CN104743127B - 辅助动力单元隔间 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于飞行器的辅助动力单元(“APU”)，该辅助动力单元具有减轻的重量但同时符合所有点火相关的适航标准。本发明的辅助动力单元(5)包括具有座架(2)的金属壳体(21)，座架(2)用于将壳体(21)附接至外部结构，其中，辅助动力单元(5)还包括适于在点火条件下检测温度的至少一个温度传感器(3)，其中所述温度传感器(3)与所述座架(2)联接以便感测壳体(21)处的温度。

Description

辅助动力单元隔间

技术领域

本发明涉及一种具有减轻的重量但同时满足所有点火相关的适航标准的用于飞行器的辅助动力单元(“APU”)。更具体地，本发明涉及一种具有用于在点火条件下检测温度的集成的感测装置的APU。

该发明的另一目的是提供一种APU，其符合APU及其壳体的标准和安全要求，特别是用于在点火情况下将它们维持在可用且安全地附接至飞行器机身的标准和安全要求。

该发明的另一目的是提供一种当APU隔间中发生点火时对点火较快响应的APU系统。

背景技术

飞行器中的APU是设计成主要在飞行器的主发动机未运行时给电气、液压或气动动力提供压缩空气的小型涡轮发动机。APU为气动系统提供加压空气以及电力并且典型地供以飞行器的空调系统、主发动机起动系统和防冰系统。

因为APU可以是基本的和辅助的部件，因此APU必须满足确保APU在任何条件下均安全的严格的适航标准。为此，适航规章设定了为满足安全APU而符合认证要求——尤其是点火条件下的那些要求——所需的规范。

传统地，认证要求规定了防火APU。需要特别注意的是被认为最可能发生或遭受点火的区域的临界区域，例如，APU的燃烧室或者可能积聚可燃性流体的区域。因此，此外，APU和其隔间通常被检测器配线环绕，检测器配线的路径在APU和其隔间的临界区域的周围以便检测温度，从而用作点火检测系统。典型地，检测配线通过压力变化来检测温度增加并且被引至电信号换能器，电信号换能器向点火检测单元馈送信号以便当压力变化超过预先设定的阈值时触发点火检测警报。为了说明性目的，图1示出了沿着APU隔间8设定路径的检测器配线4。此外，APU机构必须满足其相关合格性的严格要求。该合格性要求证明APU在点火条件下是安全的。这必须通过构造或者通过保护来进行证明。如果选择第一选项，那么制造商必须典型地通过在标准火焰和持续时间的情况下对许多零部件进行测试的方式进行证明。

APU零部件是根据其将在正常操作条件下必须耐受的温度而设计的。因此，APU的燃烧室的大部分或全部由钢或耐受非常高的温度的类似材料制成，其自身是防火的，然而，APU的例如变速箱壳体由铝制成。

因为APU的前部、特别是变速箱壳体典型地包括座架，其中通过座架将APU附接至APU隔间，因此必须确保所述座架的完整性，以避免APU的至其隔间的附接装置在点火情况下的缺损。

为解决该问题，存在如下已知方案：其基于结构加强的方案而符合整个APU的防火认证要求。

当变速箱壳体由铝或铝合金制成时，因为失效风险增加而使得符合上述要求变得更加困难。一种解决方案涉及针对壳体采用更强的材料，由此，变速箱壳体将能够较长时间地耐受点火。然而，该解决方案意味着重量的不期望的增加并且可能需要重新设计变速箱壳体，变速箱壳体通常采用铝合金以降低APU的整体重量。

其他解决方案通过对APU附加辅助件来解决弱构型的问题。通常，这些辅助件由钢、钛或防火类型的材料制成并且包括支架或环状件。这些构件加强了用于飞行器的APU的支撑并且承载了来自变速箱的载荷。然而，尽管该类型的解决方案产生了允许APU更好地耐受点火条件的加强的APU组装，但该方案具有重量增加的缺点。

发明内容

本发明通过提供重量减轻的辅助动力单元来克服上述缺陷，并且同时提供了符合APU可用性的安全要求和点火耐受目的的APU。

在本发明的一个方面中，用于飞行器的辅助动力单元隔间包括被置于所述辅助动力单元隔间内的辅助动力单元，所述辅助动力单元包括具有座架的金属壳体，座架用于将壳体附接至辅助动力单元隔间，其中，辅助动力单元还包括：适于在点火条件下检测温度的至少一个温度传感器。所述温度传感器与所述座架联接以便感测壳体处的温度，所述座架还包括所述壳体的相对于所述座架本身位于比所述壳体的较长尺寸的三分之一短的距离处的一部分；检测器配线，所述检测器配线沿着所述辅助动力单元和所述辅助动力单元隔间设定路径以便检测温度；电信号换能器；以及点火检测单元。所述温度传感器与所述电信号换能器连通，所述电信号换能器构造成将从所述温度传感器以及从所述检测器配线接收的电信号组合在一起以提供用于馈送所述点火检测单元的公共信号。所述点火检测单元被编程以便在感测的温度超过预先设定的阈值时触发点火检测警报。因此，本发明通过提供基于检测的方案而符合安全要求。如此，本发明提供了防火点火检测系统，其中温度传感器能够在点火条件下感测温度。由于传感器位于点火危险区域，因而该防火条件确保了点火检测操作。

在任何情况下，为了描述本发明的目的，座架可以附加地包括APU壳体的邻近座架的部分，其中，该邻近部分相对于自身座架位于比APU壳体的较长尺寸的三分之一短的距离处。

同样，对于外部结构而言，应将其理解为飞行器机架、飞行器蒙皮、机身或飞行器的涉及APU附接的任何刚性结构。

对于联接而言，应将其理解为通过其将温度传感器与座架直接或间接地热联接的任何物理组装，条件是传感器能够感测被置于所述座架处的壳体的温度。

这样，本发明的技术效果和优点在于提供了用于飞行器的辅助动力单元，其中可以移去或避免其组成部件中的一些部件或其壳体中的辅助件和加强件。由此，本发明提供了如下APU：因为APU壳体被用作热导体以从壳体的任何区域传递温度至温度传感器，因而能够减轻该APU的重量。如此，APU壳体用作温度传感器的延伸部分从而以较大体积感测温度。必然地，APU壳体必须是金属的，并且优选地，它应由铝或其任何合金制成，只要是良好的热导体并且允许温度传感器能够感测壳体的大部分处的温度。

由于温度传感器与设置在APU壳体中的座架联接并且适于在点火条件下检测温度，因此在壳体的完整性受到威胁之前检测了座架处或壳体的任何部分处的临界温度。

由此，在该发明的其他方面，提供了符合APU的安全要求的APU。这样，由于本发明在完整性的任何缺损发生之前检测到点火，因此确保了APU的完整性。以此方式，通过将传感器定位在座架处或其邻近处，本发明在点火情况下提高了APU的附接的安全性。如上所述，本发明避免了意味着重量的不期望增加的在APU的任何部件中对任何辅助件或加强件的需求。这样，本发明将仅壳体的一小部分附接APU的简单布置变换成在最小重量——飞行器应用中特别关键的问题——的情况下满足标准和要求的安全布置。

附加地，在该发明的其他方面，提供了一种与现有点火检测系统相比执行更快的点火检测的APU。该优点还通过将温度传感器定位在座架处而实现，这是因为传感器对负责首要支撑APU的区域进行监测。

附图说明

为了更好地理解本发明，提供了用于说明性而非限制性目的的如下附图，在附图中：

图1示出了围绕APU隔间设定路径的现有技术检测器配线的示意性立体图。

图2示出了APU壳体的示意性立体图，其中已根据优选实施方式示出了座架。

图3示出了根据另一优选实施方式的APU的变速箱壳体的示意图，包括变速箱壳体的至外部结构的附接装置的分解图的细节。

图4示出了根据另一优选实施方式的具有沿壳体延伸的金属通道的APU的变速箱壳体的示意图。

具体实施方式

图2示出了被置于APU隔间8内的APU5的壳体21，为了示出座架2的优选位置已经对APU5的零部件进行了细化。通常，APU5包括发电机、变速箱、负载压缩机、增压室、压缩机、燃烧室、涡轮和排出管道，在排出管道处附接APU排出管。根据优选实施方式，APU壳体21包括发电机壳体10、变速箱壳体1、负载压缩机壳体11、增压室壳体12、压缩机壳体13、燃烧室壳体14、涡轮壳体22和排出管道壳体15。

如图所示，为了将APU5附接至其隔间8，在变速箱壳体1、增压室壳体12和燃烧室壳体14处优先地设置有座架2。因为燃烧室壳体14初始设计为其整体是防火的以便能够耐受内部所达到的高温，因此变速箱壳体1和增压室壳体12作为APU壳体21的必须受到监测以满足APU防火认证要求的部件。

这样，在优选实施方式中，APU5包括变速箱，并且APU壳体21包括容置变速箱的变速箱壳体1，其中座架2被置于变速箱壳体1中。

在另一优选实施方式中，APU5包括增压室，并且APU壳体21包括容置增压室的增压室壳体12，其中座架2被置于增压室壳体12中。

在图3的优选实施方式中，示出了APU5的变速箱壳体1，其中三个温度传感器3与变速箱壳体1的座架2热联接以便感测变速箱壳体1内的温度。如可以观察到的，温度传感器3定位成邻近适当的座架2，因为这是优选位置之一。布置在这些位置处的温度传感器3感测与负责支撑APU的临界区域非常接近的区域的温度，同时避免与由用于将变速箱壳体1附接至外部结构的座架2接收的零件接触。

图3以分解图示出了该附接系统的细节。根据优选实施方式，座架2构造成接收用于将变速箱壳体1附接至外部结构的附接系统，该附接系统包括支架16、悬架系统17、螺母18、杆19和凸耳20。示意性地，在附图中，座架2包括螺纹孔，但它们还可以包括锚固孔、支架、接合部、铰接件或附接、螺栓连接或密封至变速箱壳体1的任何其他零件。

另一方面，为了确保温度传感器3不与其他APU部件发生干涉，温度传感器3可以插入或嵌入变速箱壳体1内，这将额外地增强温度感测。只要温度传感器3能够感测并且定位成邻近适当的座架2，则可以有多种位置来将温度传感器3定位在变速箱壳体1处。

温度传感器3与座架2联接，优先地通过螺纹、穿刺或压力的方式与座架2联接，并且温度传感器3可以是任何类型的，只要它适于在点火条件下检测变速箱壳体材料上的温度。优选地，温度传感器3是热电偶。

在图3的优选实施方式中，APU的变速箱壳体1包括设置在变速箱壳体1的分开区域处的至少两个座架2，其中每个座架2具有集成在其中的至少一个温度传感器3。这样，本发明的APU提供了在操作性方面具有耐用构型的增强的点火检测系统，这是因为如果传感器3之一失效，则其他传感器保持可操作并可用于继续感测温度。

优先地，温度传感器3是双温度传感器，因此每个温度传感器3提供两个独立的温度测量。该额外的温度传感器增加了检测的稳健性。

通常，壳体21将由作为良好的热导体的铝或铝合金制成，但是在壳体21由允许温度感测但具有较低传热系数的另一金属材料制成的情况下，根据另一实施方式，APU可以包括在壳体21的表面上延伸、从座架2朝向壳体21的相反区域延伸的至少一个金属通道6。这些金属通道6示于图4中，其中壳体21已被细化至变速箱壳体1。根据该实施方式，本发明构想了在壳体21的导热性方面的改进或在需要的情况下对壳体1的任何组成部分的改进。

优选地，这些金属通道6是层片、网状件或线缆，并且优选地由铜制成。

根据另一优选实施方式，每个温度传感器3与接收检测器配线4的信号的电信号换能器连通。优先地，该连通通过金属线实现，但其他连通手段也是可能的。电信号换能器构造成将从温度传感器3以及从检测器配线4接收的电信号组合在一起以提供用于馈送点火检测单元的公共信号，点火检测单元被编程以便在感测的温度超过预先设定的阈值时触发点火检测警报。将温度传感器3的信号与由检测器配线4所采用的电信号换能器结合在一起，可以实现减重，因为避免了用于将每个温度传感器3与点火检测单元连接的配线。

Claims (9)

1.一种用于飞行器的辅助动力单元隔间(8)，所述辅助动力单元隔间(8)包括被置于所述辅助动力单元隔间(8)内的辅助动力单元(5)，所述辅助动力单元(5)包括具有座架(2)的金属的壳体(21)，所述座架(2)用于将所述壳体(21)附接至所述辅助动力单元隔间(8)，其特征在于，所述辅助动力单元(5)还包括：

适于在点火条件下检测温度的至少一个温度传感器(3)，其中，所述温度传感器(3)与所述座架(2)联接以便感测所述壳体(21)处的温度，所述座架(2)还包括所述壳体的相对于所述座架(2)本身位于比所述壳体(21)的较长尺寸的三分之一短的距离处的一部分；

检测器配线(4)，所述检测器配线(4)沿着所述辅助动力单元(5)和所述辅助动力单元隔间(8)设定路径以便检测温度；

电信号换能器；以及

点火检测单元，

其中，所述温度传感器(3)与所述电信号换能器连通，所述电信号换能器构造成将从所述温度传感器(3)以及从所述检测器配线(4)接收的电信号组合在一起以提供用于馈送所述点火检测单元的公共信号，并且

其中，所述点火检测单元被编程以便在感测的温度超过预先设定的阈值时触发点火检测警报。

2.根据权利要求1所述的辅助动力单元隔间(8)，其中，所述辅助动力单元(5)包括变速箱，并且所述辅助动力单元(5)的所述壳体(21)包括容置所述变速箱的变速箱壳体(1)，其中所述座架(2)被置于所述变速箱壳体(1)中。

3.根据权利要求1所述的辅助动力单元隔间(8)，其中，所述辅助动力单元(5)包括增压室，并且所述辅助动力单元(5)的所述壳体(21)包括容置所述增压室的增压室壳体(12)，其中所述座架(2)被置于所述增压室壳体(12)中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的辅助动力单元隔间(8)，其中，所述辅助动力单元(5)还包括至少一个金属通道(6)，所述至少一个金属通道(6)在所述壳体(21)的表面上延伸、以及从所述壳体(21)的一部分朝向所述壳体(21)的相反区域延伸，所述壳体(21)的所述一部分相对于所述座架(2)位于比所述壳体(21)的较长尺寸的三分之一短的距离处。

5.根据权利要求4所述的辅助动力单元隔间(8)，其中，所述金属通道(6)是层片、网状件或线缆。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的辅助动力单元隔间(8)，其中，所述辅助动力单元(5)包括设置在所述壳体(21)的分开区域处的至少两个座架(2)，每个座架(2)在所述壳体(21)的相对于所述座架(2)位于比所述壳体(21)的较长尺寸的三分之一短的距离处的一部分内具有至少一个温度传感器(3)。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的辅助动力单元隔间(8)，其中，所述温度传感器(3)是双温度传感器。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的辅助动力单元隔间(8)，其中，所述温度传感器(3)通过螺纹、穿刺或压力的方式与所述壳体(21)联接。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的辅助动力单元隔间(8)，其中，所述壳体(21)由铝或铝合金制成。