CN107813940A - 飞机电子设备舱排气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及飞机电子设备舱排气装置。该飞机电子设备舱排气装置包括：排气风扇，其入口端连接至电子设备舱排气总管，其出口端连接至位于机身蒙皮上的外部排气活门；以及推力回收喷管，其入口端连接至电子设备舱排气总管，其出口端连接至机身蒙皮，其上游还设置有电子设备通风活门，其是从入口端向出口端直径减缩的喷管；其中，当飞机处于地面或低空飞行状态时，电子设备舱中的热空气通过排气风扇抽吸至外部排气活门排出飞机外；当飞机处于高空飞行状态时，电子设备舱中的热空气通过推力回收喷管排出飞机外。本发明的飞机电子设备舱排气装置能起到以下有益技术效果：能减少风扇工作时间，且产生推力回收效果。

Description

飞机电子设备舱排气装置
技术领域
本发明涉及飞机电子设备舱排气装置。
背景技术
民用飞机电子设备一般集中安装在电子设备舱内。民用飞机电子设备舱通风系统功能是给电子设备提供冷却，满足电子设备热环境要求，以保证电子设备的可靠性。电子设备舱通风系统的设计好坏影响飞机的安全性。民用飞机一般采用地板下座舱排气对电子设备进行通风冷却，同时将热空气排走，以维持电子设备舱环境温度满足要求。民用飞机电子设备舱通风系统一般由鼓风系统和抽风系统组成，部件一般包括风扇、过滤器、活门以及管路系统。通过过滤器和鼓风风扇将经过过滤的空气来冷却电子设备，通过抽风风扇将冷却后的热空气排出电子设备舱，以保证环境温度要求。
空客A380飞机的电子设备舱通风系统设计如下：主电子设备舱和上部电子设备舱通过左右两条冗余的环路进行通风，每条环路上都有鼓风风扇，通过鼓风风扇将客舱空气供给电子设备舱内的各设备架和驾驶舱操作面板。然后，排气风扇抽吸并通过内部排气活门和舱外排气活门将来自电子设备舱和驾驶舱操作面板的空气排出电子设备舱。在飞行状态，舱外排气活门关闭，由排气风扇抽吸并经过内部排气活门将热气排至货舱地板下方区域，然后通过出流活门排出机外；在飞行状态，当排气系统故障时，飞行员可手动控制部分打开舱外排气活门，通过座舱内外压差进行排气；在地面状态，舱外排气活门全开，热气经排气风扇抽吸至舱外排气活门后直接排出机外。主电子设备舱和上部电子设备舱还有一条备用的通风环路：在需要时，来自空调系统混合腔的空气可通过两个备份活门直接给电子设备舱通风。
波音787飞机的电子设备舱通风系统设计如下：该系统包括供气和排气系统。供气系统通过鼓风风扇将来自三角区经过滤器过滤的冷空气供给驾驶舱、前部电子设备舱和E8设备架。排气系统通过排气风扇、排风罩及笛形管抽吸来自电子设备的热气。在飞行状态，通过排气风扇将热气排至货舱区域进行加热，或通过排气活门排出机外；在地面状态，通过排气风扇抽气从排气活门排出机外；在地面或飞行状态，当鼓风风扇故障时或电子设备舱产生烟雾时，通过超控活门进行排气。
目前现有民用飞机设计中，为满足电子设备舱排气需求，在地面和飞行状态都采用排气风扇抽吸通过排气活门进行排气，这不利于节能和风扇的寿命及可靠性。
发明内容
本发明的一个目的在于，克服现有飞机电子设备舱排气装置的缺陷，提供一种新的飞机电子设备舱排气装置，其能减少风扇工作时间，且产生推力回收效果。
本发明的以上目的通过一种飞机电子设备舱排气装置来实现，该飞机电子设备舱排气装置包括：
排气风扇，所述排气风扇的入口端连接至电子设备舱排气总管，所述排气风扇的出口端连接至位于机身蒙皮上的外部排气活门；以及
推力回收喷管，所述推力回收喷管的入口端连接至所述电子设备舱排气总管，所述推力回收喷管的出口端连接至机身蒙皮，所述推力回收喷管的上游还设置有电子设备通风活门，其中，所述推力回收喷管是从入口端向出口端直径减缩的喷管；
其中，当飞机处于地面或低空飞行状态时，所述排气风扇工作，所述外部排气活门打开，所述电子设备通风活门关闭，电子设备舱中的热空气通过所述排气风扇抽吸至所述外部排气活门排出飞机外；
当飞机处于高空飞行状态时，所述排气风扇关闭，所述外部排气活门关闭，所述电子设备通风活门打开，电子设备舱中的热空气通过所述推力回收喷管排出飞机外。
根据上述技术方案，本发明的飞机电子设备舱排气装置能起到以下有益技术效果：能减少风扇工作时间，且产生推力回收效果。
较佳的是，所述排气风扇的出口端还连接至通向货舱的内部排气活门，当货舱有加热需求时，所述排气风扇工作，所述外部排气活门关闭，所述电子设备通风活门关闭，所述内部排气活门打开，电子设备舱中的热空气通过所述排气风扇抽吸至所述内部排气活门排至货舱，然后通过位于机身蒙皮上的出流活门排出飞机外。
较佳的是，所述推力回收喷管的出口气流与航向成一角度，以达到推力回收效果。
较佳的是，所述推力回收喷管为弯曲型或直管型。
较佳的是，飞机电子设备舱排气装置还包括设置在所述电子设备舱排气总管和所述电子设备通风活门之间的喷管单向活门，当飞机处于高空飞行状态所述电子设备通风活门打开时，所述喷管单向活门的阀瓣在上下游压差作用下打开。
较佳的是，飞机电子设备舱排气装置还包括设置在所述排气风扇内的风扇单向活门，当所述排气风扇工作时，所述风扇单向活门打开，而当所述排气风扇关闭时，所述风扇单向活门关闭。
较佳的是，当所述推力回收喷管工作时，电子设备舱排气流量由所述推力回收喷管的喉道直径来决定。
较佳的是，当所述推力回收喷管工作时，电子设备舱排气流量还由喷管入口温度来决定。
较佳的是，所述排气风扇是两个互为备份的排气风扇。
附图说明
图1是本发明一实施例的飞机电子设备舱排气装置的示意图。
图2是本发明一实施例的飞机电子设备舱排气装置的弯曲型推力回收喷管的安装示意图。
图3是本发明一实施例的飞机电子设备舱排气装置的直管型推力回收喷管的安装示意图。
附图标记列表
1、排气风扇
2、推力回收喷管
3、电子设备舱
4、机身蒙皮
5、货舱
6、电子设备舱排气总管
V1、外部排气活门
V2、电子设备通风活门
V3、内部排气活门
V4、喷管单向活门
V5、风扇单向活门
V6、出流活门
具体实施方式
以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计、制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。
除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。
图1是本发明一实施例的飞机电子设备舱排气装置的示意图。图2是本发明一实施例的飞机电子设备舱排气装置的弯曲型推力回收喷管的安装示意图。图3是本发明一实施例的飞机电子设备舱排气装置的直管型推力回收喷管的安装示意图。
如图1-3所示，根据本发明一示例性而非排他性的实施例，飞机电子设备舱排气装置包括：
排气风扇1，排气风扇1的入口端连接至电子设备舱3的排气总管6，排气风扇1的出口端连接至位于机身蒙皮4上的外部排气活门V1；以及
推力回收喷管2，推力回收喷管2的入口端连接至电子设备舱3的排气总管6，推力回收喷管2的出口端连接至机身蒙皮4，推力回收喷管2的上游还设置有电子设备通风活门V2，其中，推力回收喷管2是从入口端向出口端直径减缩的喷管；
其中，当飞机处于地面或低空飞行状态时，排气风扇1工作，外部排气活门V1打开，电子设备通风活门V2关闭，电子设备舱3中的热空气通过排气风扇1抽吸至外部排气活门V1排出飞机外；
当飞机处于高空飞行状态(例如巡航状态)时，排气风扇1关闭，外部排气活门V1关闭，电子设备通风活门V2打开，电子设备舱3中的热空气通过推力回收喷管2排出飞机外。
这样，本发明的飞机电子设备舱排气装置能减少风扇工作时间，且产生推力回收效果。
具体地说，本发明的飞机电子设备舱排气装置，可实现飞机电子设备舱在地面或低空飞行状态和高空飞行状态分别通过排气风扇抽吸进行排气和通过座舱内外压差(即，通过推力回收喷管)进行排气。当飞机处于高空飞行状态时，座舱内外压差较大，电子设备舱热气在压差作用下通过推力回收喷管排出机外，当达到临界状态后排气流速可达到音速并向后方喷射产生推力。本发明通过在高空飞行状态采用推力回收喷管代替排气风扇排气，可有效减少风扇工作时间(进而延长了风扇寿命，提高了风扇可靠性)，同时产生推力回收的效果(进而提高航线运营的经济性)。
较佳的是，本发明的飞机电子设备舱排气装置适用于安装在飞机地板以下的增压舱内。
较佳的是，如图2-3所示，推力回收喷管2的入口端通过法兰连接至电子设备舱3的排气总管6，推力回收喷管2的出口端连接并密封至机身蒙皮4。
较佳的是，如图1所示，排气风扇1的出口端还连接至通向货舱5的内部排气活门V3，当货舱5有加热需求时，排气风扇1工作，外部排气活门V1关闭，电子设备通风活门V2关闭，内部排气活门V3打开，电子设备舱3中的热空气通过排气风扇1抽吸至内部排气活门V3排至货舱5，然后通过位于机身蒙皮4上的出流活门V6排出飞机外。
这样，在地面或空中飞行状态，可在需要时利用电子设备舱中的热空气加热货舱区域。
较佳的是，在飞行状态，当电子设备通风活门V2在关位失效时，仍可通过排气风扇1和外部排气活门V1进行排气，作为对于推力回收喷管的备份排气途径。
较佳的是，如图1-3所示，推力回收喷管2的出口气流与航向成一角度，以达到推力回收效果。较佳的是，该角度可以是15—60度。更佳的是，该角度可以是30—45度。
当然，上述角度范围仅仅是本申请飞机电子设备舱排气装置中的推力回收喷管出口气流与航向的较佳或更佳角度范围，本领域技术人员在本申请公开内容的基础上可以理解，也可采用其他合适的角度范围(只要达到推力回收效果即可)，而不脱离本申请权利要求的保护范围。
较佳的是，推力回收喷管2为弯曲型(如图2所示)或直管型(如图3所示)。
较佳的是，如图1所示，飞机电子设备舱排气装置还包括设置在电子设备舱3的排气总管6和电子设备通风活门V2之间的喷管单向活门V4，当飞机处于高空飞行状态电子设备通风活门V2打开时，喷管单向活门V4的阀瓣在上下游压差作用下打开。
较佳的是，如图1所示，飞机电子设备舱排气装置还包括设置在排气风扇1内的风扇单向活门V5，当排气风扇1工作时，风扇单向活门V5打开，而当排气风扇1关闭时，风扇单向活门V5关闭。
较佳的是，当推力回收喷管2工作时，电子设备舱排气流量由推力回收喷管2的喉道直径来决定。较佳的是，当推力回收喷管2工作时，电子设备舱排气流量还由喷管入口温度来决定。
根据渐缩式推力回收喷管的原理，在飞行状态，当座舱内部压力和外界大气环境压力比值达到临界压比时，喷管的喉道处达到临界状态，速度达到音速，根据喷管计算公式，此时排气流量与推力回收喷管喉道直径的平方以及喷管入口温度成正比，即(D0为喷管喉道直径，ρcr为临界状态密度，v0为喉道气流速度，σ为流量系数，T0为滞止温度，γ为空气绝热指数，R为理想气体常数)：
较佳的是，电子设备通风活门V2安装在推力回收喷管2上游，通过电机驱动控制其开关，在地面或低空飞行状态时，电子设备通风活门V2处于关闭状态，在高空飞行状态时，通过推力回收喷管2排气，控制器控制电子设备通风活门V2打开。
较佳的是，喷管单向活门V4用于防止在排气风扇工作时电子设备通风活门V2在开位失效的情况下产生逆流。在高空飞行状态电子设备通风活门V2打开时，喷管单向活门V4的阀瓣在上下游压差作用下打开。
较佳的是，如图1所示，排气风扇1是两个互为备份的排气风扇。
较佳的是，排气风扇1可通过控制转速大小来调节排气流量。
较佳的是，外部排气活门V1安装在机身蒙皮4上，可通过调节活门开启角度来控制排气流量。
较佳的是，内部排气活门V3安装在电子设备舱3通往货舱5底部区域的管道上，通过电机驱动控制其开关，在正常排气时关闭，在货舱加热时打开。
较佳的是，出流活门V6安装在货舱5后部区域的机身蒙皮4上，可通过调节活门开启角度来控制排气流量。
上面已经描述了一些示例性实施例。然而，应该理解的是，可以做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，则可以实现合适的结果。相应地，其他实施方式也落入权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种飞机电子设备舱排气装置，包括：
排气风扇，所述排气风扇的入口端连接至电子设备舱排气总管，所述排气风扇的出口端连接至位于机身蒙皮上的外部排气活门；以及
推力回收喷管，所述推力回收喷管的入口端连接至所述电子设备舱排气总管，所述推力回收喷管的出口端连接至机身蒙皮，所述推力回收喷管的上游还设置有电子设备通风活门，其中，所述推力回收喷管是从入口端向出口端直径减缩的喷管；
其中，当飞机处于地面或低空飞行状态时，所述排气风扇工作，所述外部排气活门打开，所述电子设备通风活门关闭，电子设备舱中的热空气通过所述排气风扇抽吸至所述外部排气活门排出飞机外；
当飞机处于高空飞行状态时，所述排气风扇关闭，所述外部排气活门关闭，所述电子设备通风活门打开，电子设备舱中的热空气通过所述推力回收喷管排出飞机外。
2.如权利要求1所述的飞机电子设备舱排气装置，其特征在于，所述排气风扇的出口端还连接至通向货舱的内部排气活门，当货舱有加热需求时，所述排气风扇工作，所述外部排气活门关闭，所述电子设备通风活门关闭，所述内部排气活门打开，电子设备舱中的热空气通过所述排气风扇抽吸至所述内部排气活门排至货舱，然后通过位于机身蒙皮上的出流活门排出飞机外。
3.如权利要求1所述的飞机电子设备舱排气装置，其特征在于，所述推力回收喷管的出口气流与航向成一角度，以达到推力回收效果。
4.如权利要求1所述的飞机电子设备舱排气装置，其特征在于，所述推力回收喷管为弯曲型或直管型。
5.如权利要求1所述的飞机电子设备舱排气装置，其特征在于，还包括设置在所述电子设备舱排气总管和所述电子设备通风活门之间的喷管单向活门，当飞机处于高空飞行状态所述电子设备通风活门打开时，所述喷管单向活门的阀瓣在上下游压差作用下打开。
6.如权利要求1所述的飞机电子设备舱排气装置，其特征在于，还包括设置在所述排气风扇内的风扇单向活门，当所述排气风扇工作时，所述风扇单向活门打开，而当所述排气风扇关闭时，所述风扇单向活门关闭。
7.如权利要求1所述的飞机电子设备舱排气装置，其特征在于，当所述推力回收喷管工作时，电子设备舱排气流量由所述推力回收喷管的喉道直径来决定。
8.如权利要求7所述的飞机电子设备舱排气装置，其特征在于，当所述推力回收喷管工作时，电子设备舱排气流量还由喷管入口温度来决定。
9.如权利要求1所述的飞机电子设备舱排气装置，其特征在于，所述排气风扇是两个互为备份的排气风扇。
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