CN105026260A - 飞机排水系统 - Google Patents

Abstract

提供给了一种用于将流体从飞机的内部排出到所述飞机的外部的排水装置，所述排水装置包括：排水管，其被放置在所述飞机的所述内部，具有被放置成与待排水的飞机设备流体连通的第一端以及相对的第二端，其中所述排水管终止于所述第二端在所述飞机的所述内部内的位置处；密封件，其在所述排水管的所述第二端与所述飞机的外壳之间延伸，从而界定排水腔；和排水通道，其从所述腔延伸通过所述外壳至所述飞机的所述外部。

Description

飞机排水系统

相关申请的交叉引用及优先权声明

本申请案要求于2013年3月6日提交的美国临时专利申请案第61/773,298的优先权，该申请案的全部内容据此以引用的方式并入。

技术领域

本发明涉及一种用于从飞机排放流体的系统，更具体而言，涉及一种用于将泄漏的或其它不想要的流体从飞机部件排出到飞机的外部的系统，其中系统包括抵抗雷电直击和附着的保护。

相关领域

某些飞机系统和部件包括收集并排出10流体的系统，所述流体可能从系统或部件泄漏或以其它方式聚集在飞机内的腔中。流体可以是可燃液体(诸如燃料或油)或非可燃流体(诸如水)。排水系统将这种流体引导到飞机的外部，在该处将流体释放到大气中。

传统的排水系统通常由以下各项构成：一个或多个排水管，其在一端与容易泄露的飞机系统或部件连接；主体，其在第一端与飞机的外壳之间延伸；和第二相对端，其延伸通过外壳并从飞机稍微突出。例如，图1示出常规的排水系统的一部分的示意性横截面视图，该常规的排水系统包括各自具有被放置成与飞机系统或部件流体连通的第一端(未示出)的多个排水管10、12、14和16。排水管10、12、14和16进一步包括相应的第二端18、20、22和24，其各自延伸通过飞机的外壳26直至排水管10、12、14和16终止于其中的外部。排水管10、12、14和16的第二端18、20、22和24通常延伸超出飞机外壳26大约0.65英寸或更多。图1的排水系统是用于被放置在飞机的尾锥的辅助动力装置(APU)。排水管10、12、14和16相应地连接到以下APU部件：进气机匣外室排水装置；燃料控制排水装置；轴承密封见证排水装置；和涡轮机匣外室排水装置。在使用中，泄漏或另外从这些各种APU部件排放的任何过剩流体由重力驱动通过排水管10、12、14和16到达其第二端18、20、22和24，其中流体传递通过外壳26以被排放到大气中。

如所述，排水管10、12、14和16中的每一个从外部飞机壳26延伸大约0.65英寸或更多。即，排水管突出到包围飞机的大气中。此外，排水管或至少其第二突出的端部可由导电材料构成。如此，突出的排水管可能容易遭受雷击和雷电附着。对于图1中图示的APU排水管而言尤其如此，在传统上，所述排水管被放置在飞机APU通道门外壳处的飞机复合材料尾锥的低成角度表面上。这被视为“区域2A—雷击扫(swept stroke)”且因此必须考虑雷电影响。

因此，需要一种允许排出泄漏或排放的流体，同时最小化雷电破坏潜力的飞机排水系统。

发明概要

本公开提供了一种用于将流体从飞机的内部排出到飞机的外部的排水装置，排水装置包括：排水管，其被放置在飞机的内部，具有被放置成与待排水的飞机设备流体连通的第一端以及相对的第二端，其中排水管终止于第二端在飞机的内部内的位置处；密封件，其在排水管的第二端与飞机的外壳之间延伸，从而界定排水腔；和排水通道，其从腔延伸通过外壳直至飞机的外部。

本公开进一步提供了一种用于被放置在飞机的尾锥中的飞机辅助动力装置的排水装置，排水装置包括：排水管，其包括被放置成与APU流体连通并被构造来从APU接收过剩流体的第一端，排水管进一步包括相对的第二端，其中排水管终止于第二端在尾锥内高于尾锥的低成角度外壳的位置处；密封件，其包围并密封排水管的第二端，其中密封件向下延伸到尾锥的成角度外壳并对其密封，从而界定被密闭式密封的排水腔；穿孔，其延伸通过成角度外壳直至飞机的外部；和凸缘，其被放置在飞机的外部的外壳上且在穿孔上方延伸，凸缘被构造来在飞机的外部引导被排放的流体，并在飞机的外部覆盖穿孔以阻止雷电进入腔，其中穿孔被放置在成角度外壳中的腔的相对较低点处，以促进流体通过该穿孔的重力馈送排放。

由以下详细描述来例证上述和其它特征。

附图简述

图1是常规的飞机排水布置的示意性横截面视图；

图2是飞机的侧视图；

图3是图2的飞机的尾锥的局部横截面视图；

图4是图3的尾锥的通道门的透视图；

图5是根据一个示例性实施方案的排水系统的透视图；

图6是其另一个透视图；

图7是其另一个透视图；

图8至图10是其各种横截面视图；以及

图11是图6的排水系统的示意性横截面视图。

具体实施方式

图2示出具有尾锥52的示例性飞机50。辅助动力装置(APU)被放置在尾锥52内。图3示出尾锥52的放大横截面局部视图。尾锥52包括外壳54，外壳54在容置APU 58的内部飞机结构上方延伸。APU通道门60被放置在尾锥52的下侧62上。通道门60可在其中APU 58和尾锥52的内部不可接入的关闭位置(如示出)与其中门60被定位成远离尾锥使得APU和尾锥内部可被接入的打开位置(未示出)之间移动。门60通常被铰链连接，使得其在打开位置与关闭位置之间枢转。尾锥52的下侧62相对于朝飞机的前面放置的低点成角度，使得下侧62朝向后方向向上成角度。因此，包括APU通道门60的尾锥52的外壳相应地朝向后方向向上成角度，使得低点朝飞机的前面定位。

图4示出APU通道门60，其诸如包括具有内侧66和外侧68的外壳64。外壳64的内侧66被放置在尾锥内部中；外侧68位于飞机的外部上，且被暴露于大气中。蜂巢状结构70被放置在外壳64的内侧66上，并且为门60增加强度和加固。蜂巢状结构70在门60的大部分上方延伸，但是包括暴露内壳66的一部分的切除部分72。

排水系统100被示出为邻近蜂巢状结构70的切除部分72处的门60的内壳66。排水系统100包括密封件102和一个或多个排水管104。如将详细讨论，密封件102在一侧被附于飞机的内部结构，而当门在关闭构造中时，密封件102的相对侧接合门60的外壳64的内侧66。图4示出密封件102接合处于关闭位置中的门60。排水管104终止在密封件102内(如将更详细讨论)，并且远离密封件102朝相反方向延伸。

图5示出排水系统100的放大视图。在该示意性实施方案中，四个排水管104延伸到密封件102中。然而，排水系统100可包括更多或更少排水管104，这取决于系统100的具体应用和需求。

图6至图7是排水系统100的放大视图和门60的局部视图。如示出，系统100进一步包括托架106和凸缘108。凸缘108朝大体上垂直的定向接收并支撑排水管104。将凸缘108安装在被连接到飞机的内部结构的托架106上。在图示的实例中，托架106连接到APU 58。托架106包括安装表面110，密封件102的上侧112被固定地安装在该安装表面110上。如上文提及，密封件104的下侧114与门60的外壳64的内侧66接触并接合。当门60被移动到打开位置时，密封件102的下侧114脱离门60，因此允许门60移动到远离密封件102和排水管104的位置处。当门60被移动回到关闭位置时，使门60的内侧66靠近密封件102，使得密封件102的下侧114与门60接触，且如此处进行进一步讨论，与门60密封地接合。

图8和图9为分别沿轴Y-Y和X-X截取的图6和图7的布置的横截面视图。如示出，密封件102在密封件102的内部界定腔120。腔120延伸通过密封件102，并且上侧以凸缘108和排水管104为边界，且下侧进一步以APU通道门60的外壳64的内侧66为边界。当门60在关闭位置中时，符合这种情况，如图示。当门60被移动到打开位置时，密封件的下侧114从门60的内侧66脱离，使得门60自由自行进到远离托架106、排水管104和密封件102的位置处。在该打开位置中，腔120是打开的，并被暴露于环境。如上讨论，当使门60位于关闭位置中时，密封件102密封地接合门的外壳64的内侧66。在该关闭位置中，密封件腔120相对于尾锥的内部的剩余部分而被密闭式密封。

排水管104延伸通过凸缘108且通过托架106进入腔120。排水管终止于腔120靠近密封件102的上侧112的上部区域中。

在腔120的下部区域，密封件的下部区域114接合门60的外壳64。如此，门外壳64的内侧66的部分65被放置在腔120内。穿孔122在门60的外壳64的该部分65中形成。穿孔122从腔120延伸，通过门60的外壳64，到达飞机的外部。在示例性的图示实施方案中，穿孔122是具有圆形形状的孔。然而，穿孔122可假定具有适用于排水系统100的特定应用的任何期望的形状。例如，穿孔可以为曲线状、直线状或具有曲线和直线特征的组合形状。在所图示的实施方案中，系统100包括单个穿孔122。在替代的实施方案中，排水系统可包括一个以上穿孔。此类多个穿孔可类似地或不同地成型，且它们可被放置成彼此靠近或远离。

在腔120包括低点的情况下，穿孔优选地被定位成靠近这种低点。例如，在飞机外壳64相对于飞机的垂直轴成角度且排水系统被放置在这种成角度外壳64处的情况下，低点可在腔内形成。在这种情况下，密封件102被垂直地附于成角度外壳64(如在附图中示出)，因此腔本身将被成角度，并将很可能包括在垂直轴上低于腔内的其它区域的区域。穿孔优选地被放置在该较低区域，以促进腔120内的任何流体的重力诱发排放。

泄水口凸缘(scupper flange)124在飞机的外部被放置在靠近穿孔122的门60的外壳64的外侧68上。泄水口凸缘124在穿孔122上方延伸，并且用于在飞机的外部朝预定方向引导被排放的流体。此外，泄水口凸缘124用于覆盖穿孔122，并保护腔120和排水系统100的剩余部分不受可能发生在飞机的外部的雷电影响。即，泄水口凸缘(优选地由碳纤维材料或类似材料制成)堵塞穿孔122和腔120，且因此阻止雷击进入。

图10示出隔离的密封件102和排水管104的另一横截面视图。图示了密封件102的示例性轮廓和形状和对应的腔120。

如上所述，排水系统100的排水管104终止于腔120的一端处。排水管104远离飞机内部内的密封件102而延伸，并终止于相对的第二端处容易遭受需要定期排放的流体泄漏或聚集的飞机系统或部件处。在所图示的实例中，排水管104延伸到APU 58的各种部件并与其流体连通。例如，排水管可延伸到APU进气机匣外室排水装置、燃料控制排水装置、轴承密封见证排水装置和涡轮机匣外室排水装置中的一个或多个。当流体进入排水管104时，其由重力馈送到被放置在密封件102内的腔120内的排水管104的末端。流体从排水管104的末端流出，并向下流动通过腔120直至门60的外壳66的内侧66的区域65。如所讨论，穿孔122在该区域65的低点处形成。因此，泄漏的流体由重力抽吸到穿孔122，通过门60的外壳64，并进入且通过泄水口凸缘124，从该处，流体被排放到大气中。当然，这种场景发生在门位于关闭位置的情况下。在门位于打开位置的情况下，假定飞机被接地，则从排水管104流出的液体将仅从尾锥落到地面。

在所图示的实施方案中，密封件102具有椭圆形横截面，且因此被界定的腔120具有对应的椭圆形状。然而，这仅是示例性的。密封件102可假定具有适用于接收排水管104，适用于延伸到门60并与门60接合，以及适用于包围穿孔122的任何横截面形状。

在本实施方案中，密封件102由柔性材料形成，并被构造来吸收托架106和APU 58相对于飞机外壳64的移动，且反之亦然，吸收外壳64相对于排水系统100的内部部件的移动。图11是其中密封件102的下侧114压紧门60的排水系统100的示意性横截面视图。该压紧可能是上述相对移动的结果。

此外和/或替代地，密封件102可进一步由防火材料形成。

如此处所讨论，密封件102在上侧112被附于托架106的安装表面110。密封件102从托架106朝向APU通道门60延伸，并包括自由延伸的下端114，其在关闭位置中时，接触并密封门外壳64的内侧66。在该构造中，密封件不被附于门60，而相反，密封件102的下侧114密封地接合密封件表面内侧66，以当门60被关闭时密闭式密封腔120。当门被移动到打开位置中时，密封件102与门60的接合被中断，并且腔120被暴露。

在替代的实施方案中，密封件102的下侧114被附于门60的外壳64的内侧66。在该构造中，密封件102的上侧112朝托架106自由地延伸，在该实施方案中，托架106包括密封表面110。在关闭位置中，密封件102的上侧112接触并密封地接合托架的密封表面110，以因此形成并密闭式密封腔120。当门被移动到打开位置时，密封件102的上侧112脱离托架106，并且因为密封件102被附于门60，所以当门60远离托架106和排水管104移动到打开位置时，密封件随门一起移动。

排水系统100创建排水通道150，如图8中图示。通道150从排水管104延伸，进入并通过腔120，进入穿孔122并通过飞机的外壳64，最后进入泄水口凸缘124，将流体从泄水口凸缘124排放到大气中。流体由重力且可能由压差沿通道驱动，该压差在腔内的静止空气与飞机外部的通过泄水口凸缘124周围的移动空气之间产生。排水通道150仅适于朝所述方向的流体移动，流体不可能朝所述的流体通道150的相反方向移动。

如所述，流体通道150适于流体流动，但不是用于雷电或雷电能量的移动的合适通道。泄水口凸缘124抑制雷电进入腔120。此外，所述的通道150不会为雷电提供任何直接通道进入飞机。即，密封件是弹性的、防火的、非导电的材料，其不会为雷电提供通道。此外，金属导电物品(诸如托架106和排水管104)被放置成距离飞机的外壳64一定距离，并距离其中形成的穿孔122一定距离。因此，即使雷电在某种程度上刺穿腔122或附着到泄水口凸缘124的流体微滴，但是雷电在飞机内的进一步移动将被抑制。

飞机的排水系统100的图示部件被描述为被放置在飞机的尾锥处，以对APU 58提供排放。这仅是示例性的。可在飞机上的各个位置处利用系统100。更具体而言，可在飞机上期望排放可燃或不可燃流体的任何位置处，且尤其在容易遭受雷电暴露的区域中使用排水系统100。

如此处使用，术语“包含”(还有“包含”等)、“具有”和“包括”是包含性的(开放式)，并且不排除额外的未引用的元素和方法步骤。单数形式“一个(a/an)”和“所述”包括复数引用，除非上下文另有明确规定。术语“或”意指“和/或”。在全部说明书中对“一个实施方案”、“另一实施方案”、“实施方案”等的引用意指结合实施方案描述的特定元素(例如，特征、结构和/或特性)被包括在此处描述的至少一个实施方案中，并且可能或不可能出现在其它实施方案中。此外，将理解，在各种实施方案中，所描述的元件可以任何合适的方式组合在一起。

虽然已经参考示例性实施方案描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可做出各种变化并且可使用等同物替换其元素。此外，在不脱离其实质范围的情况下，可做出许多修改以使特定情况或材料适于本发明的教导。因此，其意图是，本发明不限于被公开为预期用来执行本发明的最好模式的特定实施方案，而本发明将包括落在所附权利要求的范围内的所有实施方案。

Claims (20)

1.一种用于将流体从飞机的内部排出到所述飞机的外部的排水装置，所述排水装置包括：

排水管，其被放置在所述飞机的所述内部，具有被放置成与待排水的飞机设备流体连通的第一端以及相对的第二端，其中所述排水管终止于所述第二端在所述飞机的所述内部内的位置处；

密封件，其在所述排水管的所述第二端与所述飞机的外壳之间延伸，从而界定排水腔；和

排水通道，其从所述腔延伸通过所述外壳至所述飞机的所述外部。

2.根据权利要求1所述的排水装置，其中所述密封件由防火材料构成，并且密封地包围所述排水管的所述第二端和所述排水通道延伸通过的所述外壳的一部分。

3.根据权利要求2所述的排水装置，其中接触所述密封件的所述外壳组成所述飞机的可移动门的一部分，其中所述门可在打开位置与关闭位置之间移动，其中在所述关闭位置中，所述腔被密闭式密封，且其中在所述打开位置中，所述腔被暴露于所述飞机的所述外部。

4.根据权利要求3所述的排水装置，其中所述密封件在第一端被附于所述飞机的所述内部，所述密封件包括从所述飞机的所述内部自由延伸以接触所述外壳的相对的第二端。

5.根据权利要求4所述的排水装置，其中在所述关闭位置中，所述门的所述外壳接触并密封所述密封件的所述自由的第二端以界定所述腔，且其中在所述打开位置中，所述外壳被定位成远离所述密封件，并且所述腔被暴露于所述飞机的所述外部。

6.根据权利要求5所述的排水装置，其中待排水的所述设备包括被放置在所述飞机的尾锥中的辅助动力装置(APU)，所述排水装置进一步包括被附于所述密封件的所述第一端并连接到所述APU的托架。

7.根据权利要求3所述的排水装置，其中所述密封件包括被附于所述门的一部分的第二端和朝所述排水管的所述第二端自由延伸的第一自由端。

8.根据权利要求7所述的排水装置，其中在所述关闭位置中，所述密封件的所述第一自由端被放置成靠近所述排水管的所述第二端并密闭式密封所述腔，且其中在所述打开位置中，所述门和所述密封件被定位成远离所述排水管，并且所述腔被暴露于所述飞机的所述外部。

9.根据权利要求8所述的排水装置，其中待排水的所述设备包括被放置在所述飞机的尾锥中的辅助动力装置(APU)，所述排水装置进一步包括托架，所述托架支撑所述排水管的所述第二端并包括密封表面，当所述门在所述关闭位置中时，所述密封件接触所述密封表面。

10.根据权利要求1所述的排水装置，其中所述排水通道包括在所述外壳中的所述排水腔内形成的穿孔，所述排水腔中的流体可通过所述穿孔传递到所述飞机的所述外部。

11.根据权利要求10所述的排水装置，所述排水通道进一步包括被放置在所述飞机的所述外部上的所述穿孔上方的非导电凸缘，所述凸缘被构造来在所述飞机的所述外部延伸所述排水通道，且在所述飞机的所述外部覆盖所述穿孔以阻止雷电进入所述腔。

12.根据权利要求1所述的排水装置，其中所述飞机设备包括被放置在所述飞机的尾锥中的辅助动力装置。

13.根据权利要求12所述的排水装置，其中所述排水通道延伸通过所述尾锥的所述外壳的倾斜部分，且其中所述排水通道包括在所述倾斜外壳的相对低点处形成的穿孔，以促进流体从所述腔通过所述穿孔到所述飞机的所述外部的重力驱动排放。

14.根据权利要求13所述的排水装置，其中凸缘被放置在所述飞机的所述外部的所述穿孔上方，所述凸缘被构造来在所述飞机的所述外部延伸所述排水通道，且在所述飞机的所述外部覆盖所述穿孔以阻止雷电进入所述腔。

15.根据权利要求1所述的排水装置，其中所述排水管的所述第二末端被放置在所述腔的上端，并且所述密封件向下延伸到位于所述腔的底部的所述外壳，使得从所述排水管传递到所述腔的流体被重力馈送通过所述腔到达所述外壳，且到达延伸通过所述外壳的所述排水通道。

16.根据权利要求15所述的排水装置，其中所述外壳相对于所述飞机的垂直轴成角度，其中所述排水通道包括在所述外壳中被放置在所述腔内的穿孔，且其中所述穿孔被放置在所述腔内的所述成角度的外壳的相对低点中。

17.根据权利要求1所述的排水装置，其中密封件由柔性材料构成，所述柔性材料被构造来吸收在所述飞机的所述内部的结构相对于所述外壳的移动的移动。

18.一种用于被放置在飞机的尾锥中的飞机辅助动力装置(APU)的排水系统，所述排水系统包括：

排水管，其具有被放置成与所述APU流体连通并被构造来从所述APU接收过剩流体的第一端，所述排水管进一步包括相对的第二端，所述排水管终止于所述第二端在所述尾椎内高于所述尾椎的低成角度外壳的位置处；

密封件，其包围并密封所述排水管的所述第二端，其中所述密封件向下延伸到所述尾锥的所述成角度外壳并对其密封，从而界定密闭式密封的排水腔；

穿孔，其延伸通过所述成角度外壳至所述飞机的外部；以及

凸缘，其被放置在所述飞机的所述外部的所述外壳上，且在所述穿孔的上方延伸，所述凸缘被构造来在所述飞机的所述外部引导被排出的流体，并且在所述飞机的所述外部覆盖所述穿孔以阻止雷电进入所述腔；

其中所述穿孔被放置在所述成角度外壳中的所述腔的相对低点处，以促进流体通过所述穿孔的重力馈送排放。

19.根据权利要求18所述的排水系统，其中所述成角度外壳包括APU通道门的一部分，所述APU通道门可在打开位置与关闭位置之间移动，使得在所述关闭位置中，所述腔被密闭式密封，并且在所述打开位置中，所述腔被暴露于所述飞机的所述外部，其中所述密封在第一端被附于托架，所述托架支撑所述排水管并附于所述APU，其中所述密封件包括相对的第二端，所述相对的第二端从所述托架自由地延伸，以当所述门在所述关闭位置中时，接触并密闭式密封所述成角度外壳。

20.根据权利要求19所述的排水系统，其中所述密封件由柔性材料构成，所述柔性材料被构造来吸收托架和APU相对于所述外壳的移动的移动，且其中所述流体包括可燃流体。