CN109774953A - 一种飞机燃油箱耗氧型惰化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞机燃油箱耗氧型惰化系统，属于航空系统科技领域，具体原理为：飞机燃油箱上部的燃油蒸汽及空气混合气体被风机抽出，经过预热通入催化燃烧反应器中，其中的燃油蒸汽被催化氧化成CO2和H2O,冷凝水蒸气后的富氮气体流回油箱进行燃油箱惰化。但是系统需要预热装置，大大增加系统总重以及催化燃烧反应器释放大量的热量，需要冷却后通入燃油箱。本发明利用发动机尾气来对气体进行预热，利用冲压空气对反应后的气体进行冷却，为系统降温。具有热利用率高、优化惰化系统性能，重量轻、结构简单等优点。
Description
技术领域
本发明涉及航空系统技术领域，尤其涉及一种飞机燃油箱耗氧型惰化系统。
背景技术
机燃油系统起火或爆炸是引起飞机失事的主要原因之一。飞机燃油系统的防火防爆能力，直接关系到飞机生存力和易损性，也关系到飞机的利用率、成本以及人员安全。燃油箱若具有防爆能力，即使中弹或其他原因引起火灾，也不至于机毁人亡，飞机经修复后乃可继续使用，这就相应提高了飞机的利用率和生存力， 降低了飞机的易损性。飞机燃油箱防爆技术的采用还可以增加救生时间，使飞机在燃油箱出现故障的情况下有足够的时间返航。另外，还可以在应急情况下保护飞机。
常见的飞行器油箱惰化技术主要有液氮惰化技术、Halon 1301惰化技术、分子筛技术、膜分离技术等。其中中空纤维膜制取富氮气体的机载制氮惰化技术（On-BoardInertGas Generator System， OBIGGS）是目前最经济、实用的飞机油箱燃爆抑制技术。OBIGGS把来自发动机或环控系统的引气，经过温度调节、压力调节、去除臭氧、水分、杂质等污染物后，通入由中空纤维膜构成的空气分离装置内分离成富氧气体和富氮气体，富氧气体排出机外，富氮气体则按不同的流量模式充入燃油箱进行洗涤或冲洗。
近年来，国内外一些公司和研究机构还在进行采用催化燃烧方法来消耗油箱气相空间的氧气和可燃蒸汽从而降低油箱可燃风险的方法，称之为“绿色惰化技术”（Green On-Board Inert Gas Generation System， GOBIGGS）。这种新型惰化技术具有几个重要优势：启动速度快，加之氧气在反应器中被消耗，惰化效率高、时间短；不向外排出燃油蒸汽，绿色环保。
但是现有技术中的耗氧型惰化系统因为需要预热装置和冷却装置，系统结构复杂、重量大，并且能量没有充分被利用。
发明内容
本发明提供一种飞机燃油箱耗氧型惰化系统，结构紧凑，部件精简，能充分利用能量。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种飞机燃油箱耗氧型惰化系统，氧浓度传感器、第一风机、第一电动调节阀、第一换热器、第二换热器、第二风机、第三风机、催化燃烧反应器、第四风机、第三换热器、控制器、水分离器、第二电动调节阀、止回阀。
氧浓度传感器的探头伸入待作业的油箱内，用于测量所述油箱内气体的氧浓度，油箱的气体出口、第一风机、第一电动调节阀、第一换热器的冷侧入口依次连接，第一换热器的冷侧出口、第二换热器的冷侧入口相连；第一换热器的热侧入口与第二风机的出口相连接，第一换热器的热侧出口通入机箱外空间，将气体排出机外。
第二换热器的冷侧出口、催化燃烧反应器、第三风机依次管道相连，第三风机的出口、第二换热器的热侧入口相连，第二换热器的热侧出口、温度传感器、第三换热器的热侧入口依次相连；第三换热器的冷侧入口与第四风机出口相连，第三换热器的冷侧出口通入机箱外空间，将气体排出机外。
第三换热器的热侧出口、水分离器、第二电动调节阀、止回阀、油箱的气体入口依次相连。
控制器连接氧浓度传感器，采集检测数据，还连接第四风机、第二风机、第二电动调节阀、止回阀、第一风机、第一电动调节阀、第三风机，控制其工作状态。
进一步的，油箱的气体出口处设置第一阻火器，油箱的气体入口处设置第二阻火器。
进一步的，第二换热器的热侧出口设置温度传感器。
进一步的，温度传感器连接控制器。
本发明的有益效果如下：
本发明将油箱上部气相空间燃油蒸汽和空气混合物经过飞机发动机尾气预热后通入到反应器中，通过催化床的作用，将燃油蒸汽分解成水蒸汽和二氧化碳，消耗氧气并释放热量，反应后的气体又通过换热器再次预热反应前的气体，并且引入冲压空气对反应后的气体进行冷却，冷却后的富氮气体流入油箱进行冲洗惰化，装置无需单独的加热装置机、冷却装置具有结构简单，重量轻等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是实施例的结构示意图。
其中，1-油箱、2-氧浓度传感器、3-第一阻火器、4-第一风机、5-第一电动调节阀、6-第一换热器、7-第二换热器、8-第二风机、9-第三风机、10-催化燃烧反应器、11-温度传感器、12-第四风机、13-第三换热器、14-控制器、15-水分离器、16-第二电动调节阀、17-止回阀、18-第二阻火器。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例提供一种飞机燃油箱耗氧型惰化系统，如图1所示，包括：氧浓度传感器2、第一阻火器3、第一风机4、第一电动调节阀5、第一换热器6、第二换热器7、第二风机8、第三风机9、催化燃烧反应器10、温度传感器11、第四风机12、第三换热器13、控制器14、水分离器15、第二电动调节阀16、止回阀17、第二阻火器18 。
氧浓度传感器2的探头伸入油箱1内，用于测量油箱1内气体的氧浓度，并连接并将测量结果传递给控制器14。
油箱1的气体出口、第一阻火器3、第一风机4、第一电动调节阀5、第一换热器6的冷侧入口依次管道相连，第一换热器6的冷侧出口、第二换热器7的冷侧入口管道相连。第一换热器6的热侧入口与第二风机8的出口相连接，热侧出口连接管道将气体排出机外。
第二换热器7的冷侧出口、催化燃烧反应器、第三风机9依次管道相连；第三风机9的出口、第二换热器7的热侧入口管道相连，第二换热器7的热侧出口、温度传感器11、第三换热器13的热侧入口依次管道相连；第三换热器13的冷侧入口与第四风机12出口管道相连，第三换热器13的冷侧出口连接管道将气体排出机外。
第三换热器13的热侧出口、水分离器15、第二电动调节阀16、止回阀17、第二阻焰器18依次管道相连。第二换热器7的热侧出口设置温度传感器11，用于测量第二换热器7的热侧出口温度，并将其传递给控制器14。
控制器14的输出端分别连接第四风机12、第二风机8、第二电动调节阀16、止回阀17、第一风机4、第一电动调节阀5、第三风机9。
本实施例的工作过程如下：
加热及反应工作过程
油箱1上部气相空间燃油蒸汽和空气混合气体在第一风机4的抽吸作用下，通过第一阻火器3，第一风机4后，由第一电动调节阀5调节气流、流经第一换热器、第二换热器（7）预热后通过催化燃烧反应器10进行催化燃烧反应，燃油蒸汽被分解成水和二氧化碳，氧气被消耗并释放热量，生成高温富氮气体。
冷却及惰化过程
催化燃烧反应器10反应后的高温富氮气体，在第三风机9的抽吸作用下，流经第二换热器7、第三换热器13被冷却，流经水分离器15排除凝结水，依次流经第二电动调节阀16、止回阀17、第二阻火器18后，流入油箱1进行冲洗惰化。
数据采集及控制过程
氧浓度传感器2通过探杆探测油箱4上部气相空间氧浓度并将信号传输到控制器14；当氧浓度大于给定值时，控制器14输出控制信号连通第一风机4、第二风机8、第三风机9、第四风机12、第一电动调节阀5、第二电动调节阀16、止回阀17系统开始工作；当氧浓度小于给定值时，系统停止工作；
温度传感器11测量第二换热器热侧出口温度，并将信号传递给控制器14，控制器14输出控制信号调节第四风机12风量大小，保证气体得到足够冷却。
本发明的有益效果如下：
本发明将油箱上部气相空间燃油蒸汽和空气混合物经过飞机发动机尾气预热后通入到反应器中，通过催化床的作用，将燃油蒸汽分解成水蒸汽和二氧化碳，消耗氧气并释放热量，反应后的气体又通过换热器再次预热反应前的气体，并且引入冲压空气对反应后的气体进行冷却，冷却后的富氮气体流入油箱进行冲洗惰化，装置无需单独的加热装置机、冷却装置具有结构简单，重量轻等优点。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种飞机燃油箱耗氧型惰化系统，其特征在于，包括：氧浓度传感器（2）、第一风机（4）、第一电动调节阀（5）、第一换热器（6）、第二换热器（7）、第二风机（8）、第三风机（9）、催化燃烧反应器（10）、第四风机（12）、第三换热器（13）、控制器（14）、水分离器（15）、第二电动调节阀（16）、止回阀（17）；
氧浓度传感器（2）的探头伸入待作业的油箱（1）内，油箱（1）的气体出口、第一风机（4）、第一电动调节阀（5）、第一换热器（6）的冷侧入口依次连接，第一换热器（6）的冷侧出口、第二换热器（7）的冷侧入口相连；第一换热器（6）的热侧入口与第二风机（8）的出口相连接，第一换热器（6）的热侧出口通入机箱外空间；
第二换热器（7）的冷侧出口、催化燃烧反应器（10）、第三风机（9）依次管道相连，第三风机（9）的出口、第二换热器（7）的热侧入口相连，第二换热器（7）的热侧出口、温度传感器（11）、第三换热器（13）的热侧入口依次相连；第三换热器（13）的冷侧入口与第四风机（12）出口相连，第三换热器（13）的冷侧出口通入机箱外空间；
第三换热器（13）的热侧出口、水分离器（15）、第二电动调节阀（16）、止回阀（17）、油箱的气体入口（18）依次相连；
控制器（14）和氧浓度传感器（2）、第四风机（12）、第二风机（8）、第二电动调节阀（16）、止回阀（17）、第一风机（4）、第一电动调节阀（5）、第三风机（9）连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，油箱（2）的气体出口处设置第一阻火器（3），油箱（2）的气体入口处设置第二阻火器（18）。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第二换热器（3）的热侧出口设置温度传感器（11）。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，温度传感器（11）连接控制器（14）。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2161397A (en) * | 1984-07-11 | 1986-01-15 | Michael George Berry | Exhaust catalytic combustor |
| WO2002028714A1 (en) * | 2000-10-02 | 2002-04-11 | L'air Liquide, Society Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Aircraft fuel tank inerting |
| CN104691770A (zh) * | 2013-12-06 | 2015-06-10 | 伊顿有限公司 | 机载惰性气体生成系统 |
| CN104843189A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-08-19 | 南京航空航天大学 | 一种催化燃烧惰化油箱的装置及其方法 |
| US20150353201A1 (en) * | 2014-03-27 | 2015-12-10 | Honeywell International Inc. | Aircraft systems and methods with integrated tank inerting and power generation |
| US20180037334A1 (en) * | 2016-08-03 | 2018-02-08 | Hamilton Sundstrand Corporation | Catalytic fuel tank inerting apparatus for aircraft |
| CN108557090A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-09-21 | 南京航空航天大学 | 一种利用发动机尾气热量的机载耗氧型惰化系统 |
| CN210116649U (zh) * | 2019-01-22 | 2020-02-28 | 南京航空航天大学 | 一种飞机燃油箱耗氧型惰化系统 |
-
2019
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2161397A (en) * | 1984-07-11 | 1986-01-15 | Michael George Berry | Exhaust catalytic combustor |
| WO2002028714A1 (en) * | 2000-10-02 | 2002-04-11 | L'air Liquide, Society Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Aircraft fuel tank inerting |
| CN104691770A (zh) * | 2013-12-06 | 2015-06-10 | 伊顿有限公司 | 机载惰性气体生成系统 |
| US20150353201A1 (en) * | 2014-03-27 | 2015-12-10 | Honeywell International Inc. | Aircraft systems and methods with integrated tank inerting and power generation |
| CN104843189A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-08-19 | 南京航空航天大学 | 一种催化燃烧惰化油箱的装置及其方法 |
| US20180037334A1 (en) * | 2016-08-03 | 2018-02-08 | Hamilton Sundstrand Corporation | Catalytic fuel tank inerting apparatus for aircraft |
| CN108557090A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-09-21 | 南京航空航天大学 | 一种利用发动机尾气热量的机载耗氧型惰化系统 |
| CN210116649U (zh) * | 2019-01-22 | 2020-02-28 | 南京航空航天大学 | 一种飞机燃油箱耗氧型惰化系统 |
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