CN117087861A - 监测和控制内部空间内泄漏氢的氢积聚控制系统和飞行器 - Google Patents

Abstract

一种用于监测和控制内部空间内、特别是飞行器的内部空间内泄漏的氢的氢积聚控制系统，该氢积聚控制系统包括：氢检测系统，该氢检测系统安装在内部空间内并且被配置为检测内部空间内气态氢的存在并提供内部空间内检测到的氢的出现数据；系统控制件，该系统控制件被配置为评估出现数据并且确定和启动补救程序以减少内部空间内检测到的氢；以及通风系统，该通风系统被配置为根据补救程序对内部空间进行通风以排出检测到的氢。还公开了一种包括该氢积聚控制系统的飞行器。

Description

监测和控制内部空间内泄漏氢的氢积聚控制系统和飞行器

技术领域

本发明涉及一种用于监测和控制内部空间内泄漏的氢的氢积聚控制系统。本发明特别涉及这种系统在交通工具、尤其是飞行器中的使用。

背景技术

尽管本发明可以用于许多应用中，但本发明及其背后的问题将结合载客飞行器进行更详细的解释。然而，所描述的方法和装置同样可以在不同的交通工具中以及运输行业的所有部门中使用，例如用于道路交通工具、轨道交通工具、水运工具或通用飞行器。本发明可以特别适用于运输氢或使用氢作为能源(例如，用于在发动机中直接推进或经由燃料电池发电)的交通工具，因此，这些交通工具配备有用于加氢、卸氢、储存氢和/或分布氢的部分(例如，管、阀、罐等)。此外，该系统也可以用于其他应用中，例如，用在包含用于氢的装置、管系和/或储存项等的建筑物中，例如用作具有氢罐的飞行器或其他交通工具的停放位的建筑物，例如飞行器的机库。

一种减少二氧化碳排放的飞行器驱动途径是使用氢，例如用于在发动机和/或涡轮机中直接推进或者例如在为电动发动机供电的燃料电池中发电。这需要将氢带上飞行器并且在飞行器上处理氢，包括用于加氢、卸氢、储存氢、加工氢、用管输送氢和/或分布氢(气态或液态)的必要装置。在环境压力下，氢在-253℃以上处于气态。在环境条件下，液态氢会在很短的时间内汽化。由于氢是非常轻的气体，在泄漏或通风的情况下会快速向上攀升(氢气可以在环境温度下以1米/秒与9米/秒之间的速度上升)。然而，由于潜在的点燃风险，应避免空气中泄漏的氢的浓度范围非常高。

如果氢排放发生在开放的空气中，氢就会急升并且快速扩散到环境空气中，从而使必要的浓度低于其点燃极限。然而，在例如飞行器中的封闭的房间里，情况就不同了，因为损失的氢气可能会积聚在顶棚下方的房间顶部区域中，或者可能被限制和保持在飞行器结构中的不通风区域或空气交换率低或其顶部没有开口的区域中。典型的飞行器结构设计具有框架和桁条，创建了从顶棚向下的用墙围住的区域，这可能会允许氢在这些向上封闭体积的顶部处积聚。在飞行器内部氢损失量较高或者氢损失持续和/或未停止的情况下，氢可能会积聚，并且空气中氢浓度较高的区域可能会增长，从顶部区域、例如上部壳体的顶部区域开始，然后可能会竖直向下填充飞行器或其一个封闭区域。这种氢积聚应被检测出来，并且因此快速去除。

发明内容

在此背景下，本发明的目标是找到用于监测和控制内部空间中泄漏的氢的积聚的解决方案。

根据本发明的一个方面，一种用于监测和控制内部空间内、特别是飞行器的内部空间内泄漏的氢的氢积聚控制系统包括：氢检测系统，该氢检测系统安装在内部空间内并且被配置为检测内部空间内气态氢的存在并提供内部空间内检测到的氢的出现数据；系统控制件，该系统控制件被配置为评估出现数据并且确定和启动补救程序以减少内部空间内检测到的氢；以及通风系统，该通风系统被配置为根据补救程序对内部空间进行通风以排出检测到的氢。

根据本发明的另一个方面，一种飞行器包括根据本发明的氢积聚控制系统。

因此，本发明的一个理念是监测飞行器中可能出现氢(例如，由于泄漏)的专用区域。在检测到氢的情况下，该系统对情况进行评估，并且得出并启动应对措施，并且开始适当的物理程序。这些动作主要是旨在降低点燃的风险，将氢浓度降低到低于其点燃极限，并且将任何泄漏的氢从(例如飞行器的)封闭内部清除掉，以确保乘客、机组人员和维修人员的安全和健康。

本系统可以通过直接和/或间接测量来检测氢，并且收集关于氢例如在飞行器上的位置和浓度的数据。该系统及其元件可以在飞行器中的非加压区域和加压区域两者中采用。该系统可以包括多个特定的传感器元件。系统控制件可以包括分析和处理单元，该分析和处理单元评估数据并且确定如何处理特定氢事件的策略。该系统可以分析物理测量值并且启动适当的动作。此外，该系统还可以与飞行器中的其他系统及其元件接口连接。

该系统可以命令其他系统使用其能力来减轻氢泄漏风险。这方面的示例可以是使用或影响数据及其传输，启动、调整和发布命令，触发和操纵来自其他系统的物理装置。该系统内部和其他飞行器系统中的所有测量和活动都遵循的目标是降低由飞行器中氢积聚引起的风险和影响。该系统可以连续监测来自其传感器和其他系统的数据，以反馈到该系统的相应数据库中。该系统可以连续分析数据，以标识氢泄漏和风险，从而利用其数据库的优势。这也可以涵盖其他系统中可用的数据。该系统还可以基于几何数据(即三维隔间信息)、传感器位置和其他系统元件(例如路线、管、电气和机械系统的元件)来计算氢的运动和积聚。通过也考虑(多个)数据库中的可用信息，此信息可以用于评估和预测风险水平。数据库的应用和使用可以是静态的，但也可以扩展到动态自学习系统，该动态自学习系统基于人工智能的方法(例如基于知识的系统、模式分析和神经元网络的识别)应用并且改进其评估程序、数据解释和测量计算。

本发明提供了各种优势，包括提高安全性，特别是对于像载有氢的飞行器一样的交通工具(降低火灾、爆燃、爆炸的风险)。氢泄漏和由此产生的氢积聚可以得到更快、更自动化的处理，并且为机组人员、维修人员等提供关于临界氢浓度的位置和风险水平的明确状态。基于数据库和自动学习，检测到的氢的风险水平可以被快速和更精确地评估。在氢泄漏少的情况下，可以继续运行(即由于泄漏造成的氢浓度可以保持在控制之下)。同时，本发明降低了因维护而意外点燃的风险。此外，减少了在飞行器上氢损失的情况下在地面上的等待时间。任何氢积聚的当前状态都可以提供给人员。例如，可以限制和/或禁止进入具有氢痕迹的区域。因此，由于了解了可用氢浓度，该氢浓度可能会减少用于呼吸的可用氧气，从而如果需要的话，可以提供氧，确保人员的安全和健康。该系统允许快速启动适当的动作。特别是，载有氢的载人和无人飞行器可以使用本发明的元件来确保安全运行和飞行。本发明的元件可以应用于飞行器中的非加压区域和加压区域。

本发明的氢积聚控制系统(HACS)包括以下主要部分：氢检测系统、系统控制件和通风系统。这些部分可以通过通信网络(例如有线或无线，经由光纤等)彼此通信联接，并且可以由适当的动力网络(例如电气、液压和/或气动)提供动力。此外，该系统可以包括指示系统，该指示系统具有若干集成和/或独立的指示单元，例如显示器、警告灯、指示器、扬声器、触觉发射器等。这种指示系统可以与其他系统连接，并且经由通信网络或通过直接连接从其他系统接收适当的数据和命令。

氢检测系统：

该系统可以包括用于氢气检测的一个或多个传感器单元。每个单元可以包含氢气传感器和处理单元。存在用于检测的不同氢传感器类型，例如电子、电化学、化学或光学效应。在传感器检测到氢气的情况下，处理单元评估数据并且向HACS系统控制件给出适当的指示和消息。

HACS系统控制件：

HACS系统控制件可以包括数据分析部分和控制部分。系统控制件分析来自氢气检测单元的输入数据，并且计算和决定是否启动指示活动和哪些指示活动要启动、哪些信息要转发给其他系统以及哪些测量要开始以减少氢积聚。对于计算，系统控制件也可以使用从其他系统或数据库接收的数据。使用系统控制件，HACS的元件可以经由命令进行手动或自动操纵，这些命令从系统控制件通过通信网络、无线或经由直接连接而发送到另外的HACS元件。系统控制件可以被设计成独立的，但也可以与指示单元一起或者作为另一个系统的一部分。系统控制件可以是另一个操纵单元的一部分或与之结合，例如在驾驶舱中以例如手动开关、触摸面板、智能板等和/或软件模块的形式。此外，系统控制件的操纵可以经由软件应用程序来远程完成，该软件应用程序可以例如在移动装置(像移动空乘面板或移动维修面板)上运行并且经由有线或无线连接而连接到系统控制件上。系统控制件可以通过直接连接或经由通信网络与氢气检测单元连接。系统控制件可以与其他系统进行通信，以请求和接收关于其状态、尤其是飞行器内部和外部的压力状态的信息。系统控制件经由通信网络或通过直接连接向指示单元发送适当的数据以及向其他系统发送数据和命令。

通风系统：

用于气体排泄的通风系统可以包括安装在飞行器中的一个或多个通风元件。这些通风元件可以将空气和氢从飞行器内部直接传输到飞行器外部，或者通过将其转入空气抽取管道系统进行空气排放。为了有效，通风元件应位于可能发生氢积聚的区域。通风元件的抽吸侧可以安装在合适的位置，使得剩余的氢朝相应通风元件的抽吸区的方向自动上升。通过通风元件对空气-氢混合物进行连续抽吸和抽取支持了它们的补充，并且确保新的氢气被移动朝向相应通风元件的抽吸侧。这将允许完全排空局部的氢积聚或至少低于一定的氢浓度水平。

根据本发明的实施例，出现数据表征了检测到的氢的分布和/或浓度。

应理解的是，在本发明的特别简单的实施例中，每个传感器单元可以仅仅指示氢的存在，而没有关于其(可能与时间相关的)分布、浓度和/或流动/运动特性的任何附加细节。为此，传感器单元可以确定检测到的氢的量是否超过预定的阈值。

然而，在其他实施例中，检测系统可以提供关于内部空间内氢的与空间和/或时间相关的分布、浓度和/或流动的或多或少广泛的信息。

根据本发明的实施例，通风系统可以包括至少一个通风器，该至少一个通风器被配置为诱导定向空气流动以实现氢在内部空间内的分布，减少内部空间内的氢浓度和/或将氢从内部空间排放。

例如，在通风元件内可以存在一个或多个通风器。通风器可以灵活地定位在通风元件的入口侧与出口侧之间的通道中或在通向空气抽取网络的(多个)管道内部。通风器在其流入侧捕获空气，并且将空气朝向其流出侧加速和压缩。这就生成了定向空气流动，并且在流入侧与流出侧之间生成了负压力差。可选地，通风器可以在功率和转速上被操纵，并且因此可以允许控制和调节所抽吸的空气-氢混合物的通过量。每个通风器可以直接或经由通信网络与系统控制件链接。通风器可以发送关于来自其传感器的数据、故障等的状态，并且根据从系统控制件接收的命令调整其马达行为。通风器的技术实现方式是例如轴流式或离心式风扇或涡轮机。在相应通风元件的抽吸侧有多个入口的情况下，每个入口可以具有其自己的通风器，以单独操纵对空气-氢混合物的抽吸。其他通风器装置也是可能的，例如一个中央通风器在用于多个入口的中央汇合处，或者一个通风器在所有的多个入口已连结主入口管道(在流动方向上)之后在主入口管道中。

通风器的另一个应用是将其定位在通风元件或空气抽取管子的外部。这种通风器可以用于生成定向空气流动，以将空气从一个内部区域推到另一个区域。这种通风器的控制和操纵(即生成的空气流的量、速度和方向)可以由系统控制件以类似的方式管理。

然而，应理解的是，也存在设计通风元件或抽取网络无需使用通风器或等效手段(像喷嘴、喷口等)的可能性。在这种情况下，向机外抽取空气-氢混合物所需的流动可以仅通过从飞行器内部到外部的给定正压力差驱动。此压力差一方面可以通过飞行器外部的给定气压来建立，尤其是在较高飞行高度的低外部压力水平下，另一方面可以通过实际存在的机舱压力来建立，该机舱压力必须高于外部压力。可以通过减少/停止飞行器内部加压空气的空气排放(例如经由机舱压力控制系统)以及通过增加通过空气调节系统进入飞行器的空气流入量来支持甚至增加压力差。对于空气调节系统而言，如有可能，专用空气流入量可以被引导到特定加压或非加压区域，以有效地维持在需要优先通风的那些区域中的过压。

该至少一个通风器可以被特别配置为操纵定向空气流动，使得氢通过与用定向空气流动来运输的空气分离而积聚在内部空间的上部部分中，氢可以从该上部部分排放。

由于氢比空气轻，氢倾向于在内部空间内快速上升，并且由吹送引起的任何剩余正常空气都可以通过在内部空间内的较低高度上的回流而返回。因此，氢可以从正常空气中分离出来，并且以氢云的形式积聚在内部空间的上部部分，例如飞行器的上部尾部区域。然后，氢可以从此上部积聚部分被排放，例如通过通风系统的氢出口排放。

根据本发明的实施例，通风系统可以包括来自下组的至少一个通风元件，该组包括氢入口、传输管道、流量控制阀、氢出口以及氢回火防止器。

因此，通风元件包括但不限于：

氢入口：

在抽吸侧的一个或多个氢入口。每个入口可以设计成(加宽的)开口，可选地用网状物或纺织物覆盖，以阻止被碎片或杂质堵塞或阻塞。开口可以可选地呈管道形式是长形的。一个通风元件可以设计有多于一个的入口。在这种情况下，不同的入口是(如果有必要的话，借助于传输管道)导通的，并且联合在一个中央汇合处或连续的汇合处中，这些汇合处将单个(多个)入口或其以管道形式的延伸部分与主入口管道合并。每个入口的开口侧可以被引导向下以自动捕获攀升的氢，或者相应入口可以被定位在封闭区域的顶部或顶部附近，氢将在那里积聚并且通过挤掉环境空气而集中起来。

传输管道：

一个或多个传输管道可以用于桥接在通风元件的单个部分之间的距离，以在从飞行器内部到外部的途中运输空气-氢混合物。对于传输管道以及还有所有其他用于运输氢气的管道元件，在流动方向上具有上升装置是有益的，因为氢也将在管道内部在纵向方向上自动向上攀升。具有下降管道的装置需要在内部具有足够高的气流速度，以抑制向上攀升的氢气的回流。这可以例如通过在管道中强制通风或在管道的流入侧与流出侧之间的足够正压力差来实现。

流量控制阀：

可以提供一个或多个阀来打开和关闭通风元件的通道。每个通风元件内部可以存在至少一个阀。阀的位置可以位于通风元件的入口侧与出口侧之间，并且可以打开和关闭入口或传输管道或出口的一部分或整个管道截面，所有这些都作为空气-氢混合物穿过通风元件的通道。阀的设计可以类似于机舱压力控制系统中所使用的流出阀。阀可以通过例如机械、机电、电磁或静电或热驱动的致动器来控制和操纵(例如，得到有关状态并且诱导半开或全开或关闭或联锁)。阀可以通过例如借助电线的电信号、借助纤维的光学数据传输或借助电磁波或光波的无线来操纵。阀可以直接与系统控制件链接，或可以与通信网络连接。在具有多于一个的入口的入口侧安装阀的情况下，每个入口可以配备有自己的阀，以便能够打开/关闭特定的路线或将所有流入路线一起打开/关闭。在出口侧或空气抽取管道系统处安装阀的情况下，每个单独的出口可以以类似的方式配备有其自己的阀。

氢出口：

可以提供一个或若干出口来排放抽吸的空气和氢。如果通风元件被连接到空气抽取网络，通风元件的出口仅需以气密的方式连接两个模块，为此，在大多数情况下，一个管道将足够了。如果通风元件通向飞行器内部的区域(例如，像后机身这种非加压区域)进行排放，将出口设计成(加宽的)管道就足够了，可选地用网状物或纺织物防护，以阻止碎片、动物等进入。

出口也可以被定位成使其开口直接终止于飞行器蒙皮处，以使空气-氢流向机外，出口可选地用网状物或纺织物防护。开放的出口(连同飞行器湍流周围的气流和风压)可能会引起回流和负阻力效应，尤其是在飞行中。这可以通过滑动件来减少/避免，该滑动件遵循飞行器的外部形状并且通过电气或机械的方式致动和操纵来打开或关闭或联锁出口开口。滑动件的致动器可以直接或经由通信网络与系统控制件链接。致动器可以发送关于打开/半开/关闭/锁定位置、故障等的状态，并且根据从系统控制件接收的命令打开/关闭/锁定。出口可以与阀一起设计成一个组件，或者通过接管阀的功能来取代它。

可选地，可以提供空气抽取管道系统，例如作为(多个)通风元件的一部分或者作为单独的装置，(多个)通风元件可以用它们的出口侧连接到该单独的装置。空气抽取管道系统可以收集空气和氢，以从一个或若干通风元件(或需要被抽取的其他空气源)排放，并且通过管道将其通向一个或若干排放口，在那里空气-氢混合物被倾泄到飞行器外部。

氢回火防止器：

排放到机外的空气-氢混合物可以在飞行器外部被点燃(例如，通过静电放电、雷击)。存在燃烧的氢通过飞行器内部的通风元件回火并且因此点燃飞行器内部积聚的氢的风险。这可以通过阻止氢火焰的回火防止器来避免。这种回火防止器可以安装在出口区域或通道轨道内的某个地方，该通道轨道通常将空气-氢混合物排泄到机外。可能的阻火器设计是使用例如局部缩小的管径和/或金属泡沫或狭窄的网状物，通风元件的空气-氢流被引导通过那里。由此，来自外部的火焰被冷却，并且在此阻力元件处熄灭。可选地，与阻力元件相邻的温度和/或压力传感器可以指示来自外部的火焰，并且经由例如直接借助电线或网络的电信号触发系统控制件或(多个)阀以直接关闭(和联锁)(多个)阀。

根据本发明的实施例，内部空间可以包括积聚部分、特别是天花板部分，该积聚部分被布置和配置为用于氢积聚。

氢可以例如由于内部空间的几何特性而被收集在内部空间的这些特定部分中，并且可以通过通风系统从那里以适当的脉络通风。

根据本发明的实施例，积聚部分可以被配置为通风系统的氢入口。

因此，可以使用每个自由形状的、向上封闭的空间，而不是特定的入口。为此，该空间可以在其顶部区域中具有孔，该孔可以是进入传输管道的入口。

根据本发明的实施例，积聚部分可以通过单向隔膜、特别是分子筛与内部空间的其余部分隔开，从而允许氢从内部空间向上进入积聚部分，而不会从积聚部分向下回到内部空间的其余部分。

为了有效地捕获氢并且将其收集在平静的、避风的房间里，任一种形式的向下定向的入口或空间都可以在其下部区域中配备有横向安装的可渗透盖子(例如以网状物、纺织物、泡沫的形式)，其工作方式类似于单向隔膜。当氢向上攀升时，它将经过隔膜并且积聚在入口或空间的顶部区域中。例如，该隔膜可以是分子筛，该分子筛仅允许低于特定尺寸的分子通过。由于氢分子比空气中的所有其他气体分子都要小，这允许通过分子筛优选地将氢集中。因此，隔膜阻止了周围的空气扰动，以再次将氢吹出入口。

根据本发明的实施例，系统控制件可以被配置为基于出现数据和表征内部空间的几何数据来计算氢的积聚和运动。

因此，此系统可以基于几何数据(例如三维隔间信息)、传感器位置和其他系统元件(例如路线、管、电气和机械系统的元件)来计算氢的运动和积聚。

根据本发明的实施例，系统控制件可以被配置为基于计算出的氢积聚和运动来评估和预测风险水平，补救程序将风险水平加以考虑。

因此，由系统控制件获得的信息可以用于评估和预测风险水平，同时将可用的信息(比如几何数据)考虑在内，该信息可以存储在合适的(多个)数据库中。

数据库的应用和使用可以是静态的，但也可以扩展到动态自学习系统，该动态自学习系统基于人工智能的方法(例如基于知识的系统、模式分析和神经元网络的识别)应用并且改进其评估程序、数据解释和测量计算。

根据本发明的实施例，该系统可以进一步包括储存惰性气体、特别是氦的惰性气体储器。系统控制件可以被配置为从惰性气体储器中释放惰性气体作为补救程序的一部分，使得惰性气体与内部空间内的氢混合。

因此，惰性气体可以用于选择性地和/或局部地将泄漏的氢的浓度水平降低到低于无问题水平。

根据本发明的实施例，通风系统可以是空气调节系统的一部分和/或与空气调节系统联接。系统控制件可以被配置为根据补救程序来控制空气调节系统，特别是运输氢至少穿过空气调节系统的多个部分。

用于空气分布的空气调节部分可以包括管子和管的网络(管道系统)，以将新鲜的或经加压的或经调节的空气从源(例如空气入口、流入阀、冲压空气流入、泄放空气流入、压缩的冷空气，并且在例如混合器单元或传热单元中对流入的空气进行可能的处理，以适应接着的空气生成系统或环境控制系统中的压力、温度和湿度)运输到汇(主要是机舱和货舱区域中的空气出口或者单独的空气吹入特定(电子)箱或专用区域进行冷却/通风)。空气流可以通过例如源侧与汇侧之间的压力差、专用通风装置、压缩机、空气涡轮机等被诱导和引导。流出可以通过沿着管道系统的和在专用空气出口处的阀、笛形管子或其他扩散器(例如基于可渗透的纺织物)来具体操纵。空气调节和分布系统可以通过带入飞行器的空气的量和压力从输入侧的角度影响机舱空气压力。通常，空气调节和分布系统与机舱压力控制系统连接或紧密合作，以协调空气的流入和流出以及另外的空气参数，如压力、湿度、温度和新鲜空气交换率。

对于空气抽取，安装了管道系统，该管道系统通过空气入口从飞行器内部抽取空气。为了主动地抽吸在入口周围的空气，入口可以配备有通风器，该通风器具有进入抽取管道的流动方向。被动空气抽取的工作方式是使抽取管道中得压力保持低于抽取管道外部的周围区域。抽吸的空气可以稍后在空气调节系统的另外的元件(例如混合器单元)中进行处理和混合或者向机外排放。

根据本发明的实施例，空气调节系统可以包括氢气分离器，该氢气分离器被配置为从被运输穿过空气调节系统的空气中分离氢。

在氢被抽吸到空气抽取管道系统中的情况下，空气调节系统必须确保此氢无法在空气再生模块或空气混合器单元内部横穿到空气分布系统中，然后将再次流回飞行器中。这里，在空气抽取管道系统进入空气生成设备或空气混合器之前安装气体分离器可以去除抽取的空气流中的大部分氢。氢气分离器的简单设计包括具有封闭底部的竖直圆柱体和在其上部区域中具有通风元件的圆顶。可以使用具有足够竖直范围的任何其他三维封闭空间来代替圆柱体。空气流入管道来自圆柱体中部的一侧，以笛形管子的形式进入圆柱体内部，使输入空气可以顺利地离开到所有侧，空气流出管道可以安装在圆柱体的相反侧并且低于流入管道。在通风元件与输入管道之间可以存在可渗透的隔膜，并且在输入管道与流出管道之间存在第二隔膜。隔膜可以包括例如网状物、纺织物或泡沫。上部隔膜可以基于分子筛制成，该分子筛可以使主要的氢分子能够经过隔膜。当氢进入圆柱体时，它将通过上部隔膜快速向上攀升，朝向通风元件。在空气湍流的情况下，下部隔膜会阻止氢直接吹向流出管道的开口。当在圆顶区域检测到氢时，通风元件打开并且排放那里积聚的氢。

根据本发明的实施例，系统控制件可以被通信联接到和/或被配置为控制机舱压力控制系统、飞行器门控制和监测系统、氧系统、飞行器电气系统和/或飞行控制系统，以便启动和进行补救程序。

机舱压力控制系统(CPCS)：

该系统控制和调节(多个)加压区域中的空气压力，主要用于飞行器中的机舱和货舱。一般来说，该系统由处理单元、(多个)流出阀和传感元件组成，以确定(多个)加压区域内部的压力和飞行器外部的静态大气压力。此外，受控区域之间(例如机舱与货舱之间)的阀也可以是该系统的一部分，以协调它们的压力。CPCS可以与其他空气调节系统链接或是其一部分。受控区域中的压力通过改变流出阀的开度来调节。可选地，为了保护机身在流出阀失效的情况下免受过压或欠压，负压减压阀可以调节进入飞行器的空气，并且正压减压阀可以接管向机外的空气排放。

门控制和监测系统(DCMS)：

该系统监测、致动和锁定在加压区域和非加压区域中飞行器的内部门和外部门、舱口和滑梯。该系统还监测和指示飞行器内部与外部之间的残余压力差，以防止意外地打开门，其可能导致危险的空气冲击波。在门没有处于安全位置/门没有正确关闭的情况下，该系统可以抑制飞行器的加压。通过保持门/舱口/滑梯的关闭，该系统支持保持飞行器内部的气压。该系统主要由门、舱口和滑梯处的接近传感器组成，以监测它们的状态，还包括(自主)电源和处理单元，以评估数据并且经由网络或通过直接连接来启动致动和锁定。进一步，该系统还包括差压开关，以检测和指示飞行器内部与外部之间的压力差。该系统经由网络与其他系统(例如CPCS)进行交互，以控制飞行器中的压力，并且通过控制门、舱口和滑梯的打开或关闭来确保安全性。

飞行控制系统(FCS)：

该系统控制和操纵飞行器的可移动表面，通过这些可移动表面可以影响飞行器的位置、角度和运动。主要部件是升降舵、副翼和方向舵。使用升降舵，飞行器可以绕其横向轴线翻转。副翼和部分方向舵绕纵向轴线翻转。方向舵和部分副翼用于绕竖直轴线翻转。FCS的用于影响位置、角度和飞行方向的次要元件主要是扰流板、襟翼、缝翼和空气制动器。该系统由飞行员管理和操纵，但通常配备有自己的控制单元，这些控制单元可以自行调整和管理对可移动表面的操纵，以支持飞行员或稳定和改进飞行机动动作。可移动表面可以由飞行员经由机械、液压机械或电动致动器手动操纵。代替地，飞行员与FCS之间的电子接口(线控飞行)可以通过将飞行员的操纵运动转化为电气或电子信号来取代手动操纵。然后，FCS系统控制单元解释这些信号，并且计算出适当的操纵命令，并且经由网络将其传输到FCS的相应致动器。

飞行器电气系统：

由这种系统监测和/或控制的电气元件包括例如电线、电缆、连接器、继电器、电源开关、电源转换模块、变压器、电池、电子电路、电动致动器、电子控制单元、功率分配模块、负载与电源和管理模块、电力网络控制器等。它们的主要功能是确保电能和电信号从供应商到消费者的适当传输、转换和控制。

作为安装在氢可能积聚的区域中的所有系统元件的一般设计规则，为了避免可能的氢点燃，电子部件(例如马达、开关、插头)可以设计在防气的外壳内部，该外壳也可以对热点进行热消散。此外，所有元件的表面可以由抗静电材料组成。

氧系统：

氧系统包括氧储器，该氧储器通过管子和/或管与氧面罩连接。氧储器通常被设计成加压瓶或是基于化学物质的，这些化学物质在开始化学反应之后生成氧气。面罩可以被封装在盒子里，在需要时解锁以释放其内部的(多个)面罩。储器与面罩之间的阀操控氧到面罩的流动，并且氧系统的(多个)控制单元管理储器、盒子和阀。(多个)氧系统控制单元可以经由网络与其他系统(例如空气调节系统或CPCS)链接，以监督飞行器中的机舱压力，并且在紧急情况下(例如突然失去压力)向乘客和机组人员提供氧和面罩。

根据本发明的实施例，该系统可以进一步包括指示系统，该指示系统被配置为指示关于出现数据和/或补救程序的信息。

该系统可以包括若干指示单元，这些指示单元可以被设计成独立的，也可以设计为其他系统的一部分。可能的表现形式是例如安装在飞行器(尤其是驾驶舱)中但也可以安装在飞行器外部的借助电子显示器、光束器、灯、警告灯的光学信号项和像扬声器或警报器等的声学信号项。也可以通过振动报警机构实现触觉指示。此外，还可以经由具有指示灯或显示器或扬声器的移动光学和电子装置、平视显示器、智能眼镜、头戴式设备等为例如乘务人员或维修人员提供光学、声学和触觉指示。指示单元可以与其他系统连接，并且可以经由通信网络或通过直接连接从它们接收适当的数据和命令。

将参考附图中描绘的示例性实施例更详细地解释本发明。

附图说明

将附图包括在内是为了提供对本发明的进一步理解，并且附图被并且入并且构成本说明书的一部分。附图展示了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。本发明的其他实施例和本发明的许多预期优点将容易理解，因为通过参考下面的详细描述这些实施例和优点将变得更容易了解。附图的元件不一定相对于彼此成比例。在附图中，相似的附图标记表示相似的或功能上相似的部件，除非另有说明。

图1示出了根据本发明的实施例的用于监测和控制内部空间内泄漏的氢的氢积聚控制系统的示意图。

图2示出了图1的系统的部件的另一个视图。

图3示出了配备有图1的系统的实施例的飞行器的示意性截面侧视图。

图4示出了配备有图1的系统的实施例的飞行器的另一个示意性截面侧视图。

图5示出了配备有图1的系统的实施例的飞行器的另一个示意性截面侧视图。

图6是配备有图1的系统的实施例的飞行器的子系统的示意图。

图7示出了配备有图1的系统的实施例的飞行器的另一个示意性截面侧视图。

图8示出了配备有图1的系统的实施例的飞行器的另一个示意性截面侧视图。

图9示出了配备有图1的系统的实施例的飞行器的另一个示意性截面侧视图。

图10是配备有图1的系统的实施例的飞行器的子系统的示意图。

具体实施方式

尽管本文中展示并且描述了特定实施例，但是本领域的普通技术人员应理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以用各种替代性的和/或等效的实施方式来代替所示出并且描述的特定实施例。一般来说，本申请旨在覆盖本文所讨论的特定实施例的任何修改或改变。

图1和图2是根据本发明的实施例的用于监测和控制飞行器100的内部空间5内泄漏的氢4的氢积聚控制系统(HACS)10的示意图。图3至图10示出了采用这种系统10的实施例的飞行器100的各种示例。

HACS 10包括氢检测系统1，该氢检测系统安装在内部空间5内并且被配置为检测内部空间5中气态氢4的存在并提供关于检测到的氢4的出现数据，该出现数据表征了内部空间5内检测到的氢4的分布和/或浓度。

用于氢气检测的一个或多个传感器单元1a安装在飞行器100中作为氢检测系统1的一部分。传感器单元1a检查周围空气的氢含量。这些传感器单元可以例如在连续或间隔模式下、根据要求或以给定的时间间隔进行测量。为了接收有用的测量结果，这些传感器单元可以被定位在通过给定的物理几何形状和来自氢源的气体流可能出现氢积聚的地方。针对从不同起点通过飞行器100的气态氢流的计算机模拟和物理测试可以优化气体检测单元的位置。

HACS 10进一步包括系统控制件2，该系统控制件被配置为评估出现数据并且确定并启动补救程序，以减少内部空间5内检测到的氢4。系统控制件2可以包括系统数据库20和/或可以与之通信联接。系统控制件2被配置为基于出现数据和表征内部空间5的几何数据来计算氢4的积聚和运动。在此基础上，系统控制件2能够评估和预测风险水平，补救程序将这些风险水平加以考虑。

HACS 10进一步包括指示系统17，该指示系统被配置为指示关于出现数据和/或补救程序的信息。为此，例如，指示系统17可以包括若干指示单元17a(如图2示例性示出的)，像显示器、扬声器、警告灯和/或振动警报器。

在感知到氢浓度的情况下，传感器单元1a将此信息以及检测到的氢浓度(如果有的话以及有必要的话)发送到系统控制件2和/或指示系统17。在信息被系统控制件2收集到的情况下，系统控制件2评估接收到的数据并且通过内部逻辑和计算来决定警报水平，并且经由网络向指示单元17a发送它们应指示什么以及如何指示的命令。指示单元17a接收消息并且以所要求的手段(通常是光学、声学、振动)对其进行指示。指示单元17a的设计可以使得它们可以基于直接从传感器单元1a接收的数据或者在通过自己的处理能力评估接收到的数据之后(即不需要来自系统控制件2的特定请求或命令)来指示信息。

HACS 10进一步包括通风系统3，该通风系统被配置为根据补救程序对内部空间5进行通风以排出检测到的氢4。

例如，通风系统3可以包括若干通风器6，这些通风器被配置为诱导定向空气流动以在内部空间5内分布氢4，以降低内部空间5内的氢浓度和/或从内部空间5排放氢4。

此外，通风系统3可以包括多个通风元件，尤其包括氢入口3a、传输管道3b、流量控制阀3c、氢出口3d和/或氢回火防止器3e。

通风系统3可以是空气调节系统9的一部分和/或与之联接，该空气调节系统由系统控制件2根据补救程序进行控制，特别是运输氢4至少穿过空气调节系统9的多个部分。

内部空间5可以包括积聚部分5a、特别是天花板部分，该积聚部分被布置和配置用于氢积聚，该积聚部分被配置作为通风系统3的氢入口3a(参考例如图3，中间和右侧入口3a)。

积聚部分5a可以通过单向隔膜7、特别是分子筛与内部空间5的其余部分隔开，从而允许氢4从内部空间5向上进入积聚部分5a，而不会从积聚部分5a向下回到内部空间5的其余部分(参考例如图3，左侧入口3a)。

通风(特别是参考图3)：

在非通风状态下，通风系统3的(多个)阀3c和可选的(多个)出口滑动件3d通常处于关闭或锁定位置，并且(多个)通风器6未被供电。这可以是在没有检测到氢4的情况下的标准设定。通风的开始可以通过由通风系统3从系统控制件2接收的命令或通过直接连接到传感器单元1a来启动。作为预防措施，在例如加氢4或卸氢或维修的情况下，可以启动开始通风(例如解锁)或连续通风的准备工作。

在一个或多个传感器单元1a检测到氢4之后，关于这一点和(如果有的话)发现的氢气浓度的可用信息被转发到系统控制件2。在那里，评估该信息，并且计算出适当的物理测量值，并且以命令、电/光信号或通过接通到通风系统3的电力的形式发送或启动。这些命令也可以由系统控制件2手动或自动启动。然后，通风系统3将解锁并且打开其出口滑动件3d和(多个)阀3c，并且开启其(多个)通风器6(如果有的话且需要的话)。

取决于哪个传感器单元1a发送关于发现的氢4的警报，传感器控制2或通风系统3可以评估和触发针对通风系统3内部每个部分具体进行哪些物理活动。

示例1：

通风系统3包括若干入口3a。还安装了用于氢气检测的若干单元1a。每个氢气检测单元1a都可以在特定区域中检测氢4，该特定区域将主要在用于抽吸的一个或几个特定入口3a的范围内。在一个或仅几个传感器单元1a处检测到氢4的情况下，系统控制件2仅打开检测到氢4的抽吸元件的那些阀3c和相应通风器6。由此，通风系统3的全部能力和性能都集中在出现空气-氢混合物的那些入口3a上，并且通风系统3的此入口3a处的可用压降不会因流入通风系统3中的其前方没有氢4的其他入口而受到危害。

对穿过通风系统3及其入口3a、阀3c和通风器6的流量进行微调是可能的，例如通过操纵(多个)阀3c的开口宽度和(多个)通风器6的功率和转速。这可以由系统控制件2对每个入口3a(及其阀3c和通风器6)进行单独操纵和控制，并且可以取决于例如在不同的氢气传感器单元1a处检测到的氢浓度、飞行器100内部与外部之间的压力差、每个入口3a的集聚区域的单独几何尺寸和体积或者区域中点燃危险水平进行调整。

示例2：

最小的通风装置可以由出口滑动件3d及其相应的用于打开、关闭和锁定其的致动器和锁定机构、以及因此用于通过HACS传感器控制件2进行控制和操纵的必要电源和网络连接组成。

如果该系统由具有各自通风元件的若干通风部分组成，单独的通风部分可以以上述相同的方式被控制和操纵。对所有通风部分一起进行协调操纵和控制可以提高整个通风系统3的效率。系统控制件2可以确定氢浓度的局部出现、对其进行分析并且确定最佳策略，用来降低局部风险并且通过对所有通风元件的特定操纵来降低整个飞行器的总风险。系统控制件2可以在多个参数(例如，检测到的氢浓度、飞行器100内部与外部之间的压力差、每个入口3a的集聚区域的单独几何尺寸和体积、区域中点燃危险水平)之间进行平衡，以确定最有效的物理活动序列，以将氢浓度降低到非临界水平。

示例3：

在检测到氢的区域中出现氢浓度超过限定/临界/点燃水平。在区域中至少一个氢传感器单元1a检测到氢之后，此氢传感器单元1a向系统控制件2发送适当的信号。取决于若干参数，例如检测到的氢浓度和可选的其氢浓度增长、可用的压力差和/或受影响区域的临界性，现在系统控制件2计算出适当的测量值，以降低该区域中的氢浓度并且启动和/或操纵相应的(多个)通风元件的物理动作，在该(多个)通风元件的集聚区域中检测到氢4。为此，系统控制件可以操纵(多个)阀3a和(多个)出口3d的打开并且可选地开启其相应的通风器6。在受影响区域的氢浓度已下降到低于限定值之后，系统控制件2可以然后通过关闭(多个)阀3a和(多个)出口3d停止进一步通风并且停止(多个)通风器6。

示例4：

在一个区域中出现并且检测到氢浓度超过限定/临界/点燃水平，同时其他若干区域的氢浓度低于点燃水平。在这种情况下，系统控制件2可以打开相关入口3a(并且可选地可以开启相应通风器6)，在这些相关入口的集聚区域中氢浓度高于点燃水平，同时所有其他区域中的入口2a保持关闭或变得关闭。这将通过最小化对可用压力差的危害来最大化来自最临界区域的抽吸空气流，该可用压力差驱动空气流从飞行器100内穿过可用通风元件到机外。在此区域的氢浓度已下降到低于限定/临界值之后，系统控制件2可以然后打开下一个(一些)临界区域中的入口2a，以降低那里的氢浓度。

示例5：

在加燃料程序期间，检测到飞行器100中的内部没有点燃源的区域中氢浓度持续增加(即机内与机外之间没有可用压力差，受影响区域是非临界的)。这种局部增加的根本原因可能是在所安装的氢系统中的单次泄漏或在加燃料期间出现的故障。急剧的增加指示了可能会有更多的氢4出现。非临界区域可以用作局部的缓冲区/储存区，以捕获进一步氢流入，同时周围的区域可以准备或已经开始通风。用于系统控制件2的适当策略可以是，仅打开那些入口3a并开启相应的通风器6，这些通风器在这些区域中具有集聚区域，这些区域在容量超过之后将首先接收来自非临界区域的溢出。这准备并集中了可用的通风性能(例如通过通风器6、可用的压力差、可能的最大通风流率)，并且赢得时间来开始进一步活动，例如打开所有的门或停止加燃料。

吹送(特别是参考图5)：

如果不通风，氢气在飞行器100中快速向上上升，直到其被封闭的房间捕获或被飞行器100的上部壳体的顶棚阻止在内部。在顶棚下方构建有框架和桁条或类似结构部件21的飞行器在向下的方向上具有用墙围住的且局部封闭的区域。氢4可以积聚在此墙网中。如果其中一个区段已被氢4填满，持续流入的氢4将首先涌向与之相邻的在更高处或类似高度处的下一些网区段。氢4的进一步流入将导致氢积聚，从上部壳体中的顶部区域开始，并且继续竖直向下填充整个飞行器100。在没有进一步扰动的情况下，氢4和正常空气的混合将达到平衡，空气中最高的氢浓度是在其最高的区域中，沿向下的方向逐渐减少。

对积聚的氢4进行水平空气吹送或向包含氢4的区段定向空气吹送将把一些氢4朝旁边推到周围的区段。如果在吹送方向上相邻的区段具有较低的氢浓度，则吹出的氢4将保留并且积聚在这个/这些区段中。更强烈且持续的吹送会将氢4从一个区段移动到在吹送方向上的其相邻区段。持续的吹送可以将氢4从一个封闭的区域逐步移动到下一个区域。如果吹送停止，由于氢4的快速上升行为，它将再次快速消散，并且在其向下封闭的房间内部重新建立竖直方向上均匀的氢浓度。稳定的吹送可以在其局部区段内部保持水平方向上不平衡的氢浓度。由于吹送导致的局部氢积聚的示例：在飞行器尾部方向上的强烈吹送可以撕裂一些局部积聚的氢4，并且将其在尾部方向上移动(例如，参考图5)。由于氢4倾向于快速上升，由吹送引起的剩余正常空气将通过在较低的高度上回流而返回(参考图5中的循环空气22)，同时氢4将从正常空气中分离出来并且以氢云的形式积聚在飞行器100的上部尾部区域中。因此，氢4的特定行为(尤其是它的快速上升)允许在飞行器中的专用房间处通过受控且定向的吹送正常空气到专用氢积聚上来积聚和收集氢4。

吹送可以很容易地由例如通风器6生成。另一个机会可以是使用处于比其环境更高的压力下的空气储器并且通过喷口或喷嘴排出这种加压空气。为此，可以使用在飞行器100中具有其空气出口的空气调节和分布系统。可选地，用于吹送的通风器6、喷口或喷嘴可以具有调整其空气流的方向(例如通过在其出口侧绕一个或多个柔性旋转轴线翻转)和通过量(例如通过操纵通风器6及其速度或阀或柔性开口)的机构。

在非通风区域中检测到氢的情况下，可以使用空气吹送来降低那里的氢浓度。在这种区域中的氢传感器单元1a探测到氢4之后，该氢传感器单元向系统控制件2发送适当的信号，系统控制件评估接收到的数据并且可选地启动对一个或多个通风器6的开启，空气流被引导到非通风区域中或其附近。取决于确定的氢浓度和来自相关区域内或周围的另外的氢传感器单元1a的可选测量数据，系统控制件2可以操纵(多个)通风器6的功率/速度。如果有的话，系统控制件2可以使用在(多个)通风器6处的机构以使它们沿不同的方向转动或者旋转它们以有效地将氢4吹出该区域或者用环境空气代替氢4。在受影响区域中的氢浓度已下降到低于限定值之后，系统控制件2可以然后停止相关的(多个)通风器6或降低它/它们的速度。

吹送可以用于将氢4移动到专用位置并且在那里将其积聚。这可以由系统控制件2实现，系统控制件基于从氢传感器单元1a接收的测量值和结果数据来协调吹送机(例如通风器6)的操纵和控制。通过这些手段，系统控制件2可以以协调的方式将氢4从非通风区域慢慢移动到通风区域。在若干用墙围住的区段上发生同步吹送氢4也是可能的，即氢4通过连续布置的吹送机从一个用墙围住的区段向另一个区段逐步移动。为了使氢4最终到机外，系统控制件2将氢4引导到通风的地方，并且在那里操纵入口3a(以及内部的可选的(多个)通风器6)的打开以及在通风变得不用之后操纵其关闭。系统控制件2的软件评估检测到氢4的浓度的位置，并且进行测量(例如，吹送、通风)，这些测量也可以考虑给定的空间几何形状、风险和通向通风区域的可能路径。

示例6：

在包含潜在点燃源(例如电气开关)的第一非通风区域中出现低氢，其次是在没有点燃源的第二非通风区域中出现高氢，接着是通风区域。通风区域包括入口3a和在系统控制件2控制下的氢传感器单元1a。作为可能的解决方案，这里，系统控制件2可以确定并且启动所有这些通风器6的最大吹送，这些通风器的工作区域包围第一区域。通风机6的吹送方向以如下方式被调整：在第一区域中发生最大的空气交换，并且其氢4被朝第二区域的方向吹送。第二区域被用作氢缓冲区，并且仅一个速度降低的通风器6(可选地，例如为了减少不期望的空气回流效应)通过其空气流路径确保了剩余的氢4从第二区域被引导到通风区域。如果在通风区域中的氢传感器单元1a指示氢浓度超过一定的极限，系统控制件2将启动以打开入口3a(并且可选地，以开启内部的(多个)通风器6)以便向机外排放积聚的氢4。

示例7：

假设机头中的前下部甲板舱配备有临界电子装置，上面还有驾驶舱。在飞行器100的中部，在翼根处，也存在一些临界设备和可选的来自例如泄放空气管道或燃料电池的热管。因此，这两个区域都包括点燃源或火源，并且包住了重要的飞行设备。通风入口3a可以安装在机头与机翼之间中部的上部壳体顶部中。

现在，氢传感器单元1a指示在机头与机身中心之间某个地方的在飞行器100的下部甲板中的相当多的氢积聚，并且将数据发送到系统控制件2。基于接收到的数据和给定的几何形状和风险区域，系统控制件2制定了策略以使氢远离机头的电子装置消散，并且进一步阻止氢4稍后从下部甲板机头向上攀升通过驾驶舱电子装置。

在另一方面，系统控制件2必须使氢4保持远离具有热管的翼根区域。为了达到这两个目标，系统控制件2启动使得机头下部甲板中的通风器6在机舱地板下方沿向后方向吹送，并且翼根附近下部甲板中的通风器6在机舱地板下方沿向前方向吹送。因此，氢4在机头与中心之间的某个地方积聚在机舱地板下方，并且将在那里通过地板中的泄漏或通过地板与飞行器外部蒙皮之间的隔热层、减压网和其他开口向上攀升。然后，氢4将再次积聚在上部壳体的冠状区域中，在通风入口3a的集聚区域内。

与通风元件相邻或作为其一部分的氢传感器单元1a向系统控制件2发送数据。在氢浓度已达到一定极限之后，系统控制件2启动以打开通风入口3a(并且可选地开启内部的(多个)通风器6)，以向机外排放积聚的氢4。在下部甲板中和通风入口3a周围的氢浓度已下降到低于一定极限并且保持一定时间之后，系统控制件2停止下部甲板中的通风器6、关闭上部甲板中的通风入口3a并且停止相应的(多个)通风器6。

HACS与其他系统的协作：

系统控制件2可以被通信联接到和/或被配置为控制飞行器100的各个其他子系统，包括机舱压力控制系统12、飞行器门控制和监测系统13、氧系统14、飞行器电气系统15以及飞行控制系统16，以便启动和进行补救程序。所有这些(子)系统可以通过数据/电源线19和/或无线连接18彼此通信联接。

除了HACS 10的各元件之间的密切和协调的协作以及通过其系统控制件2进行复杂策略的物理操纵之外，通过使用飞行器100中的其他系统，可以进一步提高整个系统控制飞行器100中氢积聚的效能和效率。

与空气调节系统9的协作(特别是参考图4)：

飞行器100中的空气调节系统9除其他元件外，还包括用于空气供应和分布的空气管道9c的管道系统和用于空气抽取的空气管道9c的管道系统。供应和分布系统部分可以用于通过对其空气出口9b的专用操纵(如果可能的话，也对其打开速率和吹送方向进行专用操纵)来移动氢积聚，也可以通过控制在分布管道系统内部可能可用的风扇和通风器来改变穿过其出口9b的空气流的速度和量。空气供应和分布元件由控制单元9a管理，该控制单元通常是空气调节系统9的一部分。

为了有效地移动氢积聚(其在来自空气供应和分布的空气出口9b的范围内)，其元件(主要是空气出口9b和在分布管道系统中的风扇/通风器)、空气调节系统9的控制单元9a以及HACS系统控制件2之间密切互动是必要的。利用来自空气供应和分布的元件，通过吹送空气穿过空气出口9b来移动氢积聚，其工作方式与已经描述的HACS 10内部的吹送机构和策略类似，还以可比的方式将例如给定的环境、空间几何形状以及通风区域的位置考虑在内。

来自空气供应和分布的元件通常由空气调节系统9的控制单元9a触发和操纵。对于氢积聚处理，HACS系统控制件2与空气调节系统9的控制单元9a连接。这可以通过例如直接连接或网络连接来实现。由此，来自空气供应和分布的元件可以直接或经由空气调节控制单元9a被HACS系统控制件2触发和操纵，该空气调节控制单元接收来自HACS 10的消息和命令。为了减少接口和协调工作，来自HACS 10和空气调节9的控制单元以及它们的网络可以集成和合并到一个共同的控制单元和一个共同的网络中，以管理传感器数据和数据流，以便执行数据评估和对来自空气调节系统9和HACS 10的元件的操纵和控制。

空气抽取系统部分可以用于对氢积聚进行通风。为此，空气抽取系统的进空气口9d可以被打开，以将空气和氢4抽吸到空气抽取管道系统中。通过专用且受控地仅打开氢积聚处于其抽吸区域的范围内的那些进空气口9d，可以增加抽吸的氢4的量。因此，对空气抽取管道系统中可用的欠压的使用和消耗仅被集中在那些前方具有氢4的进空气口9d上。在空气抽取管道系统中的例如通风器或涡轮机等元件可以增加内部捕获的空气流和可用的欠压，该欠压驱动在进空气口9d处抽吸空气和氢4。

如果飞行器在高的高度处飞行，在飞行器100的外部给定环境压力低，则可以通过经由例如空气流出阀或空气排放开口与飞行器100的机外环境直接连接，进一步在抽取管道系统中建立和保持欠压。空气抽取系统的元件以类似于空气分布系统9的方式、通常通过空气调节系统9的控制单元和经由其网络被触发和操纵。

在氢4被抽吸到空气抽取管道系统的情况下，空气调节系统9必须确保此氢4无法在空气再生模块或空气混合器单元23内部横穿到空气分布系统9中，然后将再次流回飞行器100中。这里，在空气抽取管道系统进入空气生成设备或空气混合器23之前安装气体分离器11可以去除抽取的空气流中的大部分氢。

示例8：

氢积聚由HACS 10的传感器单元1a检测，适当的数据和消息从此传感器1a经由HACS 10网络传输到HACS系统控制件2，在那里进行评估，并且计算出命令并将其发送到HACS通风器6，这些HACS通风器靠近氢积聚以开始吹送并将其吹送方向调整为朝向氢积聚并与HACS 10的可用通风元件成直线，这些通风元件在吹送方向上在氢云的后方。此外，HACS系统控制件2向空气调节控制单元9a发送命令，该空气调节控制单元采用或转发接收到的命令、和/或检查并评估接收到的信息以及检测到氢积聚的地方、并且计算自己的策略和测量值。进一步，空气调节控制单元9a与HACS系统控制件2交换和协商这些命令。空气调节控制单元9a检查用于空气分布的可用空气出口9b是否能够支持局部的空气流动和氢4朝向通风孔的运动，并且如果有益的话，执行适当的命令以打开和操纵特定空气出口9b并且对其进给管道9c进行通风。

以相同的方式，空气抽取系统零件由空气调节控制单元9a或HACS系统控制件2控制和操纵，以通过仅打开那些抽吸区域在积聚的氢4内的空气抽取通风孔以及通过在后方的抽取管道9c中开启和控制适当的通风器来有效地支持通风。此外，经由来自空气调节控制单元或HACS系统控制件2的命令，可以通过专用地关闭所有其他不涉及氢气抽取的空气抽取通风孔来增加抽取管道系统中的可用负压。

因此，空气调节系统9与HACS 10之间的协调物理活动导致了在考虑到可用系统元件的局部安装位置和能力的情况下对其的优化控制和利用：电力仅在必要时用于实现氢4的去除(以打开/关闭/移动空气出口9b、空气入口9d或通风元件和驱动HACS 10的或在空气分配或空气抽取管道系统内的通风器6)。这也减少了电火花的风险。由空气分布系统9和HACS 10吹送的空气强度被集中并引导在具有氢4的区域上。由于来自空气分布的其他空气出口9b关闭，分布管道系统内部的整个压力保持可用，以在需要移动氢气积聚的那些空气出口9b处生成最大的空气体积流量和空气速度。仅来自HACS 10和空气抽取的那些空气通风能力在氢浓度处于其抽吸区域的范围内的情况下是开放的。这最大化了飞行器100的内部与外部之间的压力差，即空气抽取管道系统中的欠压，从而导致具有氢积聚的区域的最大空气通风。

为了达到去除氢4的最佳效率，可以在它们的架构、布局和其系统元件的定位中对空气抽取、空气分布和HACS 10进行专用设计预防措施，如下：

-空气抽取通风孔可以被定位在氢4可能积聚的区域中。好的位置例如在飞行器100的内部，直接在顶棚下方，在两个框架之间的中部，或在其他向上封闭的区域或空气交换少的区域的顶部区域中。

-连接那些空气抽取通风孔9b的所需管道系统可以优选地配备有通风器，以达到必要的空气抽取流率，该空气抽取流率足够高以在其通风孔的集聚区域中抽吸致命的氢4。

-从通风孔开始，后方的空气抽取管道系统可以是上升的，否则在空气抽取内部的通风停止之后，管道系统中的氢将流回通风孔并且再次在飞行器内部。如果不可能安装上升的管道，水平或下降的管道区段内部的抽取空气速度可以保持在如下水平：内部的氢与管道中的环境空气抽取流一起被吹扫。这可以通过在具有足够功率的抽取管道9c中安装通风器和/或通过使用从飞行器100内部(例如较高机舱压力)朝向飞行器100外部(例如由于在较高高度飞行)的压力下降来实现。如果氢4仍然在抽取管道系统内部，在抽取管道系统内部、尤其是在水平或下降的管道中或在其机外排放阀处的氢传感器1a可以给出指示。在这种情况下，空气调节控制单元9a可以管理空气抽取继续进行，直到空气抽取管道系统内部的氢浓度下降到低于一定水平。

-来自空气分布的空气出口9b可以被定位在氢4可能积聚的区域周围或内部。飞行器100内部的有益位置是例如在顶棚下方、在框架边缘处或下方，吹送方向是向上吹到两个框架之间的中部顶棚表面或吹到由相对的框架和顶棚构建的内边缘。空气出口9b也可以被定位在封闭体积的上部区域中，例如内部具有氢罐的区域、机舱区域或电子舱，或者被直接定位在飞行器顶棚下方，以将氢积聚移动到侧面或以将其吹出封闭区域的方式对其进行加速。可选地，空气出口9b可以配备有可控的通风器和机构，以调整其吹送的开口和方向。

与机舱压力控制系统(CPCS)12的协作(特别是参考图5)：

飞行器中的CPCS 12的核心部件通常包括其流出阀12b，这些流出阀通常安装在飞行器100的尾部中，例如在后部压力舱壁中。CPCS 12可以具有自己的控制单元来操纵其元件，但也可以经由一般的空气调节系统9和其控制单元9a来集成和控制。CPCS流出阀12b可以通过适当的打开或关闭来基本上支持HACS 10，这取决于氢出现的位置和量，以及哪些其他系统元件可用于支持氢排放程序。

除了在飞行期间机舱压力高于飞行器100外部压力的正常情况之外，在特定飞行阶段或情况下，机舱中的压力可能低于外部压力。在这种情况下，HACS系统控制件2和对CPCS 12和空气调节的控制首先必须启动适当的测量，这些测量例如通过增加穿过空气分布系统9进入机舱的空气流量来将机舱压力增加到高于外部压力。否则，仅使用可用的压力差将氢空气从加压区域(例如机舱)通过HACS 10的通风元件或CPCS的流出阀12b排放到飞行器100外部将不能很好地工作。

示例9：

在后部压力舱壁中安装由空气调节控制单元9a操纵的CPCS流出阀12b。在它们的正前方，氢积聚被来自HACS 10的传感器单元1a检测到。适当的数据和消息从此传感器经由HACS网络传输到HACS系统控制件2，在那里进行评估，并且计算出命令，并且将其发送到空气调节控制单元9a，该空气调节控制单元评估数据和命令，可选地确定自己的测量值，然后直接操纵CPCS流出阀9b以打开或将来自HACS的命令转发给它们以打开。

在氢积聚不在或仅部分在来自CPCS出口阀12b的抽吸区域的直接范围内的情况下，HACS系统控制件2可以触发以开启来自HACS 10的合适的通风器6并且以如下方式调整它们的吹送方向和功率：氢积聚移动朝向CPCS出口阀12b的抽吸区域。以相同的方式，空气分布系统9可以被CPCS 12用来吹送，如果该空气分布系统配备有空气出口9b，这些空气出口被以适当的方式定位，以支持氢积聚在期望的方向上的移动。为此，空气调节控制单元9a从HACS系统控制件2接收命令和数据。基于这些、检测到的氢云的估计尺寸以及飞行器100中已知的三维空间几何形状，空气调节控制单元9a检查可用的空气分布开口9b的可能性，以生成空气流，该空气流被引导朝向氢积聚并且进一步朝向CPCS出口阀12b的抽吸区域。

空气调节控制单元9a也可以确定一种策略，该策略通过生成对周围区域进行补充和加压的空气流来间接地支持氢云的运动，并且在那里随后生成支持空气流以移动或引导氢4。基于计算出的策略，空气调节控制单元9a操纵其空气出口9b的打开和关闭以及其进给管道9c的通风。

在氢积聚与CPCS出口阀12b抽吸区域之间的距离较远的情况下，同时附近没有来自HACS 10或空气抽取系统的其他通风装置，氢云的逐步运动可以通过HACS 10的通风器6与空气分布系统9的空气出口9b和内部通风装置之间的紧密协作来管理。这两个系统的专用且协调的吹送将把氢云逐框架地移动朝向后部压力舱壁和CPCS出口阀13b。

因此，由于其急剧的攀升行为，氢4将积聚在后部压力舱壁前方，在顶棚正下方的空气中氢浓度最高，向下逐渐减少。同时，正常空气将与氢4分离，向下移动，到其他方向并且重新循环。如果停止吹送，竖直形式的氢云将快速在水平方向和飞行器100的前进方向上消散。因此，两个系统都需要继续稳定地吹送，以维持这种不稳定的情况。这保证了氢4被稳定地带到CPCS出口阀12b的前方排放，直到完整的氢云已经经过它们，否则剩余的氢将回流并且再次消散在飞行器100中。

示例10：

后部压力舱壁中的CPCS流出阀12b实际上是打开的，以排放机舱中由新鲜空气经由空气分布系统9正常流入机舱而引起的轻微过压。现在，在配备有来自空气抽取系统或HACS 10的通风元件的区域中，通过在加压机舱内部的HACS传感器单元1a来检测氢积聚。该传感器经由HACS网络向HACS系统控制件2发送数据和消息，该HACS系统控制件将其转发给空气调节控制单元9a。控制单元9a评估数据并且计算出一组测量值，以减少氢4。首先，这些控制单元操纵抽吸区域在氢积聚的范围内的那些通风元件以变得打开。

通过提高机舱压力，可以增加通过这些通风元件的氢排放率。为此，HACS 10操纵在氢积聚区域外部的其所有其他通风元件以关闭它们或使它们保持关闭。空气调节控制单元9a以相同的方式启动和操纵位于氢积聚区域之外的空气抽取通风孔9b的关闭。此外，空气调节控制单元9a触发并且操纵空气分布系统9以通过打开其空气出口9b、开启其在空气分布管道系统内部的通风器来增加穿过机舱内部空气分布管道系统的空气流量，并且在一般情况下运行空气生成单元以获得附加的新机舱空气。这可以通过打开来自飞行器100外部的空气入口来完成，这些空气入口通过增加添加的泄放空气并使用可用的加压空气来进给空气生成单元。

由空气调节控制单元9a或HACS系统控制件2直接操纵的CPCS流出阀12b接收命令和操纵以变得关闭并且保持其关闭。CPCS 12必须将机舱压力保持在给定的范围内，并且必须确保由于乘客舒适度、乘客安全和由于机舱压力引起的飞行器结构中的最大允许载荷而不会出现过压。因此，可能有必要在机舱压力升高的情况下重新打开一些CPCS流出阀12b，在此过程期间，该机舱压力已达到了一定的极限。

为了利用一个或多个CPCS流出阀12b来排放氢，它们的抽吸区域可以被定位在氢积聚的范围内。一种可能性是将氢带到流出阀12b的附近。这可以通过通向CPCS流出阀12b的方向上对空气-氢混合物的通风和吹送或者通过设计适当的周围隔板和三维形状来实现，这些三维形状将上升的氢引导朝向CPCS出口阀12b。

另一种可能性是优化旨在用于氢排放的那些CPCS流出阀12b的物理定位。氢4的行为(氢在飞行器100内部快速向上攀升，直到它被空腔阻止或最近被机舱天花板/飞行器顶棚以及通风器6和空气吹送的撞击所阻止)导致飞行器100内部的氢4将积聚的空间区域。在加压机舱的情况下，在后部压力舱壁中配备有CPCS流出阀12b并且可用的吹送和通风系统元件将氢朝向CPCS 12移动，氢4将积聚在飞行器顶棚下方的后部压力舱壁的前方。因此，预计用于氢排放的CPCS出口阀12b可以被定位在后部压力舱壁的最顶部区域处。这允许在后部压力舱壁前方出现小的空间氢积聚之后立即排放氢4，而不需要等待氢积聚云已从机舱天花版/飞行器顶棚的顶部向下增长到足够大，直到它已到达在较低位置处、例如在后部压力舱壁的中部中的CPCS出口阀12b。

由于CPCS流出阀12b、给定的几何形状与主动通风和吹送之间的相互作用，氢4倾向于积聚在专用区域中。为了消除氢点燃或爆炸的风险，这些区域可以被设计成潜在点燃源的局外区(stay out zone)。在那里可以禁止安装例如用于氧或液压的管系或储存元件、热空气管或非屏蔽式电线和电气设备。

进一步，所有的CPCS流出阀12b可以由HACS系统控制件2或空气调节系统控制单元9a以如下方式管理：在氢排放的情况下，仅涉及氢排放的那些CPCS出口阀12b被打开，而其他的CPCS出口阀12b变得关闭或至少部分关闭。这提高了飞行器机舱与飞行器100外部环境之间的可用压力差，并且因此增加了穿过对氢排放有效的那些CPCS出口阀12b的排放流量，而其他出口阀12b没有或较少降低飞行器内部压力。

与门控制和监测系统(DCMS)13的协作(特别是参考图6)：

在特定情况下，在飞行期间或地面上打开一个或多个飞行器外部覆盖物(可关闭和可锁定的，例如门、舱口或滑梯)可以是可感测的。这方面的可能的应用是，在飞行器100的某些区域大量出现氢4，这通过HACS 10和其他可用的飞行器系统无法被快速减少。

在飞行期间，HACS 10和DCMS 13可以专用地平衡是否以及哪些可关闭/可锁定的外部覆盖物(例如舱口、门)在特殊情况下要打开。这主要取决于飞行器100内部自由氢4的位置、量和倾斜度；实际的爆炸风险；实际的飞行器速度；飞行高度；以及如果在加压区域中，氢浓度对乘客和机组人员呼吸空气的影响；氧系统对乘客的氧供应；以及他们是否可以应付外部压力。

在来自HACS 10的氢传感器单元1a已检测到氢4之后，这些氢传感器单元将经由网络将此信息发送到HACS系统控制件2，该HACS系统控制件评估接收到的数据。在数据指示氢浓度、倾斜度或量超过限定水平的情况下，HACS系统控制件2开始与DCMS控制单元13a通信并且请求协作。基于来自飞行器内部和周围的补充参数(例如，飞行器速度、飞行高度、爆炸风险水平)，HACS 10和/或DCMS控制单元13a可以决定打开一个或多个外部开口。这可能需要提前与飞行器100中的另外的系统(例如飞行管理系统)进行附加的通信(这里，除了飞行计划计算之外，重点是具有直接系统影响的功能，例如转向辅助、起飞保障、导航、竖直飞行曲线管理、与自动驾驶仪的连接)，以从这些系统中也接收开门的许可。

如果是这种情况并且例如门应从加压区域打开，DCMS 13经由网络与HACS系统控制件2以及用于CPCS 12和空气调节系统9的(多个)控制单元9a进行通信，以通过它们启动，使得机舱压力被调整到飞行器100外部的压力水平。随着门的内部与外部之间的压力差减少，由空气压力引起的对门的力减少，这使得门的打开更加容易。

在下一步中，DCMS控制单元13a触发并且操纵对例如门/舱口/滑梯的闩锁装置的释放，然后开启致动器以打开相关的门/舱口/滑梯。现在外部空气可以以高的空气速度进入开口，从而引起大量湍流，这些湍流可以拖动氢4，尤其是用在飞行器100的前方和尾部中打开的开口，从而允许空气穿过适当的区域。氢传感器单元1a测量并且连续向HACS系统控制件2和进一步向DCMS控制单元13a发送数据。在氢测量数据再次达到非临界水平之后，DCMS控制单元13a启动并且操纵关闭适当的外部开口。

对于地面上的飞行器，命令链和涉及的系统元件是类似的：通过氢传感器单元1a对氢4进行检测，从该氢传感器单元经由网络将数据传输到HACS系统控制件2，该HACS系统控制件评估和计算测量值，从该HACS系统控制件经由网络将数据和命令传输到DCMS控制单元13a，该DCMS控制单元评估、启动和操纵外部门/舱口/滑梯的打开和关闭。

取决于检测到的氢水平和实际的飞行器状态(乘客是否在机上，仅少数人在飞行器100中，例如进行维修，空的飞行器)，DCMS控制单元13a启动适当的动作。在仅检测到少量氢4(氢可以通过可用的飞行器系统来排放)的情况下，DCMS控制单元13a可以启动并且操纵以保持外部开口关闭或关闭开放的外部开口(建议HACS指示单元17a至少在之前通知机上的人并且给他们时间离开飞行器)。

同时，HACS 10计算并且启动程序，以对特定区域进行通风并且自行以及与其他飞行器系统的支持协作排放氢4(对于加压区域，主要是CPCS 13和空气调节系统9，以增加内部机舱压力)。

在地面上的飞行器检测到的氢4的量不能由可用的飞行器系统单独管理的情况下，DCMS控制单元13a可以启动和操纵对门/舱口/滑梯的闩锁装置的释放，并且开启马达以打开外部门/舱口/滑梯。

在加压区域的情况下，现在在飞行器100内部和外部存在相同的压力。这意味着没有驱动压力差是可用的，该驱动压力差通过打开的空气出口阀、通风元件等自动挤压空气-氢混合物以向机外排放。此外，打开的门/舱口/滑梯将立即补偿在飞行器100内部的可能压力增加。

因此，空气和氢的运动和抽取可以通过强制空气流来支持。为此，HACS系统控制件2启动适当的活动，例如开启HACS通风器6以诱导定向空气流动，例如朝向打开的门/舱口/滑梯。对于经由HACS通风元件抽取氢-空气，通风系统3内部的通风器6被开启并且生成人工压力差和空气流。在加压区域的情况下，以类似的方式，空气调节控制单元9a开启空气抽取管道系统内部的通风器，以在其空气入口处生成欠压和抽吸的空气流。所有这些活动，例如定向空气吹送或空气抽取以支持氢排放或将氢积聚移出打开的门/舱口/滑梯，都是在来自DCMS 13、HACS 10、CPCS 12和空气调节系统9的控制单元之间的密切协调和反馈回路中启动的。

与飞行控制系统(FCS)16的协作(特别是参考图7)：

氢4的非常低的比重导致氢4的急剧攀升率，并且氢4积聚到它可以在飞行器100内部达到的最高可能区域。此物理行为可以用于通过使飞行器100绕其纵向轴线和横向轴线翻转来移动和积聚氢4。

使飞行器100绕其纵向轴线翻转，即一个机翼侧向上而相反的机翼侧向下，使局部被锁定在向上封闭的体积中的氢4现在可以逃逸并且进一步向上攀升。

使飞行器100绕其横向轴线翻转意味着，飞行器机头向上/向下，而飞行器尾部向下/向上。此方法可以快速地沿着飞行器100移动和集中更大量的氢积聚：如果天花板区域朝向机头的方向相对于水平面上升，则例如机舱管子内部的氢将移动，即向上攀升并且朝向驾驶舱积聚。反之亦然，在天花板朝尾部方向相对于水平面上升的情况下，氢4将移动和积聚在尾部中并且在后部压力舱壁前方的端部处(如果之间没有障碍物)。

这种氢积聚的运动在飞行器100的其他区域中以类似的方式工作，例如在具有安装在氢管系内部或与氢管系交叉的氢罐的非加压区域中。

在飞行期间，在来自HACS 10的氢传感器单元1a检测到氢4之后，适当的数据经由网络从氢传感器单元传输到HACS系统控制件2并且在那里进行评估。作为可能的结果，数据评估可以证明与飞行控制系统16协作是有益的，例如由于发现的氢积聚的位置或其量。然后，在这两个系统的控制单元2、16a之间交换用于评估的专用数据和参数、关于飞行状态、高度、由于检测到的氢4而导致的临界性等的消息和命令。最后，这两个控制单元2、16a的主控件可以计算并且确定是否涉及飞行控制。在决定涉及的情况下，主控制单元经由可用的网络连接来操纵飞行控制系统16及其元件。为此，主控制单元主要启动和控制飞行器发动机和致动器，以调整升降舵、副翼和方向舵，尤其是使飞行器100绕其纵向轴线和横向轴线翻转一定量的时间。

例如，在氢传感器单元1a已从前舱区域中的HACS 10检测到大量的氢4之后，HACS10和飞行控制系统16的主控制单元决定涉及飞行控制系统16，并且通过操纵致动器以使升降舵方向舵适当地翻转来启动飞行器100的向下倾斜。因此，飞行器100开始下降，其结果是机舱内相对于水平基准的最高点现在是在机舱尾部区域中。氢积聚移动，即攀升，现在在后舱中，并且积聚在后部压力舱壁和一些CPCS出口阀12b的前方。从HACS系统控制件2到CPCS控制单元的通信和命令触发了这些出口阀12b的打开，以向机外排放此氢积聚。

在排放氢积聚或将氢浓度降低到一定水平之后，CPCS出口阀12b被HACS系统控制件2和/或CPCS控制单元经由网络操纵而变得关闭。之后，基于对关于例如飞行状态和气体检测等数据的评估以及通过来自HACS 10和飞行控制系统16的主控制单元的计算决定和命令，飞行机动动作被停止。因此，飞行控制系统16操纵并且调整其致动器、方向舵、发动机等，以再次遵循初始飞行路线或新的飞行路线。

与飞行器电气系统15的协作(特别是参考图8)：

电气控制系统15的电气系统元件15a有可能与短路、热点和点燃源成因果关系，主要是由于例如腐蚀连接中的火花、开关中的电弧和短路或静电放电。这些电气系统元件的安装靠近氢积聚，意味着不受控的爆燃或爆炸的风险增加。

这种风险可以通过应用安装设计规则来避免，例如局外区的概念，将电气元件15a仅安装在可能出现氢积聚的区域的外部。另一种设计预防措施是在这种区域中对电气元件15a进行气密性封装，使电气元件的热点、火花等不能直接接触到周围的氢4。

此外，通过HACS 10与相关的电气元件15a之间的紧密协作，可以管理由与氢4相邻的电气元件15a引起的潜在危险。为此，HACS 10用其氢传感器单元1a测量氢积聚的出现和浓度，并且计算其尺寸，以及其实际延伸或将以哪个浓度水平移动到飞行器100的哪些区域和区。

在HACS系统控制件2中可以集成有数据库20，该数据库用关于电气系统元件15a的数据记录来说明它们的位置(例如作为间隔尺寸的飞行器区)和潜在的风险与出现的氢浓度。这也可以包括电气线路的通道。数据库20也可以在物理上位于HACS系统控制件2的外部，只要HACS系统控制件2至少可经由直接连接或网络访问该数据库。其他可能的架构是，飞行器电气系统15的控制单元可以访问此数据库20，或者分布式临界电气系统元件15a本身具有存储在其专用局部控制单元中的这种信息。

基于从氢传感器单元1a接收到的信息、在飞行器区中计算和预测的氢分布和浓度以及它们与来自数据库的信息的映射，HACS系统控制件2可以启动物理对策，以降低由氢4引起的风险。除了通风和吹送之外，HACS系统控制件2可以具体地操纵专用电气系统元件15a的电气关闭。为此，HACS系统控制件2经由网络向例如电力分配箱、网络控制的开关、断路器、晶体管、变压器或继电器发送适当的命令，以关闭或断开电气元件。此外，HACS系统控制件2可以以类似的方式阻止电气系统元件15a的接通。

在氢4消失的情况下，HACS 10的氢传感器单元1a可以指示氢浓度降低。当HACS系统控制件2的计算结果示出了专用区域的风险可承受时，位于那里的电气系统元件15a可以被再次接通。为此，HACS系统控制件2可以经由网络向相关的电气元件15a或操纵单元发送适当的命令，这些操纵单元然后控制和操纵相应的电气系统元件15a的接通或解除阻断。

电气系统元件15a的断开/接通/阻断的决策和操纵也可以在更多的协作或分布式系统架构中实现。这里，HACS 10的氢传感器可以将它们的数据发送到HACS系统控制件2，该HACS系统控制件处理这些数据并且可选地进行汇总和计算，例如关于氢浓度和每个区域的风险。然后，这些数据经由网络分配到共同可用的数据库，并且分配到电气系统元件15a的控制单元或直接分配到电气系统元件15a。参与者之间的通信可以被触发，例如在出现时广播、定期或应电气系统元件15a的要求。

惰性气体的利用(特别是参考图9)：

系统控制件可以进一步控制惰性气体系统8以在氢泄漏的情况下使用储存在惰性气体储器8a中的惰性气体、特别是氦气以从惰性气体储器8a中释放惰性气体作为补救程序的一部分，使得惰性气体在内部空间5内与氢4混合。

当氢4与惰性气体混合时，其必要的点燃能量增加并且爆炸或爆燃的风险降低或不再可能。作为惰性气体，主要可以应用氦，氦仅稍微重一些并且可以将氢-氦气体混合物保持一段时间。HACS 10可以配备有惰性气体储器8a，例如通过用于压缩惰性气体的压力缸或用于在冷冻剂温度下液化惰性气体的保温瓶来实现。储器8a可以包括具有一个或多个可控流出阀的一个或多个出口，这些可控流出阀可以操纵其打开，并且因此控制其流出的通过量。这些阀可以可选地用管子加长，这些管子将惰性气体引导到期望的区域，例如在不可能通风或需要快速降低火灾风险的地方。

储器8a或其管子也可以经由汇合处与空气分布系统9的管子连接。然后，适当的空气分布管子在内部的当前空气流的帮助下捕获流入的惰性气体并且将其传输到其空气出口。使用可用的空气分布管道系统扩展了惰性气体系统元件在飞行器100中可到达区域的范围。在从惰性气体储器8a到不同的空气分布管道的若干连接的情况下，对惰性气体流出阀的操纵可以调整惰性气体被注入到哪个空气分布管道中以及注入多少。这允许具体地操纵惰性气体将稍后被传输到飞行器100的哪些区域。在空气分布管道系统内部惰性气体运输的效率可以通过对来自空气抽取系统的控制单元9a的适当操纵来支持，该控制单元调整空气流的量和速度，并且还打开或关闭其在空气分布管道系统内部的空气出口9b。尤其是在与实际注入了惰性气体的惰性气体管汇合之后，空气分布管道的空气出口然后被操纵以变得关闭，而仅那些空气出口9b被打开或保持打开，流出到预期区域。这阻止了惰性气体将在已到达其指定的(多个)出口之前就离开空气分布管道系统。

在HACS 10的氢传感器单元1a检测到氢积聚之后，适当的数据经由网络从传感器传输到HACS系统控制件2并且在那里进行评估。评估结果可以指示有必要在特定区域中应用惰性气体。在这种情况下，HACS系统控制件2可以发送命令，以启动和操纵连接到惰性气体储器8a的专用阀的打开。取决于需要惰性气体的区域，使惰性气体能够通过直接管子连接或经由空气分布管道系统来运输到目标区域的那些阀打开。在使用空气分布管道系统的情况下，HACS系统控制件2可以向空气分布系统9的控制单元9a发送适当的数据和命令，该控制单元以专用动作传输数据和命令以打开和关闭特定阀。

在HACS系统控制件2决定停止惰性气体的流出之后，它经由网络发送适当的消息和命令，这些消息和命令启动和操纵对惰性气体流出阀的关闭。关闭的原因可以是例如来自HACS氢传感器单元1a的新数据指示氢的非临界水平或者HACS系统控制件2的策略仅触发有限量的惰性气体的单次喷射以限制惰性气体的消耗。

与氧系统14的协作(特别是参考图10)：

在具有高氢浓度的区域中，环境空气中的可用氧会被氢4挤掉。由于氢4是不可见的并且没有气味，进入这种区域的人可能无法识别该情况。

这可以通过指示氢浓度和这种受影响区域的相关联风险来避免。如果HACS 10的气体传感器单元1a检测到氢4或缺乏氧气，关于氢4和/或氧的位置和浓度的数据经由网络传输到HACS系统控制件2。HACS系统控制件2评估数据并且确定是否达到了临界水平，并且需要启动指示措施。

在这种情况下，HACS系统控制件2以直接连接或经由网络向适当的指示单元17a发送关于指示什么和如何指示的消息和命令，这些指示单元位于必须指示临界氢浓度的那些区域中。为了操纵和选择专用指示单元17a，HACS系统控制件2可以通过使用数据库20来支持，该数据库存储了安装的指示单元17a和气体传感器单元1a的区域/位置。

除了固定的安装之外，这种指示单元17a也可以集成在移动装置中，该移动装置可选地取决于其与临界区域相关的实际地理位置及其距离和方向来指示。

指示单元17a可以告知接收到的数据，并且在显示器上以消息或符号的形式给出警告。此外，该指示单元还可以可选地接通其警告灯、其扬声器以生成声学信号或者其振动警报以生成触觉警告。此外，指示单元17a可以示出飞行器100的区域，每个区都具有关于氢影响和风险水平的专用信息，以及该区是否在没有特殊呼吸设备的情况下例如被禁止进入。

当HACS系统控制件2决定停止指示时，它经由网络向指示单元17a发送适当的消息和命令以断开光学、声学和触觉指示。

HACS 10还可以与氧系统14协作，以支持氧的安全供应。为此，气体传感器单元1a和可选的氧传感器检测飞行器100中氢4和氧的位置和浓度。HACS系统控制件2确定哪些区域的乘客和机组人员缺氧，即氧浓度低于呼吸的健康水平。HACS系统控制件2和/或氧系统14的控制单元将低氧区域的位置与可用氧面罩的位置以及机组人员、维修人员和乘客位于或就座的地方相匹配。然后，HACS 10可以触发氧系统14，以通过打开其面罩盒并且通过开始其相应的氧生成来在飞行器100中的氧浓度低于临界水平的那些区域中打开并释放专用氧面罩14a。取决于系统设计，氧生成是通过开始化学过程或通过打开氧储器14c与相关面罩之间的适当阀来完成的。进一步，面罩盒的打开和氧生成可以与座位/人识别系统的信息相结合，以使面罩仅在有人的地方可用。

除了在飞行器100内部在加压区域中应用HACS 10之外，HACS 10的部分也可以安装在飞行器100的其他区域中以类似的方式排放氢积聚，例如在安装氢罐的空腔中，在非加压空间(如压力舱壁后方的后机身)中，在机翼、机舱、机头、航空电子舱或其他舱室中。

应理解的是，该系统也可以以类似的方式用于其他类型的气体(例如有毒、易燃或生物危险的气体)，以测量和降低其浓度。

在前面的详细描述中，出于简化本披露内容的目的，将多个不同特征在一个或多个示例中组合在一起。应当理解的是，以上描述旨在是说明性的，而不是限制性的。其旨在涵盖所有替代性方案、修改、以及等同物。对于本领域技术人员来说，在阅读了上述说明书时，许多其他示例将是显而易见的。选择和描述实施例是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够最好地利用本发明和具有适合预期的特定用途的各种修改的各种实施例。

附图标记清单

1 氢检测系统

1a 传感器单元

2 系统控制件

3 通风系统

3a 氢入口

3b 传输管道

3c 流量控制阀

3d 氢出口

3e 氢回火防止器

4 氢

5 内部空间

5a 积聚部分

6 通风器

7 单向隔膜

8 惰性气体系统

8a 惰性气体储器

9 空气调节/分布系统

9a 空气调节控制单元

9b 空气出口

9c 空气管道

9d 空气入口

10 氢积聚控制系统

11 氢气分离器

12 机舱压力控制系统

12a机舱压力控制流入阀

12b机舱压力控制流出阀

13飞行器门控制和监测系统

13a飞行器门控制单元

14氧系统

14a氧面罩

14b氧管线

14c氧储器

15飞行器电气系统

15a电气元件

16飞行控制系统

16a飞行控制系统控制单元

17指示系统

17a指示单元

18 无线连接

19 数据/电源线

20 系统数据库

21 结构部件

22 循环空气

23 空气混合器单元

24 阀控制

100飞行器

Claims (15)

1.一种用于监测和控制内部空间(5)内、特别是飞行器(100)的内部空间内泄漏的氢(4)的氢积聚控制系统(10)，所述氢积聚控制系统包括：

氢检测系统(1)，所述氢检测系统安装在所述内部空间(5)内并且被配置为检测所述内部空间(5)内气态氢(4)的存在并提供所述内部空间(5)内检测到的氢(4)的出现数据；

系统控制件(2)，所述系统控制件被配置为评估所述出现数据并且确定和启动补救程序以减少所述内部空间(5)内检测到的氢(4)；以及

通风系统(3)，所述通风系统被配置为根据所述补救程序对所述内部空间(5)进行通风以排出所述检测到的氢(4)。

2.根据权利要求1所述的控制系统(10)，其中，所述出现数据表征了所述检测到的氢(4)的分布和/或浓度中的至少一个。

3.根据权利要求1或2所述的控制系统(10)，其中，所述通风系统(3)包括至少一个通风器(6)，所述至少一个通风器被配置为诱导定向空气流动以实现以下各项中的至少一项：所述氢(4)在所述内部空间(5)内的分布、降低所述内部空间(5)内的氢浓度以及将所述氢(4)从所述内部空间(5)排放，其中，所述至少一个通风器(6)被特别配置为操纵所述定向空气流动，使得所述氢(4)通过与用所述定向空气流动来运输的空气分离而积聚在所述内部空间(5)的上部部分中，所述氢能够从所述上部部分排放。

4.根据权利要求1至3之一所述的控制系统(10)，其中，所述通风系统(3)包括来自下组的至少一个通风元件，所述组包括氢入口(3a)、传输管道(3b)、流量控制阀(3c)、氢出口(3d)以及氢回火防止器(3e)。

5.根据权利要求1至4之一所述的控制系统(10)，其中，所述内部空间(5)包括积聚部分(5a)、特别是天花板部分，所述积聚部分被布置和配置为用于氢积聚。

6.根据权利要求5所述的控制系统(10)，其中，所述积聚部分(5a)被配置为所述通风系统(3)的氢入口(3a)。

7.根据权利要求5或6所述的控制系统(10)，其中，所述积聚部分(5a)通过单向隔膜(7)、特别是分子筛与所述内部空间(5)的其余部分隔开，从而允许氢(4)从所述内部空间(5)向上进入所述积聚部分(5a)，而不会从所述积聚部分(5a)向下回到所述内部空间(5)的其余部分。

8.根据权利要求1至7之一所述的控制系统(10)，其中，所述系统控制件(2)被配置为基于所述出现数据和表征所述内部空间(5)的几何数据来计算所述氢(4)的积聚和运动。

9.根据权利要求8所述的控制系统(10)，其中，所述系统控制件(2)被配置为基于计算出的氢积聚和运动来评估和预测风险水平，所述补救程序将所述风险水平加以考虑。

10.根据权利要求1至9之一所述的控制系统(10)，进一步包括：

惰性气体储器(8a)，所述惰性气体储器储存惰性气体、特别是氦，其中，所述系统控制件(2)被配置为从所述惰性气体储器(8a)中释放所述惰性气体作为所述补救程序的一部分，使得所述惰性气体与所述内部空间(5)内的所述氢(4)混合。

11.根据权利要求1至10之一所述的控制系统(10)，其中，所述通风系统(3)是空气调节系统(9)的一部分和/或与所述空气调节系统联接，其中，所述系统控制件(2)被配置为根据所述补救程序来控制所述空气调节系统(9)，特别是运输所述氢(4)至少穿过所述空气调节系统(9)的多个部分。

12.根据权利要求11所述的控制系统(10)，其中，所述空气调节系统(9)包括氢气分离器(11)，所述氢气分离器被配置为从被运输穿过所述空气调节系统(9)的空气中分离氢(4)。

13.根据权利要求1至12之一所述的控制系统(10)，其中，所述系统控制件(2)被通信联接到和/或被配置为控制机舱压力控制系统(12)、飞行器门控制和监测系统(13)、氧系统(14)、飞行器电气系统(15)以及飞行控制系统(16)中的至少一个，以便启动和进行所述补救程序。

14.根据权利要求1至13之一所述的控制系统(10)，进一步包括：

指示系统(17)，所述指示系统被配置为指示关于所述出现数据和/或所述补救程序的信息。

15.一种飞行器(100)，所述飞行器具有根据权利要求1至14之一所述的氢积聚控制系统(10)。