CN104210667A - 监控氧气浓度的惰化系统控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种监控氧气浓度的惰化系统控制方法以及装置。该方法包括：测量气体管路中发动机尾气的氧气浓度值；控制器根据所采集的氧气浓度值和氧气浓度阈值，命令隔离阀开启或关闭以控制所述气体管路中流向待惰化空间的氧气浓度值：如果所采集的氧气浓度值大于所述氧气浓度阈值，关闭所述隔离阀，使得所述气体管路中的发动机尾气不流向所述待惰化空间；如果所采集的氧气浓度值小于所述氧气浓度阈值，打开所述隔离阀使得所述气体管路中的发动机尾气流向所述待惰化空间。基于本发明的技术方案，能够有效地够降低飞机空间的氧气浓度，防止飞机内发生持续的燃烧现象或者爆炸。

Description

监控氧气浓度的惰化系统控制方法及装置

技术领域

本发明涉及航空技术领域，尤其涉及监控氧气浓度的惰化系统控制方法及装置、飞机的防火防爆方法及装置。

背景技术

航空技术领域中广泛采用机载制氮系统对飞机进行惰化保护，以降低飞机内的氧气浓度来防止飞机中的可燃物和氧气进行燃烧和爆炸。空客和波音等众多飞机都装有惰化系统，制取氮气含量较高的气体，并将之作为惰性气体充入到飞机空间，对飞机的系统、设备等进行保护，防止火灾和爆炸的发生。

目前的民用客机中普遍采用机载惰化系统制取氮气，对飞机空间进行保护，该系统利用空气分离膜对空气中的氧气和氮气进行分离，由于分离膜对氧气和氮气的渗透系数不同，氧气会更多的通过分离膜，这样就形成了氮气浓度较高的富氮气体。富氮气体被通入到飞机空间内，利用扩散或者置换作用稀释空气中或者其他液体中的氧气浓度。当飞机空间中氧气浓度被稀释降低到一定数值的时候，该空间中的可燃物和氧气就不可能发生燃烧或者爆炸现象，从而能够保证飞机空间和飞机的安全。

此外，从发动机燃烧室排气中引入燃烧后的气体，将其通入飞机的油箱、设备舱等部分，也可以阻止可燃性混合物的形成。但是该方法的不足之处在于：由于发动机尾气状态变化较大，氧气浓度从0％到21％之间不等，直接将发动机尾气通入飞机，可能会导致例如飞机空间内氧气浓度的升高，失去对飞机的保护作用。

因此，设计一种监控发动机尾气中的氧气浓度的惰化控制方法以及装置是非常有益的。

发明内容

基于上述考虑，本发明提供了一种监控发动机尾气中的氧气浓度的惰化系统控制方法以及装置。

根据本发明的第一个方面，提供了一种监控氧气浓度的惰化系统控制方法，该方法包括：测量气体管路中发动机尾气的氧气浓度值；控制器根据所采集的氧气浓度值和氧气浓度阈值，命令隔离阀开启或关闭以控制所述气体管路中流向待惰化空间的氧气浓度值：如果所采集的氧气浓度值大于所述氧气浓度阈值，关闭所述隔离阀，使得所述气体管路中的发动机尾气不流向所述待惰化空间；如果所采集的氧气浓度值小于所述氧气浓度阈值，打开所述隔离阀使得所述气体管路中的发动机尾气流向所述待惰化空间。

有利地，所述发动机尾气来自飞机的发动机尾气。

有利地，所述氧气浓度阈值为函数阈值。

有利地，所述氧气浓度值由氧气浓度传感器实时测得。

有利地，所述氧气浓度值为氧气体积浓度值或等效的氧气质量浓度值。

根据本发明的第二个方面，提供了一种监控氧气浓度的惰化系统控制装置，所述装置包括：气体管路，其用于传输发动机尾气；氧气浓度传感器，其用于实时测量所述气体管路中发动机尾气的氧气浓度值；控制器，其用于采集所述氧气浓度传感器的氧气浓度值并与氧气浓度阈值进行比较，根据比较结果发送信号给隔离阀：如果所采集的氧气浓度值大于所述氧气浓度阈值，命令所述隔离阀关闭使得所述气体管路中的发动机尾气不流向待惰化空间；如果所采集的氧气浓度值小于所述氧气浓度阈值，命令所述隔离阀打开使得所述气体管路中的发动机尾气流向所述待惰化空间；隔离阀，其用于根据接收到来自于所述控制器的所述信号打开或关闭以控制流向所述待惰化空间的氧气浓度值。

有利地，所述发动机尾气来自飞机的发动机尾气。

有利地，所述氧气浓度阈值为函数阈值。

有利地，所述氧气浓度值由所述氧气浓度传感器实时测得。

有利地，所述氧气浓度值为氧气体积浓度值或等效的氧气质量浓度值。

本发明涉及一种监控发动机尾气中的氧气浓度的惰化控制方法及装置，本发明是属于飞机防火防爆保护方面的技术，通过降低飞机空间的氧气浓度，实现防止飞机内发生燃烧或爆炸的功能。

本发明能有效够降低飞机空间的氧气浓度，防止飞机内发生持续的燃烧现象或者爆炸，适用于所有军用飞机、民用飞机和商用飞机的可能发生以氧气为助燃剂的气体或液体空间。

本发明的各个方面将通过下文中的具体实施例的说明而更加清晰。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更加明显：

图1示出了根据本发明的一个实施例的监控发动机尾气中的氧气浓度的惰化系统控制的示意图；以及

图2示出了根据本发明的另一个实施例的监控发动机尾气中的氧气浓度的惰化系统控制的示意图。

在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相对应的部件或特征。

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。需要说明的是，尽管附图中以特定顺序描述了本发明中有关方法的步骤，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果，相反，本文中所描述的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

图1示出了根据本发明的一个实施例的监控发动机尾气中的氧气浓度的惰化系统控制的示意图，其中包括发动机尾气101、氧气浓度传感器102、隔离阀103、待惰化空间104、气体管路105和控制器106。

图1中的氧气浓度传感器102实时测量气体管路105中发动机尾气101的氧气浓度值。

控制器106采集氧气浓度传感器测得的氧气浓度值。控制器106根据所采集的氧气浓度值和氧气浓度阈值的比较结果，命令隔离阀103开启或关闭以控制所述气体管路中流向待惰化空间104的氧气浓度值：

如果所采集的氧气浓度值大于氧气浓度阈值，命令隔离阀103关闭使得气体管路105中的发动机尾气不流向待惰化空间104；

如果所采集的氧气浓度值小于所述氧气浓度阈值，命令隔离阀103打开使得气体管路105中的发动机尾气流向待惰化空间104，对飞机中的空间进行惰化。

待惰化空间104可以是飞机内封闭或不封闭的区域，可以是气相空间，也可以是燃油等可燃液体内部。

该氧气浓度值为氧气体积浓度值或等效的氧气质量浓度值。该氧气浓度阈值为预定义的函数阈值，可以随时间或其它参数变化。该氧气浓度阈值的取值受到特定时刻的飞行高度、可燃物温度、可燃物种类、可燃物在空间中的百分比、飞行阶段等因素的影响，可以通过一个函数关系导出某个时刻氧气浓度阈值的具体数值。这样，本发明可以在飞行的任意阶段，当氧气浓度值高于氧气浓度阈值时，关闭隔离阀，切断发动机尾气向待惰化空间的供给。本发明也可以在飞机下降阶段为油箱通气增压，以降低油箱承受的内外压差，同时也可以防止过多的空气携带过多的氧气进入飞机空间。

图2示出了根据本发明的另一个实施例的监控发动机尾气中的氧气浓度的惰化系统控制的示意图，其中包括发动机尾气201、预冷器202、隔离阀203、换热器204、过滤器205、火焰抑制器206、待惰化空间207、氧气浓度传感器208、温度传感器209、压力传感器210、气体管路211和控制器212。

发动机尾气201的氧气浓度通过氧气浓度传感器208进行测量。氧气浓度传感器208用于实时测量气体管路中发动机尾气的氧气浓度值。控制器212采集氧气浓度传感器测得的氧气浓度值并与氧气浓度阈值进行比较，根据比较结果发送信号给隔离阀203。

如上所述，控制器212控制隔离阀203的开启和关闭。当采集的发动机尾气中的氧气浓度值低于氧气浓度阈值时，发动机尾气201能够降低待惰化空间207，例如燃油箱的氧气浓度值，控制器212命令隔离阀203开启。发动机尾气经过初级换热器202后温度明显降低，当隔离阀203开启时，发动机尾气流经换热器204，使气体温度降低到待惰化空间，例如燃油箱的可接受的范围。温度传感器209用于测量进入油箱的气流温度，在温度过高的时候切断隔离阀203，以防止高温气体进入待惰化空间207。冷却后的发动机尾气201接着通过过滤器205，去除其中的杂质、水分等，以有效防止待惰化空间207受到污染和腐蚀。压力传感器210用于监测发动机尾气的压力，在压力过高的时候切断隔离阀203，防止其压力过高造成机体结构损坏。

在发动机尾气进入待惰化空间207前，需要设置火焰抑制器206，用于阻止意外情况下气体管路211内的火焰蔓延到待惰化空间207内，以保证飞机的安全。发动机尾气201在经过火焰抑制器206后最终通入待惰化空间207。

本领域技术人员应该理解的是，预冷器202，换热器204和温度传感器209，过滤器205，压力传感器210的在气体管路211中位置可以根据实际需要进行设置，压力传感器210通常位于过滤器205和待惰化空间207之间，火焰抑制器206通常位于待惰化空间之前。

本领域技术人员应该理解的是，基于本发明的方案，可以有效降低飞机空间的氧气浓度，防止飞机内发生持续的燃烧现象或者爆炸，本发明的技术方案适用于但不限于所有军用飞机、民用飞机和商用飞机的可能发生的以氧气为助燃剂的气体或液体空间。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范，性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论如何来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (10)

1.一种监控氧气浓度的惰化系统控制方法，所述方法包括：

测量气体管路中发动机尾气的氧气浓度值；

控制器根据所采集的氧气浓度值和氧气浓度阈值，命令隔离阀开启或关闭以控制所述气体管路中流向待惰化空间的氧气浓度值：

如果所采集的氧气浓度值大于所述氧气浓度阈值，关闭所述隔离阀，使得所述气体管路中的发动机尾气不流向所述待惰化空间；

如果所采集的氧气浓度值小于所述氧气浓度阈值，打开所述隔离阀使得所述气体管路中的发动机尾气流向所述待惰化空间。

2.根据权利要求1所述的惰化系统控制方法，其特征在于，所述发动机尾气来自飞机的发动机尾气。

3.根据权利要求1所述的惰化系统控制方法，其特征在于，所述氧气浓度阈值为函数阈值。

4.根据权利要求1所述的惰化系统控制方法，其特征在于，所述氧气浓度值由氧气浓度传感器实时测得。

5.根据权利要求1所述的惰化系统控制方法，其特征在于，所述氧气浓度值为氧气体积浓度值或等效的氧气质量浓度值。

6.一种监控氧气浓度的惰化系统控制装置，所述装置包括：

气体管路，其用于传输发动机尾气；

氧气浓度传感器，其用于实时测量所述气体管路中发动机尾气的氧气浓度值；

控制器，其用于采集所述氧气浓度传感器测得的氧气浓度值并与氧气浓度阈值进行比较，根据比较结果发送信号给隔离阀：

如果所采集的氧气浓度值大于所述氧气浓度阈值，命令所述隔离阀关闭使得所述气体管路中的发动机尾气不流向待惰化空间；

如果所采集的氧气浓度值小于所述氧气浓度阈值，命令所述隔离阀打开使得所述气体管路中的发动机尾气流向所述待惰化空间；

隔离阀，其用于根据接收到来自于所述控制器的所述信号打开或关闭以控制流向所述待惰化空间的氧气浓度值。

7.根据权利要求6所述的监控氧气浓度的惰化系统控制装置，其特征在于，所述发动机尾气来自飞机的发动机尾气。

8.根据权利要求6所述的监控氧气浓度的惰化系统控制装置，其特征在于，所述氧气浓度阈值为函数阈值。

9.根据权利要求6所述的监控氧气浓度的惰化系统控制装置，其特征在于，所述氧气浓度值由所述氧气浓度传感器实时测得。

10.根据权利要求6所述的监控氧气浓度的惰化系统控制装置，其特征在于，所述氧气浓度值为氧气体积浓度值或等效的氧气质量浓度值。