巡航阶段实现辅助油箱惰化及富氮气体贮存，从而不仅使辅助油箱热天地面阶段可燃性满足适航要求，同时又将富氮气体作为备份气源用于辅助油箱燃油引气增压转输，由此实现了辅助油箱备用气源发动机引气调节子系统减重。在不影响基础油箱可燃性情况下，共用已有惰化系统发动机引气调节子系统实现辅助油箱引气增压转输功能，从而实现减重，并且利用已有主油箱惰化系统在巡航阶段为辅助油箱惰化和增压贮存富氮气体，使辅助油箱在热天地面阶段的可燃性满足CCAR－25－R4 25.981可燃性条款定量要求。

技术领域

本发明涉及民机辅助油箱系统设计领域，尤其涉及辅助油箱降燃及引气增压子系统及其操作方法。

背景技术

民用飞机是通过在原有机型上加装辅助油箱系统来增加飞机载油量，从而延长飞机航程。辅助燃油箱系统一般都在原机型设计定型和生产完成之后再进行设计和生产制造安装。

辅助燃油箱系统的主要功能是为机翼油箱补充燃油，辅助油箱内的燃油通常不是直接供给发动机进行消耗，而是先将辅助油箱内的燃油转输至机翼油箱，通过机翼油箱燃油泵供给发动机消耗。因此，需要根据机翼油箱的油量情况控制辅助油箱燃油转输开始/停止，否则可能会由于燃油转输过多导致原机油箱内油量过多而使原机燃油箱结构超压，或者油面过高导致飞行过程中燃油从机翼油箱溢出。辅助燃油控制系统的主要功能是实现辅助油箱燃油的转输控制和加油控制。

民机衍生型号为延长航程一般需要在货舱加装辅助燃油箱系统(AFTS)，辅助油箱属于典型机身内油箱，其可燃性需要满足CCAR-25-R425.981可燃性条款定量要求。为符合条款，可采取的降燃措施一般包括油箱增压、货舱环境冷却、机载惰化三个措施。上述三个措施在型号设计之初进行考虑，均具有工程实用性，但对于衍生型号，都需要对其他系统进行实质性更改才能完成以上降燃措施，导致加装辅助油箱的代价很大。例如可燃性条款要求机身内油箱在热天地面阶段和热天爬升阶段的可燃性要求是不超过1.8％，而地面阶段存在加油环节，油箱需要与环境通气防止超压，因此在地面进行油箱增压难以实现，一般机型不会在货舱设置空调出口，货舱无法实现像客舱一样的温度调节，导致热天地面阶段货舱温度较高，安装在货舱的辅助油箱在热天地面阶段可燃性指标难以满足条款要求，存在适航风险。对于民机衍生型号只剩下利用机载惰化进行辅助油箱降燃设计具有实操性。另外，辅助油箱经常采用引气增压的形式实现燃油转输，目的是避免在油箱内部引入泵、阀等点火源，其中民机一般以客舱引气为主要气源，发动机引气为备份气源，当客舱引气压力不足时启用发动机引气，发动机引气属于高温高压气体，需要特别设计独立的发动机引气调节子系统对引气进行调温和调压后才能进。

如上所述，一般民机衍生型号加装辅助燃油箱系统项目存在的问题为热天地面可燃性适航问题和作为备份气源的发动机引气调节子系统重量代价大的问题。

现有关于辅助油箱的专利多侧重于辅助油箱架构设计、油箱本体结构设计、油箱安装设计、油箱连接及管网设计、辅助燃油箱系统控制架构设计、加油/转输/排漏等功能设计。在辅助油箱降燃方面，公开文献仅提及增压转输燃油具有降燃的作用，通常辅助油箱增压转输只发生在空中，地面阶段辅助油箱与大气联通通常保持常压，地面阶段无法利用油箱增压实现降燃。现有公开技术不涉及使辅助油箱热天地面阶段可燃性达标的降燃设计特征论述。在发动机引气调节子系统方面，公开文献大多提及采用热交换器对引气进行调温，冷边采用机载冷源或者冲压空气进行冷却的概念，也均不涉及具体的辅助油箱发动机引气调节子系统集成实施方案。

图1示出了现有技术中典型的民机衍生型号惰化系统和辅助燃油箱系统的架构示意图。如图所示，在该现有技术中，辅助油箱系统与惰化系统是独立的两套系统，并无交联关系。

针对上述技术问题，目前在本技术领域中有以下几种方案：