BR102015028698B1

BR102015028698B1 - Sistema de resfriamento para um tanque de combustível de uma aeronave, e, método para resfriar um tanque central da asa de uma aeronave

Info

Publication number: BR102015028698B1
Application number: BR102015028698-8A
Authority: BR
Inventors: Bradford A. Moravec; Alan Grim; Rodney N. Graham; Patrick J. Mulvaney; David A. Adkins Ii; Eric C. Olson; Ivana Jojic; Mark M.Thornton; Jean-Philippe A. Belières
Original assignee: The Boeing Company
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2022-07-12
Also published as: US9718556B2; BR102015028698A2; US20160152343A1; CN105644794A; CN105644794B; EP3028944A1; EP3028944B1; JP6917124B2; CA2909723C; CA2909723A1; RU2015141770A3; JP2016107973A; RU2703662C2; RU2015141770A

Abstract

SISTEMA DE RESFRIAMENTO PARA UM TANQUE DE COMBUSTÍVEL DE UMA AERONAVE, E, MÉTODO PARA RESFRIAR UM TANQUE CENTRAL DA ASA DE UMA AERONAVE. Um sistema de resfriamento para um tanque de combustível de uma aeronave inclui um sensor de temperatura, um sistema de resfriamento e um módulo de controle. O sensor de temperatura detecta uma temperatura de combustível dentro do tanque de combustível. O sistema de resfriamento mantém a temperatura de combustível abaixo de uma temperatura de controle. O sistema de resfriamento com mudança de fase inclui um trocador de calor. Um fluido de resfriamento escoa através do trocador de calor e está em comunicação térmica com uma superfície do tanque de combustível. O módulo de controle está em comunicação de sinal com o sensor de temperatura e o sistema de resfriamento. O módulo de controle inclui lógica de controle para monitorar o sensor de temperatura, determinar se a temperatura de combustível está acima da temperatura de controle, e gerar um sinal de ativação.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] O sistema descrito refere-se a um sistema para controlar a temperatura de combustível de aeronave e, mais particularmente, a um sistema de resfriamento para manter a temperatura de combustível localizado dentro de um tanque de combustível de uma aeronave abaixo de uma de temperatura de controle e acima de uma temperatura limite inferior.

FUNDAMENTO

[002] Tanques de combustível podem ser localizados dentro da porção fora de bordo de asas de uma aeronave, e são referidos como tanques de asa. Alguns tipos de aeronave podem incluir diversos tanques principais e um tanque de reserva localizado dentro de cada asa. A aeronave pode também incluir um tanque central da asa, localizado dentro de uma fuselagem da aeronave. O tanque central da asa pode também incluir uma porção de dentro da borda das asas em uma aeronave. O tanque central da asa pode também ser localizado próximo a uma fonte de calor. Um exemplo de uma fonte de calor próxima ao tanque central da asa é um conjunto de condicionamento de ar (CA), que faz parte de um sistema de controle ambiental (ECS) da aeronave. Embora a aeronave consuma combustível líquido, os tanques de combustível dentro da aeronave contêm toda alguma quantidade de ar e vapor de combustível acima da superfície superior do combustível, que é comumente referida como volume vazio. Durante voos relativamente longos uma grande quantidade de combustível pode ser consumida o que, por sua vez, aumenta o volume do volume vazio nos tanques de combustível da aeronave. O volume vazio pode conter componentes reativos tais como oxigênio e vapores de combustível. Adicionalmente, o volume vazio pode também conter outros gases ou vapores da atmosfera, ou que são gerados pela aeronave e encaminhados para os tanques de combustível.

[003] A proximidade do tanque central da asa com fontes de combustível, tal como os conjuntos de condicionamento de ar (CA) podem aumentar a temperatura do combustível bem como dos componentes reativos contidos dentro do tanque central da asa da aeronave. A alguns tipos de aeronave atualmente disponíveis podem incluir um sistema inerte, que fornece um gás inerte para o tanque central da asa, bem como para os outros tanques de combustível dentro da aeronave, alterando com isto a composição do gás do volume vazio. Contudo, existe uma necessidade continuada na técnica por outros tipos de abordagens simples, efetivas em custo, para administrar os componentes relativos dentro do volume vazio (de um tanque) de uma aeronave.

SUMÁRIO

[004] Em um aspecto, um sistema de resfriamento para um tanque de combustível de uma aeronave inclui um sensor de temperatura, um sistema de resfriamento e um módulo de controle. O sensor de temperatura detecta uma temperatura de combustível dentro do tanque de combustível. O sistema de resfriamento mantém a temperatura de combustível abaixo de uma temperatura de controle. O sistema de resfriamento inclui um trocador de calor. Um fluido de resfriamento escoa através do trocador de calor e está em comunicação térmica com uma superfície do tanque de combustível. O módulo de controle está em comunicação de sinal com o sensor de temperatura e o sistema de resfriamento. O módulo de controle inclui lógica de controle para monitorar o sensor de temperatura, determinar se a temperatura de combustível está acima da temperatura de controle, e gerar um sinal de ativação para ativar o sistema de resfriamento se a temperatura de combustível está acima da temperatura de controle.

[005] Em outro aspecto, um método de resfriar um tanque central da asa de uma aeronave é descrito. O método inclui detectar uma temperatura de combustível dentro do tanque central da asa por meio de um sensor de temperatura. O método também inclui monitorar o sensor de temperatura por meio de um módulo de controle. O módulo de controle está em comunicação de sinal com o sensor de temperatura. O método ainda inclui determinar se a temperatura de combustível está acima de uma temperatura de controle por meio do módulo de controle. O método também inclui gerar um sinal de ativação por meio do método de controle se a temperatura do combustível está acima da temperatura de controle. O método inclui ativar um sistema de resfriamento se o sinal de ativação é gerado. Finalmente, o método incluir escoar um fluido de resfriamento através de um trocador de calor se o sistema de resfriamento é ativado. O fluido de resfriamento está em comunicação térmica com uma superfície do tanque central da asa.

[006] Outros objetivos e vantagens do método e sistema descritos temas serão evidentes a partir da descrição que segue, dos desenhos que acompanham, e das reivindicações anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] A figura 1 é uma ilustração de uma aeronave que inclui um tanque central da asa; a figura 2 é um diagrama esquemático do tanque central da asa mostrado na figura 1, um conjunto de condicionamento de ar (CA) e um tanque central da asa, e um sistema de resfriamento de tanque central da asa. a figura 3 é uma vista de uma superfície mais inferior do tanque central da asa mostrado na figura 2; a figura 4 é uma modalidade alternativa do sistema de resfriamento do tanque central da asa mostrado na figura 2, ainda incluindo uma barreira de térmica; e a figura 5 é ainda outra modalidade do sistema de resfriamento do tanque central da asa mostrado na figura 4 onde ar de resfriamento pode escoar entre a barreira térmica e o conjunto de CA.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[008] Como mostrado na figura 1, a aeronave descrita 10 pode incluir uma fuselagem 20 e asas 22. A aeronave 10 pode também incluir um tanque central da asa 24, posicionado no mínimo parcialmente na fuselagem 20 da aeronave 10 e adjacente a ambas as asas 22. Fazendo referência a ambas as figuras 1 e 2, o tanque central da asa 24 pode ser posicionado próximo a um ou mais conjuntos de condicionamento de ar CA 30 mostrado na figura 2. Aqueles versados na técnica irão facilmente apreciar que o conjunto de condicionamento de ar 30 é um aparelho responsável para condicionar o ar trazido do exterior da aeronave 10 e suprido para uma cabine 34. O conjunto de condicionamento de ar 30 pode ser parte de um sistema de controle ambiental (ECS) 32 da aeronave 10. O ECS 32 pode ser utilizado para controlar diversos parâmetros na cabine 34 localizados dentro da fuselagem 20 da aeronave 10 tal como, por exemplo, temperatura, pressão e umidade do ar.

[009] Voltando agora para a figura 2, o tanque central da asa 24 pode ser utilizado para conter ou manter combustível 40 que é utilizado para consumo eventual pela aeronave 10 (figura 1). O tanque central da asa 24 pode também conter um volume de gases acima da superfície de combustível, que é referido como volume vazio 42. Por exemplo, na modalidade como mostrada na figura 2, uma maior parte do combustível 40 contido dentro do tanque central da asa 24 foi consumida, tal que o combustível 40 está em um nível mínimo 48. Consequentemente, o volume vazio 42 está em seu volume máximo. O tanque central da asa 24 pode ser posicionado próximo ao conjunto de condicionamento de ar 30 tal que o conjunto de condicionamento de ar 30 atua como uma fonte térmica que aumenta a temperatura do combustível 40 contido dentro do tanque central da asa 24. Combustível aquecido 40 pode produzir vapores de combustível 44 dentro do tanque central da asa 24 que são evaporados para o volume vazio 42. Em particular, o combustível 40 pode depositar ao longo de uma superfície mais inferior 50 do tanque central da asa 24. A superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa pode ser posicionada adjacente a um ou mais dos conjuntos de condicionamento de ar 30, tal que os conjuntos de condicionamento de ar 30 podem aquecer e com isto aumentar a temperatura do combustível depositado ao longo da superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa 24. Embora um conjunto de condicionamento de ar 30 esteja ilustrado, deve ser entendido que o tanque central da asa 24 pode ser exposto a outras fontes de calor dentro da aeronave 10 (figura 1) ao invés de tal como, por exemplo, calor a partir da cabine 34 (figura 1), outros tanques de combustível localizados dentro da aeronave 10 ou trocadores de calor hidráulicos.

[0010] Para reduzir a temperatura do combustível 40 localizado dentro do tanque central da asa 24 um sistema de resfriamento do tanque central da asa 60 pode ser posicionado entre a superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa 24 e o conjunto de condicionamento de ar 30. Aqueles versados na técnica irão facilmente apreciar que embora um tanque central da asa 24 esteja descrito, o sistema de resfriamento descrito pode ser aplicado também a outros tipos de tanques de combustível localizados dentro da aeronave 10 (figura 1) e que a descrição não deveria estar limitada a apenas resfriar o tanque central da asa 24.

[0011] O sistema de resfriamento de tanque central da asa 60 pode ser utilizado para manter a temperatura do combustível 40 abaixo de uma temperatura predeterminada, ou de controle, que está explicada em maior detalhe abaixo. A temperatura de controle pode estar uma quantidade predeterminada abaixo de uma temperatura limite inferior de inflamabilidade (LFL) do combustível 40. A temperatura de controle pode atuar como uma margem ou amortecedor para assegurar que o combustível 40 é mantido abaixo da temperatura LFL. A temperatura LFL pode ser uma função do ponto de flash do combustível 40 e de pressão no volume vazio do tanque de combustível. Em uma modalidade onde o tanque central da asa 24 é um tanque ventilado aberto, a pressão do volume vazio no tanque de combustível é aproximadamente a pressão atmosférica na altitude. Assim, a temperatura de controle é também baseada no ponto de flash do combustível 40 e pressão no volume vazio do tanque de combustível. Por exemplo, se a temperatura LFD de um tipo de combustível comumente utilizado é aproximadamente 38°C (100°F) em uma dada pressão, então a temperatura de controle pode se situar desde aproximadamente 10°C (80°F) até aproximadamente 32°C (88°F). Contudo, deve ser entendido que estas faixas para a margem predeterminada são meramente tomadas como exemplo por natureza, e podem ser modificadas.

[0012] O sistema de resfriamento de tanque central da asa 60 pode incluir uma unidade de resfriamento 70 e um módulo de controle 72. Na modalidade tomada como exemplo como mostrada, a unidade de resfriamento 70 pode incluir um compressor 80 um condensador 82, uma válvula de expansão 84 e um trocador de calor 86. Aqueles versados na técnica irão apreciar que o compressor 80, o condensador 82, a válvula de expansão 84 e o trocador de calor 86 criam um sistema de resfriamento com a mudança de fase 92. O sistema de resfriamento com mudança de fase 92 utiliza um fluido de resfriamento, tal como refrigerante 94, que sofre transições de fase de um líquido para um gás e de volta novamente para um líquido, para fornecer resfriamento para o tanque central da asa 24.

[0013] Deve ser entendido que o sistema de resfriamento de tanque central da asa 60 não deveria ser limitado a apenas um sistema de resfriamento baseado em mudança de fase, onde o refrigerante 94 sofre transições de fase para fornecer resfriamento para o tanque central da asa 24. Ao invés disto, aqueles versados na técnica irão facilmente apreciar que o sistema de resfriamento com mudança de fase 92, como ilustrado nas figuras, é meramente tomado como exemplo por natureza, e que qualquer outro tipo de sistema de resfriamento pode também ser utilizado tal como, por exemplo, um sistema de resfriamento de ciclo de ar ou um sistema de resfriamento com líquido. Por exemplo, em uma abordagem, ar de sangria extraído de um ou mais motores principais da aeronave 10 pode ser utilizado para fornecer resfriamento para o tanque central da asa 24. Além disto, embora refrigerante 94 seja descrito, deve ser entendido que qualquer outro tipo de fluido refrigerante pode também ser utilizado para trazer calor do tanque central da asa 24, dependendo do tipo específico de sistema de resfriamento. Por exemplo, fluido de resfriamento pode ser um líquido se o sistema de resfriamento é um sistema de resfriamento com líquido, ou um gás tal como ar se o sistema de resfriamento é um sistema de resfriamento de ciclo de ar.

[0014] O sistema de resfriamento com mudança de fase tomado como exemplo 92 opera comprimindo o refrigerante 94 em forma gasosa por meio do compressor 80, dissipando calor a partir do gás através do condensador 82 para fazer com que o gás condense para um fluido, passando o fluido através da válvula de expansão 84 e permitindo ao fluido escoar através do trocador de calor 86. Como visto na figura 2, ar de resfriamento 96 pode escoar sobre o condensador 82. O ar de resfriamento 96 pode ser utilizado para trazer calor do gás que escoa através do condensador 82. O ar de resfriamento 96 pode ser ar forçado trazido do exterior da aeronave 10 (1). Alternativamente, em outra modalidade o ar de resfriamento 96 pode ser gerado por um ou mais ventiladores de resfriamento (não ilustrado nas figuras).

[0015] O trocador de calor 86 pode ser qualquer tipo de dispositivo que permita resfriar fluido para escoar através e trazer calor do ambiente circundante. Por exemplo, na modalidade como mostrada, o trocador de calor 86 é um evaporador que permite ao refrigerante 94 evaporar da forma liquida de volta para a forma de gás enquanto trazendo calor. Na modalidade como mostrada na figura 2, o refrigerante 94 que está na forma de gás é transportado de volta para o compressor 80. O trocador de calor 86 pode estar localizado ao longo da superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa 24. O trocador de calor 86 pode ser utilizado para fornecer resfriamento para o combustível 40 localizado dentro do tanque central da asa 24.

[0016] Voltando agora para a figura 3, a superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa 24 e o trocador de calor 86 estão ilustrados. O trocador de calor 86 pode incluir uma espira de resfriamento 74, uma entrada 110 e uma saída 112. O refrigerante 94 que deixa a válvula de expansão 84 (figura 2) penetra no trocador de calor 86 através da entrada 110 da espira de resfriamento 74. Como visto na figura 3, a espira de resfriamento 74 é colocada ao longo da superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa 24. O refrigerante 94 escoa através da espira de resfriamento 74 em forma de líquido e traz calor da superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa 24, com isto fornecendo resfriamento para o combustível 40 do tanque central da asa 24 (figura 2). Em outras palavras, o refrigerante 94 está em comunicação térmica com a superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa 24, que é utilizada para abaixar e controlar a temperatura do combustível 40 (figura 2) contido dentro do tanque central da asa 24. Como explicado acima, embora o refrigerante 94 seja discutido, aqueles versados na técnica irão facilmente apreciar que qualquer outro tipo de fluido refrigerante também pode ser utilizado para trazer calor da superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa 24.

[0017] Aqueles versados na técnica irão também apreciar que embora a espira de resfriamento 74 esteja colocada ao longo da superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa 24, a espira de resfriamento 74 também pode ser colocada ao longo de qualquer outra superfície do tanque central da asa 24. Contudo, colocar a espira de resfriamento 74 do trocador de calor 86 ao longo da superfície a mais inferior 50 pode fornecer o resfriamento mais efetivo disponível, uma vez que os conjuntos de condicionamento de ar 30 (figura 1) irradiam calor diretamente abaixo do tanque central da asa 24.

[0018] Na modalidade tomada como exemplo, como mostrada na figura 3, a espira de resfriamento 74 do trocador de calor 86 é arranjada em uma configuração de serpentina, substancialmente ao longo de toda a superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa 24. Contudo, deve ser entendido que a espira de resfriamento 74 pode ser arranjada também em outras configurações ao longo da superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa 24. Por exemplo, em outra modalidade a espira de resfriamento 74 pode ser arranjada em uma configuração de bobina ao longo da superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa 24. Além disto, embora a figura 3 ilustre a espira de resfriamento 74 cobrindo substancialmente toda a superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa 24, aqueles versados na técnica irão apreciar que a espira de resfriamento 74 pode também cobrir apenas uma porção da superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa 24. Finalmente, na modalidade como ilustrada nas figuras, a espira de resfriamento 74 contata a superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa 24. Contudo, deve ser entendido que em uma modalidade alternativa, a espira de resfriamento 74 pode ser também embutida ou contida dentro da superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa 24.

[0019] Voltando para a figura 2, o módulo de controle 72 pode estar em comunicação de sinal com ambos, o sistema de resfriamento com mudança de fase 92 e um sensor de temperatura 140. Adicionalmente, o módulo de controle 72 pode também estar em comunicação com sinais da aeronave, comutadores, ou sensores que indicam altitude da aeronave, pressão ou quantidade de combustível dentro do tanque central da asa. Por exemplo, o módulo de controle 72 pode monitorar a altitude da aeronave utilizando um sensor de pressão dedicado, ou por meio de comunicação com um sinal de altitude existente do aeroplano. O sensor de temperatura 140 detecta a temperatura do combustível 40 dentro do tanque central da asa 24. O sensor de temperatura 140 pode ser localizado ao longo de uma porção a mais inferior 142 do tanque central da asa 24. Especificamente, deveria ser apreciado que o sensor de temperatura 140 pode ser posicionado ao longo da porção a mais inferior 142 dentro do tanque central da asa 24 para detectar a temperatura do combustível 40 localizado mais próximo dos conjuntos de condicionamento de ar 30. Em outras palavras, o sensor de temperatura 140 pode ser posicionado dentro do tanque central da asa 24 (ou outro tipo de tanque de combustível, se aplicável) para monitorar a porção a mais quente do combustível 40 localizado dentro do tanque central da asa 24. Aqueles versados na técnica irão facilmente apreciar que o sensor de temperatura 140 pode ser um sensor preexistente que já faz parte do tanque central da asa 24. Em outras palavras, o sistema de resfriamento do tanque central da asa 60 não requer um sensor especializado para determinar a temperatura de combustível, o que, por sua vez, reduz o custo global e complexidade do sistema de resfriamento de tanque central da asa 60.

[0020] O módulo de controle 72 pode se referir a, ou ser parte de um circuito integrado de aplicação específica (ASIC), um circuito eletrônico, um circuito lógico combinatório, um sistema de porteira programável em campo (FPGA), um processador (compartilhado, dedicado, ou em grupo) que executa código, ou uma combinação de alguns ou todos os acima, tal como em um ukuVgoc go “ejkr” Q o„fwnq fg eqpVtqng 94 kpenwk n„ikec fg eqpVtqng rctc monitorar o sensor de temperatura 140. Em adição a receber a temperatura do combustível 40 a partir do sensor de temperatura 140, o módulo de controle 72 pode também receber como entrada a altitude da aeronave.

[0021] O módulo de controle 72 também inclui lógica de controle para ativar de maneira seletiva o sistema de resfriamento com mudança de fase 92, com base em uma temperatura de combustível e a altitude da aeronave. Especificamente, o módulo de controle 72 monitora o sensor de temperatura 140 para determinar se a temperatura do combustível está acima ou abaixo da temperatura de controle. O módulo de controle 72 também inclui lógica de controle para monitorar a altitude da aeronave, para determinar a temperatura de controle apropriada para o combustível 40. Como explicado acima, a temperatura LFL do combustível 40 é baseada na pressão de volume vazio do tanque de combustível, e a altitude da aeronave é indicativa da pressão do volume vazio do tanque de combustível. Na modalidade tomada como exemplo como mostrada na figura 2, o módulo de controle 72 está em comunicação de sinal com o compressor 80 e ativa o sistema de resfriamento com mudança de fase 92 engatando o compressor 80 com base na temperatura de combustível e na altitude da aeronave. Contudo, aqueles versados na técnica irão facilmente apreciar que se o sistema de resfriamento é um sistema de resfriamento de líquido ou um sistema de resfriamento de ciclo de ar, então o módulo de controle 72 pode estar em comunicação com outros componentes do sistema de resfriamento do tanque central da asa 60 que controla o fluxo do fluido de resfriamento.

[0022] No caso de a temperatura de combustível estar acima da temperatura de controle, então o módulo de controle 72 inclui lógica de controle para enviar um sinal de ativação para ativar o sistema de resfriamento com mudança de fase 92. Especificamente na modalidade como mostrada na figura 2, o compressor 80 pode ser engatado pelo sinal de ativação. Uma vez o compressor 80 esteja engatado, o sistema de resfriamento de tanque central da asa 60 é operado para fornecer resfriamento para a superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa 24. Especificamente, se o sistema de resfriamento com mudança de fase 92 é ativado e o compressor 80 é engatado, o refrigerante 94 pode sofrer transição de fase para fornecer resfriamento para a superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa 24.

[0023] O módulo de controle 72 continua a manter o sistema de resfriamento com mudança de fase 92 ativado, isto é, o compressor 80 permanece engatado até que o combustível 40 localizado dentro do tanque central da asa 24 tenha sido resfriado para uma temperatura limite inferior. A temperatura limite inferior pode ser uma quantidade predeterminada abaixo da temperatura de controle do combustível. Por exemplo, em uma modalidade a temperatura limite inferior pode se situar desde aproximadamente 0°C abaixo da temperatura de controle, até aproximadamente 5°C abaixo da temperatura de controle, contudo, deve ser entendido que estas faixas são meramente tomadas como exemplo por natureza, e podem ser modificadas dependendo das restrições do sistema. Em uma abordagem, a temperatura limite inferior do combustível 40 pode ser ajustada ou determinada, tal que qualquer água liquida localizada dentro do tanque central da asa 24 não possa congelar.

[0024] A temperatura limite inferior pode ser utilizada para assegurar que o sistema de resfriamento 60 do tanque central da asa não continua a fornecer resfriamento para o tanque central da asa 24 se a superfície a mais inferior 50 já tenha sido resfriada suficientemente. Assim, uma vez que o sensor de temperatura 140 indica que o combustível 40 está na ou abaixo da temperatura limite inferior, o módulo de controle 72 pode enviar um sinal de desativação para desativar o sistema de resfriamento com mudança de fase 92. Especificamente na modalidade não limitativa como mostrada na figura 2, o sinal de desativação pode ser utilizado para desengatar o compressor 80. Uma vez que o sistema de resfriamento com mudança de fase 92 está desativado, o sistema de resfriamento 60 do tanque central da asa não está mais operável para fornecer resfriamento para a superfície a mais inferior 50 do tanque central da asa 24.

[0025] Em uma modalidade tomada como exemplo, o módulo de controle 72 pode ainda incluir lógica de visão de futuro que determina um tempo de ligação específico, bem como um tempo de desligamento do sistema de resfriamento do tanque central da asa 60. Especificamente, o módulo de controle 72 pode monitorar a velocidade de aquecimento ou inércia térmica do combustível 40 monitorando de maneira contínua o sensor de temperatura 140 durante um período de tempo especificado. O módulo de controle 72 pode também monitorar um nível de combustível do combustível 40 dentro do tanque central da asa 24, bem como monitorar um sensor de nível de líquido (não ilustrado). O módulo de controle 72 pode então determinar o tempo de ligação específico do sistema de resfriamento do tanque central da asa 60 com base na inércia térmica, bem como o nível de combustível do combustível 40. Adicionalmente, o módulo de controle 72 pode também determinar o tempo de desligamento específico do sistema de resfriamento 60 do tanque central da asa com base na inércia térmica, bem como o nível de combustível do combustível 40. Aqueles versados na técnica irão facilmente apreciar que a lógica de visão do futuro do módulo de controle 72 pode ajustar os tempos de ligação e desligamento do compressor 80 com base em tendências em tempo real no nível de combustível, bem como a velocidade de aquecimento ou resfriamento do combustível 40 e pode, finalmente, fornecer uma abordagem mais eficiente para manter a temperatura do combustível 40 abaixo da temperatura de controle.

[0026] A figura 4 é uma modalidade alternativa do sistema de resfriamento 60 do tanque central da asa. Em particular, uma proteção térmica 150 pode ser colocada diretamente abaixo do trocador de calor 86. A proteção térmica 150 pode ser utilizada para desviar calor irradiado pelos componentes de geração de calor do sistema de resfriamento 60 do tanque central da asa tal como, por exemplo, o compressor 80 mostrado na figura 2. Assim, a proteção térmica 150 pode reduzir temperatura do combustível 40 localizado dentro do tanque central da asa 24. Como resultado, o sistema de resfriamento 60 do tanque central da asa pode ser ativado muito menos, ou por um período de tempo mais curto. Além disto, o sistema de resfriamento 60 do tanque central da asa pode também ser menor e mais compacto quando comparado a um sistema de resfriamento onde a proteção térmica 150 não está incluída.

[0027] A figura 5 é ainda outra modalidade do sistema de resfriamento 60 do tanque central da asa, que inclui a proteção térmica 150. Na modalidade como mostrada na figura 5, ar de resfriamento 160 pode ser introduzido ao redor dos componentes de geração de calor do sistema de resfriamento 60 do tanque central da asa, isto é, o compressor 80 mostrado na figura 10, bem como o conjunto de condicionamento de ar 30. O ar de resfriamento 160 pode ser utilizado para dissipar o calor irradiado pelos componentes de geração de calor do sistema de resfriamento 60 do tanque central da asa, bem como o conjunto de condicionamento de ar 30. O ar de resfriamento 160 pode ser o ar forçado trazido do exterior da aeronave 10 (figura 1) ou ar gerado por um ventilador de resfriamento (não ilustrado nas figuras). No caso de o ar de resfriamento 160 ser ar forçado, deve ser entendido que a proteção térmica 150 pode ser omitida. O ar de resfriamento 160 pode ainda reduzir temperatura do combustível 40 localizado dentro do tanque central da asa 24. Assim, o sistema de resfriamento 60 do tanque central da asa pode ser ativado menos vezes ou por um período de tempo curto. Além disto, o sistema de resfriamento 60 do tanque central da asa pode também ser menor e mais compacto quando comparado a um sistema de resfriamento onde o ar de resfriamento 160 não é utilizado.

[0028] Fazendo referência genericamente às figuras, o sistema de resfriamento de tanque central da asa descrito, pode fornecer uma abordagem relativamente simples para manter a temperatura de combustível localizado dentro do tanque central da asa da aeronave. Aqueles versados na técnica irão facilmente compreender a importância de manter a temperatura do combustível dentro do tanque central da asa substancialmente abaixo da temperatura LFL. O sistema de resfriamento de tanque central da asa descrito, fornece uma abordagem automatizada e efetiva em custo para manter a temperatura do combustível dentro do tanque central da asa na ou abaixo da temperatura de controle, para assegurar que a temperatura do combustível está dentro de uma faixa específica.

[0029] Além disto, a descrição compreende modalidades de acordo com as seguintes cláusulas: Cláusula 1. Um sistema de resfriamento para um tanque de combustível de uma aeronave, que compreende: um sensor de temperatura para detectar uma temperatura de combustível dentro do tanque de combustível, no qual o sistema de resfriamento mantém a temperatura de combustível abaixo de uma temperatura de controle; um sistema de resfriamento que inclui um trocador de calor, no qual um fluido de resfriamento escoa através do trocador de calor e está em comunicação térmica com uma superfície do tanque de combustível; e um módulo de controle em comunicação de sinal com o sensor de temperatura e o sistema de resfriamento, o módulo de controle incluindo lógica de controle para: monitorar o sensor de temperatura; determinar se a temperatura de combustível está acima da temperatura de controle; e gerar um sinal de ativação para ativar o sistema de resfriamento se a temperatura de combustível está acima da temperatura de controle. Cláusula 2. O sistema de resfriamento como descrito na cláusula 1, no qual a temperatura de controle é baseada em um ponto de flash de um combustível e uma pressão de volume vazio do tanque de combustível. Cláusula 3. O sistema de resfriamento como descrito na cláusula 1, no qual o trocador de calor compreende uma espira de resfriamento e no qual o fluido de resfriamento escoa através da espira de resfriamento. Cláusula 4. O sistema de resfriamento como descrito na cláusula 3, no qual a espira de resfriamento contata uma superfície a mais inferior do tanque de combustível. Cláusula 5. O sistema de resfriamento como descrito na cláusula 3, no qual a espira de resfriamento é embutida dentro de uma superfície a mais inferior do tanque de combustível. Cláusula 6. O sistema de resfriamento como descrito na cláusula 3, no qual a espira de resfriamento é arranjada em uma configuração de serpentina ao longo de uma superfície a mais inferior do tanque de combustível. Cláusula 7. O sistema de resfriamento como descrito na cláusula 1, no qual a temperatura de controle é uma margem predeterminada abaixo de uma temperatura limite inferior de inflamabilidade LFL de um combustível. Cláusula 8. O sistema de resfriamento como descrito na cláusula 1, no qual a temperatura de controle se situa desde aproximadamente 10°C até aproximadamente 32°C. Cláusula 9. O sistema de resfriamento como descrito na cláusula 1, ainda compreendendo uma proteção térmica localizada diretamente abaixo do trocador de calor. Cláusula 10. O sistema de resfriamento como descrito na cláusula 9, no qual o ar de resfriamento é introduzido ao redor de um conjunto de condicionamento de ar e componentes de geração de calor do sistema de resfriamento. Cláusula 11. O sistema de resfriamento como descrito na cláusula 1, no qual o sistema de resfriamento compreende um condensador, uma válvula de expansão, e um refrigerante. Cláusula 12. O sistema de resfriamento como descrito na cláusula 11, no qual o fluido de resfriamento é o refrigerante, e no qual o refrigerante escoa através do trocador de calor para fornecer resfriamento para o tanque de combustível. Cláusula 13. O sistema de resfriamento como descrito na cláusula 1, no qual o módulo de controle inclui lógica de controle para gerar um sinal de desativação para desativar o sistema de resfriamento, no qual o módulo de controle gera o sinal de desativação se o sensor de temperatura indica que a temperatura de combustível está em uma temperatura limite inferior. Cláusula 14. O sistema de resfriamento como descrito na cláusula 13, no qual a temperatura limite inferior se situa desde aproximadamente 0°C abaixo da temperatura de controle até aproximadamente 5°C abaixo da temperatura de controle. Cláusula 15. Um método de resfriar um tanque central da asa de uma aeronave que compreende: detectar uma temperatura de combustível dentro do tanque central da asa por meio de um sensor de temperatura; monitorar o sensor de temperatura por meio de um módulo de controle, no qual o módulo de controle está em comunicação de sinal com o sensor de temperatura; e determinar se a temperatura de combustível está acima de uma temperatura de controle por meio do módulo de controle; gerar um sinal de ativação por meio do módulo de controle se a temperatura de combustível está acima da temperatura de controle, no qual o módulo de controle está em comunicação de sinal com um sistema de resfriamento; ativar o sistema de resfriamento se o sinal de ativação é gerado; e escoar fluido de resfriamento através de um trocador de calor se o sistema de resfriamento é ativado, no qual o fluido de resfriamento está em comunicação térmica com uma superfície do tanque central da asa. Cláusula 16. O método da cláusula 15, que compreende fornecer uma proteção térmica localizada diretamente abaixo do trocador de calor. Cláusula 17. O método da cláusula 16 que compreende fornecer ar de resfriamento ao redor de um conjunto de condicionamento de ar e componentes de geração de calor do sistema de resfriamento. Cláusula 18. O método da cláusula 15, que compreende gerar um sinal de desativação por meio do módulo de controle se o sensor de temperatura indica que a temperatura de combustível está em uma temperatura limite inferior, no qual o sinal de ativação desativa o sistema de resfriamento. Cláusula 19. O método da cláusula 15, que compreende uma espira de resfriamento que faz parte do trocador de calor, e no qual o fluido de resfriamento escoa através da espira de resfriamento. Cláusula 20. O método da cláusula 19, no qual a espira de resfriamento ou contata uma superfície a mais inferior do tanque central da asa ou é embutida dentro de uma superfície a mais inferior do tanque central da asa.

[0030] Embora as formas de aparelhos e métodos aqui descritas constituam aspectos preferidos desta descrição, deve ser entendido que a descrição não está limitada a estas formas precisas de aparelhos e métodos, e as mudanças podem ser feitas nelas sem se afastarem do escopo da descrição.

Claims

1. Sistema de resfriamento (60) para um tanque de combustível de uma aeronave, compreendendo: um sensor de temperatura (140) para detectar uma temperatura de combustível dentro do tanque de combustível (24), no qual o sistema de resfriamento mantém a temperatura de combustível abaixo de uma temperatura de controle; o sistema de resfriamento incluindo adicionalmente um trocador de calor (86), no qual um fluido de resfriamento escoa através do trocador de calor (86) e está em comunicação térmica com uma superfície do tanque de combustível (24); e um módulo de controle (72) em comunicação de sinal com o sensor de temperatura (140) e o sistema de resfriamento, o módulo de controle incluindo lógica de controle para: monitorar o sensor de temperatura (140); determinar se a temperatura de combustível (40) está acima da temperatura de controle; e gerar um sinal de ativação para ativar o sistema de resfriamento (60) se a temperatura de combustível está acima da temperatura de controle; caracterizado pelo fato de o trocador de calor (86) compreender uma espira de resfriamento (74) que contata uma superfície mais inferior (50) do tanque de combustível no qual o fluido de resfriamento escoa através da espira de resfriamento (74); e o sistema de resfriamento compreender ainda uma proteção térmica (150) localizada diretamente abaixo do trocador de calor (86).

2. Sistema de resfriamento (60) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a temperatura de controle ser baseada em um ponto de flash de um combustível e uma pressão de volume vazio do tanque de combustível.

3. Sistema de resfriamento (60) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a espira de resfriamento (74) ser embutida dentro de uma superfície mais inferior (50) do tanque de combustível.

4. Sistema de resfriamento (60) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a espira de resfriamento (74) ser arranjada em uma configuração de serpentina ao longo de uma superfície mais inferior (50) do tanque de combustível.

5. Sistema de resfriamento (60) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de a temperatura de controle ser uma margem predeterminada abaixo de uma temperatura limite inferior de inflamabilidade (LFL) de um combustível.

6. Sistema de resfriamento (60) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de a temperatura de controle se situar de 10°C até 32°C.

7. Sistema de resfriamento (60) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ar de resfriamento (160) ser introduzido ao redor de um conjunto de condicionamento de ar (30) e componentes de geração de calor do sistema de resfriamento.

8. Sistema de resfriamento (60) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de o sistema de resfriamento (60) compreender um condensador (82), uma válvula de expansão (84), e um refrigerante (94).

9. Sistema de resfriamento (60) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o fluido de resfriamento ser o refrigerante (94), e no qual o refrigerante escoa através do trocador de calor para fornecer resfriamento para o tanque de combustível.

10. Sistema de resfriamento (60) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de o módulo de controle (72) incluir lógica de controle para gerar um sinal de desativação para desativar o sistema de resfriamento (60), no qual o módulo de controle gera o sinal de desativação se o sensor de temperatura (140) indica que a temperatura de combustível está em uma temperatura limite inferior.

11. Sistema de resfriamento (60) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de a temperatura limite inferior se situar de 0°C abaixo da temperatura de controle até 5°C abaixo da temperatura de controle.

12. Método para resfriar um tanque central da asa de uma aeronave, compreendendo: detectar uma temperatura de combustível dentro do tanque central da asa (24) por meio de um sensor de temperatura (140); monitorar o sensor de temperatura (140) por meio de um módulo de controle (72), no qual o módulo de controle (72) está em comunicação de sinal com o sensor de temperatura (140); e determinar se a temperatura de combustível está acima de uma temperatura de controle por meio do módulo de controle (72); gerar um sinal de ativação por meio do módulo de controle (72) se a temperatura de combustível está acima da temperatura de controle, no qual o módulo de controle (72) está em comunicação de sinal com um sistema de resfriamento (60); ativar o sistema de resfriamento (60) se o sinal de ativação é gerado; e escoar fluido de resfriamento (94) através de um trocador de calor (86) se o sistema de resfriamento (60) é ativado, no qual o fluido de resfriamento está em comunicação térmica com uma superfície do tanque central da asa (24), caracterizado pelo fato de que o fluido de resfriamento escoa através de uma espira de resfriamento (74) que contata uma superfície mais inferior (50) do tanque de combustível e em que uma proteção térmica (150) está localizada diretamente abaixo do trocador de calor (86).