CN107683245A - 非平衡的排放流 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种系统。所述系统包括在第一模式下操作的第一环境控制子系统，其以第一流量和第一压力接收第一介质。所述系统还包括在第二模式下操作的第二环境控制子系统，其以第二流量和第二压力接收第二介质。所述第一流量大于所述第二流量，并且所述第二压力大于所述第一压力。

Description

非平衡的排放流

发明背景

一般来说，就目前的航空器空调系统而言，机舱加压和冷却由巡航时的发动机排放压力来提供动力。例如，来自航空器发动机的加压空气通过改变加压空气的温度和压力的一系列系统提供给机舱。为了给加压空气的这种制备提供动力，唯一的能量源是空气本身的压力。因此，目前的空调系统在巡航时总是需要相对高的压力。令人遗憾地是，鉴于航空航天工业总体趋向于更高效的航空器，相对高的压力对发动机燃料燃烧提供有限的效率。

发明内容

根据一个实施方案，提供了一种系统。所述系统包括在第一模式下操作的第一环境控制子系统，其以第一流量和第一压力接收第一介质。所述系统还包括在第二模式下操作的第二环境控制子系统，其以第二流量和第二压力接收第二介质。第一流量大于第二流量，并且第二压力大于第一压力。

额外的特征和优点通过本文实施方案的技术来实现。其他实施方案及其各方面在本文中进行了详细描述并且被认为是权利要求书的一部分。为了更好地理解所述优点和特点，请参阅说明书和附图。

附图简述

主题在说明书所附的权利要求书中被特别指出并明确要求保护。依据以下结合附图进行的具体实施方式，前述和其他特征以及优点是显而易见的，其中：

图1是根据一个实施方案的环境控制系统的示意图；

图2是根据一个实施方案的加压气流的示意图；以及

图3是根据另一个实施方案的加压气流的示意图。

具体实施方式

所公开的设备和方法的一个或多个实施方案的具体实施方式在本文中通过参考附图以举例而非限制的方式来呈现。

本文的实施方案提供了一种飞机，其包括一个或多个发动机、分配系统、一个或多个环境控制系统以及一个或多个加压空气流。一个或多个加压空气流可以包括第一加压空气流和第二加压空气流。第二加压空气流可以与第二加压空气流不同。本文中的实施方案可以被配置使得分配系统可以接收比第二流量的流量更多的第一流量以优化燃料燃烧。

一个或多个发动机可以包括用于航空器的推进系统。在一个实施方案中，推进系统包括涡轮、压缩机等，其吸入和加压空气以产生机械动力。在一个实施方案中，一个或多个发动机可以包括航空器的辅助动力单元。推进系统可以进一步包括一个或多个排放端口，其允许来自推进系统的内部部分的加压空气（例如，加压体积）被抽取（例如，加压体积通过从涡轮发动机的压缩机级“排放”而流动，并且该加压体积的温度和压力依据涡轮发动机的压缩机级和每分钟转数而发生很大变化）。一个或多个排放端口中的每一个都可以位于推进系统的不同部分处以在不同压力下抽取加压空气。例如，第一排放端口可以位于推进系统的低压部分处，并且因此可以被称为低压端口。此外，第二排放端口可以位于推进系统的高压部分处，并且因此可以被称为高压端口。转而，第一加压空气流可以源自一个或多个发动机中的任何一个的低压端口，并且第二加压空气流可以源自一个或多个发动机中的任何一个的高压端口。从低压位置以低压排放介质导致与从较高压位置排放的空气相比燃烧的燃料较少。

分配系统从一个或多个环境控制系统接收一个或多个加压空气流。然后，分配系统将一个或多个加压空气流分配到航空器。分配系统包括航空器的一个或多个腔室（例如机舱或驾驶舱）以及其他飞机系统。分配系统还包括阀门、管子、管道等，其调整、引导和/或控制一个或多个加压空气流到所述腔室和其他飞机系统。

一个或多个环境控制系统可以利用来自一个或多个加压空气流的排放压力来为环境控制系统提供动力，提供加压，并以高发动机燃料燃烧效率向分配系统提供冷却。

现在转到图1，环境10包括环境控制系统100（例如，上述的一个或多个环境控制系统），其包括压缩装置102和热交换器104。环境10还包括分配系统110（例如，上述分配系统）和发动机120（例如，上述的一个或多个发动机）。在操作中，环境控制系统100从发动机120接收介质，并将经调节形式的介质提供给分配系统110。

环境10的元件和其中的部件经由阀门、管子、管道等连接。阀门是通过打开、关闭或部分地阻塞环境10的管子、管道等内的各种通道来调整、引导和/或控制介质流动的装置。阀门可以由致动器操作，使得环境10的任何部分中的介质的流率可以被调整到期望的值。

如图1中所示，介质可以从发动机120流经环境控制系统100到达分配系统110，如由实线箭头A、B所指示。在环境控制系统100中，介质可以流经压缩装置102、经过热交换器104、从压缩装置102到达热交换器104、从热交换器104到达压缩装置102等。

一般而言，介质可以是空气（例如加压空气流），而其他示例包括气体、液体、流化固体或浆液。当介质正由连接到环境控制系统100的发动机120提供时，介质在本文中可以被称为排放空气。关于排放空气，发动机120的高压位置可用于，一旦介质处于分配系统110中（例如，腔室压力），即以高于介质压力的初始压力水平提供介质。关于排放空气，发动机120的低压位置可用于，一旦介质处于分配系统110中（例如，腔室压力），即以接近介质压力的初始压力水平提供介质。

压缩装置102是控制并操纵介质（例如，增加排放空气的压力）的机械装置。压缩装置102的示例包括空气循环机、三轮机、四轮机等。压缩装置可包括压缩机，诸如离心式、对角式或混流式、轴流式、往复式、离子液体活塞、旋转螺杆、旋转叶片、涡旋、隔膜、气泡压缩机等。此外，压缩机可以经由涡轮由马达或介质（例如，排放空气、腔室排气和/或再循环空气）来驱动。

热交换器104是为了从一种介质到另一种介质的有效热传递而构建的装置。热交换器的示例包括双管道、壳管、平板、板壳、绝热轮、板翅、枕板以及流体热交换器。在一个实施方案中，由风扇强制（例如，经由推或拉的方法）的空气可以在可变的冷却气流下吹过热交换器，以控制排放空气的最终空气温度。

在一个实施方案中，环境控制系统100可以根据一个或多个模式进行操作。一个或多个模式至少包括第一模式和第二模式。第一模式可以是低压模式。在第一模式期间，发动机120的第一排放端口可以是低压端口，其将介质的第一流供应（如由实线箭头A所指示）到环境控制系统100。第二模式可以是高压模式。在第二模式期间，发动机120的第二排放端口可以是高压端口，其将介质的第二流供应（如还由实线箭头A所指示）到环境控制系统100。不管环境控制系统100在哪种模式下操作，一旦介质已经通过环境控制系统100并由环境控制系统100处理，介质就被发送到分配系统110（如由实线箭头B所指示）。

鉴于上述情况，现在将关于航空航天工业趋向更有效的环境10来描述图2-3，以便在巡航状态下在较低的发动机排放压力下提供机舱增压和冷却。此外，本文中的实施方案还可以在巡航状态下对不同的排放端口进行排放并且改变从每个发动机抽取的排放空气量。

关于图2，环境20包括环境控制系统200.1和200.2（例如，上述的一个或多个环境控制系统）、分配系统210（例如，上述的分配系统）和发动机220（例如，上述的一个或多个发动机）。在操作中，环境控制系统200.1接收来自发动机220的介质的第一流（如由实线箭头2A-1所指示），并将经调节形式的介质提供给分配系统210（如由实线箭头2B-1所指示）。此外，环境控制系统200.2接收来自发动机220的介质的第二流（如由实线箭头2A-2所指示），并将经调节形式的介质提供给分配系统210（如由实线箭头2B-2所指示）。环境控制系统200.1和200.2中的每一个可以在第一模式或第二模式中的任一模式下操作。

在一个实施方案中，环境20可以通过利用来自流2A-1和2A-2中的每一个的50%流量来提供由分配系统210所需的流量的100%。

在另一个实施方案中，环境20可以通过经由流2A-1和2A-2中的每一个抽取不同的流量来提供分配系统210所需的流量的100%。例如，当环境控制系统200.1在第一模式下操作时，发动机220的低压端口可以由50%和100%界定的范围内的流量提供流2A-1。此外，当环境控制系统200.2在第二模式下操作时，发动机220的高压端口可以由0%和50%界定的范围内的流量提供流2A-2。分配流量的示例包括，但不限于，分别在低压端口和高压端口之间分开的51%与49%；分别在低压端口与高压端口之间分开的60%与40%；分别在低压端口与高压端口之间分开的70%与30%；以及分别在低压端口和高压端口之间分开的81%与29%。

注意，环境20从低压端口排放较多的介质而从高压端口排放较少的介质，以优化燃料燃烧。也就是说，本文的优点在于，可期望从较高压力的端口排放较少的流量并且使用该较高压力来产生非常冷的空气。然后，这样的冷空气能够以较低的能量状态与较大量的从发动机220获取的冷暖空气混合。这种组合允许最佳的能量使用。

关于图3，环境10和20的替代实施方案被示出为环境30。环境30包括环境控制系统300.1和300.2（例如，上述的一个或多个环境控制系统）、分配系统310（例如，上述的分配系统）以及发动机320.1和320.2（例如，上述的一个或多个发动机）。在操作中，环境控制系统300.1接收来自发动机320.1的介质的第一流（如由实线箭头3A-1所指示），并将经调节形式的介质提供给分配系统310（如由实线箭头3B-1所指示）。此外，环境控制系统300.2接收来自发动机320.2的介质的第二流（如由实线箭头3A-2所指示），并将经调节形式的介质提供给分配系统310（如由实线箭头3B-2所指示）。环境控制系统300.1和300.2中的每一个可以在第一模式或第二模式中的任一模式下操作。

在一个实施方案中，环境30可以通过利用来自发动机320.1和320.2中的每一个的50%流量来提供分配系统410所需的流量的100%。

在另一个实施方案中，环境30可以通过经由发动机320.1和320.2中的每一个抽取不同的流量来提供分配系统310所需的流量的100%。例如，当环境控制系统300.1在第一模式下操作时，发动机320.1的低压端口能够以范围在50%和100%范围内的流量提供流量3A-1。此外，当环境控制系统300.2在第二模式下操作时，发动机320.2的高压端口可以0%和50%的范围内的流量提供流量3A-2。分配流量的示例包括，但不限于，分别在发动机320.1和发动机320.2之间分开的51%与49%；分别在发动机320.1和发动机320.2之间分开的60%与40%；分别在发动机320.1和发动机320.2之间分开的70%与30%；以及分别在发动机320.1和发动机320.2之间分开的81%与29%。

在其他实施方案中，环境30可以包括两个以上的发动机320.1和320.2和/或两个以上的环境控制系统300.1和300.2。在一个示例中，分配系统310所需的流量的100%是经由来自两个以上的发动机320.1和320.2和/或两个以上的环境控制系统300.1中的每一个的比例流量来提供。在另一个示例中，环境30可以通过抽取不同的流量来提供分配系统310所需的流量的100%。

鉴于以上所述，根据一个实施方案可以提供一种系统。所述系统包括：在第一模式下操作的第一环境控制子系统，其被配置为以第一流量和第一压力接收第一介质；以及在第二模式下操作的第二环境控制子系统，其被配置为以第二流量和第二压力接收第二介质，其中所述第一流量大于所述第二流量，并且其中所述第二压力大于第一压力。

根据另一个实施方案或上述系统实施方案，第一模式可以是低压模式。

根据另一个实施方案或上述系统实施方案中的任一个，第二模式可以是高压模式。

根据另一个实施方案或上述系统实施方案中的任一个，第一环境控制子系统可以从发动机的低压端口接收第一介质。

根据另一个实施方案或上述系统实施方案中的任一个，第二环境控制子系统可以从发动机的低压端口接收第二介质。

根据另一个实施方案或上述系统实施方案中的任一个，第一环境控制子系统和第二环境控制子系统被配置为分别调节第一介质和第二介质，并且将所述调节的第一介质和第二介质提供至分配子系统。

根据另一个实施方案或上述系统实施方案中的任一个，第一流量和第二流量可以基于来自分配子系统的需求。

根据另一个实施方案或上述系统实施方案中的任一个，第一流量可以选自由分配子系统的需求的50%和100%界定的范围。

根据另一个实施方案或上述系统实施方案中的任一个，第二流量可以选自由分配子系统的需求的0%和50%界定的范围。

根据另一个实施方案或上述系统实施方案中的任一个，第一流量可以是分配子系统的需求的60%，并且第二流量可以是分配子系统的需求的40%。

根据另一个实施方案或上述系统实施方案中的任一个，第一流量可以是分配子系统的需求的70%，并且第二流量可以是分配子系统的需求的30%。

本文参考根据实施方案的方法、设备和/或系统的流程图、示意图和/或框图来描述实施方案的各方面。此外，出于说明的目的，已经呈现了对各种实施方案的描述，但所述描述并非意在是详尽性的或限制于所公开的实施方案。在不脱离所描述实施方案的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的。选择本文使用的术语是为了最好地解释实施方案的原理、优于市场上所见技术的实际应用或技术改进，或者使本领域普通技术人员能够理解本文公开的实施方案。

本文使用的术语仅仅是为了描述特定实施方案的目的，而不是意为限制性的。如本文中所用，单数形式“一个”以及“所述”也意图包括复数形式，除非上下文以其他方式明确指出。还应理解，当在本说明书中使用时，术语“包括（comprise）”和/或“包括（comprising）”指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件部件和/或其群组的存在或添加。

本文描绘的流程图仅仅是一个示例。在不脱离本文实施方案的精神的情况下，该图或其中描述的步骤（或操作）可以存在许多变化。例如，步骤可以不同的次序执行，或者可以添加、删除或修改步骤。所有这些变化都被认为是权利要求书的一部分。

尽管已经描述了优选实施方案，但本领域技术人员应理解，现在和将来都可以在所附权利要求书的范围内做出各种改进和增强。这些权利要求应被解释为维持适当的保护。

Claims (11)

1. 一种系统，其包括：

在第一模式下操作的第一环境控制子系统，其被配置为以第一流量和第一压力接收第一介质；以及

在第二模式下操作的第二环境控制子系统，其被配置为以第二流量和第二压力接收第二介质，

其中所述第一流量大于所述第二流量，并且

其中所述第二压力大于所述第一压力。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一模式是低压模式。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二模式是高压模式。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一环境控制子系统从发动机的低压端口接收所述第一介质。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二环境控制子系统从发动机的低压端口接收所述第二介质。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一环境控制子系统和所述第二环境控制子系统被配置为分别调节所述第一介质和所述第二介质，并且将所述调节的第一介质和第二介质提供至分配子系统。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一流量和所述第二流量基于来自分配子系统的需求。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一流量选自由所述分配子系统的所述需求的50%和100%界定的范围。

9.根据权利要求7所述的系统，其中所述第二流量选自由所述分配子系统的所述需求的0%和50%界定的范围。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一流量是所述分配子系统的所述需求的60%，并且所述第二流量是所述分配子系统的所述需求的40%。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一流量是所述分配子系统的所述需求的70%，并且所述第二流量是所述分配子系统的所述需求的30%。