CN102209664B - 用于对飞行器座舱进行紧急通风的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及对飞行器座舱(36)进行紧急通风的方法，包括控制布置在第一飞行器机身区域(28)中的第一阀(14)，所述阀在其正常操作时用作飞行器座舱压力控制系统的空气出口阀，使得空气通过打开的第一阀(14)从飞行器周围环境供应到第一飞行器机身区域(28)中，并且从第一飞行器机身区域(28)引导到飞行器座舱中。布置在沿飞行器(10)的纵轴(22)与第一飞行器机身区域(28)分隔开的第二飞行器机身区域(38)中并且在正常操作时用作飞行器座舱压力控制系统的附加空气出口阀的第二阀(16)，被控制为使得空气从飞行器座舱(36)引导到第二飞行器机身区域(38)中，并且通过打开的第二阀(16)排放到飞行器周围环境中。根据本发明的用于对飞行器座舱(36)进行紧急通风的系统包括第一阀和第二阀(14、16)以及控制单元，所述控制单元被设计为用于根据用于对飞行器座舱(36)进行紧急通风的过程来控制第一阀和第二阀(14、16)。

Description

用于对飞行器座舱进行紧急通风的方法和系统
技术领域
本发明涉及在由于飞行器空调系统的故障而不能为飞行器座舱供应必需的适于吸入的空气的情况下用于对飞行器座舱进行紧急通风的方法。本发明进一步涉及用于对飞行器座舱进行紧急通风的系统。
背景技术
在飞行器座舱中，飞行器空调系统通常确保必需的空气交换，并控制座舱压力和座舱温度。术语飞行器座舱在这里应理解为在飞行器的正常操作期间需要通风的所有飞行器区域，例如，驾驶舱、客舱、乘务区和需要通风的货舱。在带有若干个引擎的大型客机中，为了向飞行器座舱供应适于吸入的空气，通常提供彼此独立且并行运行的两个冗余空调单元。这些空调单元对引擎排气进行处理，然后将其作为过程空气送入混合室中。在混合室中，过程空气与由合适的再循环风机从飞行器座舱吸入的再循环空气进行混合。混合室中产生的混合空气最终经由空气分配系统分配到飞行器座舱中。
座舱内压借助于座舱压力控制系统进行控制，其中座舱压力控制系统包括布置在飞行器机身中的可控空气出口阀。座舱压力控制系统的空气出口阀被提供在飞行器机身的外壳的区域中。为了控制座舱内压，根据飞行器座舱中占主导的压力以及飞行状态来控制这些空气出口阀。这些阀与外壳围成的设置角通常在0°与90°之间的范围内。然而，这些空气出口阀也可以使它们的设置角大于90°的方式进行驱动。在地面上，这些空气出口阀通常为了减小座舱内压而全开，即它们的设置角为90°。在飞行阶段期间，这些空气出口阀在它们正常操作时设置角通常小于90°。
如果在飞行期间出现飞行器空调系统故障，由此不能再给飞行器座舱供应足够的适于吸入的空气，则飞行器下降至安全高度，并且不带压飞到目的机场或处于较近位置的飞机场。为了在这个时段期间向乘客供应必需的适于吸入的空气，已知的是向飞行器提供一个或多个所谓紧急冲压空气入口。在飞行器空调系统故障的情况下，紧急冲压空气入口可以被控制为使得从飞行器周围环境直接向空气分配系统中送入冲压空气。为了保证足够的适于吸入的空气的供应，需要针对飞行器座舱的体积的合适数目的紧急冲压空气入口。
紧急冲压空气入口是电驱动的机械组件，因而易于出现故障。因此，为了冗余必须存在对紧急冲空气压入口的双重电驱动。为了控制紧急冲压空气入口，必需提供包括传感器或限位开关的控制设备，以便检测紧急冲压空气入口的行程限位。已知的紧急冲压空气入口通常进行手动驱动。因此，在驾驶舱中必须存在合适的开关。所有额外需要的设备和组件都增加了飞行器的重量，从而减小了其有效载重量。另外，每次对紧急冲压空气入口进行电驱动都必须供应有电流。这永久性地增加了所需要的发电机容量，尽管只是极偶尔地驱动紧急冲压空气入口。
发明内容
本发明致力于提供用于对飞行器座舱进行紧急通风的节省燃料的可靠的方法和系统的目的。
由权利要求1中限定的用于对飞行器座舱进行紧急通风的方法和权利要求6中限定的用于对飞行器座舱进行紧急通风的系统来实现该目的。
根据本发明的方法包括控制布置在第一飞行器机身区域中并且在正常操作时用作飞行器座舱压力控制系统的空气出口阀的第一阀，使得空气通过打开的第一阀从飞行器周围环境供应到所述第一飞行器机身区域中，并且从所述第一飞行器机身区域引导到所述飞行器座舱中。根据进一步的方法步骤，控制布置在沿所述飞行器的纵轴与所述第一飞行器机身区域分隔开的第二飞行器机身区域中并且在正常操作时用作所述飞行器座舱压力控制系统的附加空气出口阀的第二阀，使得空气从所述飞行器座舱引导到所述第二飞行器机身区域中，并且通过打开的第二阀排放到飞行器周围环境中。
通过利用作为冲压空气入口提供在所述第一飞行器机身区域中并产生局部正压的第一阀和提供在所述第二飞行器机身区域中并产生局部负压的用于通风的第二阀，对客舱的进行紧急通风。这种紧急通风基于在第一阀处产生局部正压(冲压压力)以及在第二阀处产生局部负压。空气通过打开的第二阀从第二飞行器机身区域排放到周围环境中。因此，在所述第二飞行器机身区域中产生使空气从所述飞行器座舱流到所述第二飞行器机身区域中的负压。通过使空气从所述飞行器座舱流出，在所述飞行器座舱中也产生了负压，这使得通过打开的第一阀供应的冲压空气从所述第一飞行器机身区域流到所述飞行器座舱中。
通过控制在正常操作时用作空气出口阀的用于对所述飞行器座舱进行紧急通风的第一阀和第二阀，可以省略迄今为止在飞行器中额外提供的紧急冲压空气入口以及其管道工程组、需要的控制设备以及驾驶舱开关。所述飞行器座舱压力控制系统的空气出口阀以任何方式存在于飞行器中，使得实现根据本发明的紧急通风方法不需要额外的组件。因此，不会额外增加飞行器的重量。由于还能省略额外的控制设备，因此节约了能源，从而节约了燃料。
第一飞行器机身区域与第二飞行器机身区域可以布置在飞行器的底舱中，并且在空间上彼此分离。例如，经由中央翼盒或经由简单的间隔墙来实现这种空间分离。这种空间分离防止供应给所述第一飞行器机身区域的空气在该过程中在不离开飞行器的底舱的情况下直接流到所述第二飞行器机身区域中。此外，所述第一飞行器机身区域可以布置在飞行器的与飞行器机头相邻的前部机身区域中，而所述第二飞行器机身区域可以布置在与飞行器尾部相邻的后部机身区域中。所述飞行器座舱可以布置在飞行器的地板上(overfloor)区域中。
如果存在的话，在根据本发明的紧急通风方法中还可以采用在正常操作时用作空气出口阀并且提供在第一飞行器机身区域中的多个阀作为冲压空气入口阀。同样，在存在的情况下，根据本发明的方法中可以使用在正常操作时用作空气出口阀并且提供在第二飞行器机身区域中的多个阀作为紧急通风出口阀。
布置在飞行器的外壳区域中的座舱压力控制系统的空气出口阀可以被形成为可绕轴转动的阀瓣，其枢轴未布置在面对飞行器机头的边缘的区域中。另外，阀瓣的枢轴优选不与飞行器纵轴平行。在有利的配置中，阀瓣的枢轴趋于与飞行器纵轴垂直，枢轴可以与阀瓣中心轴相一致，或者布置在阀开口的另一区域中。然而，优选地，枢轴被布置成使得打开的阀瓣在飞行器飞行时用作空气阻力。结果，作用在打开的阀瓣上的空气冲击被聚集。在该过程中上升的冲压压力促使冲压空气通过第一阀从飞行器周围环境流到第一飞行器机身区域中。
为了确保飞行器座舱的紧急通风，用于从飞行器周围环境向第一飞行器机身区域中供应冲压空气的第一阀可以完全打开，并且第二阀可以至少部分打开。在第一阀完全打开的状态下，可以通过第一阀将冲压空气供应到第一飞行器机身区域中，而部分打开的第一阀利用该阀的合适结构可能仅允许从第一飞行器机身区域中排放空气。根据有利的配置，形成为阀瓣的完全打开的第一阀的设置角大于90°。为了通过第一阀从飞行器周围环境供应冲压空气，大于90°的设置角特别有利。
通过第一阀供应到第一飞行器机身区域中的冲压空气可以从第一飞行器机身区域供应到飞行器空调系统的空气分配系统。然而，也可以想到，空气通过飞行器座舱与第一飞行器机身区域之间的贯穿开口从第一飞行器机身区域直接流到飞行器座舱中。此外，飞行器空调系统的至少一个再循环风机和混合室可以布置在第一飞行器机身区域中。所述至少一个再循环风机可以在紧急通风操作期间被控制为，使其从第一飞行器机身区域中吸入空气，并且将吸入的空气供应给混合室。空气可以从混合室经由空气分配系统输送到飞行器座舱中，从而向后者供应必需的适于吸入的空气。因此，再循环风机促使空气从第一飞行器机身区域输送到飞行器座舱中。然而，在再循环风机故障的情况下，适当的紧急通风已经通过已描述的负压驱动紧急通风得到保证。
空气可以经由飞行器座舱与第二飞行器机身区域之间的贯穿开口从飞行器座舱中流到第二飞行器机身区域中，并且通过第二阀从第二飞行器机身区域排放到飞行器周围环境中。如果第一飞行器机身区域中的至少一个再循环风机沿飞行器轴向离飞行器机头比第一阀离飞行器机头远，则由于再循环风机的操作产生了从第一飞行器机身区域到飞行器座舱的强制空气流动，从而至少很大程度上防止了空气在未穿过待通风的座舱的情况下从第一飞行器机身区域流到第二飞行器机身区域，因此可以省略第一飞行器机身区域与第二飞行器机身区域之间的空间分离。
在根据本发明的方法的优选实施例中，电子控制单元可以基于供应给电子控制单元的信号，检测在正常操作期间确保飞行器座舱的通风和/或座舱内压控制的系统的故障。响应于检测到这种故障，电子控制单元可以控制第一阀和/或第二阀和/或再循环风机的操作，以便实现用于对飞行器座舱进行紧急通风的方法。电子控制单元可以是例如在正常操作期间对用于控制座舱内压的座舱内压控制系统的空气出口阀进行控制的控制单元。
电子控制单元可以响应于检测到在正常操作期间确保飞行器座舱的通风的系统的故障，而自动控制第一阀和/或第二阀和/或再循环风机的操作，以便实现对飞行器座舱进行紧急通风的方法。也就是说，在正常操作期间用作空气出口阀的第一阀和第二阀的控制和操作，在下降期间从压力维持优先级自动切换到紧急通风，而无需飞行员的干涉。由于从压力维持优先级自动切换到紧急通风，所以无需在驾驶舱中提供额外的开关。因此，由于不会发生飞行员的适当动作，所以不存在切换到紧急通风操作太晚或者由于人失误根本没有切换到紧急通风操作的危险。
供应给电子控制单元的且作为从压力维持优先级自动切换到紧急通风的基础的信号，可以由连接到控制单元的传感器和装置来传递。
在有利的配置中，这些传感器还可以用于监视独立的空调系统组件的操作。这些传感器可以监视例如在没有的情况下不可能对飞行器座舱进行足够的通风的空气分配系统的空气产生单元和/或组件，并且在故障情况下发出适当的信号。因此，紧急通风操作可以提早甚至在下降期间启动。
本发明进一步涉及用于对飞行器座舱进行紧急通风的系统。这种系统包括布置在第一飞行器机身区域中的第一阀和布置在第二飞行器机身区域中的第二阀。第一阀和第二阀在正常操作时用作飞行器座舱压力控制系统的空气出口阀。第一飞行器机身区域和第二飞行器机身区域沿飞行器的纵轴彼此分隔开。另外，该系统包括适用于根据紧急通风操作控制第一阀和第二阀的电子控制单元。对这些阀进行控制使得空气通过打开的第一阀从飞行器周围环境供应到第一飞行器机身区域中，并且从第一飞行器机身区域引导到飞行器座舱中。来自飞行器座舱的空气可以引导到第二飞行器机身区域中，并且通过打开的第二阀排放到飞行器周围环境中。结果，可以对飞行器座舱进行已经描述的负压驱动紧急通风。
根据本发明的紧急通风方法基于对以任何方式存在于飞行器中的座舱压力控制系统的组件的控制。类似地，根据本发明的紧急通风系统包括座舱压力控制系统的组件。因此，根据本发明的系统在无需额外组件的情况下确保对飞行器座舱的紧急通风。座舱压力控制系统的组件由于它们的安全相关性而具有高可靠性，从而使根据本发明的紧急通风系统也以高系统可靠性为特征。由于借助于座舱压力控制系统的组件，因此不会额外增加飞行器的重量。同样，不需要额外的电能。而且，完全不考虑紧急冲压空气入口、它们的管道工程组以及驱动的安装支出。
电子控制单元可以适用于控制第一阀使其完全打开。此外，它可以适用于控制第二阀使其至少部分打开。
此外，根据本发明的紧急通风系统的电子控制单元可以适用于控制飞行器空调系统中在正常操作时从飞行器座舱吸入空气并将吸入的空气供应给飞行器空调系统的混合室的至少一个再循环风机，使得再循环风机将通过打开的第一阀从飞行器周围环境供应到第一飞行器机身区域中的空气，吸入到飞行器机空调系统的混合室中，并且将吸入的空气从混合室输送到飞行器座舱。
在根据本发明紧急通风系统的进一步配置中，电子控制单元可以适用于基于供应给电子控制单元的信号，检测用于对飞行器座舱进行通风的系统的故障，并且响应于检测到这种故障和飞行状态，而控制第一阀和/或第二阀和/或再循环风机的操作，以便实现对飞行器座舱进行紧急通风的方法。
最终，紧急通风系统的电子控制单元可以适用于响应于检测到用于对飞行器座舱进行通风的系统的故障，而自动控制第一阀和/或第二阀和/或再循环风机的操作，以便实现用于对飞行器座舱进行通风的方法。
附图说明
下面参照所附的示意图详细说明根据本发明的用于对飞行器座舱进行紧急通风的方法和系统，所附的示意图示出具有飞行器座舱压力控制系统的空气出口阀的飞行器，其中空气出口阀在紧急通风操作期间被控制。
具体实施方式
在该图中示出的飞行器10包括布置在其外壳12的区域中的第一阀14和同样布置在飞行器外壳12的区域中的第二阀16。阀14、16在其正常操作期间用作飞行器10的座舱压力控制系统的空气出口阀。第一阀14和第二阀16形成为阀瓣。第一阀14和第二阀16的枢轴18、20与阀瓣中心轴相一致，并且趋于与飞行器纵轴22垂直。
第一阀14包括在第一飞行器机身区域28中。第一飞行器机身区域28布置在飞行器10的底舱30中。飞行器空调系统的再循环风机32和混合室34布置在第一飞行器机身区域28中。飞行器10的底舱30进一步包括第二飞行器机身区域38。后者相对于纵轴22与第一飞行器机身区域28分隔开。第二飞行器机身区域38位于底舱30的与飞行器10的尾部40相邻的部分，而第一飞行器机身区域28位于底舱30的与飞行器机头26相邻的部分。根据该图中示出的示例性实施例，第一飞行器机身区域28和第二飞行器机身区域38由中央翼盒42在空间上彼此分离。第二阀16布置在外壳12的围绕第二飞行器机身区域38的区域中。
在对飞行器10进行紧急通风操作期间，如图中所示，第一阀14相对于飞行器外壳12的设置角为90°。当飞行器飞行时，打开的第一阀14的伸出到飞行器周围环境中的阀瓣部分形成对飞行器周围环境的空气的阻力。因此，冲压空气聚集在第一阀14的伸出的阀瓣部分处，并且出现局部正压。该空气经过入口开口24进入到第一飞行器机身区域28中，其中入口开口24由相对于飞行器10的纵轴22在其90°打开位置的打开的第一阀14在飞行器机头26的方向上释放。
在紧急通风操作期间，再循环风机32以使通过打开的第一阀14供应给第一飞行器机身区域28的冲压空气被吸入并且被供应给混合室34的方式被控制。然后，来自混合室34的空气经由空气分配系统分配到飞行器座舱36中。
分配到飞行器座舱36中的空气经由提供在飞行器座舱与底舱30之间的贯穿开口44流进第二飞行器机身区域38中。这由于第二飞行器机身区域38中占主导的负压而发生。该负压由于以下事实而出现：在紧急通风操作期间，第二阀16至少部分打开，并与飞行器外壳12一起围成锐角的设置角，从而局部负压出现，并且空气从第二飞行器机身区域38通过打开的第二阀16出来到飞行器周围环境中。因此，飞行器座舱36的紧急通风由在正常操作期间用作飞行器10的座舱压力控制系统的空气出口阀的第一阀14和第二阀16实现。
第一阀14和第二阀16以及再循环风机32由电子控制单元46进行控制。电子控制单元46从图中未示出的传感器和装置接收用于指示飞行器正常操作期间确保对飞行器座舱36进行通风的系统的故障的信号。响应于检测到这种故障和飞行状态，电子控制单元46以如图所示的对飞行器座舱36进行紧急通风的方式控制第一阀14和第二阀16以及再循环风机32的操作。电子控制单元46对紧急通风操作的控制自动进行，即无需飞行员的适当干涉或命令。

Claims (8)

1.一种用于对飞行器座舱(36)进行紧急通风的方法，具有步骤：
控制布置在第一飞行器机身区域(28)中并且在正常操作时用作飞行器座舱压力控制系统的空气出口阀的至少一个第一阀(14)，使得空气通过打开的第一阀(14)从飞行器周围环境供应到所述第一飞行器机身区域(28)中，并从所述第一飞行器机身区域(28)引导到所述飞行器座舱(36)中；
控制布置在沿所述飞行器(10)的纵轴(22)与所述第一飞行器机身区域(28)分隔开的第二飞行器机身区域(38)中并且在正常操作时用作所述飞行器座舱压力控制系统的附加空气出口阀的至少一个第二阀(16)，使得空气从所述飞行器座舱(36)引导到所述第二飞行器机身区域(38)中，并通过打开的第二阀(16)排放到飞行器周围环境中，
飞行器空调系统中在正常操作时从所述飞行器座舱(36)吸入空气并将吸入的空气供应给飞行器空调系统的混合室(34)的至少一个再循环风机(32)，被控制为使得所述再循环风机(32)将通过打开的第一阀(14)从飞行器周围环境供应到所述第一飞行器机身区域(28)中的空气，吸入到所述飞行器空调系统的混合室(34)中，并将吸入的空气从所述混合室(34)输送到所述飞行器座舱(36)中。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，所述第一阀(14)完全打开，使得冲压空气通过完全打开的第一阀(14)从飞行器周围环境供应到所述第一飞行器机身区域(28)中，并且所述第二阀(16)至少部分打开。
3.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，电子控制单元(44)基于供应给所述电子控制单元的信号，检测在正常操作期间确保所述飞行器座舱(36)的通风的系统的故障，并且响应于检测到这种故障而控制所述第一阀和/或所述第二阀(14、16)和/或所述再循 环风机(32)的操作，以便实现用于对飞行器座舱(36)进行紧急通风的方法。
4.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，所述电子控制单元(44)响应于检测到在正常操作期间确保所述飞行器座舱(36)的通风的系统的故障，而自动控制所述第一阀和/或所述第二阀(14、16)和/或所述再循环风机(32)的操作，以便实现用于对飞行器座舱(36)进行紧急通风的方法。
5.一种用于对飞行器座舱(36)进行紧急通风的系统，具有：
第一阀(14)，布置在第一飞行器机身区域(28)中，并且在正常操作时用作飞行器座舱压力控制系统的空气出口阀；
第二阀(16)，布置在第二飞行器机身区域(38)中，并且在正常操作时用作所述飞行器座舱压力控制系统的附加空气出口阀，所述第一飞行器机身区域和所述第二飞行器机身区域(28、38)沿所述飞行器(10)的纵轴(22)彼此分隔开；以及
电子控制单元(44)，适用于控制所述第一阀和所述第二阀(14、16)，使得空气通过打开的第一阀(14)从飞行器周围环境供应到所述第一飞行器机身区域(28)中，并从所述第一飞行器机身区域(28)引导到所述飞行器座舱(36)中，并且空气从所述飞行器座舱(36)引导到所述第二飞行器机身区域(38)中，并通过打开的第二阀(16)排放到飞行器周围环境中，
所述电子控制单元(44)进一步适用于控制飞行器空调系统中在正常操作时从所述飞行器座舱(36)吸入空气并将吸入的空气供应给飞行器空调系统的混合室(34)的至少一个再循环风机(32)，使得所述再循环风机(32)将通过打开的第一阀(14)从飞行器周围环境供应到所述第一飞行器机身区域(28)中的空气，吸入到所述飞行器空调系统的混合室(34)中，并将吸入的空气从所述混合室(34)输送到飞行器座舱(36)中。
6.根据权利要求5所述的系统，
其特征在于，所述电子控制单元(44)适用于控制所述第一阀(14)使所述第一阀(14)完全打开，使得冲压空气通过完全打开的第一阀(14)从飞行器 周围环境供应到所述第一飞行器机身区域(28)中，并且所述电子控制单元进一步适用于控制所述第二阀(16)使所述第二阀(16)至少部分打开。
7.根据权利要求5所述的系统，
其特征在于，所述电子控制单元(44)适用于基于供应给所述电子控制单元的信号，检测用于对所述飞行器座舱(36)进行通风的系统的故障，并且响应于检测到这种故障而控制所述第一阀和/或所述第二阀(14、16)和/或所述再循环风机(32)的操作，以便实现用于对飞行器座舱(36)进行紧急通风的方法。
8.根据权利要求7所述的系统，
其特征在于，所述电子控制单元(14)适用于响应于检测到用于对所述飞行器座舱(36)进行通风的系统的故障，而自动控制所述第一阀和/或所述第二阀(14、16)和/或所述再循环风机(32)的操作，以便实现用于对飞行器座舱(36)进行紧急通风的方法。
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