CN111516882B - 飞机机舱的加热通风系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种飞机机舱的加热通风系统，该系统包括通风空气管路、第一换热器和第二换热器。通风空气管路包括输入通风空气的入口和输出加热空气的出口。第一换热器位于通风空气管路的入口与出口之间，在第一换热器的热边输入第一热源，以通过第一热源对通风空气进行加热形成加热空气，加热空气从第一换热器输出通过通风空气管路的出口释放到下游。第二换热器在第二换热器的热边输入来自飞机空调组件的冲压空气排气的高温排气，在第二换热器的冷边输入来自飞机空调组件安装区域的区域空气，以通过高温排气对区域空气进行加热并在第二换热器的热边输出以形成第一热源。由此改善飞机货舱的加热通风效率。

Description

飞机机舱的加热通风系统

技术领域

本发明涉及一种加热通风系统，尤其涉及飞机机舱的加热通风系统，具体地，涉及货舱的加热通风系统。

背景技术

由于商用飞机运营范围广，使用环境特殊，外部环境变化较大，飞机在巡航状态下，货舱内的温度会随着外界温度的急剧降低而下降，正常巡航状态下，飞机外部的大气温度在-30℃至-70℃之间，由于货舱内部无发热设备和生物，若不对货舱进行通风和加热，飞机货舱内的温度会降低到0℃以下，若要在飞机货舱内运送活物，活物将无法长时间耐受这样的低温。因此，当飞机有运送活物的要求时，都会对飞机货舱进行通风加热。

目前，大多数飞机的货舱通风加热采用电加热器对通风空气进行加热，或者用来自APU(辅助动力系统)、发动机的高温热空气对通风空气进行配平加热。但无论是电加热器，还是高温热配平空气，最终都将转化为飞机的燃油消耗，增加飞机货舱加热的经济成本。

在民用飞机中，飞机货舱顶部为客舱地板下部夹层，货舱两侧是货舱三角区，货舱三角区与客舱11相通，客舱内的空气经由货舱三角区排出机舱外，货舱三角区靠近蒙皮的一侧铺设有绝热隔声层，因此，货舱三角区的空气温度与客舱内的空气温度非常接近，而货舱中间区域的温度比较低。为了提供该区域的温度，例如，目前，民用飞机货舱加热采用的都是对货舱通风空气加热的方式，有的飞机是在货舱通风管道的入口端加装加热器，对货舱通风空气进行加热；有的飞机是对货舱的通风空气进行热配平，这两种方式需要消耗飞机的电能或来自发动机的热配平空气，最终都会间接地增加飞机的燃油消耗量。另外，这两种货舱加热方式都受货舱内部装载货物的影响，通风空气流通不畅，货舱的加热效率低，货舱内温度均匀性差。

因此，本发明的目的是改善货舱加温和运送活物的通风加热方式，有效改善货舱内巡航阶段温度偏低的通风方式，解决货舱加热效果差、燃油消耗大的缺点。

发明内容

为此，根据本发明，提供一种飞机机舱的加热通风系统，包括：

通风空气管路，包括输入通风空气的入口和输出加热空气的出口；

第一换热器，位于通风空气管路的入口与出口之间，在第一换热器的热边输入第一热源，以通过第一热源对通风空气进行加热形成加热空气，加热空气从第一换热器输出通过通风空气管路的出口释放到下游；

其中，机舱加热通风系统还包括：

第二换热器，在第二换热器的热边输入来自飞机空调组件的冲压空气排气的高温排气，在第二换热器的冷边输入来自飞机空调组件安装区域的区域空气，以通过高温排气对区域空气进行加热并在第二换热器的热边输出以形成第一热源。

较佳地，在上述技术方案的基础上，飞机机舱的加热通风系统还包括区域空气管路。区域空气管路形成在区域空气入口与区域空气排气口之间的区域空气回路，区域空气入口与区域空气排气口都位于第二换热器，沿区域空气管路，区域空气通过区域空气入口从第二换热器的冷边进入第二换热器，在被加热后从第二换热器的热边输出并进入第一换热器的热边，在第一换热器中被热交换后从第一换热器输出进入第二换热器，从第二换热器的区域空气排气口排出。

较佳地，在上述技术方案的基础上，飞机机舱的加热通风系统还包括冲压空气排气管路，第二换热器位于冲压空气排气管路中，使得高温排气沿冲压空气排气管路从第二换热器的热边输入从第二换热器的冷边排出。

较佳地，在上述技术方案的基础上，飞机机舱的加热通风系统还包括：

控制器，控制器控制机舱加热通风系统的运行；

通风管路温度传感器，通风管路温度传感器位于通风空气管路的入口，以检测通风空气的温度；以及

送风区域温度传感器，送风管路温度传感器位于通风空气管路的出口的下游，以检测送风区域温度传感器周围空气的温度；

其中，通风管路温度传感器和送风区域温度传感器连接于控制器(1)，控制器(1)根据通风管路温度传感器和送风区域温度传感器检测的数据来控制机舱加热通风系统的启动。

较佳地，在上述技术方案的基础上，飞机机舱的加热通风系统还包括：

第一风扇，第一风扇位于通风空气管路中，设置在第一换热器与通风空气管路的出口之间，通过第一风扇的运行通风空气被第一换热器加热后流动到通风空气管路的出口的下游；以及

第二风扇，第二风扇位于区域空气管路中，设置在第一换热器的下游与第二换热器之间，通过第二风扇的运行从第二换热器输出的区域空气输入到第一换热器的热边以加热通风空气；

其中，第一风扇和第二风扇连接于控制器，控制器控制第一风扇和第二风扇的启动和转速。

较佳地，在上述技术方案的基础上，飞机机舱的加热通风系统还包括流量活门，流量活门位于通风空气管路中，设置在第一换热器的上游，以控制进入第一换热器的通风空气的流量。其中，流量活门连接于控制器，控制器控制流量活门的启动和打开程度。

较佳地，在上述技术方案的基础上，通风空气管路的出口的下游是机舱的货舱。

较佳地，在上述技术方案的基础上，送风区域温度传感器位于货舱内，机舱加热通风系统还包括设置在货舱内的送风管路，送风管路流体连通于通风空气管路的出口，以将加热空气释放到货舱内。

较佳地，在上述技术方案的基础上，飞机机舱的加热通风系统还包括送风面板，送风面板设置在货舱内并具有多个通风小孔，通风小孔与送风管路流体连通，使得加热空气释放到货舱内。

较佳地，在上述技术方案的基础上，飞机机舱的加热通风系统还包括排气管路，排气管路与货舱的内部流体连通，使得货舱内的空气经由排气管路排到外部。

技术效果

本发明可以减小加热器或配平热空气的使用，对冲压空气高温废气进行热量回收，增加飞机的燃油经济性。同时，本发明可以弥补单个通风口通过向货舱内部输送热空气的通风加热系统的不足(通风空气容易受内部装载货物的影响，通风不畅，加热不均匀，加热效率低)，改善货舱的加热通风效率。

附图说明

图1是飞机货舱加热通风系统运行原理图；

图2是图1所示系统中的货舱侧壁的送风面板的立体示意图。

上述附图仅仅是示意性的，未严格按照比例绘制。

图中的附图标记在附图和实施例中的列表：

1－控制器；

2－流量活门；

3－第二风扇；

4－区域空气管路；

5－冲压空气排气管路；

6－第二换热器；

7－第一风扇；

8－通风管路温度传感器；

9—送风区域温度传感器；

10－送风管路；

11－送风面板；

12－排气管路；

13－通风空气管路；

14－高温排气；

15－通风空气；

16－第一换热器；

17－货舱；

18－通风小孔；

19－区域空气。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来进一步描述本发明，从而更清楚地了解本发明的发明原理和有益的技术效果。

图1示出了根据本发明的飞机机舱的加热通风系统，尤其是货舱17的加热通风系统，该加热通风系统包括通风空气管路13、第一换热器16和第二换热器6。

通风空气管路13包括输入通风空气15的入口和输出通风空气15被加热后的加热空气的出口，第一换热器16位于通风空气管路13的入口与出口之间，通风空气15从通风空气管路13的入口输入，在第一换热器16的热边输入第一热源，以通过第一热源对通风空气15进行加热形成加热空气，加热空气从第一换热器16输出通过通风空气管路13的出口释放到下游，在本发明的实施例中，释放到飞机货舱17。第二换热器6在第二换热器6的热边输入来自飞机空调组件冲压空气排气的高温排气14，在第二换热器6的冷边输入来自飞机空调组件安装区域的区域空气19，以通过高温排气14对区域空气19进行加热并在第二换热器6的热边输出以形成第一热源。

为了形成第一热源，加热通风系统还包括区域空气管路4和冲压空气排气管路5。区域空气管路4形成在区域空气19入口与区域空气19排气口之间的区域空气回路，区域空气19入口与区域空气19排气口都位于第二换热器6，沿区域空气管路4，区域空气19通过区域空气19入口从第二换热器6的冷边进入第二换热器6，在第二换热器6中通过热交换被加热后从第二换热器6的热边输出并进入第一换热器16的热边，在第一换热器16通过热交换加热通风空气15后从第一换热器16输出进入第二换热器6，从第二换热器6的区域空气19排气口排出。第二换热器6位于冲压空气排气管路5中，使得高温排气14沿冲压空气排气管路5从第二换热器6的热边输入从第二换热器6的冷边排出。

此外，根据本发明的实施例，如图1所示，还包括控制器1、通风管路温度传感器8、送风区域温度传感器9、第一风扇7和第二风扇3。控制器1控制机舱加热通风系统的运行；通风管路温度传感器8位于通风空气管路13的入口，以检测通风空气15的温度；通风管路温度传感器8位于通风空气管路13的出口的下游，在本实施例中，位于货舱17内，以检测送风区域温度传感器9周围空气的温度，即，检测货舱17内空气的温度；第一风扇7位于通风空气管路13中，设置在第一换热器16与通风空气管路13的出口之间，通过第一风扇7的运行通风空气15被第一换热器16加热后流动到下游；第二风扇3位于区域空气管路4中，设置在第一换热器16的下游与第二换热器6之间，通过第二风扇3的运行区域空气19在第二换热器6进行热交换吸收热量后从第二换热器6输出再输入到第一换热器16的热边。通风管路温度传感器8和送风区域温度传感器9连接于控制器1，控制器1根据通风管路温度传感器8和送风区域温度传感器9检测的数据来控制机舱加热通风系统的启动。第一风扇7和第二风扇3连接于控制器1，控制器1根据实际需要控制第一风扇7和第二风扇3的启动和转速。

为了调节流量，加热通风系统还包括流量活门2，流量活门2位于通风空气管路13中，设置在第一换热器16的上游，以控制进入第一换热器16的通风空气15的流量。流量活门2连接于控制器1，控制器1控制流量活门2的启动和打开程度。

为了将从通风空气管路13的出口输出的加热空气输送到货舱17内，机舱加热通风系统还包括设置在货舱17内的送风管路10，送风管路10流体连通于通风空气管路13的出口，以将加热空气释放到货舱17内。

如图2所示，货舱17内还包括送风面板11，送风面板11设置在货舱17内并具有多个通风小孔18，通风小孔18与送风管路10流体连通，使得加热空气释放到货舱17内。

为能够循环货舱17的空气，货舱17还设置排气管路12，排气管路12与货舱17的内部流体连通，使得货舱17内的空气经由排气管路12排到外部。

如上，本发明的飞机机舱的加热通风系统为货舱17侧壁均匀输送热空气，该加热通风系统可以根据货舱17内的送风区域温度传感器9检测到的货舱17内部温度，及货舱17内的温度和设定温度的差异，实时地启动加热通风系统，更高效地对货舱17进行加热，本发明中的货舱17通风加热的热源来自飞机内部的空调组件冲压空气排气的高温废热回收，正常情况下，冲压空气完成对空调组件换热器的冷却后，高温气体就会通过排气管道排到飞机外部，冲压空气这部分热能就会被浪费掉，本发明中的加热通风系统对冲压空气高温废气进行热量回收，提高飞机的能源利用率，间接地降低飞机的燃油消耗率。该货舱17加热通风方式包括如下步骤：

1)在货舱17内安装送风区域温度传感器9，用于检测货舱17内的温度为控制单元提供货舱17温度的实时监控；

2)在冲压空气排气管路5上安装第二换热器6，该第二换热器6用于对冲压空气高温排气14进行热量回收；

3)在通风空气管路13上安装第一换热器16，该第一换热器16用于对通入货舱17的通风空气15进行加热；

4)当货舱17内的送风区域温度传感器9检测到的温度低于温度设定值时，控制器1启动第一和第二风扇7、3。其中：第二风扇3开启后，空调组件安装区域的区域空气19通过第二换热器6与冲压空气高温排气14进行热交换吸收热量后进入第一换热器16的热边进行热交换，最后通过第二换热器6的排气口排除机外；第一风扇7开启后，从冲压空气高温排气14吸收热量后的区域空气19通过第一换热器16将热量再传给通风空气15，被加热后的通风空气15最终被分配至货舱17内；

5)当货舱17内的送风区域温度传感器9检测到货舱17内部空气温度高于设定值时，控制器1将发出信号，关闭第一加热风扇7、第二加热风扇3和流量活门2，停止对货舱17通风空气15进行加热；

6)第二风扇3的转速由安装在第二风扇3上游的通风管路温度传感器8和送风区域温度传感器9度确定的货舱17热载荷确定；

7)在货舱17的侧壁安装有送风面板11，送风面板11上均匀等距布置有通风小孔18，经过第二换热器16冷边的被加热的加热空气经送风面板11上的小孔均匀的进入货舱17内部；

8)将货舱17内加热后的空气经由货舱17后部的排气管路排到飞机外部；

9)当货舱17加热功能处于关闭状态时，冲压空气通过排气管道排到飞机外部。

用于检测货舱区域温度传感器和导管温度传感器为空调系统部件。

用于为货舱提供加热通风空气的风扇、活门、送风面板、换热器、控制器、通风及排气管道为飞机空调系统部件。

以上根据附图描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种飞机机舱的加热通风系统，包括：

通风空气管路(13)，包括输入通风空气(15)的入口和输出加热空气的出口；

第一换热器(16)，位于所述通风空气管路(13)的所述入口与所述出口之间，在所述第一换热器(16)的热边输入第一热源，以通过所述第一热源对所述通风空气(15)进行加热形成所述加热空气，所述加热空气从第一换热器(16)输出通过所述通风空气管路(13)的所述出口释放到下游；

其特征在于：

所述下游是机舱的货舱(17)；

所述加热通风系统还包括：

第二换热器(6)，在所述第二换热器(6)的热边输入来自飞机空调组件的冲压空气排气的高温排气(14)，在所述第二换热器(6)的冷边输入来自所述飞机空调组件安装区域的区域空气(19)，以通过所述高温排气(14)对所述区域空气(19)进行加热并在所述第二换热器(6)的热边输出以形成所述第一热源；

设置在所述货舱(17)内的送风管路(10)，所述送风管路(10)流体连通于所述通风空气管路(13)的所述出口，以将所述加热空气释放到所述货舱(17)内；

送风面板(11)，所述送风面板(11)设置在所述货舱(17)内并具有多个通风小孔(18)，所述通风小孔(18)与所述送风管路(10)流体连通，使得所述加热空气释放到所述货舱(17)内；

排气管路(12)，所述排气管路(12)与所述货舱(17)的内部流体连通，使得所述货舱(17)内的空气经由所述排气管路(12)排到外部。

2.如权利要求1所述的飞机机舱的加热通风系统，其特征在于还包括：

区域空气管路(4)，所述区域空气管路(4)形成在区域空气(19)入口与区域空气(19)排气口之间的区域空气回路，所述区域空气(19)入口与所述区域空气(19)排气口都位于所述第二换热器(6)，沿所述区域空气管路(4)，所述区域空气(19)通过所述区域空气(19)入口从所述第二换热器(6)的所述冷边进入所述第二换热器(6)，在被加热后从所述第二换热器(6)的热边输出并进入所述第一换热器(16)的热边，在所述第一换热器(16)中被热交换后从所述第一换热器(16)输出进入所述第二换热器(6)，从所述第二换热器(6)的所述区域空气(19)排气口排出。

3.如权利要求2所述的飞机机舱的加热通风系统，其特征在于还包括：

冲压空气排气管路(5)，所述第二换热器(6)位于所述冲压空气排气管路(5)中，使得所述高温排气(14)沿所述冲压空气排气管路(5)从所述第二换热器(6)的热边输入从所述第二换热器(6)的冷边排出。

4.如权利要求3所述的飞机机舱的加热通风系统，其特征在于还包括：

控制器(1)，所述控制器(1)控制所述加热通风系统的运行；

通风管路温度传感器(8)，所述通风管路温度传感器(8)位于所述通风空气管路(13)的所述入口，以检测所述通风空气(15)的温度；以及

送风区域温度传感器(9)，所述送风区域温度传感器(9)位于所述通风空气管路(13)的所述出口的下游，以检测所述送风区域温度传感器(9)周围空气的温度；

其中，所述通风管路温度传感器(8)和所述送风区域温度传感器(9)连接于所述控制器(1)，所述控制器(1)根据所述通风管路温度传感器(8)和所述送风区域温度传感器(9)检测的数据来控制所述加热通风系统的启动。

5.如权利要求4所述的飞机机舱的加热通风系统，其特征在于还包括：

第一风扇(7)，所述第一风扇(7)位于所述通风空气管路(13)中，设置在所述第一换热器(16)与所述通风空气管路(13)的所述出口之间，通过所述第一风扇(7)的运行所述通风空气(15)被所述第一换热器(16)加热后流动到所述通风空气管路(13)的所述出口的所述下游；以及

第二风扇(3)，所述第二风扇(3)位于所述区域空气管路(4)中，设置在所述第一换热器(16)的下游与所述第二换热器(6)之间，通过所述第二风扇(3)的运行从所述第二换热器(6)输出的所述区域空气(19)输入到所述第一换热器(16)的热边以加热所述通风空气(15)；

其中，所述第一风扇(7)和所述第二风扇(3)连接于所述控制器(1)，所述控制器(1)控制所述第一风扇(7)和所述第二风扇(3)的启动和转速。

6.如权利要求5所述的飞机机舱的加热通风系统，其特征在于还包括：

流量活门(2)，所述流量活门(2)位于所述通风空气管路(13)中，设置在所述第一换热器(16)的上游，以控制进入所述第一换热器(16)的所述通风空气(15)的流量，

其中，所述流量活门(2)连接于所述控制器(1)，所述控制器(1)控制所述流量活门(2)的启动和打开程度。

7.如权利要求4所述的飞机机舱的加热通风系统，其特征在于，

所述送风区域温度传感器(9)位于所述货舱(17)内。

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