CN114180080A - 燃料储存系统、飞行器和用于控制燃料箱的可燃性的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种燃料储存系统、包括该燃料储存系统的飞行器和用于对容纳燃料的燃料箱的可燃性进行控制的方法。该燃料储存系统包括燃料箱，其被配置成储存液体燃料；可控压力源，其用于改变燃料箱的缺量空间中的压力；以及控制器。该控制器被配置成基于与燃料箱内的燃料在给定时间处的温度相关的信息来确定缺量空间在给定时间处的目标压力；以及控制压力源以使缺量空间中的压力大致等于目标压力。

Description

燃料储存系统、飞行器和用于控制燃料箱的可燃性的方法

技术领域

本发明涉及燃料储存系统、包括燃料储存系统的飞行器以及对容纳燃料的燃料箱的可燃性进行控制的方法。

背景技术

当可燃材料例如燃料箱中的燃料储存在密闭空间中时，通常期望采取措施来防止可燃材料被点燃。这对于安装在车辆中的燃料箱来说尤其如此。

商用飞行器必须遵守安全规则，该规则要求降低燃料箱蒸气的可燃性水平。这样的可燃性降低可以以多种方式实现，所述多种方式包括用惰性气体填充燃料箱的缺量(ullage)空间，以及增加燃料箱内的压力。这两种机制目前由在役商用飞行器使用。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种燃料储存系统。燃料储存系统包括：燃料箱，其被配置成储存液体燃料；可控压力源，其用于改变燃料箱的缺量空间中的压力；和控制器。控制器被配置成：基于与燃料箱内的燃料在给定时间处D温度相关的信息来确定在给定时间处针对缺量空间的目标压力；以及控制压力源以使缺量空间中的压力基本上等于目标压力。

可选地，燃料储存系统还包括可控压力释放阀，并且控制器被配置成控制压力源和/或压力释放阀，以使缺量空间中的压力基本上等于目标压力。

可选地，目标压力为燃料箱的可燃性小于或等于预定义的可燃性阈值时的压力，其中，预定义的可燃性阈值取决于燃料箱中燃料的温度、缺量空间内的压力、以及燃料箱中燃料的化学性质。

可选地，可控压力源包括空气源，空气源在燃料储存系统的正常工作期间的至少一些时间段内处于大于缺量空间中的压力的压力下。

可选地，可控压力源包括压缩机。

可选地，可控压力源包括设置在缺量空间与高压环境之间的可控阀，在燃料储存系统的正常工作期间的至少一些时间段内高压环境中的压力高于缺量空间中的压力，其中，可控阀能够可选择性地打开以将缺量空间连接至高压环境。可选地，高压环境是飞行器的加压区域。

可选地，与在燃料箱内的燃料给定时间处的温度相关的信息包括指示燃料箱内的燃料的温度的参数的当前测量值。

可选的，指示箱内的燃料的温度的参数是箱内的燃料的温度，并且燃料储存系统还包括与控制器通信的温度传感器，温度传感器被配置成测量燃料箱内的燃料的温度。

可选的，指示燃料箱内的燃料的温度的参数是不同燃料箱内的燃料的温度，并且控制器被配置成使用不同燃料箱中的燃料温度与上述燃料箱中的燃料温度之间的预定义的关系，基于不同燃料箱内温度的当前值来计算在燃料箱内的燃料在给定时间处的温度的值。

可选的，指示燃料箱内的燃料的当前温度的参数是燃料箱的外部环境的温度，并且控制器被配置成使用外部环境温度与燃料箱中的燃料的温度之间的预定义关系，基于燃料箱的外部环境的温度的当前值，来计算燃料箱内的燃料在给定时间处的温度的值。

可选地，与燃料箱内的燃料在给定时间处的温度相关的信息包括指示燃料箱内的燃料的温度的参数的历史值，并且控制器被配置成使用预定义的燃料温度演变信息、基于历史值来生成燃料箱内的燃料在给定时间处的温度的预测值。

可选地，控制器预编程有针对燃料箱的最小允许压力，并且被配置成控制压力源使得在燃料储存系统正常工作期间缺量空间中的压力保持大于或等于最小允许压力。可选地，控制器预编程有针对燃料箱的最大允许压力，并且被配置成控制压力源，使得在燃料储存系统的正常工作期间缺量空间中的压力保持小于或等于最大允许压力。

可选地，燃料储存系统还包括用于改变储存在燃料箱中的燃料温度的可控温度调节机构，并且控制器被另外地配置成：基于与在给定时间处燃料箱的外部环境压力相关的信息，确定在给定时间处的目标燃料温度；以及控制温度调节机构，以使箱内的燃料温度基本上等于目标燃料温度。

可选的，控制器被配置成在燃料储存系统的正常工作期间将缺量空间中的压力保持小于或等于燃料箱的外部环境的压力，并且被配置成另外地基于在给定时间处的外部环境的压力来确定目标压力。

可选地，控制器被配置成：如果缺量空间中的压力等于在给定时间处的外部环境压力，或者比在给定时间处的外部环境压力小预定量，则确定在给定时间处燃料箱的可燃性是否将大于预定义的可燃性阈值；以及如果确定燃料箱的可燃性将大于预定义的可燃性阈值，则确定目标燃料温度的值，使得当燃料处于目标燃料温度以及缺量空间中的压力等于在给定时间处的外部环境压力，或者比在给定时间处的外部环境压力小预定量时箱的可燃性将低于预定义的可燃性阈值。

可选地，温度调节机构被配置成改变燃料箱的外部环境的温度。

可选地，温度调节机构包括设置在燃料箱上或燃料箱中的热交换器。

可选地，温度调节机构包括用于将燃料输送至燃料箱燃料中的机构，其中，所输送的燃料处于与燃料箱中的燃料不同的温度下。

可选地，燃料箱是用于飞行器的附加货箱。

本发明的第二方面提供了一种包括根据第一方面的燃料储存系统的飞行器。

可选地，燃料箱位于飞行器的加压区中。

本发明的第三方面提供一种对容纳燃料的燃料箱的可燃性进行控制的方法。该方法包括：

接收燃料箱中燃料的当前燃料温度值；

使用针对燃料箱的预定义的可燃性信息来确定最小缺量压力，其中，所确定的最小缺量压力是当燃料箱中容纳的燃料处于当前燃料温度下时燃料箱不可燃时的最低缺量压力；

控制缺量压力大于或等于最小缺量压力。

可选地，该方法还包括：

接收燃料箱外部环境压力的当前外部压力值；

将所确定的最小缺量压力与所接收到的当前外部压力值进行比较；

如果所确定的最小缺量压力大于所接收到的当前外部压力值，则使用预定义的可燃性信息确定最大燃料温度，其中，最大燃料温度是当缺量压力等于所接收到的当前外部压力值时燃料箱不可燃时的最高燃料温度；

控制燃料箱中的燃料的温度小于或等于最大燃料温度；以及

控制缺量压力大于或等于最小缺量压力且小于或等于所接收到的当前外部压力值。

附图说明

现在将参照附图仅通过示例的方式描述本发明的实施方式，在附图中：

图1是示出容纳示例液体燃料的示例燃料箱的可燃性下限(LFL)的曲线图；

图2是根据本发明的示例燃料储存系统的示意图；

图3是示出可以由图2的燃料储存系统执行的示例过程的流程图；

图4是示出可以由图2的燃料储存系统执行的另一示例过程的流程图；

图5是根据本发明的不同示例燃料储存系统的示意图；

图6是示出可以由图5的燃料储存系统执行的示例过程的流程图；以及

图7是根据本发明的示例飞行器的透视图。

具体实施方式

燃料箱内液体燃料的可燃性取决于燃料的化学性质(其保持恒定)，但也随着燃料温度和燃料箱的缺量空间中的压力而变化。图1是示出容纳平均闪点为49℃的液体燃料的示例燃料箱的可燃性的图。材料的闪点是在存在点火源的情况下其蒸气将点燃时的最低温度。实线A表示示例燃料的可燃性下限(LFL)，可燃性下限(LFL)由美国联邦航空管理局(FAA)规定限定，并且通常低闪点几度。该图示出了燃料箱的可燃性如何随缺量空间压力和燃料温度而变化。可以看出，可燃性随着燃料温度而增加，并且随着缺量空间压力而降低。可以针对各种不同的燃料类型绘制类似的图，每种燃料类型具有不同的化学性质。对于高于线A的压力-温度组合，燃料箱是可燃的，而对于低于线A的压力-温度组合，燃料箱是不可燃的。

图1上的上虚线B表示LFL加一个标准偏差，而下虚线C表示LFL减去一个标准偏差。同一类型燃料的不同批次通常在其化学性质上略有不同，这意味着LFL线A的确切位置将根据正态分布而变化。对于由图2表示的特定示例燃料，燃料批次中的85％将在下线C与上线B之间具有LFL线A。

图1示出了增加燃料箱的缺量空间内的压力如何降低该燃料箱的可燃性。针对飞行器燃料箱，现有的基于压力的可燃性降低系统(即，其通过在燃料箱的缺量空间中保持足够高的压力来将可燃性降低至可接受水平的系统)根据预定的固定压力分布调节压力，其必须是保守的，以确保在所有可能的工作场景中充分降低可燃性。这意味着在飞行器的给定飞行期间，无论其中容纳的燃料是否实际上可燃，燃料箱会被加压，并且针对飞行的大部分，燃料箱可以保持在比实际需要高的压力下。

在商业客机上，基于压力的可燃性降低系统通常仅用于位于飞行器的加压区域例如机舱或货舱中的燃料箱。针对此的一个原因是因为难以修改由飞行器结构形成的箱(例如，机翼箱)的结构以使它能够经受由已知的基于压力的可燃性降低系统所需的内部压力水平。然而；对于位于飞行器加压区域的燃料箱，存在与燃料箱内部压力超过周围环境压力相关联的缺点。特别地，这种情况增加了燃料或燃料蒸气从燃料箱泄漏的风险。根据本发明的示例燃料储存系统解决了这个问题。

下面描述的本发明的示例各自涉及燃料储存系统，该燃料储存系统包括：燃料箱，其被配置成储存液体燃料；可控压力源，其用于改变燃料箱的缺量空间中的压力；以及控制器。在每个示例中，控制器被配置成：基于与在给定时间处燃料箱内的燃料温度相关的信息，确定在给定时间处针对缺量空间的目标压力；以及控制压力源，以使缺量空间中的压力基本上等于目标压力。目标压力可以是燃料箱的可燃性小于或等于预定义的可燃性阈值时的压力(在缺量空间中)，如下面将进一步说明的。被配置成储存非液体燃料的燃料储存系统不在本发明的范围内。因此，无论何时提及“箱压力”或“箱内的压力”，都是指缺量空间中的气压。

根据本发明的示例燃料储存系统能够基于燃料的当前温度(即，在燃料储存系统的工作期间，燃料在系统正在执行调节过程时的任何给定时间处的温度)实时(或接近实时)调节燃料箱内的压力。在飞行器上，所储存的燃料温度趋于随飞行周期而变化，这意味着燃料箱内为确保低可燃性所需的压力量也变化。通过考虑燃料温度，根据本发明的示例燃料储存系统有利的是，能够确保燃料箱中的压力总是足够高以实现足够低的可燃性，同时确保它不会过高并且确保其中燃料箱内压力高于周围环境压力的任何时段尽可能短。因此，使燃料或燃料蒸气从箱泄漏的风险最小化。

另一好处是，对于大多数飞行器应用，预期根据本发明的燃料储存系统的燃料箱内的最大压力比在具有当前基于压力的可燃性降低系统的情况下的显著小。这开发了将基于压力的可燃性降低用于更广泛的飞行器燃料箱包括不位于飞行器加压区域内的燃料箱的潜力。

图2示出了根据本发明的概括的示例燃料储存系统2。燃料储存系统2包括燃料箱21、可控压力源22、可控压力释放阀23和控制器24。可控压力释放阀23是可选部件，因此使用虚线表示。

燃料箱21被配置成储存液体燃料，并且示出为部分地填充有液体燃料212。燃料箱21的缺量空间211填充有处于已知压力的空气。在其他示例中，缺量空间211可以填充有惰性气体。燃料箱21可以是飞行器燃料箱。在一些示例中，燃料箱21被配置成位于加压环境例如飞行器的机舱或货舱中。在一些示例中，燃料箱21是附加货箱(ACT)。燃料箱21不位于加压环境中的其他示例也是可能的。在这样的示例中，燃料箱21可以位于机翼、尾翼、机身的未加压区域或飞行器的任何其他非加压区域中。

压力源22被配置成改变燃料箱的缺量空间中的压力。压力源被配置成经由入口222将空气输送至缺量空间211中。入口222可以位于或靠近燃料箱21的顶部，使得即使当燃料箱21几乎满了，它也将在缺量空间211中。压力源22可以是在燃料储存系统2的正常工作期间的至少在一些时间段内处于比缺量空间211内的空气高的压力下的任何空气源。压力源22通过通信链路25a通信地连接至控制器24，通信链路25a可以是有线的或无线的并且可以使用任何合适的通信技术。通信链路25a被配置成使得压力源22能够从控制器24接收控制信号。在一些示例中，通信链路25a被配置成使得压力源22另外地能够向控制器24发送信号。这样的信号例如可以指示压力源22(或其部件)的当前工作状态。压力源22是控制器24可以通过其增加燃料箱21内压力的机构。

压力源22包括一个或更多个可控元件，一个或更多个可控元件的性质取决于压力源22的性质，并且该可控元件(或每个可控元件)通过通信链路25a通信地连接至控制器24。一个或更多个可控元件可以包括可致动阀、压缩机泵、热交换器等。该可控元件(或每个可控元件)被配置成能够选择性地允许将加压空气从压力源22输送至燃料箱21中(这可以涉及例如，打开阀和/或启动压缩机泵)或者防止(这可能涉及例如，关闭阀和/或停用压缩机泵)。在一些示例中，该可控元件(或每个可控元件)还被配置成改变将加压空气输送至燃料箱21中时的流速(这可能涉及例如，改变阀孔的尺寸或改变压缩机泵的速度)以及/或者改变被输送的加压空气的压力。

在一些示例中，可控压力源包括设置在缺量空间211与高压环境之间的可控阀，在燃料储存系统2的正常工作期间的至少一些时间段内高压环境中的气压高于缺量空间211中的气压。这种高压环境可以是例如飞行器的放气系统或飞行器的加压区域例如，机舱或货舱。在这样的示例中，高压环境可控制地连接至燃料箱21的内部(例如，通过可致动的阀)，使得响应于从控制器24接收到适当配置的控制信号，可以选择性地允许或阻止到燃料箱21中的空气流。在一些这样的示例中，高压环境到燃料箱21的连接被配置成使得响应于从控制器24接收到适当配置的控制信号而选择性地改变到燃料箱21中的空气的流速。在一些这样的示例中，控制器24可以被配置成监测缺量空间211与高压环境之间的压力差，并且仅当高压环境处于比缺量空间211高的压力时才允许它们之间的流动。

在一些示例中，压力源22包括连接至燃料箱21内部的压缩机。在这些示例中，响应于从控制器24接收到适当配置的控制信号，压缩机选择性地启动以将加压空气供应至燃料箱21中，或者不供应任何加压空气至燃料箱21中。在一些这样的示例中，压缩机可以是可控的(经由由控制器24发送的适当配置的控制信号)以选择性地改变将加压空气供应至燃料箱21中时的速率以及/或者选择性地改变供应至燃料箱21中的加压空气的压力。

在一些示例中，燃料系统2可以包括多于一个的压力源22。在这样的示例中，燃料系统2可以包括两种或更多种不同类型的压力源22。例如，对于燃料系统2，可能有利的是包括被动压力源例如飞行器的加压区域，以及主动压力源例如压缩机两者，如果加压区域中的压力大于或等于期望在燃料箱21中实现的目标压力，则被动压力源不需要任何动力来将加压空气输送至燃料箱21中。然后在加压区域中的压力低于目标压力的情况下可以使用主动压力源。

阀23可以是可控制以选择性地允许或阻止加压空气从燃料箱21内部释放的任何类型的阀。取决于燃料箱21的位置，可以将空气释放至燃料箱21的外部环境或燃料箱21外部的一些其他位置。例如，如果燃料箱21位于飞行器的加压区域中，则来自燃料箱21内部的空气可以被释放至密封的容器或飞行器外部，以避免燃料蒸气污染飞行器的加压区域。

阀23可以是可致动的阀。在其中压力源22包括与燃料箱21外部的区域通信的可致动阀的一些示例中，压力源22的可致动阀也可以是压力释放阀23。这可能是如下情况，例如，可致动阀与其通信的区域的特性使得该区域容纳燃料蒸气不成问题。

在一些示例中，阀23可以是被配置成防止空气进入燃料箱21的单向阀。在一些示例中，阀23可以被配置成响应于燃料箱内的压力超过预定的阈值而自动地打开。阀23是控制器24可以通过其降低燃料箱21内的压力的机构。在一些示例中，阀23是被配置成选择性地允许空气流出燃料箱21或允许空气流入燃料箱21中的双向阀。在这样的例子中，阀是控制器可以通过其增加和降低燃料箱21内的压力两者的机构，这取决于燃料箱21内的压力是高于还是低于阀23与其通信的外部区域的压力(当打开时)。阀23可以位于或靠近燃料箱21的顶部，使得即使当燃料箱21几乎满了时，它也将位于缺量空间211中。

阀23通过通信链路25b通信地连接至控制器24，通信链路25b可以是有线的或无线的并且可以使用任何合适的通信技术。通信链路25b被配置成使得阀23能够从控制器24接收控制信号。在一些示例中，通信链路25b被配置成使得阀23另外地能够向控制器24发送信号。这样的信号例如可以指示阀23的当前工作状态(例如，打开；关闭；部分打开；等等)。

如上所述，压力释放阀23是燃料储存系统2的可选特征。对于燃料储存系统2的许多潜在应用，预期在燃料储存系统2的工作期间将不需要主动地降低缺量压力。

在一些示例中，燃料储存系统2包括不需要是可控的另一压力释放阀(未示出)。另一压力释放阀被配置成在缺量空间211的压力超过预定阈值的情况下允许空气流出燃料箱21的缺量空间211。另一压力释放阀可以被配置成当缺量空间的压力等于预定阈值时停止允许空气流出缺量空间211。可以基于燃料箱21的结构性质设置预定阈值。在一些示例中，另一压力释放阀可以是爆炸隔膜。

可选地，燃料储存系统2包括温度传感器26。温度传感器26位于燃料箱21内，在其中能够在燃料储存系统2的大多数或所有可能的工作状态下测量燃料212的温度的位置处。例如，温度传感器26可以位于或靠近燃料箱21的底部，使得即使当燃料箱21几乎是空的，它也将与燃料212接触。温度传感器26可以使用任何合适的感测技术。

温度传感器26通过通信链路25c通信地连接至控制器24，通信链路25c可以是有线的或无线的并且可以使用任何合适的通信技术。通信链路25c被配置成使得温度传感器26能够向控制器24发送包括测量温度值的信号。在一些示例中，通信链路25c被配置成使得控制器24另外地能够向温度传感器26发送信号。这样的信号例如可以被配置成使温度传感器26将当前测量的温度值发送至控制器24。

(由控制器24使用的任何参数的)当前测量值被认为是表示被测量的参数在该值被发送时的状态的测量值。它通常可以是最近的测量值。它可能在被发送之前很短的时间内被获取，或者与被发送基本上在同一时间。在测量值被系统2(例如，由控制器，或由获得测量值的传感器)认为是当前的期间获取之后的时间段可以取决于正被测量的参数的预期变化率。

可选地，燃料储存系统2包括燃料箱压力传感器27。燃料箱压力传感器27位于燃料箱21内，在能够在燃料储存系统2的大多数或所有可能的工作状态下测量缺量空间211中的空气压力的位置处。例如，燃料箱压力传感器27可以位于或靠近燃料箱21的顶部，使得即使当燃料箱21几乎满了，它也将在缺量空间211中。燃料箱压力传感器27可以使用任何合适的感测技术。

燃料箱压力传感器27通过通信链路25d通信地连接至控制器24，通信链路25d可以是有线的或无线的并且可以使用任何合适的通信技术。通信链路25d被配置成使得燃料箱压力传感器27能够向控制器24发送包括测量压力值的信号。在一些示例中，通信链路25d被配置成使得控制器24另外地能够向燃料箱压力传感器27发送信号。这样的信号例如可以被配置成使燃料箱压力传感器27将当前测量的压力值发送至控制器24。

可选地，燃料储存系统2包括环境压力传感器28。环境压力传感器28位于燃料箱21周围的外部环境中。例如，环境压力传感器28可以安装在燃料箱21的外表面上。环境压力传感器28可以使用任何合适的感测技术。环境压力传感器28通过通信链路25e通信地连接至控制器24，通信链路25e可以是有线的或无线的并且可以使用任何合适的通信技术。通信链路25e被配置成使得环境压力传感器28能够向控制器24发送包括测量压力值的信号。在一些示例中，通信链路25e被配置成使得控制器24另外地能够向环境压力传感器28发送信号。这样的信号例如可以被配置成使环境压力传感器28将当前测量的压力值发送至控制器24。

在一些示例中，环境压力传感器28可以被包括在控制器24与其通信的不同系统中。例如，如果将燃料储存系统2安装在飞行器上并且燃料箱21位于该飞行器的货舱中，则这样的不同系统可以是货舱加压系统。在这样的示例中，控制器24可以与环境压力传感器28直接通信，或者它可以与不同系统的控制器通信。

在燃料储存系统2不包括环境压力传感器28的一些示例中，控制器24可以被配置成生成燃料箱21的外部环境的当前压力的预测值。控制器24例如可以被配置成基于与燃料箱21的外部环境相关的预编程信息来生成这样的预测值。在一些示例中，控制器24可以使用与预期外部环境的压力如何随时间变化以及/或者响应于变化的外部因素相关的信息(外部压力演变信息)来执行预测压力值的生成。这种信息可以是以外部压力行为模型或查找表等的形式。控制器24可以被预编程有外部压力演变信息。

在将燃料储存系统2安装在飞行器上的示例中，外部压力演变信息可以包括关于预期燃料箱21的外部环境的压力如何随飞行器的飞行周期过程而变化的信息。外部压力演变信息可以特定于特定类型的飞行器，或者甚至特定的飞行器。外部压力演变信息可以特定于由飞行器正在飞行的特定路线。在一些示例中，外部压力演变信息可以包括燃料箱21的外部环境压力与一个或更多个飞行相关参数之间的已知关系。在这样的示例中，控制器24被配置成在燃料储存系统2的工作过程期间接收一个或更多个飞行相关参数的当前值。这样的飞行相关参数可以包括以下中的任何一项或更多项：安装有燃料储存系统2的飞行器的高度；安装有燃料储存系统2的飞行器的飞行阶段(例如，加油、滑出、起飞、巡航、下降、着陆和滑行)；安装有燃料储存系统2的飞行器的当前位置；安装有燃料储存系统2的飞行器的当前经过的飞行时间；关于由安装有燃料储存系统2的飞行器正在飞行的路线的信息；安装有燃料储存系统2的飞行器的类型；等。

在燃料箱21位于飞行器的加压区域例如机舱或货舱中的示例中，加压区域内的压力通常将在飞行过程中以已知方式控制。对于大多数飞行器，通常可以假设在飞行器在地面上时的外部环境压力将等于大气压力，并且在飞行器飞行时将根据预定义的压力分布而变化。在这样的示例中，控制器24可以预编程有将外部环境压力与一个或更多个飞行相关参数关联的外部压力演变信息，并且控制器24被配置成接收一个或更多个飞行相关参数的当前值。

控制器24被配置成通过控制压力源22(和/或阀23，如果存在)来调节燃料箱21内的压力，以实现缺量空间211中的期望目标压力。在一些示例中，控制器24被配置成基于燃料箱21的外部环境中的当前压力的测量值或预测值来控制压力源22(和/或阀23，如果存在)。在燃料储存系统2包括燃料箱压力传感器27的示例中，控制器24被配置成基于由控制器24从燃料箱压力传感器27接收的燃料箱21的缺量空间211中压力的当前测量来控制压力源22(和/或阀23，如果存在的话)。

例如，如果控制器24确定燃料箱21中的压力需要增加，则控制器24向压力源22发送被配置成使压力源22将加压空气输送至燃料箱21中的信号。控制信号可以被配置成使压力源22将特定量的加压空气输送至燃料箱21中，这样的量由控制器24确定以适于将燃料箱21内的压力增加至目标压力。可替选地，在控制器24从燃料箱压力传感器27接收当前燃料箱压力测量结果的示例中，控制器24可以监测燃料箱21内的压力并且发送被配置成当控制器24确定燃料箱21内的压力等于目标压力时使压力源22停止输送加压空气的另一控制信号。

在燃料系统2包括不止一个压力源22的示例中，控制器24被配置成选择压力源来激活以实现目标压力。例如，如果燃料系统2包括成加压区域形式的第一压力源22，其可以不一定在大于或等于目标压力的压力下，以及成压缩机形式的第二压力源22，控制器24被配置成确定加压区域的压力并且根据加压区域中的压力是否小于目标压力来选择第一或第二压力源22。

在压力释放阀23存在于燃料储存系统2中的示例中，如果控制器24确定燃料箱21中的压力需要降低，则控制器24向阀23发送被配置成使阀23从燃料箱21释放空气的控制信号。控制信号可以被配置成使阀23从燃料箱21释放特定量的空气，这样的量由控制器24确定以适于将燃料箱21内的压力降低至目标压力。可替选地，控制器24可以监测燃料箱21内的压力并且发送被配置成当控制器24确定燃料箱21内的压力等于目标压力时使阀23停止释放空气的另一控制信号。

燃料箱内的压力不能通过打开阀23来降低的情况(例如，由于阀23不存在，或者由于目标压力低于外部环境的压力)，可能会出现在本发明的一些设想的应用中。在这样的情况下，几乎不存在或者不存在与保持燃料箱内的压力等于外部环境压力相关联的缺点，这是因为在较高压力下可燃性较小，特别是如果燃料箱位于非加压环境中。因此，在一些示例中，控制器24被配置成，如果控制器24确定目标压力小于外部环境的当前压力，则将目标压力调整为等于外部环境的当前压力。可替选地或附加地，控制器24可以预编程有最小允许压力，在这种情况下，它被配置成在必要时将目标压力调整为大于或等于最小允许压力，如下面将更详细地说明的。类似地，控制器24可以预编程有最大允许压力，在这种情况下，它被配置成在必要时将目标压力调整为小于或等于最大允许压力，也如下面将说明的。

控制器24被配置成调节燃料箱21内的压力以将燃料箱21的可燃性保持在期望水平处或低于期望水平。特别地，控制器24被配置成调节燃料箱21内的压力以保持燃料箱21的可燃性低于针对适用的燃料类型(即，在控制器24正在进行调节时，容纳在燃料箱21中的燃料212的燃料类型)限定的预定义的可燃性阈值。预定义的可燃性阈值可以具有温度-压力曲线例如图1的曲线A、B、C中的任一个的形式。预定义的可燃性阈值可以被限定为使得燃料箱在低于预定义的可燃性阈值时不可燃。预定义的可燃性阈值取决于燃料箱中燃料的温度、缺量空间中的压力以及燃料箱中燃料的化学性质。预定义的可燃性阈值可以对应于小于或等于针对其限定了预定义的可燃性阈值的特定燃料类型的可燃性下限(LFL)。给定燃料类型的预定义的可燃性阈值可以根据燃料类型的闪点、燃料温度和燃料箱压力来确定。

作为调节燃料箱21中的压力的过程的一部分，控制器24可以确定目标压力，如下将描述的。该目标压力基于可适用的预定义可燃性阈值来确定，并且是燃料箱的可燃性小于或等于该预定义可燃性阈值时的压力。在一些示例中，目标压力可以被认为是最小余量压力，因为它表示当容纳在燃料箱中的燃料212处于当前燃料温度下时，燃料箱不可燃时的最低缺量压力。在这样的示例中，控制器24可以被配置成将缺量压力控制为至少(即，大于或等于)目标压力。

如上所述，燃料的化学性质在批次之间变化，并且这意味着在燃料储存系统2的工作期间的任何给定时间处准确地知道箱内燃料112的化学性质通常是不可能或不可行的，即使该燃料的类型是已知的。这个问题可以通过限定预定义的可燃性阈值以对应于低于特定燃料类型的闪点的可燃性水平来解决。例如，预定义的可燃性阈值可以比特定燃料类型的平均闪点低预定量。预定义可燃性阈值可以比特定燃料类型的平均闪点低至少一个标准偏差。

控制器24预编程有关于预期储存在燃料箱21中的每种特定类型的燃料212的至少一个预定义的可燃性阈值。所谓的“预编程”意味着控制器24包括存储至少一个预定义可燃性阈值的存储器或与该存储器通信。预定义的可燃性阈值可以例如以标记有该预定义的可燃性阈值适用的燃料类型的成对的温度和压力值的集合的形式来被存储。在所示示例中，控制器24包括内部存储器241，该内部存储器241存储至少一个预定义的可燃性阈值。

控制器24可以另外地预编程有其不随燃料储存系统2的工作过程而改变的其他信息。预编程至控制器24中的这种其他信息可以包括例如以下中的任何一项或更多项：燃料箱21中的燃料212的温度与不同的可测量参数之间的已知关系；与预期燃料212的温度如何随时间变化以及/或者响应于变化的外部因素相关的信息(燃料温度演变信息)；针对燃料箱21的最小允许压力；针对燃料箱21的最大允许压力；燃料箱21内的压力与燃料箱21外部环境的压力之间的最大允许差值。

控制器24被配置成基于与在给定时间处燃料箱21内的燃料212的温度相关的信息(以下称为燃料温度信息)确定给定时间处的燃料箱21的目标压力。给定时间可以是当前时间。在与实现燃料箱21内的目标压力相关联的任何延迟被预期为小的示例中，给定时间是当前时间可能是合适的。例如，如果任何所需的压力变化被预期为非常小(例如，因为燃料箱中的压力被连续地调节)，或者如果压力源22(和阀23，如果存在)被配置成能够快速地改变燃料箱21内的压力，则可能是这种情况。

然而，在其他示例中，可以存在与实现燃料箱21内的目标压力相关联的大的时间延迟。在这样的示例中，控制器24可以被配置成考虑这样的时间延迟。这可以例如通过给定时间比当前时间晚基本上等于与改变缺量空间211中的压力相关联的时间延迟的量来实现。换言之，给定时间是将来的给定时间。在这样的示例中，控制器24可以预编程有与响应于压力源22的启动(以及压力释放阀23的打开，如果存在的话)而预期缺量空间211中的压力变化多快有关的压力变化信息。这样的压力变化信息可以取决于诸如压力源22的特性、压力释放阀23(如果存在)的特性、燃料箱21的大小等的因素。可以使用压力变化信息计算给定期望压力变化的时间延迟。

为了确定燃料箱21在将来给定时间处的目标压力，控制器24需要与燃料箱21内的燃料212在将来给定时间处的温度相关的信息。控制器可以被配置成例如基于当前燃料温度信息和燃料温度的当前变化率(其可以例如使用历史燃料温度信息来计算)来计算将来给定时间内的预测燃料温度。

燃料温度信息可以是任何信息，根据该信息，直接地或间接地得出燃料212在给定时间处的温度。在燃料储存系统2包括温度传感器27的示例中，燃料温度信息可以包括燃料箱21内的燃料212的温度的最近测量值。

可替选地，燃料温度信息可以包括不同参数的最近测量值，不同参数以已知方式与燃料212的温度相关。这样的不同参数可以是例如燃料箱21的外部环境的测量温度。在燃料箱21是飞行器ACT的示例中，不同的参数可以是ACT所位于的机舱或货舱的测量温度。在一些示例中，不同的参数可以是不同燃料箱内燃料的测量温度。在燃料储存系统2安装在飞行器中的情况下，例如，不同的燃料箱可以是该飞行器的另一燃料箱。不同的燃料箱包括温度传感器，其例如以与温度传感器26相同的方式直接或间接地与控制器24通信。在燃料温度信息包括不同参数的测量值的示例中，控制器24可以被配置成处理燃料温度信息以生成在给定时间处燃料箱21内的燃料212温度的计算值。该处理可以基于不同参数的测量值以及不同参数与燃料212的温度之间的已知关系。在这样的示例中，已知关系被预编程至控制器24中。

在一些示例中，燃料温度信息包括燃料箱21内的燃料212在给定时间处的温度的预测值。例如，控制器24可以被配置成基于燃料212的在较早时间(例如，燃料被放入燃料箱21时的时间)处的测量温度来生成这样的预测值。燃料212在较早时间处的测量温度可以通过温度传感器26进行测量。燃料212的测量温度可以作为安装有燃料储存系统2的飞行器的加油过程的一部分而获取。在控制器24基于燃料212在较早时间处测量的温度生成预测值的示例中，控制器24可以使用与预期燃料212的温度如何随时间变化以及/或者响应于变化的外部因素相关的信息(以下称为燃料温度演变信息)来执行生成。这样的信息可以是成燃料温度行为模型的形式的信息。控制器24可以预编程有燃料温度演变信息。

在燃料储存系统2安装在飞行器上的示例中，燃料温度演变信息可以包括关于预期燃料212的温度如何随飞行器的飞行周期的过程而变化的信息。燃料温度演变信息可以特定于特定类型的飞行器，或者甚至特定的飞行器。例如，燃料温度演变信息可以基于或考虑飞行器具体细节，例如燃料箱21的位置，和/或哪些飞行器系统围绕和/或浸没在燃料箱21中，因为这些细节可能影响飞行期间的燃料温度。类似地，燃料温度演变信息可以基于或考虑燃料储存系统2的具体细节，例如燃料箱21的材料和配置，因为这样的细节可以影响燃料212与燃料箱21的外部环境之间的热传递。燃料温度演变信息可以特定于由飞行器正在飞行的特定路线。在一些示例中，燃料温度演变信息可以包括燃料箱21中的燃料温度与一个或更多个外部参数之间的已知关系。在这样的示例中，控制器24被配置成在燃料储存系统2的工作过程期间接收一个或更多个外部参数的当前值。

这样的外部参数可以包括以下中的任何一项或更多项：安装有燃料储存系统2的飞行器的高度；安装有燃料储存系统2的飞行器的飞行阶段；安装有燃料储存系统2的飞行器的当前位置；安装有燃料储存系统2的飞行器的当前经过的飞行时间；关于由安装有燃料储存系统2的飞行器正在飞行的路线的信息；安装有燃料储存系统2的飞行器的类型；燃料箱21的外部环境的测量温度；等。对于这些外部参数中的一些，可以由控制器24使用预定的固定值，在这种情况下，预定的固定值可以被预编程至控制器24中。

因此，控制器24被配置成基于燃料箱21内燃料212的历史测量温度，或不同燃料箱内燃料的历史测量温度，结合预编程的燃料温度演变信息；并且可选地结合一个或更多个外部参数的当前值，来生成预测燃料温度值。

控制器24基于燃料温度信息使用如上所述的预定义的可燃性阈值确定目标压力。在其中控制器24预编程有多种不同燃料类型的预定义的可燃性阈值的示例中，控制器24可以被配置成接收指示当前容纳在燃料箱21中的燃料类型的燃料类型信息，并且基于接收到的燃料类型信息选择预定义的可燃性阈值之一。这样的燃料类型信息可以例如由操作者在将燃料212放入燃料箱21时手动地输入。在一些示例中，燃料储存系统2可以包括适于自动地检测存在于燃料箱21中的燃料类型的传感器设备，在这种情况下，燃料类型信息可以由控制器24从这样的传感器设备接收。

在一些示例中(特别地在燃料箱21位于飞行器的加压区域中的示例中)，控制器24被配置成另外地基于燃料箱21的预定义的最小允许压力来确定目标压力。燃料箱21的最小允许压力被预编程至控制器24中。最小允许压力的水平基于燃料箱21和燃料箱21连接至的燃料系统的具体设计来设置。具体地，最小允许压力可以基于燃料箱21的结构性能来设置以承受燃料箱21内部与外部环境之间的压力差。可替选地或另外地，最小允许压力可以基于由燃料储存系统2所使用的燃料传输机构的要求来设置以将燃料从燃料箱21中输送出去。一些燃料传输机构依赖于燃料箱21内保持的某个最小压力。

在一些示例中(特别地在燃料箱21位于飞行器的未加压区域中的示例中)，控制器24被配置成另外地基于燃料箱21的预定义的最大允许压力来确定目标压力。燃料箱21的最大允许压力被预编程至控制器24中。最大允许压力的水平基于燃料箱21和燃料箱21连接至的燃料系统的具体设计来设置。具体地，最大允许压力可以基于燃料箱21的结构性能来设置以承受燃料箱21内部与外部环境之间的压力差。

在一些示例中，控制器24可以被配置成另外地基于燃料箱21的预定义的最大允许压力和燃料箱21的预定最小允许压力来确定目标压力。在这样的示例中，目标压力必须是在最小允许压力与最大允许压力之间。

图3是示出控制器24可以通过其调节燃料箱21内的压力的示例过程300的流程图。不是必需的并且因此不需要在本发明的所有示例中遵循的步骤使用虚线表示。过程300适于本发明的燃料箱21的外部环境中的压力可能高于缺量压力例如在燃料箱位于飞行器的加压区域中的情况下的示例。

过程300在框301处开始。存在各种可能的触发可以使控制器24开始过程300。一个这样的触发可以是自控制器24上次执行过程300以来已经过去了一定量的时间。例如，控制器24可以被配置成以预定义的时间间隔例如每分钟或每十分钟执行过程300。在这样的示例中，预定义的时间间隔的长度可以基于在燃料储存系统2的正常工作期间预期燃料212的温度变化多快来设置。其他可能的触发包括燃料212的温度在上次执行过程300时从其值变化超过预定义的量；飞行阶段的变化；飞行器到达预定义的高度，飞行器已经使用了预定义的量的燃料；以及过程300的完成(在这种情况下，控制器24被有效地配置成连续地执行过程300)。

在示例过程300的第二框302中，控制器24确定当前燃料温度相关测量是否可用。燃料温度相关测量可以是燃料212的温度的测量值。然而；燃料温度相关测量也可以是不同参数(不一定是燃料温度)的测量值，控制器24能够根据其得出箱21中的燃料212的温度，如上所述。框302被指示为可选的，因为在一些示例中，控制器24可以预编程有关于什么测量数据对于它可用的固定信息。在这样的示例中，控制器24在执行过程300时不主动地确定当前燃料温度测量是否可用。相反，过程的第一框是框303a或303b(如果控制器24被预编程为使用测量的燃料温度值)或框304(如果控制器24被预编程为生成和使用预测的燃料温度值)。

在过程300包括框302的示例中，控制器24通过在每次执行过程300时主动地确定当前燃料温度相关测量是否可用来执行框302。例如，控制器24可以检查最近获取的燃料温度相关测量是否已经存储在存储器241中(如果传感器被配置成连续地将新测量数据推送至控制器24，则可能是这种情况)。可替选地或附加地，执行框302可以包括控制器24向控制器24被配置成从其接收燃料温度相关测量的传感器发送信号，以检查传感器和/或与传感器的通信链路是否起作用。

响应于由框302产生的肯定确定(例如，当控制器24发现它的存储器241中最近的燃料温度相关测量，或确认它与功能性传感器通信时)，该过程移动或者到可选框303a然后到框303b，或者直接到框303b。

可选框303a包括请求当前燃料温度相关测量。可以向控制器24的存储器241，或者向控制器24与其直接通信的传感器，例如温度传感器26，做出请求。可替选地，可以向不同系统的控制器做出请求，不同系统包括传感器或与传感器通信，该传感器被配置成测量燃料温度相关参数(其可以是箱21中的燃料212的温度或者根据其能够推导箱21中的燃料212的温度的不同参数)。执行框303a包括控制器24向传感器(或其他控制器)发送被配置成使传感器/控制器以当前测量值回复的控制信号。在一些示例中，控制信号可以被配置成使传感器/控制器获得当前测量值然后发送当前测量值。在控制器24与传感器或其他控制器通信的示例中，可选框303a不存在于过程300中，该传感器或其他控制器被配置成自动地将更新的燃料温度相关测量推送至控制器24。

在框303b中，当前燃料温度相关测量由控制器24接收。可以从控制器24的存储器241接收测量结果。可替选地，可以从控制器24与其通信的传感器(例如，温度传感器26)或其他控制器接收测量结果。接收到的燃料温度相关测量可以包括箱21中的燃料212的温度的测量值或者由控制器24根据其能够得出箱21中的燃料212的温度的不同参数的测量值。

在过程300包括可选框303a的示例中，响应于框303a中由控制器24发出的请求，接收当前燃料温度相关测量。在其他示例中，在控制器24没有发出请求的情况下接收当前燃料温度相关测量。这样的示例包括传感器或其他控制器被配置成连续地或以预定义的间隔自动地将更新的燃料温度相关测量推送至控制器24的示例。

在框303b完成时，控制器24具有可用的当前燃料温度相关测量。然后由控制器24使用该测量来执行过程300的其余框。在当前燃料温度相关测量是根据其能够得出箱21中的燃料212的温度的不同参数的测量值的示例中，控制器24可以被配置成使用当前燃料温度相关测量得出燃料212的当前温度，然后可以使用得出的燃料箱21中的燃料212的当前温度来执行过程300中的其余框。

响应于由框302产生的否定确定(例如，当控制器24发现它的存储器241中没有最近的燃料温度相关测量，和/或发现它没有与功能性传感器通信时)，该过程移至框304。在框304中，由控制器24生成箱21中燃料212温度的预测值。控制器24可以以上述方式使用存储在存储器241上的燃料温度演变信息结合箱21中的燃料212的温度的历史值和/或根据其能够得出箱21中的燃料212温度的不同参数的历史值，来生成预测值。在控制器24使用这样的不同参数的历史值生成预测值的示例中，控制器24可以被配置成使用不同参数的历史值连同不同参数与燃料212的温度之间的预编程关系得出箱21中的燃料212的温度的历史值。控制器24然后可以使用得出的箱21中燃料212温度的历史值来产生预测值。

在完成框304后，控制器24具有可用的预测的当前燃料温度值。该预测值然后被控制器24用于执行过程300的其余框。

在框305中，由控制器24以上述方式使用预定义的可燃性阈值计算目标压力值。在一些示例中，目标压力值可以是最小缺量压力值。在一些示例中，执行框305可以包括控制器24以上述方式从存储在其存储器241中的多个这样的阈值中选择特定的预定义可燃性阈值。在当前燃料温度相关测量对控制器24是可用的过程的示例中，控制器24结合预定义的可燃性阈值使用当前燃料温度相关测量(或从其得出的当前燃料温度)来计算目标压力。在当前燃料温度相关测量对控制器24是不可用的过程的示例中，控制器24结合预定义的可燃性阈值使用在框304中生成的预测燃料温度值来计算目标压力。在一些示例中，如果计算的目标压力值基于测量或预测的当前燃料温度值，则它可以是当前目标压力值。在其他示例中，为了考虑与改变燃料箱21中的压力相关联的时间延迟，计算的目标压力值可以用于未来的某个时间。可以以上述方式计算未来的目标压力值。

在框306中，确定是否限定了最小允许压力。执行框306可以包括例如控制器24检查最小允许压力是否存储在其存储器241上，以及/或者检索这样的最小允许压力的值。最小允许压力可以特定于包括在燃料储存系统2中的特定燃料箱21。最小允许压力具有上述特征。

响应于框306中的肯定确定(即，当控制器发现燃料箱21的最小允许压力存储在存储器241上，或者以其他方式预编程至控制器24上时)，过程300移至框307。框307和框308是可选的，因为它们不存在于由没有预编程有最小允许压力的控制器24执行的过程300的示例中。

在框307中，由控制器24将目标压力(如框305中计算的)与最小允许压力进行比较。比较的可能结果是目标压力大于最小允许压力、目标压力等于最小允许压力或目标压力小于最小允许压力。控制器24可以使用任何合适的处理技术来执行框307。

如果执行框307的结果是目标压力小于最小允许压力，则过程移至框308。在框308中，将目标压力值设置为大于或等于最小允许压力。在一些示例中，控制器24被配置成将目标压力设置为等于最小允许压力。在其他示例中，控制器24被配置成将目标压力设置为大于最小允许压力，例如比最小允许压力大预定量。执行框307涉及增加目标压力。参照图1，可以看出增加压力会降低可燃性，因此设置最小允许压力有利于降低可燃性以及潜在地使燃料箱21的结构不那么坚固。在完成框308后，过程移至框309。

响应于框306中的否定确定(即，当控制器24确定其尚未预编程有最小允许压力时)，该过程直接地移至框309。

在框309中，控制器24控制压力源22(和/或阀23，如果存在)以实现燃料箱21内的目标压力。实现燃料箱21内的目标压力可以意味着缺量压力21基本上等于目标压力。在目标压力为最小缺量压力的示例中，实现燃料箱21内目标压力可以意味着缺量压力大于或等于目标压力。实现燃料箱21内目标压力可以意味着缺量压力大于或等于目标压力并且小于或等于燃料箱21的外部环境压力。压力源22(和阀23，如果存在的话)的控制由控制器24以上述方式进行，这取决于控制器是否具有相对它可用的外部环境压力的(测量的或预测的)当前值。框309的完成表示过程300的结束。在一些示例中，框309的完成可以触发过程300立即或者在框309完成之后预定时间段已经过去之后从框301再次开始。在其他示例中，过程300的进一步执行可以以上关于框301讨论的任何方式触发。

图4是示出控制器24可以通过其调节燃料箱21内的压力的替选示例过程400的流程图。过程400适于本发明的燃料箱21的外部环境中的压力可能低于缺量压力，例如在燃料箱位于飞行器的未加压区域的情况下的示例。

过程400的框301至305和309与示例过程300是共同的，因此以上提供的这些框的讨论也适用。

在框406中，确定是否限定了最大允许压力。执行框406可以包括例如控制器24检查最大允许压力是否存储在其存储器241上，以及/或者检索这样的最大允许压力的值。最大允许压力可以特定于包括在燃料储存系统2中的特定燃料箱21。最大允许压力具有上述特征。

响应于框406中的肯定确定(即，当控制器发现燃料箱21的最大允许压力存储在存储器241上，或者以其他方式预编程至控制器24上时)，过程400移至框407。框407和框408是可选的，因为它们不存在于由没有预编程有最大允许压力的控制器24执行的过程400的示例中。

在框407中，由控制器24将(如框305中计算的)目标压力与最大允许压力进行比较。比较的可能结果是目标压力大于最大允许压力、目标压力等于最大允许压力或目标压力小于最大允许压力。控制器24可以使用任何合适的处理技术来执行框407。

如果执行框407的结果是目标压力大于最大允许压力，则过程移至框408。在框408中，将目标压力值设置为小于或等于最大允许压力。在一些示例中，控制器24被配置成将目标压力设置为等于最大允许压力。在其他示例中，控制器被配置成将目标压力设置为小于最大允许压力，例如小于预定量。执行框407涉及降低目标压力。参照图1，可以看出降低压力会增加可燃性，因此可能需要控制器随后实现不同的可燃性降低机制，例如冷却燃料箱中的燃料或将惰性气体引入至缺量空间中。在完成框408后，过程移至框309。

响应于框406中的否定确定(即，当控制器24确定其尚未预编程有最大允许压力时)，该过程直接地移至框309。

图5示出了根据本发明的不同示例燃料储存系统5。燃料储存系统5被配置成能够调节燃料箱中的燃料的温度以及燃料箱内的压力。有利的是，能够可控地改变由根据本发明的燃料储存系统储存的燃料的温度，并且特别有利的是，能够降低这种储存燃料的温度，因为这可以使期望的可燃性水平能够实现，而无需在另外需要这种压力增加的情况下，将燃料箱中的压力增加至高于外部环境压力。从图1中可以看出，降低燃料温度(同时保持压力相同)会降低燃料的可燃性。通过将温度降低与上述压力控制结合使用，通常通过仅很小的温度降低，可以实现期望的可燃性水平(即，不可燃性)，这应当比如果也不使用压力控制所需的显著的温度降低更容易生成。

燃料储存系统5与图2的示例燃料储存系统2基本上相同，除了以下明确描述的差异。燃料储存系统5的与燃料储存系统2的等效特征相同的特征已经使用相同的附图标记指示并且将不再进一步描述。

燃料储存系统5另外包括可控温度调节机构59。温度调节机构59可以是能够可控地操作以改变箱21中的燃料212的温度的任何机构。特别地，温度调节机构59能够操作成降低燃料212的温度，以降低其可燃性。在一些示例中，温度调节机构59不能够操作成增加燃料212的温度。虽然在图5中温度调节机构59被示为在燃料箱21的外部并且与燃料箱21分离，但是在一些示例中，温度调节机构59的至少一部分可以设置在燃料箱21中或燃料箱21上。

对于大多数应用，预期期望的温度变化将是小的，因为使用上述压力调节技术将实现大部分期望的可燃性降低。例如，对于飞行器ACT，可能需要将燃料212的温度仅降低几摄氏度以避免需要将箱压力增加高于外部环境的压力。因此，存在于燃料箱环境中用于其他目的的温度调节机构，例如飞行器空气调节系统，可以能够用作燃料储存系统5的温度调节机构59。

在一些示例中，温度调节机构可以包括用于改变燃料箱21的外部环境的温度的机构。例如，如果燃料箱21位于封闭空间例如飞行器机舱或货舱中，则温度调节机构可以包括被配置成改变封闭空间的温度的空气调节系统。在这样的示例中，可以有利的是，以促进燃料212与燃料箱21的外部环境之间的热传递的方式构造燃料箱21的壁。

在一些示例中，温度调节机构49可以包括用于将处于与燃料212不同温度的燃料传输至箱21中的机构。这种类型的机构可以通过从位于比箱21冷的环境的箱中传输燃料来降低箱21内的燃料212的温度。例如，如果箱21位于飞行器的机舱或货舱(相对温暖的环境)，则温度调节机制可以被配置成从位于飞行器机翼(相对冷的环境)的燃料箱中传输燃料。这种类型的温度调节机构49可以包括例如一个或更多个阀管道、泵等。

在一些示例中，温度调节机构59可以包括设置在燃料箱21内的热交换器，在燃料储存系统5的大部分或所有工作状态下，该热交换器在其中它将被浸入燃料212中的位置处。这样的热交换器可以选择性地激活以能够从燃料212中受控地去除热量。热交换器可以使用任何合适的热交换技术。

温度调节机构59经由通信链路25f与控制器24通信，通信链路25f具有与上述通信链路25a至25e基本上相同的特征。控制器44被配置成经由通信链路25f向温度调节机构59发送用于使温度调节机构进行操作以改变箱21中的燃料212温度的控制信号。控制信号将取决于温度调节机构59的类型并且可以采用适于实现期望的温度变化的任何形式。

燃料储存系统5的控制器54包括与上述控制器24相同的所有功能，以及用于调节箱21中燃料212的温度的附加功能。在该示例中，作为控制压力源22(和阀23，如果存在的话)以实现燃料箱内的目标压力的一部分(过程300的框309)，控制器54被配置成接收燃料箱21的外部环境的当前压力的值(通过从环境压力传感器28(如果存在的话)接收测量值，或者通过生成的预测值)并且以上述关于图2的方式将外部环境的当前压力与目标压力进行比较。该比较的结果可以触发控制器54以改变箱21中的燃料212的温度。

特别地，控制器54被配置成执行图6所示的过程600作为对箱21内的压力进行调节的一部分。过程600的执行可以例如通过完成过程300的框306或过程400的框406来触发(如果未限定最小允许压力或最大允许压力)或过程300的框308(如果限定了最小允许压力)或过程400的框408(如果限定了最大允许压力)。即，控制器54可以被配置成一旦确定了目标压力的允许值就执行过程600。过程600的触发由框601表示。在这样的触发之后，过程600移至框602。

在一些示例中，控制器54被配置成在启动过程600之前检查由燃料温度调节机构59当前是否可实现可接受的燃料温度的变化率。在这样的示例中，控制器54可以被预编程有燃料温度变化率的最小阈值，或具有影响燃料温度变化率的参数的相应阈值。在一些示例中，这样的阈值可以包括燃料箱21中的最大燃料体积，因为燃料温度的变化率随着燃料体积的增加而降低。控制器54可以使用对于控制器54可用的影响燃料温度变化率的可变参数的一个或更多个当前测量值来执行检查。这些参数可以包括例如箱21中的燃料体积、当前燃料温度、燃料箱的外部环境的当前温度等。如果控制器54确定燃料温度的变化率低得不可接受，则控制器54将不执行过程600。在这种情况下，控制器54可以被配置成使用不同的机构例如通过使用上述技术增加缺量压力降低燃料箱21的可燃性。

在框602中，控制器54确定目标压力(即，如果未限定最小或最大允许压力，则由框305或框405输出的目标压力值，或者如果目标压力大于或等于最小允许压力或者小于或等于最大允许压力，则或者在所有其他场景中由框308或框408输出的目标压力值)是否大于当前外部环境压力。该比较基于以上述方式由控制器54接收的当前外部环境压力值(测量的或预测的)。

响应于框602中的否定确定(即，目标压力低于或等于当前外部环境压力的确定)，过程600直接移至框606。在框606中，压力源22(和/或阀23，如果存在的话)由控制器54以上述关于图2的方式进行操作以实现燃料箱内的目标压力。在这种情况下，如果未限定最小或最大允许压力，则目标压力是由框305或框405输出的目标压力值，或者如果目标压力大于或等于最小允许压力或小于最大允许压力，则或者在所有其他场景中，由框308或框408输出的目标压力值。可以以与过程300和400的框309相同的方式来执行框606。

响应于框602中的肯定确定(即，目标压力高于当前外部环境压力的确定)，过程移至框603。在框603中，目标燃料温度值由控制器54计算。控制器被配置成使用当前外部环境压力和预定义的可燃性阈值来计算目标燃料温度值。在控制器54预编程有多个预定义的可燃性阈值的示例中，由控制器54用于计算目标燃料温度的预定义的可燃性阈值与用于计算目标压力的预定义的可燃性阈值相同。目标燃料温度可以小于或等于燃料212在当前外部环境压力下的闪点。目标燃料温度可以被认为是最大燃料温度，因为它表示当缺量压力等于当前外部环境压力(或低于当前外部环境压力的预定量)时燃料箱不可燃时的最高燃料温度。

在框604中，控制器54控制温度调节机构49以实现目标燃料温度。实现目标燃料温度可以意味着燃料212的温度基本上等于目标燃料温度。实现目标燃料温度可以意味着燃料温度小于或等于目标燃料温度。执行框605包括控制器54向温度调节机构发送被配置成使温度调节机构59将箱21中的燃料212的温度改变为小于或等于或基本上等于目标燃料温度的一个或更多个控制信号。

可能存在与实现目标燃料温度相关联的大的延迟。在一些示例中，控制器54可以被配置成计算与实现给定目标燃料温度相关联的延迟。在这样的示例中，控制器54可以预编程有与响应于燃料温度调节机构59的激活而预期燃料212的温度变化多快有关的燃料温度变化信息。这样的燃料温度变化信息可以基于因素例如，燃料212的化学性质；燃料箱21中的燃料量；燃料箱21的构造；温度调节机构59的性质；等。可以使用燃料温度变化信息计算给定期望燃料温度变化的时间延迟。

如果控制器54确定大的延迟与实现目标燃料温度相关联，则控制器54可以在燃料温度发生变化的时间段(即，延迟时间段)期间操作压力源22以将燃料箱21中的压力增加至目标压力(即，如果未限定最小或最大允许压力，则由框305或框405输出的目标压力值，或者如果目标压力大于或等于最小允许压力或小于或等于最大允许压力，则或者在所有其他情况下由框308或框408输出的目标压力值)。这确保在降低燃料温度的过程期间燃料箱21的可燃性不会增加到可接受水平以上。如上所述，可能有利的是，控制器54被配置成考虑影响燃料温度调节机构59能够多快改变燃料212的温度的因素例如当前燃料体积，并且确定如果由燃料温度调节机构59能够实现的燃料温度的变化率太慢(例如，低于预定义的阈值)，则启动过程600。

在完成框604后(即，当燃料212的温度已经变为等于目标燃料温度时)，在框605中，控制器54确定更新的目标压力，更新的目标压力小于或等于当前外部环境压力。在一些示例中，控制器54将更新后的目标压力设置为低于当前外部环境压力预定量，以避免燃料蒸气从燃料箱21泄漏至外部环境。

然后，过程600移动至框606，其中控制器54以上述方式控制压力源(和/或阀23，如果存在的话)以实现燃料箱内的目标压力(其在这种情况下是由框605输出的更新的目标压力)。在控制器54被配置成执行过程600作为执行过程300或过程400的框309的一部分的一些示例中，框606(并且因此过程600)的完成可以致使框309的完成。在其他这样的示例中，控制器54可以在完成过程600之后执行进一步的操作，以完成框309。

图7示出了根据本发明的包括燃料储存系统的示例飞行器700。飞行器700包括机身701、一对机翼702a和702b、一对发动机703a和703b以及尾翼704。飞行器700还包括计算系统(未示出)，其可以例如包括一个或更多个处理器以及一个或更多个计算机可读储存介质。飞行器700还可以包括用于测量与飞行器相关的特性或参数的仪器或传感器，以及用于测量环境特性的仪器或传感器，它们可以分布在飞行器700上的各个不同位置处。飞行器700还可以包括用于提供与飞行器相关的各种指示的指示装置。指示装置可以包括显示文本和/或图表的屏幕、刻度盘、光指示器、发出声音以提供指示的声音指示器等。

飞行器700包括多个燃料箱(不可见)和用于将燃料从箱输送至发动机703a、703b的燃料分配系统。例如，燃料箱可以包括至少部分地由机翼702a、702b、尾翼704和/或机身701和/或飞行器700的任何其他部分的结构形成的密封隔室。可替选地或另外地，飞行器700可以包括位于飞行器的加压区域例如机舱和货舱内的一个或更多个燃料箱。在该特定示例中，飞行器700包括位于货舱中的附加货箱(ACT)。飞行器700还可以包括燃料特性测量单元(不可见)，其被配置成在加油操作期间测量抬升燃料的特性，包括抬升燃料的温度。

如上所述，飞行器700包括根据本发明的燃料储存系统。ACT包括在燃料储存系统中。燃料储存系统可以具有与上述示例燃料储存系统2、4中的任一个相同的特征。燃料储存系统的控制器与燃料性质测量单元(如果存在)通信，使得控制器可以从燃料性质测量单元接收测量数据(例如燃料温度)。燃料储存系统的控制器可替选地或附加地可以与飞行器700的其他计算系统和/或与飞行器700的仪器、传感器和指示装置中的任何一个进行通信。

现在将描述飞行器700的具体示例燃料储存系统的工作。应当理解，这表示根据本发明的燃料储存系统如果应用于飞行器时可能如何操作的特定示例，并且下文描述的某些特征将不适用于本发明的其他示例。

在飞行的巡航阶段期间，ACT所在的飞行器700的货舱根据预定义的压力分布被加压。该压力是ACT的外部环境压力，并且燃料储存系统的控制器通过控制器接收该压力的测量值，或者通过控制器预编程有关于飞行器700被配置成在飞行中的任何给定点处如何对货舱进行加压的信息而获知。

在巡航阶段期间的选定时间处，货舱中的压力(外部环境压力)为800mb。在选定时间处，飞行器700正在以36,000英尺飞行。燃料储存系统的控制器通过接收测量的高度值或通过预编程有关于飞行器700的飞行计划的信息来获知飞行器700的当前高度。控制器还知道在选定时间处ACT中的燃料的类型，因为该信息是在飞行器700加油时手动输入至控制器的，或者因为控制器在飞行器700加油时直接从燃料性质测量单元接收到的燃料类型信息。控制器预编程有适于该类型燃料的预定义的可燃性阈值，并使用该预定义的可燃性阈值进行其操作，直到它接收到更新的燃料类型信息。在此特定示例中，成所选类型的ACT中的燃料类型对应于图1中所示的可燃性信息。

控制器还预编程有最小允许压力(对于ACT内的压力)，其目的是确保由箱压力驱动的燃料传输是可能的。在这个示例中，最小允许压力是450mb。因此，控制器被配置成在整个飞行器700的任何飞行中将ACT内的压力保持在至少450mb处。

如果起飞时ACT中的燃料的温度低于30℃，则如果箱压力保持在450mb处(因为燃料温度将随着飞行过程而降低)ACT在飞行期间的任何点处将不是可燃的。在这种情况下，控制器(以上述关于示例控制器24、44的方式进行操作)将不需要将箱压力增加高于最小允许压力。这个压力远低于为800mb的外部环境压力，这意味着燃料蒸气泄漏到货舱中的风险非常低。

如果起飞时ACT中的燃料的温度高于30℃，则控制器以上述关于示例控制器24的方式根据燃料温度操作以调节ACT中的压力。只要起飞时燃料温度小于等于40℃，ACT内的压力就不需要增加高于为800mb的外部环境压力。然而；如果起飞时燃料温度高于40℃，在不将箱压力增加至高于外部环境压力或者降低ACT中的燃料温度的情况下，控制器不可能将ACT的可燃性保持在可接受的低水平。

如果飞行器700的燃料储存系统包括温度调节机构，则控制器将以上述关于示例控制器44的方式操作温度调节机构，以避免将箱压力增加至高于外部环境压力。例如，这可能涉及控制器使货舱空气调节系统降低货舱内的温度。如果燃料储存系统不包括温度调节机制，控制器将箱压力增加至高于机舱压力，以保持箱可燃性水平足够低。控制器将仅保持箱压力高于外部环境压力，直到燃料温度下降到足以使箱压力降低至小于或等于外部环境压力为止。

该示例说明，对于配备有根据本发明的燃料储存系统的飞行器，将ACT压力增加至高于外部环境压力的需要对于一些航空公司/飞行器来说将是非常罕见的事件。对于在机场环境温度始终低于40℃和/或机场将燃料储存在地下(这通常将燃料温度保持为低于30℃)的路线上操作的飞行器，这将是正确的。

尽管上面已经参照一个或更多个优选的示例或实施方式对本发明进行了描述，但是将理解的是，在不脱离所附权利要求书中所限定的本发明的范围的情况下，可以进行各种改变或修改。

尽管以上主要在固定翼飞行器应用的背景下描述了本发明，但是它也可以有利地应用于各种其他应用，包括但不限于在诸如直升机、无人机、火车、机动车辆和航天器的交通工具上的应用。

在先前的描述中使用术语“或”之处，除非另有明确地说明，否则该术语应当理解为意味着“和/或”。

Claims (24)

1.一种燃料储存系统，包括：

燃料箱，其被配置成储存液体燃料；

可控压力源，其用于改变所述燃料箱的缺量空间中的压力；和

控制器，其被配置成：

基于与所述燃料箱内的燃料在给定时间处的温度相关的信息，确定在所述给定时间处针对所述缺量空间的目标压力；以及

控制所述可控压力源，以使所述缺量空间中的压力大致等于所述目标压力。

2.根据权利要求1所述的燃料储存系统，还包括可控压力释放阀，其中，所述控制器被配置成控制所述压力源和/或所述压力释放阀以使所述缺量空间中的压力大致等于所述目标压力。

3.根据权利要求1或2所述的燃料储存系统，其中，所述目标压力是所述燃料箱的可燃性小于或等于预定义的可燃性阈值时的压力，其中，所述预定义的可燃性阈值取决于所述燃料箱中的燃料的温度、所述缺量空间内的压力、以及所述燃料箱中所述燃料的化学特性。

4.根据前述权利要求中任一项所述的燃料储存系统，其中，所述可控压力源包括空气源，所述空气源的压力在所述燃料储存系统的正常工作期间的至少一些时间段内大于所述缺量空间中的压力。

5.根据前述权利要求中任一项所述的燃料储存系统，其中，所述可控压力源包括压缩机。

6.根据前述权利要求中任一项所述的燃料储存系统，其中，所述可控压力源包括设置在所述缺量空间与高压环境之间的可控阀，所述高压环境中的压力在所述燃料储存系统的正常工作期间的至少一些时间段内大于所述缺量空间中的压力，其中，所述可控阀能够选择性地打开以将所述缺量空间连接至所述高压环境。

7.根据权利要求6所述的燃料储存系统，其中，所述高压环境是飞行器的加压区域。

8.根据前述权利要求中任一项所述的燃料储存系统，其中，所述与所述燃料箱内的燃料在给定时间处的温度相关的信息包括指示所述燃料箱内的燃料的温度的参数的当前测量值。

9.根据权利要求8所述的燃料储存系统，其中，指示所述燃料箱内的燃料的温度的参数是所述燃料箱内的燃料的温度，并且其中，所述燃料储存系统还包括与所述控制器通信的温度传感器，所述温度传感器被配置成测量所述燃料箱内的燃料的温度。

10.根据权利要求8所述的燃料储存系统，其中，指示所述燃料箱内的燃料的温度的参数是不同燃料箱内的燃料的温度，并且其中，所述控制器被配置成使用所述不同燃料箱中的燃料的温度与所述燃料箱中的燃料的温度之间的预定义关系、基于所述不同燃料箱内的温度的当前值来计算在所述燃料箱内的燃料在所述给定时间处的温度的值。

11.根据权利要求8所述的燃料储存系统，其中，指示所述燃料箱内的燃料的当前温度的参数是所述燃料箱的外部环境的温度，并且其中，所述控制器被配置成使用所述外部环境的温度与所述燃料箱中的燃料的温度之间的预定义关系、基于所述燃料箱的外部环境的温度的当前值来计算所述燃料箱内的燃料在所述给定时间处的温度的值。

12.根据权利要求1至7中任一项所述的燃料储存系统，其中，所述与所述燃料箱内的燃料在给定时间处的温度相关的信息包括指示所述燃料箱内的燃料的温度的参数的历史值，并且其中，所述控制器被配置成使用预定义的燃料温度演变信息、基于所述历史值来生成所述燃料箱内的燃料在所述给定时间处的温度的预测值。

13.根据前述权利要求中任一项所述的燃料储存系统，其中，所述控制器被预编程有针对所述燃料箱的最小允许压力，并且被配置成控制所述压力源使得所述缺量空间中的压力在所述燃料储存系统正常工作期间保持大于或等于所述最小允许压力；以及/或者所述控制器被预编程有针对所述燃料箱的最大允许压力，并且被配置成控制所述压力源，使得所述缺量空间中的压力在所述燃料储存系统的正常工作期间保持小于或等于所述最大允许压力。

14.根据前述权利要求中任一项所述的燃料储存系统，还包括用于改变储存在所述燃料箱中的燃料的温度的可控温度调节机构，其中，所述控制器被另外地配置成：

基于与所述燃料箱的外部环境在所述给定时间处的压力相关的信息，确定在所述给定时间处的目标燃料温度；以及

控制所述温度调节机构，以使所述燃料箱内的燃料的温度大致等于所述目标燃料温度。

15.根据权利要求14所述的燃料储存系统，其中，所述控制器被配置成在所述燃料储存系统的正常工作期间将所述缺量空间中的压力保持在小于或等于所述燃料箱的外部环境的压力，并且被配置成另外地基于所述外部环境在所述给定时间处的压力来确定所述目标压力。

16.根据权利要求14或15所述的燃料储存系统，其中，所述控制器被配置成：

如果所述缺量空间中的压力等于所述外部环境在所述给定时间处的压力，或者比所述外部环境在所述给定时间处的压力小预定量，则确定所述燃料箱的可燃性是否将在所述给定时间处大于所述预定义的可燃性阈值；以及

如果确定所述燃料箱的可燃性将大于所述预定义的可燃性阈值，则确定所述目标燃料温度的值，使得当所述燃料处于所述目标燃料温度以及所述缺量空间中的压力等于所述外部环境在所述给定时间处的压力，或者比所述外部环境在所述给定时间处的压力小预定量时，所述燃料箱的可燃性将低于所述预定义的可燃性阈值。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的燃料储存系统，其中，所述温度调节机构被配置成改变所述燃料箱的外部环境的温度。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的燃料储存系统，其中，所述温度调节机构包括设置在所述燃料箱上或所述燃料箱中的热交换器。

19.根据权利要求14至18中任一项所述的燃料储存系统，其中，所述温度调节机构包括用于将燃料输送至所述燃料箱中的机构，其中，所输送的燃料处于与所述燃料箱中的燃料不同的温度下。

20.根据前述权利要求中任一项所述的燃料储存系统，其中，所述燃料箱是用于飞行器的附加货箱。

21.一种飞行器，包括根据前述权利要求中任一项所述的燃料储存系统。

22.根据权利要求21所述的飞行器，其中，所述燃料箱位于所述飞行器的加压区域中。

23.一种对容纳燃料的燃料箱的可燃性进行控制的方法，所述方法包括：

接收所述燃料箱中的燃料的当前燃料温度值；

使用针对所述燃料箱的预定义的可燃性信息来确定最小缺量压力，其中，所确定的最小缺量压力是当所述燃料箱中容纳的燃料处于所述当前燃料温度下时所述燃料箱不可燃时的最小缺量压力；

控制所述缺量压力大于或等于所述最小缺量压力。

24.根据权利要求23的方法，还包括：

接收所述燃料箱的外部环境的压力的当前外部压力值；

将所确定的最小缺量压力与所接收到的当前外部压力值进行比较；

如果所确定的最小缺量压力大于所接收的当前外部压力值，则使用所述预定义的可燃性信息来确定最大燃料温度，其中，所述最大燃料温度是当所述缺量压力等于所接收的当前外部压力值时所述燃料箱不可燃时的最高燃料温度；

控制所述燃料箱中的燃料的温度小于或等于所述最大燃料温度；以及

控制所述缺量压力大于或等于所述最小缺量压力且小于或等于所接收的当前外部压力值。

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