CN104176262A - 一种飞机保压油箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种飞机保压油箱。油箱保压系统由油箱、加油口、通气口、输油管、切断阀、单向活门和油箱静压传感器组成,不需要增加气源,即可避免油箱内燃油发生沸腾现象,避免供油管路内出现气塞现象,以最小的结构重量实现飞机高空的安全供油,是一种简单易行可靠性高的保压油箱。

Description

一种飞机保压油箱
技术领域
本发明涉及一种飞机保压油箱,属于航空飞行器技术领域。
背景技术
飞机用航空煤油是碳氢化合物,其特点是容易挥发、饱和蒸汽压高并且吸湿性强。飞机在高空飞行,给燃油系统的正常工作也带来一些问题。因为高空空气稀薄,大气压力急剧下降,油箱里的燃油表面压力降低到饱和蒸汽压以下,燃油就会沸腾起来,造成剧烈的蒸发。飞机飞行高度超过7620m(25000ft),如果飞机油箱与大气连通,航空煤油就会发生沸腾现象。特别是油路弯管接头处,燃油的局部流速较大,局部压力降低,不仅燃油本身会蒸发,而且溶解于燃油中的空气也会分离出来,燃油蒸汽会穿过通气系统逸入大气中,造成损失,缩短飞机航程。更严重的是,剧烈的蒸发和大量的空气泡会造成供油管路堵塞,称之为气塞现象,它将破坏发动机的正常供油,轻则造成发动机推力下降,重则导致发动机停车。为了防止气塞现象,必须保持油箱内油面压力在任何高度上都大于燃油的饱和蒸汽压。航空汽油与航空煤油一样,也具有这样的特点。
所以,一般航空飞行器如果升限小于7620m,在飞机燃油系统设计中,利用通气管路将飞机油箱与大气相通,保持油箱内外压力一致,即可保证供油顺畅,也可免除飞机油箱结构受压变形或渗漏。如果飞行器巡航高度和升限超过7620m,都要在油箱上增加气源,向油箱内补气调整油箱内气体压力,保证油箱内压力不低于7620m的大气静压,避免油箱内燃油发生沸腾现象,避免供油管路内出现气塞现象,保证供油安全。
某些航空飞行器正常巡航高度在7620m以下,飞机的升限超过7620m,正常飞行时油箱完全可以按通气油箱设计,而飞机偶尔在升限高度短时间飞行时又需要对油箱进行保压,如果选用传统的增压油箱设计,配备独立的气源、气泵和管路等设备又使油箱结构变得复杂、结构重量大、占用机上空间也大,同时飞机成本也提高。
所以,有必要针对此种使用需求设计一种飞机保压油箱,以最小的结构重量和成本实现对飞机油箱的保压。
发明内容
本发明为解决此问题,提出了一种飞机保压油箱及使用方法,可实现对正常巡航高度在7620m以下,又有短时间超过7620m飞行需求的飞机的油箱进行保压。
本发明采用的技术方案如下:
(1)飞机保压油箱见附图1由油箱、加油口、通气口、输油路、切断阀、单向活门和静压传感器组成。
(2)飞机保压油箱的加油口在加注完燃油后应气密密封。
(3)在飞机整个飞行包线内飞行高度均小于7620m的情况下,切断阀一直处于打开状态,油箱通过通气口与外界大气相通,油箱处于通气状态,切断阀、单向活门和静压传感器都不工作。
(4)在飞机整个飞行包线内飞机最大飞行高度超过7620m时,应在6000~7000m关闭切断阀,油箱进入保压状态,飞机可继续爬升。当飞机从最大飞行高度下降到7620m以下时应立即打开切断阀,使油箱与外界大气连通,此为油箱保压工作状态下中切断阀的工作方式。
(5)飞机保压油箱最长保压工作时间按以下方法确定:
关闭切断阀时的飞行高度的大气静压和大气绝对温度分别为PH(单位:Pa)和TH(单位:K),飞机的平均耗油率为CF(单位:L/h,升每小时),飞机油箱的总容积为V0(单位:L),关闭切断阀时的燃油体积为VH(单位:L),7620m高度的大气静压和大气绝对温度分别为P7620(单位:Pa)和T7620(单位:K),t(单位:h)为保压工作时间,根据理想气体状态方程有:
P H · ( V 0 - V H ) T H = P 7620 · ( V 0 - V H + C F · t ) T 7620
则, t = P H · T 7620 · ( V 0 - V H ) P 7620 · T H - V H + V 0 C F
保压油箱在使用过程中,当切断阀关闭时开始计时,保证t时刻前飞机下降到7620m以下。
(6)飞机保压油箱备有两个单向活门,正常保压工作情况下油箱内压力大于外界压力,单向活门处于关闭状态,在飞机下降过程中如果切断阀发生故障无法打开,在飞机飞行高度低于7620m外界压力大于油箱内部压力时,单向活门可以自行打开向油箱内补气,防止油箱被大气压压坏,起到保护油箱的作用。选用两个单向活门是为了增加系统可靠性,两个单向活门只要有一个打开就可以给油箱内补气。
(7)飞机保压油箱备有静压传感器,可监控油箱内压力,当油箱内压力异常,保压系统失效时,可起到预警作用,提示飞机降低飞行高度。静压传感器是此保压系统的选装设备,无静压传感器系统也可正常工作。
(8)飞机保压油箱在保压工作时,应保证油箱结构可以承受油箱内外的压力差。
本发明的优点在于:结构原理简单、系统重量轻,是一种简单易行可靠性高的保压油箱。适合巡航高度低于7620m,升限高于7620m的飞机选用。
附图说明
图1为飞机保压油箱原理图
图中:1.油箱加油口,2.切断阀,3.单向活门,4.通气口,5.静压传感器,6.输油管。
实施例
假设某飞机装备航空活塞发动机,巡航高度6000~7000m,油箱容积900L,飞机平均耗油率20L/h,需要在8000m升限高度飞行,加装了本专利的保压油箱,可在6500m高度关闭切断阀,如此时油箱内剩余燃油500L,则油箱的保压工作时间为2.7h。

Claims (9)

1.一种飞机保压油箱由油箱、加油口、通气口、输油管、切断阀、单向活门和静压传感器组成。
2.权利要求1所述的飞机保压油箱的加油口在加注完燃油后应气密密封。
3.权利要求1所述的飞机保压油箱,在飞机整个飞行包线内飞行高度均小于7620m的情况下,切断阀一直处于打开状态,油箱通过通气口始终与外界大气相通,油箱处于通气状态。
4.权利要求1所述的飞机保压油箱,在飞机整个飞行包线内飞机最大飞行高度超过7620m时,应在6000~7000m关闭切断阀,油箱进入保压状态,飞机可继续爬升。当飞机从最大飞行高度下降到7620m以下时应立即打开切断阀,使油箱与外界大气连通。
5.权利要求1所述的飞机保压油箱最长保压工作时间按以下方法确定:
关闭切断阀时的飞行高度的大气静压和大气绝对温度分别为PH(单位:Pa)和TH(单位:K),飞机的平均耗油率为CF(单位:L/h,升每小时),飞机油箱的总容积为V0(单位:L),关闭切断阀时的燃油体积为VH(单位:L),7620m高度的大气静压和大气绝对温度分别为P7620(单位:Pa)和T7620(单位:K),t(单位:h)为保压工作时间,则有:
t = P H · T 7620 · ( V 0 - V H ) P 7620 · T H - V H + V 0 C F
6.权利要求1所述的飞机保压油箱备有两个单向活门,正常保压工作情况下油箱内压力大于外界压力,单向活门处于关闭状态。如飞机在下降过程中切断阀发生故障无法打开,在飞机飞行高度低于7620m外界压力大于油箱内部压力时,单向活门可以自行打开向油箱内补气,防止油箱被大气压压坏,起到保护油箱的作用。
7.权利要求1所述的飞机保压油箱备有静压传感器,可监控油箱内压力,当油箱内压力异常,保压系统失效时,可起到预警作用,提示飞机降低飞行高度。
8.权利要求1所述的飞机保压油箱在保压工作时,应保证油箱结构可以承受油箱内外的压力差。
9.权利要求1所述的飞机保压油箱结构简单重量轻,以最小的重量实现了飞机油箱的保压工作,适合巡航高度低于7620m,升限高于7620m的飞机选用。
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