CN102202970B - 具有提高的冷却能力的对飞机机舱进行空气调节的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种对飞机机舱(12)进行空气调节的系统(10)，包括连接到中央混合器(16)以向中央混合器(16)供应期望低温的空气的空调单元(14)。第一再循环系统(18)被设计为从第一飞机机舱区域(12a)移除废气，并且被连接到中央混合器(16)，以将来自第一飞机机舱区域(12a)的废气导入中央混合器(16)中。第二再循环系统(24)被设计为从第二飞机机舱区域(12b)移除废气，并且被连接到局部混合器(20，22)，以将来自第二飞机机舱区域(12b)的废气导入局部混合器(20，22)中。局部混合器(20，22)被连接到中央混合器(16)，以将来自中央混合器(16)的混合器空气供应给局部混合器(20，22)。第二再循环系统(24)包括冷却单元(28)，所述冷却单元(28)相对于从第二飞机机舱区域(12b)移除的再循环空气的流动方向被布置在第二再循环系统(24)中局部混合器(20，22)的上游，并且被设计为将从第二飞机机舱区域(12b)移除的再循环空气冷却至期望的温度。
Description
技术领域
本发明涉及对飞机机舱进行空气调节的系统和方法，本发明的系统和方法与已知的系统和方法相比提供提高的冷却能力。
背景技术
现代客机的机舱通常在飞机飞行时和飞机位于地面时均借助飞机自身的空调系统进行空气调节。飞机空调系统的例如被布置在飞机翼根中的空调单元被供应有引气，该引气从发动机压缩机或辅助动力单元压缩机获得，并且在空调单元中被冷却至期望的低温。必要时，空调单元也可以传递暖气，以对飞机机舱供暖。在飞机空调系统的空调单元中冷却的空气被导入混合器中，并在混合器中与从飞机机舱抽吸的再循环空气混合。在混合器中产生的混合空气，即由空调单元所提供的新鲜冷气和从飞机机舱抽吸的再循环空气组成的混合空气，最后被导入飞机机舱中用于对飞机机舱进行空气调节。
在宽机身飞机，特别是具有在飞机的整个长度上延伸的两个乘客甲板的宽机身飞机中，目前使用例如在DE4425871C1中描述的包括从飞机机舱抽吸再循环空气的两个再循环系统的空调系统。低压再循环系统从机舱的上甲板区域抽取空气，同时高压再循环系统用于从机舱的中间甲板区域抽取空气。通过高压再循环系统从机舱的中间甲板区域移除的再循环空气被吹入飞机空调系统的中央混合器中。相比而言，通过低压再循环系统从上甲板区域抽吸的空气被供应给局部混合器，这些局部混合器通过中央混合器被喂送预混合的空气，即由空调单元所提供的新鲜冷气和来自机舱中间甲板区域的再循环空气组成的空气混合物。在局部混合器中产生的、由来自中央混合器的预混合空气和来自机舱上甲板区域的再循环空气组成的空气混合物，最后用于对飞机机舱进行空气调节。具体来说，空气从布置在中间甲板区域中的局部混合器被导入机舱的中间甲板区域中，同时空气从布置在上甲板区域中的局部混合器被吹入机舱的上甲板区域中。
在现代客机中，飞机自身的空调系统的设计通常适于特定应用的冷却需求。结果，在冷却需求增大的情况下，飞机空调系统的冷却能力也必须相应地增大。冷却能力的增大可以通过扩大空调单元来实现。然而，扩大的从而较高能力的空调单元导致附加的成本、附加的重量，且在集成到飞机上有限安装空间中存在问题。而且，由于空调单元的能力主要取决于供应给空调单元的发动机引气的温度和压力，因此，还必须提高确保飞机在地面上时向空调单元供应过程空气的辅助动力单元压缩机的能力。然而，辅助动力单元压缩机的能力的增大又会导致附加的成本、附加的重量和集成问题，或者至少压缩机的服务寿命会显著缩短。最后，空调单元的扩大可能需要对诸如再循环风扇和管道系统之类的其它飞机部件和系统进行改装，结果是可能再次招致附加的成本、附加的重量和集成问题。
发明内容
本发明致力于详细说明对飞机机舱进行空气调节的系统和方法的目的，该系统和方法与已知的系统和方法相比提供提高的冷却能力，同时避免以上所述的与空调单元的扩大相关联的缺点。
该目的通过具有权利要求1的特征的对飞机机舱进行空气调节的系统和具有权利要求6的特征的对飞机机舱进行空气调节的方法来实现。
根据本发明的对飞机机舱进行空气调节的系统包括连接到中央混合器以向中央混合器供应期望低温的空气的空调单元。空调单元可以从发动机压缩机或辅助动力单元压缩机被供应有升压的引气。在需要或期望的情况下，根据本发明的空调系统还可以具有多个空调单元。根据本发明的空调系统的第一再循环系统被设计为从第一飞机机舱区域移除再循环空气。第一再循环系统可以包括多个空气出口，这些空气出口被布置在第一飞机机舱区域中，并且例如被形成在接近第一飞机机舱区域的底板的侧壁区域中或底板区域中。根据本发明的空调系统的第一再循环系统还被连接到中央混合器，以将从第一飞机机舱区域移除的再循环空气导入中央混合器中。
此外，根据本发明的空调系统包括被设计为从第二飞机机舱区域移除再循环空气的第二再循环系统。与第一再循环系统类似，第二再循环系统也可以包括多个空气出口，这些空气出口被形成在接近第二飞机机舱区域的底板的侧壁区域中或底板区域中。在具有两个乘客甲板的宽机身飞机中，第一飞机机舱区域可以为例如飞机机舱的中间甲板区域。第二飞机机舱区域则可以为例如机舱的上甲板区域。第二再循环系统被连接到局部混合器，以将来自第二飞机机舱区域的再循环空气导入局部混合器中。依赖于系统的设计，根据本发明的空调系统还可以包括多个局部混合器。对具有两个乘客甲板的宽机身飞机的机舱进行空气调节的系统可以包括例如布置在中间甲板区域中的第一局部混合器和布置在上甲板区域中的第二局部混合器。
局部混合器被连接到中央混合器。因此，在中央混合器中产生的并且由空调单元所提供的新鲜冷气和来自第一飞机机舱区域的再循环空气组成的混合空气，可以从中央混合器被导入局部混合器中。在局部混合器中，从中央混合器供应的混合空气在从局部混合器被导入飞机机舱中之前，最后还与从第二飞机机舱区域移除的再循环空气混合。例如，来自布置在中间甲板区域中的第一局部混合器的混合空气可以用于对飞机机舱的中间甲板区域进行空气调节，而来自布置在上甲板区域中的局部混合器的混合空气可以被采用以对飞机机舱的上甲板区域进行空气调节。
在根据本发明的对飞机机舱进行空气调节的系统中，第二再循环系统包括与空调系统的空调单元分立形成的冷却单元。冷却单元与在第二再循环系统中从第二飞机机舱区域移除的再循环空气的流动方向相关地被布置在局部混合器的上游，并且被设计为将从第二飞机机舱区域移除的再循环空气冷却至期望的温度。换句话说，第二再循环系统的冷却单元确保从第二飞机机舱区域移除的再循环空气在被导入局部混合器之前被预冷却至期望的温度。
通过对来自第二飞机机舱区域的再循环空气进行预冷却，前往局部混合器的空气调节用空气的温度被有效地降低，而不需要为此目的从中央混合器向局部混合器供应较低温度的混合空气。因此在根据本发明的空调系统中，从局部混合器被导出到飞机机舱中的空气调节用空气的温度可以在不需要增大空调单元的冷却能力的情况下被降低。因此，根据本发明的空调系统使得可以通过将对尺寸具有特定需求的附加的冷却单元集成到第二再循环系统中来增大整个系统的冷却能力，而不需要为此目的而扩大空调单元。因此，在根据本发明的空调系统中，可以避免通常与空调单元的扩大相关联的缺点，例如附加的成本、附加的重量和集成问题。
在根据本发明的空调系统的一个实施例中，冷却单元被布置在第二再循环系统的中央再循环空气移除管道中，且相对于第二再循环系统中从第二飞机机舱区域移除的再循环空气的流动方向，在第二再循环系统的再循环风扇的上游。对于此的替代，冷却单元也可以被布置在第二再循环系统的中央再循环空气移除管道中，且相对于第二再循环系统中从第二飞机机舱区域移除的再循环空气的流动方向，在再循环风扇的下游。
在根据本发明的空调系统的可替代实施例中，冷却单元被布置在第二再循环系统的第一再循环空气分配管道中。第一再循环空气分配管道优选从第二再循环系统的中央再循环空气移除管道分支开来，并且将中央再循环空气移除管道连接到第一局部混合器。在第一再循环空气分配管道中，冷却单元可以相对于第二再循环系统中从第二飞机机舱区域移除的再循环空气的流动方向被布置在局部混合器的上游。
此外，冷却单元也可以布置在第二再循环系统的第二再循环空气分配管道中，其中第二再循环空气分配管道将中央再循环空气移除管道连接到第二局部混合器。在第二再循环空气分配管道中，冷却单元优选相对于第二再循环系统中从第二飞机机舱区域移除的再循环空气的流动方向被布置在第二局部混合器的上游。
在期望或需要时，根据本发明的空调系统的第二再循环系统也可以包括多于一个的冷却单元。然后，冷却单元可以在以上所述的位置处被布置在第二再循环系统中，两个或多个冷却单元可以以一个在另一个后面的方式布置在一个位置处，或者这些冷却单元可以分布在第二再循环系统中的不同位置处。
根据本发明的被提供在空调系统的第二再循环系统中的冷却单元可以被设计为通过飞机的现有冷却系统供应冷却能量。例如，冷却单元可以以热交换器的形式被配置，其中冷却能量从飞机的现有冷却系统被供应给该热交换器。将冷却能量供应给根据本发明的空调系统的冷却单元的合适冷却系统为例如安装在厨房区域中的冷却系统或者用于冷却飞机电子设备的冷却系统。然而，对于此的替代，被提供在根据本发明的空调系统的第二再循环系统中的冷却单元也可以形成为自身产生冷却能量的独立冷却系统。例如，冷却单元可以被设计为空气冷却器的形式。
在根据本发明的对飞机机舱进行空气调节的方法中借助空调单元产生期望低温的空气。由空调单元产生的新鲜冷气被供应到中央混合器中。借助第一再循环系统从第一飞机机舱区域移除再循环空气。通过第一再循环系统从第一飞机机舱区域移除的空气被导入中央混合器中。借助第二再循环系统从第二飞机机舱区域移除再循环空气。通过第二再循环系统从第二飞机机舱区域移除的空气被导入局部混合器中。来自中央混合器的混合空气被供应给局部混合器。从第二飞机机舱区域移除的再循环空气在被供应到局部混合器中之前通过第二再循环系统的冷却单元被冷却至期望的温度，其中该冷却单元与空调系统的空调单元分立形成。
冷却单元可以如上所述被布置在第二再循环系统的中央再循环空气移除管道中、再循环风扇的上游或下游，第二再循环系统的第一再循环空气分配管道中、第一局部混合器的上游，或者第二再循环系统的第二再循环空气分配管道中、第二混合器的上游。此外，冷却单元可以如上所述通过飞机的现有冷却系统被供应冷却能量，或者被形成为独立的冷却系统。
附图说明
现在将借助于示意性附图更详细地阐释本发明的优选实施例，其中：
图1示出对飞机机舱进行空气调节的系统的一般性图示；
图2示出根据本发明的空调系统的第一实施例的详细图示；
图3示出根据本发明的空调系统的第二实施例的详细图示；
图4示出根据本发明的空调系统的第三实施例的详细图示；以及
图5示出根据本发明的空调系统的第四实施例的详细图示。
具体实施方式
图1中，示出对飞机机舱12进行空气调节的系统10。飞机机舱12包括两个乘客甲板，从而包括由飞机机舱12的中间甲板形成的第一飞机机舱区域12a和由飞机机舱12的上甲板形成的第二飞机机舱区域12b。
空调系统10包括布置在飞机翼根区域中的两个空调单元14a、14b，用于产生供应给中央混合器16的新鲜冷气。止逆阀17a、17b防止来自混合器16的空气回流到空调单元14a、14b中。在中央混合器16中，由空调单元14a、14b产生的新鲜冷气与通过第一再循环系统18从第一飞机机舱区域12a，即飞机机舱区域12的中间甲板移除的再循环空气混合。再循环空气从第一飞机机舱区域12a的移除借助两个再循环风扇19a、19b通过布置在第一飞机机舱区域的底板区域中的空气出口而发生。
在中央混合器16中产生的混合空气，即新鲜冷气和由第一再循环系统18从第一飞机机舱区域12a传送的再循环空气的混合物，被供应给第一局部混合器20和第二局部混合器22。第一局部混合器20被布置在飞机机舱12的中间甲板区域中，而第二局部混合器22被布置在飞机机舱12的上甲板区域中。局部混合器20、22还被喂送有由第二再循环系统24从第二飞机机舱区域12b抽取的再循环空气。再循环空气从第二飞机机舱区域12b的移除借助再循环风扇25通过布置在第二飞机机舱区域12b的侧壁区域中的空气出口而发生。过滤器26相对于从第二飞机机舱区域12b移除的再循环空气的流动方向被布置在第二再循环系统24中的再循环风扇25的上游，确保从第二飞机机舱区域12b移除的再循环空气的清洁。
此外，第二再循环系统24包括与空调单元14a、14b分立形成的冷却单元28，其在第二再循环系统24中的可能布置被示出在图2至图5中。冷却单元28用于在将从第二飞机机舱区域12b移除的再循环空气供应到局部混合器20、22中之前将其冷却至期望的温度。冷却单元28例如可以以热交换器的形式被配置，并且通过飞机的现有冷却系统被供应冷却能量。例如，可以利用安装在飞机厨房区域中的冷却系统或飞机电子冷却系统给冷却单元28供应冷却能量。然而，对于此的替代，冷却单元28也可以例如以飞机冷却器的形式被具体实现为独立的冷却系统。
在图2所示的空调系统10的实施例中，冷却单元28被布置在第二再循环系统24的中央再循环空气移除管道30中。冷却单元28相对于第二再循环系统24中从第二飞机机舱区域12b移除的再循环空气的流动方向被布置在第二再循环系统24的再循环风扇25的下游。
然而，如图3所示，冷却单元28也可以布置在第二再循环系统24的中央再循环空气移除管道30中、再循环风扇25的上游。在图3所示的布置中，冷却单元28位于过滤器26的下游。然而，对于此的替代，冷却单元28也可以布置在过滤器26的上游。
在图4所示的空调系统10的实施例中，冷却单元28被布置在第二再循环系统24的将中央再循环空气移除管道30连接到第一局部混合器20的第一再循环空气分配管道32中。在第一再循环空气分配管道32中，冷却单元28相对于第二再循环系统24中从第二飞机机舱区域12b移除的再循环空气的流动方向被布置在中央再循环空气移除管道30到第一再循环空气分配管道32的连接点36的下游及第一局部混合器20的上游。
最后，图5示出空调系统10的另外的可替代性实施例，其中冷却单元28被布置在将中央再循环空气移除管道30连接到第二局部混合器22的第二再循环空气分配管道38中。第二再循环空气分配管道38中的冷却单元28，相对于第二再循环系统24中从第二飞机机舱区域12b移除的再循环空气的流动方向，被布置在中央再循环空气移除管道30到第二再循环空气分配管道38的连接点36的下游及第二局部混合器22的上游。
Claims (4)
1.一种对飞机机舱(12)进行空气调节的系统(10)，具有：
空调单元(14a,14b)，连接到中央混合器(16)，以向所述中央混合器(16)供应期望低温的空气；
第一再循环系统(18)，被设计为从第一飞机机舱区域(12a)移除再循环空气，并且被连接到所述中央混合器(16)，以将来自所述第一飞机机舱区域(12a)的再循环空气导入所述中央混合器(16)中；以及
第二再循环系统(24)，被设计为从第二飞机机舱区域(12b)移除再循环空气，并且被连接到第一和第二局部混合器(20,22)，以将来自所述第二飞机机舱区域(12b)的再循环空气导入到所述第一和第二局部混合器(20,22)中，所述第一和第二局部混合器(20,22)各自被连接到所述中央混合器(16)以将来自所述中央混合器(16)的混合空气供应到所述第一和第二局部混合器(20,22)中，
其特征在于，所述第二再循环系统(24)包括：
第一再循环空气分配管道(32)，将连接到所述第二飞机机舱区域(12b)的中央再循环空气移除管道(30)连接到所述第一局部混合器(20)；
第二再循环空气分配管道(38)，将所述中央再循环空气移除管道(30)连接到所述第二局部混合器(22)；以及
至少一个冷却单元(28)，所述至少一个冷却单元(28)被布置在所述第一再循环空气分配管道(32)中，且相对于所述第二再循环系统(24)中从所述第二飞机机舱区域(12b)移除的再循环空气的流动方向，在所述第一局部混合器(20)的上游，和/或被布置在所述第二再循环空气分配管道(38)中，且相对于所述第二再循环系统(24)中从所述第二飞机机舱区域(12b)移除的再循环空气的流动方向，在所述第二局部混合器(22)的上游，并且被设计为将从所述第二飞机机舱区域(12b)移除的再循环空气冷却至期望的温度。
2.根据权利要求1所述的对飞机机舱(12)进行空气调节的系统，
其特征在于，所述冷却单元(28)被设计为通过飞机的现有冷却系统供应冷却能量，或者被形成为独立的冷却系统。
3.一种对飞机机舱(12)进行空气调节的方法，具有以下步骤：
借助空调单元(14)产生期望低温的空气；
将所述空调单元(14)所产生的空气供应到中央混合器(16)中；
借助第一再循环系统(18)从第一飞机机舱区域(12a)移除再循环空气；
将通过所述第一再循环系统(18)从所述第一飞机机舱区域(12a)移除的空气导入所述中央混合器(16)中；
借助第二再循环系统(24)从第二飞机机舱区域(12b)移除再循环空气；
将通过所述第二再循环系统(24)从所述第二飞机机舱区域(12b)移除的空气导入第一和第二局部混合器(20,22)中；以及
将来自所述中央混合器(16)的混合空气供应到所述第一和第二局部混合器(20,22)中，
其特征在于，从所述第二飞机机舱区域(12b)移除的再循环空气，通过将连接到所述第二飞机机舱区域(12b)的中央再循环空气移除管道(30)连接到所述第一局部混合器(20)的第一再循环空气分配管道(32)，被供应到所述第一局部混合器(20)中，并且通过将所述中央再循环空气移除管道(30)连接到所述第二局部混合器(22)的第二再循环空气分配管道(38)，被供应到所述第二局部混合器(22)中；并且，从所述第二飞机机舱区域(12b)移除的再循环空气在被供应到所述第一和/或第二局部混合器(20,22)中之前通过所述第二再循环系统(24)的至少一个冷却单元(28)被冷却至期望的温度，所述冷却单元(28)被布置在所述第一再循环空气分配管道(32)中，且相对于所述第二再循环系统(24)中从所述第二飞机机舱区域(12b)移除的再循环空气的流动方向，在所述第一局部混合器(20)的上游，和/或被布置在所述第二再循环空气分配管道(38)中，且相对于所述第二再循环系统(24)中从所述第二飞机机舱区域(12b)移除的再循环空气的流动方向，在所述第二局部混合器(22)的上游。
4.根据权利要求3所述的对飞机机舱(12)进行空气调节的方法，
其特征在于，所述冷却单元(28)通过飞机的现有冷却系统被供应冷却能量，或者被形成为独立的冷却系统。
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