CN1894130A - 用于飞机中需要冷却空气的不同系统的冷却的冷却空气供应系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于飞机的冷却空气供应系统(10)，用于向飞机内的至少两个需要冷却空气的设备(38，44，56)供应来自飞机周围的冷却空气，其设计成具有一个空气入口(12)、一个与空气入口(12)连通的空气通道(16)和一个用于向至少两个需要冷却空气的设备(38，44，56)分配空气的空气分配设备(30，32，34)，由此该空气入口(12)的面积比例设计为满足至少两个需要冷却空气的设备(38，44，56)的最大冷却空气需求量。

Description

用于飞机中需要冷却空气的不同系统的冷却的冷却空气供应系统
技术领域
本发明涉及一种用于飞机的冷却空气供应系统，该系统向飞机内至少两个需要冷却空气的设备供应来自飞机周围的冷却空气。
背景技术
在飞机制造领域，需要向飞机内的不同功能设备提供冷却空气。过去，为了满足在飞机内需要冷却空气的设备的不同需求，提供了分离的冷却空气供应系统，该系统分别适应于每个需要冷却空气的设备。以此方式，为各个需要冷却空气的设备供应足够量的冷却空气，然而，这导致了复杂的冷却空气供应系统，它们同时显著增加了飞机的重量，随之而来的还有高的制造和维护成本。此外，在飞机的外壳中必须设置数个空气入口和空气出口，这些出入口削弱了飞机的结构并且给飞机带来相对较高的额外的空气阻滞(拖曳)效应。最后，由于采用了不同的冷却空气供应系统，需占据飞机内部相当大的结构空间。
发明内容
针对此问题，本发明的一个目的是提供一种上面提到的类型的冷却空气供应系统，其可制造成避免上述现有技术状态中的缺点，并具有较高的效率且成本低。
此目的通过一种用于飞机的冷却空气供应系统解决，该系统向飞机内至少两个需要冷却空气的设备供应来自飞机周围的冷却空气，由此该冷却空气供应系统具有一个空气入口、一个与空气入口连通的空气通道和一个用于向至少两个需要冷却空气的设备分配空气的空气分配设备。在根据本发明的冷却空气供应系统中，空气入口这样设计：其满足至少两个需要冷却空气的设备的最大冷却空气需求量。
由此，根据本发明，需要冷却空气的设备可借助于同一空气入口和一个一体的冷却空气供应系统供应冷却空气。以此方式，可以有效消除上述现有技术状态的缺点以及与提供数个独立冷却空气供应系统相关的问题。具体而言，借助于根据本发明的一体的冷却空气供应系统，不再需要大量的部件，从而冷却系统的系统重量减少很多。由于仅需要一个空气入口，还可降低飞机的额外的空气阻滞(拖曳)效应。此外，这还意味着与上述现有技术状态的情况相比对飞机结构的削弱的减少。最后，根据本发明的冷却空气供应系统还提供了更简单地安装和维护的优点。
根据本发明的冷却空气供应系统的另一改进提出，空气入口是在飞机的外蒙皮上的呈NACA空气入口形式的入口。众所周知，NACA(国家航空咨询委员会)空气入口具有相对较低的空气阻滞效应，同时具有高的空气吸入性能。与此相关，还需要提到的是，本申请人已经知道一个较大的NACA空气入口比数个较小的NACA空气入口——它们在现有技术状态中用于不同的冷却空气供应系统——更有效。
本发明另一有利实施方式提出，与空气入口连通的空气通道具有扩压器。在扩压器内，高速进入冲压空气入口的空气减速。以此方式，高速进入冲压空气入口的空气的动能转换为静态能并且实现了压力恢复。
为了能够保证足够的冷却空气供应，即使当飞机在地面时，本发明的进一步的改进提出，至少一个空气压缩机，优选一个通风机，设置在扩压器内或者设置在起始于扩压器的其中一个第一旁路管线内。以此方式，冷却空气可通过扩压器被从空气压缩机吸取并且供应到待冷却的设备。空气压缩机可以是电动的或者呈涡轮压缩机的形式。
根据本发明另一改进，在扩压器内或在起始于扩压器的其中一个第一旁路管线内提供了一个止回阀，这阻塞了冷却空气，从而空气不会回流到扩压器内。优选第一旁路管线和第二旁路管线并联设置从而可阻止不希望的冷却空气的回流，其中该冷却空气由空气压缩机从飞机周围吸入。
根据本发明，还可以设置成冷却空气收集室连接到扩压器，优选紧位于第一和第二旁路管线的并联设置点之后。此外，至少一个冷却空气供应管线可位于冷却空气收集室和每个需要冷却空气的设备之间。为了能够相应于需要冷却空气的设备分配冷却空气，本发明的进一步的改进提出，冷却空气供应管线设置有节流设备，优选设置有一个闸板。该节流设备能够可变地调节。可选地，还能够在安装时使节流设备，特别是闸板，适应不同的需要冷却空气的设备。
根据本发明，需要冷却空气的设备可以是用于非承压(没有压力)的空气调节空间的通风设备(非承压舱通风装置；UBV)和/或机上氧气发生系统(OBOGS)和/或机上惰性气体发生系统(OBIGGS)。与此相关以及在本发明的有利的进一步改进的框架内，能够使得需要冷却空气的设备，特别是机上氧气发生系统(OBOGS)和/或机上惰性气体发生系统(OBIGGS)具有热交换器，该热交换器使用冷却空气来驱散热量。
关于冷却空气的输出，根据本发明存在冷却空气供应系统的进一步的改进，其提出将至少两个，优选所有需要冷却空气的设备借助于排气管连接到一个共用冷却空气出口。
本发明还涉及一种飞机，该飞机设计成具有上述类型的冷却空气供应系统。
附图说明
接下来，参考附图描述本发明的一个示例。在附图中，示意性地示出了根据本发明的冷却空气供应系统10。
具体实施方式
根据本发明的冷却空气供应系统10包括一个NACA空气入口12，该空气入口12位于飞机14的外蒙皮上。该NACA空气入口12通向一个扩压器16，在扩压器16的末端是并联设置的管线段18和旁路通道20。在管线段18内设置了一个止回阀22，这允许沿箭头24方向的流动，但是阻止沿相反方向的流动。一个涡轮压缩机26设置在旁路通道20内，当该涡轮压缩机26通电时也导致空气沿箭头24方向流动。
一个冷却空气收集室28连接到管线段18。数个冷却空气供应管线30、32和34起始于冷却空气收集室28。
在飞机处于巡航高度的飞行操作过程中，温度大约零下50摄氏度的环境空气沿着箭头P流入NACA空气入口12。环境空气通过NACA空气入口12进入扩压器16并且经过止回阀22流入收集室28。
在地面操作过程中，冷却空气借助于涡轮压缩机26通过扩压器16输送到收集室28，由此止回阀22阻止冷却空气回流到大气中。
冷却空气供应管线30具有牢固安装的闸板36，该闸板36靠近其与收集室28的交界面，并且闸板36限制了流动截面。冷却空气供应管线30通向一个供应系统38，借助于该供应系统38，沿着箭头40和42向未加压的空气调节空间(非承压舱通风装置；UBV)供应冷却空气。
冷却空气供应管线32也具有牢固安装的闸板39，该闸板39限制了流动截面。该冷却空气供应管线32将来自于收集室28的冷却空气带到热交换器44，该热交换器被分配给一个机上氧气发生系统(OBOGS)。借助于该热交换器44，在机上氧气发生系统的管线46内传送的加热了的流体可将热驱散到冷却空气中。加热了的冷却空气然后通过排气管48从热交换器44流走，并且带到空气输出管50。空气输出管50终止于一个空气出口52，该空气出口52也设置在飞机14的外蒙皮上并且通向飞机周围环境。
冷却空气供应管线34也具有一个闸板54。该冷却空气供应管线34通往另一个热交换器56，该热交换器56被分配给一个机上惰性气体发生系统(OBIGGS)。借助于该热交换器56，在机上惰性气体发生系统(OBIGGS)的管线58中传送的加热了的流体可被冷却，并且其热量可被驱散到流经热交换器56的冷却空气中。从热交换器56中出来的被加热了的冷却空气然后通过一个排气管60被带入空气输出管50，并且可借助于共用空气出口52排到大气中。
本发明使得能够提供这样一个冷却空气供应系统，该系统仅需要单个空气入口和单个空气出口，而仍然可提供足够的冷却空气，以向多个不同的需要冷却空气的设备供应足够量的冷却空气。这意味着可避免开始描述的现有技术状态中的缺点。特别是，根据本发明的冷却空气供应系统可具有相对低的系统重量。此外，根据本发明的冷却空气供应系统由于其仅具有单个空气入口和单个空气出口，仅导致微小的飞机空气阻滞的增加，以及导致微不足道的飞机结构的弱化。由于根据本发明的简化的系统设计，其可以廉价地进行制造，并且可更容易地安装，并且安装成本低。

Claims (17)

1.用于飞机的冷却空气供应系统(10)，其用于向飞机上的至少两个需要冷却空气的设备(38，44，56)供应来自飞机周围的冷却空气，具有空气入口(12)、与空气入口(12)连通的空气通道(16)和用于向至少两个需要冷却空气的设备(38，44，56)分配空气的空气分配设备(30，32，34)，其中该空气入口(12)的面积比例设计为满足至少两个需要冷却空气的设备(38，44，56)的最大冷却空气需求量。
2.如权利要求1所述的冷却空气供应系统(10)，其特征在于，所述空气入口是位于飞机外蒙皮(14)上的呈NACA空气入口形式的空气入口(12)。
3.如权利要求1或2所述的冷却空气供应系统(10)，其特征在于，所述与空气入口(12)连通的空气通道具有扩压器(16)。
4.如权利要求3所述的冷却空气供应系统(10)，其特征在于，至少一个空气压缩机(26)，优选一个通风机，设置在该扩压器(16)内或者设置在起始于该扩压器(16)的其中一个第一旁路管线(20)内。
5.如权利要求4所述的冷却空气供应系统(10)，其特征在于，所述空气压缩机(26)是电动的或者呈涡轮压缩机形式。
6.如权利要求3至5中任一项所述的冷却空气供应系统(10)，其特征在于，一个止回阀(22)设置在所述扩压器(16)内或者设置在起始于该扩压器(16)的其中一个第二旁路管线(18)内，该止回阀(22)阻止冷却空气回流到所述扩压器(16)内。
7.如权利要求6所述的冷却空气供应系统(10)，其特征在于，所述第一旁路管线(20)和第二旁路管线(18)并联设置。
8.如权利要求3至7中任一项所述的冷却空气供应系统(10)，其特征在于，冷却空气收集室(28)连接到所述扩压器(16)，优选地位于并联设置的所述第一和第二旁路管线(20，18)之后。
9.如权利要求8所述的冷却空气供应系统(10)，其特征在于，至少一个冷却空气供应管线(30，32，34)位于所述冷却空气收集室(28)和每个所述需要冷却空气的设备(38，44，56)之间。
10.如权利要求9所述的冷却空气供应系统(10)，其特征在于，所述冷却空气供应管线(30，32，34)设置有节流设备(36，39，54)，优选设置有闸板。
11.如前述权利要求中任一项所述的冷却空气供应系统(10)，其特征在于，行李舱通风系统是所述需要冷却空气的设备(38)。
12.如前述权利要求中任一项所述的冷却空气供应系统(10)，其特征在于，非承压舱通风系统(UBV)是所述需要冷却空气的设备(38)。
13.如前述权利要求中任一项所述的冷却空气供应系统(10)，其特征在于，机上氧气发生系统(OBOGS)(44)是所述需要冷却空气的设备。
14.如前述权利要求中任一项所述的冷却空气供应系统(10)，其特征在于，机上惰性气体发生系统(OBIGGS)是所述需要冷却空气的设备(56)。
15.如前述权利要求中任一项所述的冷却空气供应系统(10)，其特征在于，所述需要冷却空气的设备，特别是所述机上氧气发生系统(OBOGS)和/或机上惰性气体发生系统(OBIGGS)具有热交换器(44，56)，该热交换器利用该冷却空气来散热。
16.如前述权利要求中任一项所述的冷却空气供应系统(10)，其特征在于，至少两个需要冷却空气的设备借助于排气管(48，60，50)与一个共用冷却空气出口(52)连通。
17.一种飞机，其特征在于具有任一前述权利要求所述的冷却空气供应系统(10)。
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