CN114044146B - 一种飞机引气预冷回热装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及航空设备技术领域，尤其为一种飞机引气预冷回热装置及其使用方法，包括发动机本体、换热器、空气净化器和制冷装置，所述发动机本体的外部连通有引气总管，所述引气总管远离发动机本体的一端与换热器的内腔连通，所述空气净化器的内部设置有净化机构；本发明提出的飞机引气预冷回热装置，可以使引气气流与燃油进行换热，对燃油进行预热，且能够使冷却后的引气气流进入飞机空调系统，同时能够净化空气，完成飞机客舱的换气工作，解决了目前飞机使用的引气装置功能较为简单，浪费了来自引气气流的热量，不能对余热进行有效利用的问题，从而能够有效利用飞机引气气流的余热，提升了飞机发动机的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及航空设备技术领域，具体为一种飞机引气预冷回热装置及其使用方法。
背景技术
飞机是指具有一具或多具发动机的动力装置产生前进的推力或拉力，由机身的固定机翼产生升力，在大气层内飞行的重于空气的航空器。飞机引气是从航空发动机压气机的适当位置抽取空气至飞机机舱的过程。飞机引气一般是通过在航空发动机高压压气机的前几级或后几级引气，再通过压力调节阀、过压阀进入预冷器，将空气温度调整到所需的飞机空调进口温度值。另一方面，引入发动机风扇外涵道的气流进入预冷器来冷却引气。
目前飞机使用的引气装置功能较为简单，浪费了来自引气气流的热量，不能对余热进行有效利用，单独引外涵道的气流作为冷气也导致发动机外涵效率降低，从而会影响发动机总体效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种飞机引气预冷回热装置及其使用方法，具有可以使引气气流与燃油进行换热，对燃油进行预热，能够有效利用飞机引气气流余热的优点，解决了目前飞机使用的引气装置功能较为简单，浪费了来自引气气流的热量，不能对余热进行有效利用的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种飞机引气预冷回热装置，包括发动机本体、换热器、空气净化器和制冷装置，所述发动机本体的外部连通有引气总管，所述引气总管远离发动机本体的一端与换热器的内腔连通，所述空气净化器的内部设置有净化机构，所述空气净化器的一侧连通有抽气管，所述抽气管远离空气净化器的一端固定连接有抽气风扇，所述空气净化器和引气总管之间设置有进气阀，且空气净化器与引气总管通过管道连通，所述换热器的内部固定连接有换热管，所述换热器的顶部栓接有进油管，且进油管与换热管之间连通，所述换热器的底部栓接有出油管，所述出油管与换热管之间连通，且出油管远离换热器的一端与发动机本体的燃烧室连通，所述出油管的外侧固定安装有给油阀，所述制冷装置的顶部连通有排气管。
优选的，所述净化机构包括过滤层、活性炭层和灭菌层，所述过滤层、活性炭层和灭菌层由上至下依次分布，且过滤层、活性炭层和灭菌层呈均匀排列，所述过滤层为过滤网，所述灭菌层采用石墨烯材料制成，且灭菌层的厚度为2～4mm。
优选的，所述换热器的右侧栓接有风机，所述风机的底部栓接有导气管，且导气管与换热器的内腔连通，所述风机的顶部连通有U型管，所述U型管远离风机的一端与制冷装置的内腔连通。
优选的，所述导气管的外侧固定安装有检测传感器，且检测传感器为红外温度传感器，所述U型管的表面固定安装有电磁阀。
优选的，所述引气总管靠近发动机本体的一端固定安装有引气阀，所述引气总管靠近换热器的一端固定安装有压力阀。
优选的，所述换热器的外侧设置有隔热层，所述隔热层分别位于换热器的两侧，且隔热层呈对称分布，所述隔热层由阻隔型隔热涂料固化形成。
优选的，所述换热管为螺旋金属管，且换热管的内径与进油管和出油管的内径相同，所述换热管采用不锈钢材质制成。
一种飞机引气预冷回热装置的使用方法，其方法包括以下步骤：
A.发动机本体工作时开启引气阀，引气气流通过引气阀进入引气总管，随后调节压力阀使引气气流进入换热器的内腔，此时发动机燃油沿进油管进入换热管的内部，引气气流与换热管换热，加热换热管内部的燃油，接着开启给油阀，经过预热的燃油通过出油管进入发动机本体的燃烧室；
B.启动风机并开启电磁阀，风机工作通过导气管将换热器内部的引气气流抽出，检测传感器持续检测引气气流的温度，引气气流沿U型管通过电磁阀进入制冷装置，随后经过冷却的气流沿排气管进入飞机空调系统，为飞机提供冷气；
C.飞机客舱内需要换气时，抽气风扇工作将舱内的空气抽出，空气沿抽气管进入空气净化器的内部，随后空气依次通过过滤层、活性炭层和灭菌层，除去空气中的异味并对空气进行杀菌，接着开启进气阀使空气沿引气总管进入换热器，随后空气随引气气流进入制冷装置，并通过排气管进入飞机客舱完成换气。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提出的飞机引气预冷回热装置，可以使引气气流与燃油进行换热，对燃油进行预热，且能够使冷却后的引气气流进入飞机空调系统，同时能够净化空气，完成飞机客舱的换气工作，解决了目前飞机使用的引气装置功能较为简单，浪费了来自引气气流的热量，不能对余热进行有效利用的问题，从而能够有效利用飞机引气气流的余热，提升了飞机发动机的工作效率。
附图说明
图1为本发明引气预冷回热装置结构示意图；
图2为本发明换热器结构剖视示意图；
图3为本发明换热器结构立体示意图；
图4为本发明空气净化器结构剖视示意图。
图中：1、发动机本体；2、换热器；3、空气净化器；4、制冷装置；5、引气总管；6、净化机构；61、过滤层；62、活性炭层；63、灭菌层；7、抽气管；8、抽气风扇；9、进气阀；10、换热管；11、进油管；12、出油管；13、给油阀；14、风机；15、导气管；16、U型管；17、排气管；18、引气阀；19、压力阀；20、检测传感器；21、电磁阀；22、隔热层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，一种飞机引气预冷回热装置，包括发动机本体1、换热器2、空气净化器3和制冷装置4，发动机本体1的外部连通有引气总管5，引气总管5远离发动机本体1的一端与换热器2的内腔连通，空气净化器3的内部设置有净化机构6，空气净化器3的一侧连通有抽气管7，抽气管7远离空气净化器3的一端固定连接有抽气风扇8，空气净化器3和引气总管5之间设置有进气阀9，且空气净化器3与引气总管5通过管道连通，换热器2的内部固定连接有换热管10，换热器2的顶部栓接有进油管11，且进油管11与换热管10之间连通，换热器2的底部栓接有出油管12，出油管12与换热管10之间连通，且出油管12远离换热器2的一端与发动机本体1的燃烧室连通，出油管12的外侧固定安装有给油阀13，制冷装置4的顶部连通有排气管17，该飞机引气预冷回热装置，可以使引气气流与燃油进行换热，对燃油进行预热，且能够使冷却后的引气气流进入飞机空调系统，同时能够净化空气，完成飞机客舱的换气工作，解决了目前飞机使用的引气装置功能较为简单，浪费了来自引气气流的热量，不能对余热进行有效利用的问题，从而能够有效利用飞机引气气流的余热，提升了飞机发动机的工作效率。
本实施例中，净化机构6包括过滤层61、活性炭层62和灭菌层63，过滤层61、活性炭层62和灭菌层63由上至下依次分布，且过滤层61、活性炭层62和灭菌层63呈均匀排列，过滤层61为过滤网，灭菌层63采用石墨烯材料制成，且灭菌层63的厚度为2～4mm，通过过滤层61、活性炭层62和灭菌层63的设置，可以对进入空气净化器3的空气进行净化处理，有利于洁净的空气回流进入飞机客舱。
本实施例中，换热器2的右侧栓接有风机14，风机14的底部栓接有导气管15，且导气管15与换热器2的内腔连通，风机14的顶部连通有U型管16，U型管16远离风机14的一端与制冷装置4的内腔连通，通过风机14、导气管15和U型管16的设置，便于将换热器2内部的气流抽出并输送至制冷装置4，有利于对飞机空调系统进行供气。
本实施例中，导气管15的外侧固定安装有检测传感器20，且检测传感器20为红外温度传感器，U型管16的表面固定安装有电磁阀21，通过检测传感器20和电磁阀21的设置，可以实时检测排出换热器2的气流温度，同时便于气流沿U型管16进入制冷装置4。
本实施例中，引气总管5靠近发动机本体1的一端固定安装有引气阀18，引气总管5靠近换热器2的一端固定安装有压力阀19，通过引气阀18和压力阀19的设置，可以控制调节引气气流的流量以及压力，避免压力过大引发安全事故。
本实施例中，换热器2的外侧设置有隔热层22，隔热层22分别位于换热器2的两侧，且隔热层22呈对称分布，隔热层22由阻隔型隔热涂料固化形成，通过隔热层22的设置，可以起到隔热的作用，避免热量散失造成浪费。
本实施例中，换热管10为螺旋金属管，且换热管10的内径与进油管11和出油管12的内径相同，换热管10采用不锈钢材质制成，通过以上设计，可以增加换热效率，使换热管10具有良好的防锈以及耐腐蚀性能，进而能够延长换热管10的使用寿命。
一种飞机引气预冷回热装置的使用方法，其方法包括以下步骤：
A.发动机本体1工作时开启引气阀18，引气气流通过引气阀18进入引气总管5，随后调节压力阀19使引气气流进入换热器2的内腔，此时发动机燃油沿进油管11进入换热管10的内部，引气气流与换热管10换热，加热换热管10内部的燃油，接着开启给油阀13，经过预热的燃油通过出油管12进入发动机本体1的燃烧室；
B.启动风机14并开启电磁阀21，风机14工作通过导气管15将换热器2内部的引气气流抽出，检测传感器20持续检测引气气流的温度，引气气流沿U型管16通过电磁阀21进入制冷装置4，随后经过冷却的气流沿排气管17进入飞机空调系统，为飞机提供冷气；
C.飞机客舱内需要换气时，抽气风扇8工作将舱内的空气抽出，空气沿抽气管7进入空气净化器3的内部，随后空气依次通过过滤层61、活性炭层62和灭菌层63，除去空气中的异味并对空气进行杀菌，接着开启进气阀9使空气沿引气总管5进入换热器2，随后空气随引气气流进入制冷装置4，并通过排气管17进入飞机客舱完成换气。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种飞机引气预冷回热装置，包括发动机本体（1）、换热器（2）、空气净化器（3）和制冷装置（4），其特征在于：所述发动机本体（1）的外部连通有引气总管（5），所述引气总管（5）远离发动机本体（1）的一端与换热器（2）的内腔连通，所述空气净化器（3）的内部设置有净化机构（6），所述空气净化器（3）的一侧连通有抽气管（7），所述抽气管（7）远离空气净化器（3）的一端固定连接有抽气风扇（8），所述空气净化器（3）和引气总管（5）之间设置有进气阀（9），且空气净化器（3）与引气总管（5）通过管道连通，所述换热器（2）的内部固定连接有换热管（10），所述换热器（2）的顶部栓接有进油管（11），且进油管（11）与换热管（10）之间连通，所述换热器（2）的底部栓接有出油管（12），所述出油管（12）与换热管（10）之间连通，且出油管（12）远离换热器（2）的一端与发动机本体（1）的燃烧室连通，所述出油管（12）的外侧固定安装有给油阀（13），所述制冷装置（4）的顶部连通有排气管（17）；
所述净化机构（6）包括过滤层（61）、活性炭层（62）和灭菌层（63），所述过滤层（61）、活性炭层（62）和灭菌层（63）由上至下依次分布，且过滤层（61）、活性炭层（62）和灭菌层（63）呈均匀排列，所述过滤层（61）为过滤网，所述灭菌层（63）采用石墨烯材料制成，且灭菌层（63）的厚度为2～4mm；
所述引气总管（5）靠近发动机本体（1）的一端固定安装有引气阀（18），所述引气总管（5）靠近换热器（2）的一端固定安装有压力阀（19）。
2.根据权利要求1所述的一种飞机引气预冷回热装置，其特征在于：所述换热器（2）的右侧栓接有风机（14），所述风机（14）的底部栓接有导气管（15），且导气管（15）与换热器（2）的内腔连通，所述风机（14）的顶部连通有U型管（16），所述U型管（16）远离风机（14）的一端与制冷装置（4）的内腔连通。
3.根据权利要求2所述的一种飞机引气预冷回热装置，其特征在于：所述导气管（15）的外侧固定安装有检测传感器（20），且检测传感器（20）为红外温度传感器，所述U型管（16）的表面固定安装有电磁阀（21）。
4.根据权利要求1所述的一种飞机引气预冷回热装置，其特征在于：所述换热器（2）的外侧设置有隔热层（22），所述隔热层（22）分别位于换热器（2）的两侧，且隔热层（22）呈对称分布，所述隔热层（22）由阻隔型隔热涂料固化形成。
5.根据权利要求1所述的一种飞机引气预冷回热装置，其特征在于：所述换热管（10）为螺旋金属管，且换热管（10）的内径与进油管（11）和出油管（12）的内径相同，所述换热管（10）采用不锈钢材质制成。
6.根据权利要求1所述的一种飞机引气预冷回热装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.发动机本体（1）工作时开启引气阀（18），引气气流通过引气阀（18）进入引气总管（5），随后调节压力阀（19）使引气气流进入换热器（2）的内腔，此时发动机燃油沿进油管（11）进入换热管（10）的内部，引气气流与换热管（10）换热，加热换热管（10）内部的燃油，接着开启给油阀（13），经过预热的燃油通过出油管（12）进入发动机本体（1）的燃烧室；
B.启动风机（14）并开启电磁阀（21），风机（14）工作通过导气管（15）将换热器（2）内部的引气气流抽出，检测传感器（20）持续检测引气气流的温度，引气气流沿U型管（16）通过电磁阀（21）进入制冷装置（4），随后经过冷却的气流沿排气管（17）进入飞机空调系统，为飞机提供冷气；
C.飞机客舱内需要换气时，抽气风扇（8）工作将舱内的空气抽出，空气沿抽气管（7）进入空气净化器（3）的内部，随后空气依次通过过滤层（61）、活性炭层（62）和灭菌层（63），除去空气中的异味并对空气进行杀菌，接着开启进气阀（9）使空气沿引气总管（5）进入换热器（2），随后空气随引气气流进入制冷装置（4），并通过排气管（17）进入飞机客舱完成换气。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN101713338A (zh) * | 2008-09-30 | 2010-05-26 | 通用电气公司 | 用于提供冷却和动力的方法和系统 |
| CN106882390A (zh) * | 2015-12-15 | 2017-06-23 | 中航商用航空发动机有限责任公司 | 飞机引气预冷回热系统 |
| CN107923312A (zh) * | 2015-06-25 | 2018-04-17 | 普拉特 - 惠特尼加拿大公司 | 具有引气空气的复合发动机组件 |
| CN110733646A (zh) * | 2018-07-19 | 2020-01-31 | 波音公司 | 动力预冷器风扇组件 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN101713338A (zh) * | 2008-09-30 | 2010-05-26 | 通用电气公司 | 用于提供冷却和动力的方法和系统 |
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