CN112937874A - 一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统，属于飞机机载机电系统领域。本发明将飞行器环境控制系统和机载中空纤维膜制氮燃油箱惰化系统进行耦合，采用逆升压三轮环控技术，利用座舱环境控制系统中冷却涡轮输出功率带动压气机，抽吸并提升机载中空纤维膜制氮燃油箱惰化系统中排放的富氧气体至座舱，以实现座舱弥散式供氧。本发明采用耦合设计方法充分回收利用了机载中空纤维膜制氮燃油箱惰化系统中排放废气，有效提高了座舱氧分压，它不仅提高了乘员舒适性，降低了高空缺氧给乘客带来的不良反应，在相同座舱氧分压下减少了座舱内外压差；而且系统结构简单、能量利用率高、易于调节和控制、具有高的可靠性，便于实现。

Description

一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统

技术领域

本发明属于飞行器环境控制领域，尤其涉及一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统及工作方法。

背景技术

为了保障乘员的生命安全，处于高空环境的飞机座舱需要增压，以提高座舱环境中气体的氧分压，保障乘员正常呼吸需要，但座舱增压的同时也带来了座舱内外压差的增加，它不仅可能导致爆破减压时对乘员产生的更大伤害，而且使得座舱结构强度要求更高，飞机重量增加；因此，当前在飞机座舱环境控制系统设计中，均是以乘员生理安全极限作为控制指标，在不导致乘员生理损伤的前提下，尽可能降低座舱内外压差，它直接带来了座舱氧分压不足、乘员舒适感差、甚至导致疾病产生等一系列问题。当代民机市场的竞争，更多地体现在座舱舒适性竞争上，因此，提高座舱氧分压、给乘客带来更好的乘机感受十分重要。

与此同时，飞机燃油箱燃烧爆炸对飞行安全也构成极大威胁，同时伴随着巨大的经济损失及恶劣的社会影响，自有动力飞行以来，油箱燃爆就成为一个与飞机燃油系统设计和使用相关、反复出现的问题。

要抑制飞机燃油系统的燃烧与爆炸，提高飞机的安全性，无疑，可以从控制点火源、氧气浓度、可燃蒸汽浓度和减轻燃油蒸汽点燃影响等方面着手。为此，各国军方及民用航空业均开展了大量相关研究，美国民航总局（FAA）已颁布了一系列的修正案、咨询通告和适航规章，强制要求在民用飞机燃油箱内采用有效技术措施以减少点火源（SFAR 88）、降低可燃蒸气浓度（AC 25.981-2A）、降低运输类飞机燃油箱可燃性暴露时间（FAR 25.981）。基于上述适航规章的要求，燃油箱防火抑爆系统设计逐渐步入实用阶段，为飞机及飞机燃油系统提供了安全保障。

大量地面与飞行试验研究和各种防火抑爆技术措施的实际应用结果已表明：机载燃油箱惰化，是保障油箱安全性的一项可行、高效、经济的技术方法。机载燃油箱惰化是指惰性气体由机载设备产生，并用之充填燃油箱上部气相空间，以保障油箱的安全。随着膜分离技术的突破，中空纤维膜燃油箱惰化技术已成为当前军机、民机燃油箱惰化的主流技术，它将引气进行限流、降温、除杂等预处理，再经过中空纤维膜空气分离器进行氧氮分离，形成高浓度的富氮气体，富氮气体经过分配系统输送至油箱，而分离出来的富氧气体则作为废气排出机外，它不仅造成了浪费，而且带来了安全隐患。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统，本发明的耦合系统将飞行器环境控制系统和机载中空纤维膜制氮燃油箱惰化系统进行耦合，解决了现有技术中存在的资源浪费以及安全隐患的技术缺陷。

本发明是这样实现的：

一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统，所述的系统包括发动机、第一换热器、第二换热器，所述的第一换热器、第二换热器均包含热侧通道和冷侧通道；

所述的发动机后分别设置第一单向活门、以及高压引气关断活门、空气风扇调节活门来分别控制中压引气、高压引气、冷却空气；

所述的第一单向活门后连接于预冷器，所述的预冷器包含热侧通道和冷侧通道，所述的第一单向活门与预冷器热侧通道入口管道连接，所述的关断活门与预冷器热侧通道入口管道连接；所述的空气风扇调节活门和预冷器冷侧通道入口管道连接；

所述的预冷器的热测通道出口依次连接关断活门，压力调节器，流量控制活门；所述的流量控制活门连接于第一换热器热侧通道入口，第一换热器热侧通道出口依次连接于水分离器、三通阀，所述水分离器液态水出口通过管道喷淋至第二换热器冷侧通道入口；

所述的三通阀后分为两路：一路连接于冷却涡轮；另一路后连接于过滤器、油雾分离器、中空纤维膜分离器；

所述的冷却涡轮出口依次连接温度控制活门、第三单向活门、第一电动调节阀、混合室；所述混合室出口依次连接于最低温度限制器，第一温度传感器，最高温度限制器，第一压力传感器和座舱；所述座舱的回风通道出口通过再循环空气过滤器，第四单向活门，座舱空气再循环风扇与混合室的回风通道入口连接。

进一步，所述的压力调节器以及流量控制活门之间还设置有辅助动力装置，所述的辅助动力装置经APU供气关断活门、第二单向活门、隔离活门连接于流量控制活门。

进一步，所述的第一换热器、第二换热器冷侧通道入口和出口均接外界空气。

进一步，所述的中空纤维膜分离器包括富氧气体出口、富氮气体出口；中空纤维膜分离器的富氧气体出口依次连接于压气机、第二换热器、混合室；所述中空纤维膜分离器的富氮气体出口依次连接于第二压力传感器、第二温度传感器、第二电动调节阀、第一火焰抑制器、燃油箱；所述的燃油箱气体出口与第二火焰抑制器通过管道相连，并排入大气环境。

进一步，所述的冷却涡轮，压气机通过轴相连接，所述的冷却涡轮前还通过轴相连接于风扇；所述的冷却涡轮膨胀作功，驱动同轴的风扇和压气机工作；所述的风扇设置在第一换热器和第二换热器冷侧通道和外界空气相连的管道中，用于驱动冲压空气冷气流。

进一步，所述的耦合系统通过自动控制器控制，具体的，所述的自动控制器的电流输入端分别和最低温度限制器，第一温度传感器，最高温度限制器，第一压力传感器，第二压力传感器，第二温度传感器、氧浓度传感器电气相连；所述的氧浓度传感器的探头伸入所述燃油箱内，用于检测燃油箱内气体的氧浓度，并将其传递给所述自动控制器；所述的自动控制器的电流输出端分别和压力调节器、温度控制活门，三通阀、第一电动调节阀、第二电动调节阀电气相连。

本发明还公开了一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统的工作方法，所述的系统的工作方法包括引气输送与制冷过程、制氮油箱惰化与富氧气体增压过程、数据采集与控制过程。

所述的引气输送与制冷过程具体为：

发动机中压引气经第一单向活门进入预冷器热侧通道入口，发动机高压引气经高压引气关断活门控制；当中压压气机压力不能满足系统要求时，高压引气关断活门自动打开，高压引气也进入到预冷器；从发动机压气机引出的高温高压空气经预冷器冷却，冷却空气是从发动机风扇引来的空气；预冷器冷却空气进口管道上装有空气风扇调节活门，用来控制预冷器引气出口温度；经过预冷器冷却的引气再经过关断活门，压力调节器，流量控制活门通入第一换热器热侧通道入口；

当地面发动机不工作时，使用辅助动力装置供气，经APU供气关断活门，第二单向活门，隔离活门，流量控制活门通入第一换热器热侧通道入口管道；

经过预调压力和温度的发动机引气进入制冷组件；引气首先进入第一换热器，由冲压空气预冷后进入水分离器；从水分离器中除去的水，由喷嘴喷淋至第二换热器冷侧通道冲压空气进口，通过蒸发冷却冲压空气，用以提高热交换器的效率；第一换热器、第二换热器冷源由风扇抽吸冲压空气提供；

经水分离器除水后的新鲜空气经三通阀分为两路，一路进入冷却涡轮入口膨胀降温，一路经过滤器、油雾分离器进入机载制氮油箱惰化系统；

经冷却涡轮膨胀降温后的新鲜空气经温度控制活门、第三单向活门、第一电动调节阀通入混合室；由混合室排出的调制空气经过最低温度限制器，第一温度传感器，最高温度限制器，第一压力传感器供入座舱；座舱的部分回风经过再循环空气过滤器，第四单向活门，座舱空气再循环风扇也进入混合室与新鲜空气、增压后的富氧气体充分混合。

所述的制氮油箱惰化与富氧气体增压过程具体为：

三通阀的一路气体通入中空纤维膜分离器，中空纤维膜分离器将混合气体分离为富氧气体和富氮气体；其中，所产生的富氧气体经过压气机增压，再由第二换热器降温后通入混合室；产生的富氮气体通过第二压力传感器，第二温度传感器，第二电动调节阀，第一火焰抑制器通入燃油箱，对燃油箱气相空间实施惰化，燃油箱排出废气通过第二火焰抑制器排入大气。

所述的数据采集与控制过程具体为：

氧浓度传感器检测燃油箱内气体的氧浓度，并将信号传递给所述自动控制器，当氧浓度高于预设氧浓度时，所述的自动控制器开启三通阀、第二电动调节阀，机载制氮燃油箱惰化系统工作，产生的富氮气体通入燃油箱对其上部气相空间进行惰化，当氧浓度低于预设氧浓度时，所述自动控制器关闭三通阀、第二电动调节阀，机载制氮燃油箱惰化系统停止工作；

最低温度限制器，第一温度传感器，最高温度限制器测得进入座舱气体的温度，并将信号传输到所述自动控制器；当温度高于/低于预设温度时，所述自动控制器输出控制信号调节温度控制活门的开度；

第二温度传感器测得进入燃油箱富氮气体的温度，并将信号传输给所述自动控制器；当温度高于/低于预设温度，所述自动控制器输出控制信号调节第二电动调节阀开度；

第一压力传感器测得进入座舱前的气体压力，第二压力传感器测得进入燃油箱前的气体压力，并将信号传输到所述自动控制器；当压力高于/低于预设压力，所述自动控制器输出控制信号调节压力调节器开度。

本发明与现有技术的有益效果在于：

本发明将飞行器环境控制系统和机载中空纤维膜制氮燃油箱惰化系统进行耦合，采用逆升压三轮结构，利用座舱环境控制系统中冷却涡轮输出功率带动压气机，抽吸并提升机载中空纤维膜制氮燃油箱惰化系统中排放的富氧气体至座舱，以实现座舱弥散式供氧，提高座舱氧分压。与现有技术相比，本发明不仅解决了当前环境控制系统中座舱氧分压不足问题，给乘员带来了更好的舒适感（如在相同座舱氧分压的前提下，则可有效缩小座舱内外压差，降低结构重量），而且，充分利用了制氮油箱惰化系统排放废气，提高了制氮系统的安全性。即：本发明采用耦合设计方法充分回收利用了机载中空纤维膜制氮燃油箱惰化系统中排放废气，有效提高了座舱氧分压，不仅提高了乘员舒适性，降低了高空缺氧给乘客带来的不良反应，解决了富氧气体直接排放所带来的安全隐患，而且系统结构简单、能量利用率高、易于调节和控制、具有高的可靠性，便于实现。

附图说明

图1为本发明一种实现飞机座舱环境弥散式供氧的逆升压式三轮环境控制系统示意图；

其中，1-发动机，2-空气风扇调节活门，3-第一单向活门，4-高压引气关断活门，5-预冷器，6-关断活门，7-压力调节器，8-流量控制活门，9-辅助动力装置，10-APU供气关断活门，11-第二单向活门，12-隔离活门，13-第一换热器，14-水分离器，15-三通阀，16-风扇，17-冷却涡轮，18-温度控制活门，19-第三单向活门，20-第一电动调节阀，21-混合室，22-最低温度限制器，23-第一温度传感器，24-最高温度限制器，25-第一压力传感器，26-座舱，27-再循环空气过滤器，28-第四单向活门，29-座舱空气再循环风扇，30-过滤器，31-油雾分离器，32-中空纤维膜膜分离器，33-压气机，34-第二换热器，35-第二压力传感器，36-第二温度传感器，37-第二电动调节阀，38-第一火焰抑制器，39-燃油箱，40-氧浓度传感器，41-第二火焰抑制器，42自动控制器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下列举实例对本发明进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统包括发动机1，空气风扇调节活门2，第一单向活门3，高压引气关断活门4，预冷器5，关断活门6，压力调节器7，流量控制活门8，辅助动力装置9， APU供气关断活门10，第二单向活门11，隔离活门12，第一换热器13，水分离器14，三通阀15，风扇16，冷却涡轮17，温度控制活门18，第三单向活门19，第一电动调节阀20，混合室21，最低温度限制器22，第一温度传感器23，最高温度限制器24，第一压力传感器25，座舱26，再循环空气过滤器27，第四单向活门28，座舱空气再循环风扇29，过滤器30，油雾分离器31，中空纤维膜膜分离器32，压气机33，第二换热器34，第二压力传感器35，第二温度传感器36，第二电动调节阀37，第一火焰抑制器38，燃油箱39，氧浓度传感器40，第二火焰抑制器41，自动控制器42。

所述的预冷器5，第一换热器13，第二换热器34均包含热侧通道和冷侧通道；所述风扇16，冷却涡轮17，压气机33通过轴依次连接；冷却涡轮17膨胀作功，驱动同轴的风扇16和压气机33工作；所述风扇16设置在第一换热器13和第二换热器34冷侧通道和外界空气相连的管道中，用于驱动冲压空气冷气流；

所述发动机1中压引气经第一单向活门3与预冷器5热侧通道入口管道连接，高压引气经高压引气关断活门4与预冷器5热侧通道入口管道连接，发动机风扇提供的引气通过风扇空气调节活门2和预冷器5冷侧通道入口管道连接，为预冷器5提供冷却空气；

所述预冷器5热测通道出口通过关断活门6，压力调节器7，流量控制活门8和第一换热器13热侧通道入口管道连接；

所述辅助动力装置9经APU供气关断活门10，第二单向活门11，隔离活门12，流量控制活门8和第一换热器13热侧通道入口管道连接；

所述第一换热器13热侧通道出口与水分离器14入口通过管道相连，第一换热器13冷侧通道入口和出口均接外界空气；

所述水分离器14出口经三通阀15分为两路，一路和冷却涡轮17入口通过管道连接，一路经过滤器30、油雾分离器31和中空纤维膜膜分离器32入口连接；所述水分离器14液态水出口通过管道喷淋至第二换热器34冷侧通道入口，以提高换热器效率；

所述冷却涡轮17出口、温度控制活门18、第三单向活门19、第一电动调节阀20、混合室21通过管道依次连接；所述混合室21经最低温度限制器22，第一温度传感器23，最高温度限制器24，第一压力传感器25和座舱26管道相连；所述座舱26的回风通道出口通过再循环空气过滤器27，第四单向活门28，座舱空气再循环风扇29与混合室21的回风通道入口管道连接；

所述中空纤维膜分离器32的富氧气体出口经压气机33、第二换热器34和混合室21管道连接，所述中空纤维膜分离器32的富氮气体出口经第二压力传感器35、第二温度传感器36、第二电动调节阀37、第一火焰抑制器38和燃油箱39入口管道连接；

所述燃油箱39气体出口与第二火焰抑制器41通过管道相连，并排入大气环境；

所述自动控制器42的电流输入端分别和最低温度限制器22，第一温度传感器23，最高温度限制器24，第一压力传感器25，第二压力传感器35，第二温度传感器36电气相连；

所述氧浓度传感器40的探头伸入所述燃油箱39内，用于检测燃油箱39内气体的氧浓度，并将其传递给所述自动控制器42；所述自动控制器42的电流输出端分别和压力调节器7，温度控制活门18，三通阀15、第一电动调节阀20、第二电动调节阀37电气相连。

本发明还公开了一种实现飞机座舱环境弥散式供氧的逆升压式三轮环境控制系统的工作方法，具体步骤如下：

1）引气输送与制冷过程

发动机1中压引气经第一单向活门3进入预冷器5热侧通道入口，高压引气经高压引气关断活门4控制。当中压压气机压力不能满足系统要求时，高压引气关断活门4自动打开，高压引气也进入到预冷器5。从发动机压气机引出的高温高压空气经预冷器5冷却，冷却空气是从发动机风扇引来的空气。预冷器5冷却空气进口管道上装有风扇空气调节活门2，用来控制预冷器5引气出口温度。经过预冷器5冷却的引气再经过关断活门6，压力调节器7，流量控制活门8通入第一换热器13热侧通道入口。当地面发动机1不工作时，可以使用辅助动力装置9供气，经APU供气关断活门10，第二单向活门11，隔离活门12，流量控制活门8通入第一换热器13热侧通道入口管道。

经过预调压力和温度的发动机引气进入制冷系统的制冷组件。引气首先进入第一换热器13，由冲压空气预冷后进入水分离器14；从水分离器14中除去的水，由喷嘴喷淋至第二换热器34冷侧通道冲压空气进口，通过蒸发冷却冲压空气，用以提高热交换器的效率。第一换热器13、第二换热器34冷源由风扇16抽吸冲压空气提供；

经水分离器14除水后的混合气体经三通阀15分为两路，一路进入冷却涡轮17入口膨胀降温，一路经过滤器30、油雾分离器31进入机载制氮油箱惰化系统；

经冷却涡轮17膨胀降温后的混合气体经温度控制活门18、第三单向活门19、第一电动调节阀20通入混合室21；

由混合室21排出的混合气体经过最低温度限制器22，第一温度传感器23，最高温度限制器24，第一压力传感器25供入座舱26；座舱26的部分回风经过再循环空气过滤器27，第四单向活门28，座舱空气再循环风扇29也进入混合室21与其充分混合。

2）制氮惰化与富氧气体增压过程

三通阀15另一路气体通入中空纤维膜分离器32，中空纤维膜分离器32将混合气体分离为富氧气体和富氮气体，其中，产生的富氧气体经过压气机33增压，再由第二换热器34降温后通入混合室21，产生的富氮气体通过第二压力传感器35，第二温度传感器36，第二电动调节阀37，第一火焰抑制器38通入燃油箱39对气相空间进行惰化，油箱排出废气通过第二火焰抑制器41排入大气。

3）数据采集与控制过程

氧浓度传感器40检测燃油箱39内气体的氧浓度，并将信号传递给所述自动控制器42，当氧浓度高于预设氧浓度时，所述自动控制器42开启三通阀15、第二电动调节阀37，机载制氮燃油箱惰化系统开始工作，产生的富氮气体通入燃油箱39对上部气相空间进行惰化，当氧浓度低于预设氧浓度时，所述自动控制器42关闭三通阀15、第二电动调节阀37，机载制氮燃油箱惰化系统停止工作。

最低温度限制器22，第一温度传感器23，最高温度限制器24测得进入座舱26气体的温度，并将信号传输到所述自动控制器42；当温度高于/低于预设温度时，所述自动控制器42输出控制信号调节温度控制活门18的开度。

第二温度传感器36测得进入燃油箱39富氮气体的温度，并将信号传输给所述自动控制器42；当温度高于/低于预设温度，所述自动控制器42输出控制信号调节第二电动调节阀37开度。

第一压力传感器25测得进入座舱26前的气体压力，第二压力传感器35测得进入燃油箱39前的气体压力，并将信号传输到所述自动控制器42；当压力高于/低于预设压力，所述自动控制器42输出控制信号调节压力调节器7开度。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统，其特征在于，所述的系统包括发动机（1）、第一换热器（13）、第二换热器（34），所述的第一换热器（13）、第二换热器（34）均包含热侧通道和冷侧通道；

所述的发动机（1）后分别设置第一单向活门（3）、以及高压引气关断活门（4）、空气风扇调节活门（2）来分别控制中压引气、高压引气、冷却空气；

所述的第一单向活门（3）后连接于预冷器（5），所述的预冷器（5）包含热侧通道和冷侧通道，所述的第一单向活门（3）与预冷器（5）热侧通道入口管道连接，所述的关断活门（4）与预冷器（5）热侧通道入口管道连接；所述的空气风扇调节活门（2）和预冷器（5）冷侧通道入口管道连接；

所述的预冷器（5）的热测通道出口依次连接关断活门（6），压力调节器（7），流量控制活门（8）；

所述的流量控制活门（8）连接于第一换热器（13）热侧通道入口，第一换热器（13）热侧通道出口依次连接于水分离器（14）、三通阀（15），所述水分离器（14）液态水出口通过管道喷淋至第二换热器（34）冷侧通道入口；

所述的三通阀（15）后分为两路：一路连接于冷却涡轮（17）；另一路后连接于过滤器（30）、油雾分离器（31）、中空纤维膜分离器（32）；

所述的冷却涡轮（17）出口依次连接温度控制活门（18）、第三单向活门（19）、第一电动调节阀（20）、混合室（21）；所述混合室（21）出口依次连接于最低温度限制器（22），第一温度传感器（23），最高温度限制器（24），第一压力传感器（25）和座舱（26）；所述座舱（26）的回风通道出口通过再循环空气过滤器（27），第四单向活门（28），座舱空气再循环风扇（29）与混合室（21）的回风通道入口连接。

2.根据权利要求1所述的一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统，其特征在于，所述的压力调节器（7）以及流量控制活门（8）之间还设置有辅助动力装置（9），所述的辅助动力装置（9）经APU供气关断活门（10）、第二单向活门（11）、隔离活门（12）连接于流量控制活门（8）。

3.根据权利要求1所述的一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统，其特征在于，所述的第一换热器（13）、第二换热器（34）冷侧通道入口和出口均接外界空气。

4.根据权利要求1所述的一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统，其特征在于，所述的中空纤维膜分离器（32）包括富氧气体出口、富氮气体出口；中空纤维膜分离器（32）的富氧气体出口依次连接于压气机（33）、第二换热器（34）、混合室（21）；所述中空纤维膜分离器（32）的富氮气体出口依次连接于第二压力传感器（35）、第二温度传感器（36）、第二电动调节阀（37）、第一火焰抑制器（38）、燃油箱（39）；所述的燃油箱（39）气体出口与第二火焰抑制器（41）通过管道相连，并排入大气环境。

5.根据权利要求1所述的一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统，其特征在于，所述的冷却涡轮（17），压气机（33）通过轴相连接，所述的冷却涡轮（17）前还通过轴相连接于风扇（16）；所述的冷却涡轮（17）膨胀作功，驱动同轴的风扇（16）和压气机（33）工作；所述的风扇（16）设置在第一换热器（13）和第二换热器（34）冷侧通道和外界空气相连的管道中，用于驱动冲压空气冷气流。

6.根据权利要求1所述的一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统，其特征在于，所述的耦合系统通过自动控制器（42）控制，具体的，所述的自动控制器（42）的电流输入端分别和最低温度限制器（22），第一温度传感器（23），最高温度限制器（24），第一压力传感器（25），第二压力传感器（35），第二温度传感器（36）、氧浓度传感器（40）电气相连；所述的氧浓度传感器（40）的探头伸入所述燃油箱（39）内，用于检测燃油箱（39）内气体的氧浓度，并将其传递给所述自动控制器（42）；

所述的自动控制器（42）的电流输出端分别和压力调节器（7）、温度控制活门（18），三通阀（15）、第一电动调节阀（20）、第二电动调节阀（37）电气相连。

7.一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统，其特征在于，所述的系统的工作方法包括引气输送与制冷过程、制氮油箱惰化与富氧气体增压过程、数据采集与控制过程。

8.根据权利要求7所述的一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统，其特征在于，所述的引气输送与制冷过程具体为：

发动机（1）中压引气经第一单向活门（3）进入预冷器（5）热侧通道入口，发动机（1）高压引气经高压引气关断活门（4）控制；当中压压气机压力不能满足系统要求时，高压引气关断活门（4）自动打开，高压引气也进入到预冷器（5）；从发动机压气机引出的高温高压空气经预冷器（5）冷却，冷却空气是从发动机风扇引来的空气；预冷器（5）冷却空气进口管道上装有空气风扇调节活门（2），用来控制预冷器（5）引气出口温度；经过预冷器（5）冷却的引气再经过关断活门（6），压力调节器（7），流量控制活门（8）通入第一换热器（13）热侧通道入口；

当地面发动机（1）不工作时，使用辅助动力装置（9）供气，经APU供气关断活门（10），第二单向活门（11），隔离活门（12），流量控制活门（8）通入第一换热器（13）热侧通道入口管道；

经过预调压力和温度的发动机引气进入制冷组件；引气首先进入第一换热器（13），由冲压空气预冷后进入水分离器（14）；从水分离器（14）中除去的水，由喷嘴喷淋至第二换热器（34）冷侧通道冲压空气进口，通过蒸发冷却冲压空气，用以提高热交换器的效率；第一换热器（13）、第二换热器（34）冷源由风扇（16）抽吸冲压空气提供；

经水分离器（14）除水后的新鲜空气经三通阀（15）分为两路，一路进入冷却涡轮（17）入口膨胀降温，一路经过滤器（30）、油雾分离器（31）进入机载制氮油箱惰化系统；

经冷却涡轮（17）膨胀降温后的新鲜空气经温度控制活门（18）、第三单向活门（19）、第一电动调节阀（20）通入混合室（21）；由混合室（21）排出的调制空气经过最低温度限制器（22），第一温度传感器（23），最高温度限制器（24），第一压力传感器（25）供入座舱（26）；座舱（26）的部分回风经过再循环空气过滤器（27），第四单向活门（28），座舱空气再循环风扇（29）也进入混合室（21）与新鲜空气、增压后的富氧气体充分混合。

9.根据权利要求7所述的一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统，其特征在于，所述的制氮油箱惰化与富氧气体增压过程具体为：

三通阀（15）的一路气体通入中空纤维膜分离器（32），中空纤维膜分离器（32）将混合气体分离为富氧气体和富氮气体；其中，所产生的富氧气体经过压气机（33）增压，再由第二换热器（34）降温后通入混合室（21）；产生的富氮气体通过第二压力传感器（35），第二温度传感器（36），第二电动调节阀（37），第一火焰抑制器（38）通入燃油箱（39），对燃油箱气相空间实施惰化，燃油箱排出废气通过第二火焰抑制器（41）排入大气。

10.根据权利要求7所述的一种可实现座舱弥散式供氧的环控与机载制氮耦合系统，其特征在于，所述的数据采集与控制过程具体为：

氧浓度传感器（40）检测燃油箱（39）内气体的氧浓度，并将信号传递给所述自动控制器（42），当氧浓度高于预设氧浓度时，所述的自动控制器（42）开启三通阀（15）、第二电动调节阀（37），机载制氮燃油箱惰化系统工作，产生的富氮气体通入燃油箱（39）对其上部气相空间进行惰化，当氧浓度低于预设氧浓度时，所述自动控制器（42）关闭三通阀（15）、第二电动调节阀（37），机载制氮燃油箱惰化系统停止工作；

最低温度限制器（22），第一温度传感器（23），最高温度限制器（24）测得进入座舱（26）气体的温度，并将信号传输到所述自动控制器（42）；当温度高于/低于预设温度时，所述自动控制器（42）输出控制信号调节温度控制活门（18）的开度；

第二温度传感器（36）测得进入燃油箱（39）富氮气体的温度，并将信号传输给所述自动控制器（42）；当温度高于/低于预设温度，所述自动控制器（42）输出控制信号调节第二电动调节阀（37）开度；

第一压力传感器（25）测得进入座舱（26）前的气体压力，第二压力传感器（35）测得进入燃油箱（39）前的气体压力，并将信号传输到所述自动控制器（42）；当压力高于/低于预设压力，所述自动控制器（42）输出控制信号调节压力调节器（7）开度。

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