BR102017015667A2 - Método e sistema para inertização de pelo menos um tanque de combustível de uma aeronave - Google Patents

Método e sistema para inertização de pelo menos um tanque de combustível de uma aeronave Download PDF

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Abstract

um método para a inertização de pelo menos um tanque de combustível (2) de uma aeronave, por meio de pelo menos um sistema de geração de gás inerte (3), distinguível pelo fato de que o sistema de geração de gás inerte (3) é iniciado quando pelo menos um sensor de oxigênio (5) dentro do tanque (2) mede um nível de oxigênio que está acima de um limite superior.

Description

(54) Título: MÉTODO E SISTEMA PARA INERTIZAÇÃO DE PELO MENOS UM TANQUE DE COMBUSTÍVEL DE UMA AERONAVE (51) Int. Cl.: A62C 3/08; A62B 7/14; B64D 37/04 (52) CPC: A62C 3/08,A62B 7/14,B64D 37/04 (30) Prioridade Unionista: 03/08/2016 FR 1657547 (73) Titular(es): ZODIAC AEROTECHNICS (72) Inventor(es): NELLY GIROUD; BRUNO REYNARD; OLIVIER VANDROUX; EMILIE MYSLIWIEC (74) Procurador(es): KASZNAR LEONARDOS PROPRIEDADE INTELECTUAL (57) Resumo: Um método para a inertização de pelo menos um tanque de combustível (2) de uma aeronave, por meio de pelo menos um sistema de geração de gás inerte (3), distinguível pelo fato de que o sistema de geração de gás inerte (3) é iniciado quando pelo menos um sensor de oxigênio (5) dentro do tanque (2) mede um nível de oxigênio que está acima de um limite superior.
Figure BR102017015667A2_D0001
/ 7 “MÉTODO E SISTEMA PARA INERTIZAÇÃO DE PELO MENOS UM TANQUE DE COMBUSTÍVEL DE UMA AERONAVE”
TÉCNICA [001] Esta invenção refere-se a um método e a um sistema para inertização do tanque de combustível de uma aeronave, tal como um avião, um helicóptero ou similar.
TÉCNICA ANTERIOR [002] Na técnica de aeronáutica, o uso de um sistema de inertização é bem conhecido para a geração de um gás inerte, tal como nitrogênio ou qualquer outro gás inerte tal como dióxido de carbono, e para introdução do dito gás inerte em tanques de combustível por motivos de segurança, a fim de reduzir o risco de explosão dos ditos tanques.
[003] Um sistema de inertização da técnica anterior convencional tipicamente inclui um sistema de geração de gás inerte a bordo (On Board Inert Gas Generation System, OBIGGS), suprido com ar, por exemplo com ar comprimido desviado de pelo menos um motor, do assim chamado estágio de pressão intermediária e/ou o assim chamado estágio de pressão alta dependendo da situação de voo. Deve-se notar que o uso de ar comprimido para o condicionamento de ar é vantajoso porque o ar comprimido tem uma temperatura e pressão relativamente altas, tal que o ar pode ser ajustado a uma ampla gama de configurações de pressão e temperatura desejadas. O sistema OBIGGS é conectado ao tanque de combustível do avião e separa oxigênio do ar.
[004] O sistema OBIGGS compreende pelo menos um módulo de separação de ar contendo, por exemplo, membranas permeáveis, tais como membranas de polímero, cruzadas por uma corrente de ar. Devido às diferentes permeabilidades da membrana para nitrogênio e oxigênio, o sistema divide o fluxo de ar tal que um fluxo de ar com um alto teor de nitrogênio e um fluxo de ar com um alto teor de oxigênio são obtidos. A
Petição 870170051299, de 21/07/2017, pág. 31/41 / 7 fração de ar enriquecida com nitrogênio, considerada como sendo o gás inerte, é encaminhada para os tanques de combustível tal que a mistura de ar e vapor de querosene presente neste local é deslocada e descarregada dos tanques. Os dispositivos requeridos para este processo tal como compressores, filtros, e módulos de resfriamento de ar ou água ou similares são integrados no sistema de inertização.
[005] Quando o nível de oxigênio na parte vazia do tanque está abaixo do limite de ignição definido de acordo com os requerimentos da Administração Federal de Aviação (FAA) detalhados em AC25.981-2A datado de 19 de setembro de 2008 e intitulado “FUEL TANK FLAMMABILITY REDUCTION MEANS” (“MEIOS DE REDUÇÃO DE INFLAMABILIDADE DE TANQUE DE COMBUSTÍVEL”) e seus apêndices, nenhuma ignição deve ocorrer. A partir do exposto, a inertização de um tanque de combustível consiste em injetar um gás inerte no tanque a fim de manter o nível de oxigênio dentro do dito tanque abaixo de um certo limite, por exemplo 12%.
[006] O pedido de patente internacional WO 2015/063406, depositado sob o nome do Requerente, é conhecido na técnica anterior. Este pedido internacional descreve um método e um sistema para a inertização de um tanque de combustível de aeronave com um projeto simples e barato, tornando possível adaptar a distribuição de gás inerte ao requerimento real do mesmo a fim de indiretamente reduzir o consumo de combustível da aeronave.
[007] Este método de inertização é implementado dentro de uma aeronave compreendendo pelo menos um sistema de geração de gás inerte e inclui pelo menos as etapas consistindo em:
- determinar, em tempo real, o requerimento para gás inerte de pelo menos um tanque durante o uso da aeronave, de acordo com uma medição, em tempo real, do nível de oxigênio dentro do tanque, e
Petição 870170051299, de 21/07/2017, pág. 32/41 / 7 informações relacionada ao voo da aeronave;
- determinar, em tempo real, um ponto de ajuste de vazão para o sistema de geração de gás inerte em função do requerimento de gás inerte previamente calculado, e transmitir, em tempo real, o dito ponto de ajuste para meio de controle da vazão do sistema de geração de gás inerte,
- determinar pelo menos um ponto de ajuste de controle para a distribuição de gás inerte no tanque, e transmitir em tempo real o dito ponto de ajuste para meios de distribuição controlada do gás inerte no tanque. [008] Assim, este método de inertização torna possível adaptar a distribuição de gás inerte para o requerimento real do mesmo, e torna possível indiretamente reduzir o consumo de combustível.
[009] No entanto, a injeção de gás inerte pode ser ajustada de uma maneira mais precisa a fim de corresponder mais a requerimentos reais, e para reduzir o consumo de energia e indiretamente de combustível para a aeronave. DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [0010] Um dos objetivos da invenção é, portanto, prover um método de inertização que foi aperfeiçoado no sentido de que torna possível reduzir adicionalmente o consumo de combustível e aqueles custos associados com a operação de um sistema de inertização.
[0011] Para este propósito, e de acordo com a invenção, um método é proposto para a inertização de pelo menos um tanque de combustível de uma aeronave, por meio de pelo menos um sistema de geração de gás inerte, distinguível em que o sistema de geração de gás inerte é iniciado quando pelo menos um sensor de oxigênio dentro do tanque mede um nível de oxigênio que está acima de um valor de limite superior, tal como por exemplo 10% de oxigênio.
[0012] Desta maneira, o método de acordo com a invenção torna possível adaptar a distribuição de gás inerte ao requerimento real do mesmo a fim de atender às regulações em vigor, enquanto que ao mesmo tempo reduz o
Petição 870170051299, de 21/07/2017, pág. 33/41 / 7 consumo de energia e indiretamente o consumo de combustível.
[0013] Preferencialmente, a fim de reduzir adicionalmente o consumo de combustível, o sistema de geração de gás inerte é interrompido quando o nível de oxigênio medido está abaixo de um valor de limite inferior, tal como por exemplo 8% de oxigênio.
[0014] Em outras palavras, a injeção de gás inerte começa quando o nível de oxigênio dentro do tanque está acima de 10%, e continua até que o nível de oxigênio se reduza para abaixo de 8%. A fim de economizar energia, uma vez que abaixo de 8%, o sistema de geração de gás inerte é interrompido. Este valor de limite inferior torna possível interromper o sistema de geração de gás inerte por uma certa duração antes de o nível de oxigênio se elevar para um valor acima de 10%, fazendo assim com que o dito sistema de geração se se reinicie.
[0015] Qualquer que seja o caso, de acordo com outro aspecto da invenção e a fim de se preparar com segurança para a fase de descida da aeronave, o sistema de geração de gás inerte é reiniciado quando o meio de informação referente ao voo da aeronave indica um número de minutos, por exemplo 70 minutos, antes de o começo da fase de descida da aeronave. O número de minutos depende do tempo de inatividade do sistema de geração e das condições ambientais.
[0016] Um sistema também foi desenvolvido para a inertização de um tanque de combustível, o dito sistema incluindo pelo menos um sistema de geração de gás inerte suprido com ar, meio para a distribuição e injeção de gás inerte no tanque de combustível, conectado ao sistema de geração de gás inerte, e pelo menos um sensor de oxigênio instalado dentro do tanque.
[0017] De acordo com a invenção, o sistema inclui uma unidade de gerenciamento conectada ao sensor de oxigênio e ao sistema de geração de gás inerte, que é programado para registrar medições do sensor de oxigênio em tempo real, e para iniciar o sistema de geração de gás inerte quando a
Petição 870170051299, de 21/07/2017, pág. 34/41 / 7 medição do nível de oxigênio está acima de um valor de limite superior, tal como por exemplo 10% de oxigênio.
[0018] Em uma modalidade específica, a unidade de gerenciamento é também programada para interromper o sistema de geração de gás inerte quando a medição do nível de oxigênio está abaixo de um valor de limite inferior, tal como por exemplo 8% de oxigênio.
[0019] Vantajosamente, a unidade de gerenciamento é também programada para registrar, em tempo real, informações referentes à missão da aeronave, por exemplo do computador da aeronave, e para reiniciar o sistema de geração de gás inerte quando a informação que ele registra referente à missão da aeronave indica um número específico de minutos, por exemplo 70 minutos, antes de o começo da fase de descida da aeronave.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [0020] Outras vantagens e aspectos se tornarão mais aparentes a partir da descrição seguinte, dada como um exemplo não limitativo, de um método para a inertização de um tanque de combustível de aeronave de acordo com a invenção, começando com a única Figura 1 que esquematicamente ilustra um sistema de inertização para a implementação do dito método.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0021] Com referência à Figura 1, um sistema de inertização (1) é representado para um tanque de combustível (2) de uma aeronave, tal como um avião ou um helicóptero por exemplo ou similar para a implementação do método de inertização de acordo com a invenção.
[0022] O sistema de inertização (1) compreende pelo menos um sistema de geração de gás inerte (3) suprido com ar, por exemplo com ar comprimido desviado dos motores e/ou ar da cabine de passageiros. O sistema de geração de gás inerte (3) tem uma saída para ar de oxigênio depletado equivalente ao gás inerte. O sistema de geração de gás inerte (3) pode consistir em qualquer sistema de geração de gás inerte (3) bem conhecido
Petição 870170051299, de 21/07/2017, pág. 35/41 / 7 para os versados na técnica, tal como um sistema de separação de membrana e/ou uma célula de combustível por exemplo.
[0023] O gás inerte é então transportado para meio de distribuição de gás inerte (4) para injeção como tal no(s) tanque(s) de combustível de aeronave (2). Os meios de distribuição (4) são bem conhecidos anteriormente à técnica e compreendem, por exemplo, canos de distribuição, válvulas, e bocais de injeção.
[0024] Assim, o sistema torna possível que um gás inerte seja gerado e introduzido em um tanque(s) de combustível de aeronave (2) por motivos de segurança a fim de reduzir o risco de explosão dos ditos tanques (2). O gás inerte injetado visa tornar o(s) tanque(s) de combustível (2) inerte(s), isto é, permitir que o nível de oxigênio presente dentro do(s) dito(s) tanque(s) (2) seja reduzido, e notavelmente manter este nível abaixo de um certo limite, preferencialmente menor que 12%.
[0025] Além disso, o(s) tanque(s) de combustível (2) tem (têm)sensores de oxigênio (5) para medir, em tempo real, o nível de oxigênio dentro dos ditos tanques de combustível (2), durante o uso da aeronave. A medição do nível de oxigênio é então enviada, em tempo real, para uma unidade de gerenciamento (6) que também registra, em tempo real, informação (7) relacionada à missão da aeronave, isto é, todas as diferentes fases de voo, a duração da mesma, a taxa de descida ou taxa de subida da mesma, etc. Todas estas informações (7) são fornecidas, em tempo real, pelo computador da aeronave por exemplo.
[0026] A unidade de gerenciamento (6), que consiste por exemplo de uma placa eletrônica incluindo software, é conectada ao sistema de geração de gás inerte (3), e é programada para iniciar o dito sistema de geração de gás inerte (3) quando pelo menos um sensor de oxigênio (5) mede um nível de oxigênio acima de um valor de limite superior, tal como por exemplo 10% de oxigênio. A unidade de gerenciamento (6) é também conectada ao meio de
Petição 870170051299, de 21/07/2017, pág. 36/41 / 7 distribuição (4) a fim de transportar o gás inerte em direção ao(s) tanque(s) de combustível (2) requerendo uma injeção de gás inerte em função do nível de oxigênio medido do mesmo.
[0027] A injeção de gás inerte continua até que os sensores de oxigênio (5) meçam um nível de oxigênio abaixo de 8%. Quando o nível de oxigênio medido é abaixo de 8%, a unidade de gerenciamento (6) interrompe o sistema de geração de gás inerte (3) a fim de economizar energia. Este valor de limite inferior torna possível interromper o sistema de geração de gás inerte (3) por uma certa duração antes de o nível de oxigênio se elevar para um valor acima de 10%, fazendo assim com que o dito sistema de geração (3) se reinicie. Naturalmente, dependendo do valor de limite inferior escolhido, algumas vezes, em função das condições de voo da aeronave, o nível de oxigênio não terá tempo para elevar-se a um valor crítico que não satisfaria o padrão aplicável anterior ao pouso da aeronave. Assim, o sistema de geração de gás inerte (3) não é ligado pela duração restante do voo.
[0028] A injeção de gás inerte é realizada sobre uma gama de valores para o nível de oxigênio dentro dos tanques (2), tornando possível assim economizar energia e indiretamente economizar combustível. Além disso, na medida que é usada para períodos de tempo mais curtos, isto também economiza na manutenção de equipamento, estendendo a expectativa de vida do mesmo.
[0029] Qualquer que seja o caso, de acordo com outro aspecto da invenção e a fim de preparar com segurança para a fase de descida da aeronave, a unidade de gerenciamento (6) é programada para reiniciar o sistema de geração de gás inerte (3) quando a informação (7) que ele registra referente à missão da aeronave indica um certo número de minutos, por exemplo 70 minutos, antes de o começo da fase de descida da aeronave. O número de minutos depende do tempo de inatividade do sistema de geração e as condições ambientais.
Petição 870170051299, de 21/07/2017, pág. 37/41 / 2

Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método para inertização de pelo menos um tanque de combustível (2) de uma aeronave, por meio de pelo menos um sistema de geração de gás inerte (3), caracterizado pelo fato de que o sistema de geração de gás inerte (3) é iniciado quando pelo menos um sensor de oxigênio (5) dentro do tanque (2) mede um nível de oxigênio que está acima de um valor de limite superior.
  2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o valor de limite superior é 10% de oxigênio.
  3. 3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de geração de gás inerte (3) é interrompido quando o nível de oxigênio medido é abaixo de um valor de limite inferior.
  4. 4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o valor de limite inferior é 8% de oxigênio.
  5. 5. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o sistema de geração de gás inerte (3) é reiniciado quando o meio de informação referente ao voo da aeronave indica um certo número de minutos antes de o começo da fase de descida da aeronave.
  6. 6. Sistema (1) para inertização de pelo menos um tanque de combustível (2) de uma aeronave, o dito sistema incluindo pelo menos um sistema de geração de gás inerte (3) suprido com ar, meio para a distribuição (4) e injeção de gás inerte no tanque de combustível (2), conectado ao sistema de geração de gás inerte (3), e pelo menos um sensor de oxigênio (5) instalado dentro do tanque (2), caracterizado pelo fato de que inclui uma unidade de gerenciamento (6) conectada ao sensor de oxigênio (5) e ao sistema de geração de gás inerte (3), que é programado para registrar medições do sensor de oxigênio (5) em tempo real, e para iniciar o sistema de geração de gás inerte (3) quando a medição do nível de oxigênio está acima de um valor de limite superior.
    Petição 870170051299, de 21/07/2017, pág. 38/41
    2 / 2
  7. 7. Sistema de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o valor de limite superior é 10% de oxigênio.
  8. 8. Sistema de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a unidade de gerenciamento (6) é programada para interromper o sistema de geração de gás inerte (3) quando a medição do nível de oxigênio está abaixo de um valor de limite inferior.
  9. 9. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o valor de limite inferior é 8% de oxigênio.
  10. 10. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a unidade de gerenciamento (6) é programada para registrar, em tempo real, informação (7) referente à missão da aeronave e para reiniciar o sistema de geração de gás inerte (3) quando a informação (7) que ele registra referente à missão da aeronave indica uma duração antes de o começo da fase de descida da aeronave de menos que 70 minutos.
    Petição 870170051299, de 21/07/2017, pág. 39/41
    1/1
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