CN1902089B - 加热飞机机舱的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于加热飞机机舱的设备(10)，所述设备包括：通向空调单元(14)的第一热空气供应管线(12)、设置在所述第一热空气供应管线(12)中并位于所述空调单元(14)上游的流量控制阀(16)、以及第二热空气供应管线(18)，其在所述流量控制阀(16)和所述空调单元(14)之间的位置处分支于所述第一热空气供应管线(12)，并绕过所述的空调单元(14)。为了确保在空调单元失效的情形下也可对飞机机舱内的空气进行调节，第三热空气供应管线(20)在所述流量控制阀(16)的上游分支于所述第一热空气供应管线(12)，并将所述第一热空气供应管线(12)连接到第二热空气供应管线(18)。此外，在所述的第二热空气供应管线(18)中，在与第三热空气供应管线(20)的交汇位置的上游处设置有一个第一关闭机构，该第一关闭机构在处于其关闭位置时防止流体从所述第二热空气供应管线(18)流回到第一热空气供应管线(12)内。最后，在所述的第三热空气供应管线(20)中，在与第二热空气供应管线(18)的交汇位置的上游处设置有第二关闭机构。

Description

加热飞机机舱的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用于对飞机机舱进行加热的设备以及一种如权利要求9的前序部分所述的用于对飞机机舱进行加热的方法。
背景技术
为了控制飞机机舱的温度，通常从飞机的发动机获取热空气。这个被称作引气(bleed air)的热空气通过一个包括有用于控制流量的流量控制阀的空气管线而抵达空调单元，在该空调单元处，热空气被冷却到飞机机舱内所需的温度。在飞机机舱中设置有不同的气候区(climate zone)，还公知地将所获取热空气通过空调单元而冷却到各个气候区所需要的最低温度，为了向需要较高温度的气候区供应空气，从空调单元的上游导引出一定量的热空气，并根据相应的温度需求而使之与由空调单元冷却后的空气相混合。通过这样的一个系统——其也被称为“调整空气系统”(trim air system)，可以对飞机机舱的各个气候区所需要的温度进行独立地调节。如果需要空气调节的飞机机舱很大，则提供多个——例如两个——这样的系统，即提供了两个或更多的空调单元，每个空调单元都包括有其自身的热空气供应及流量控制装置。
上述的系统中存在有这样的问题：在所有的空调单元都失效的情形下，所述的流量控制装置把导引到空调单元中的热空气量减少到零，以防止空调单元被热空气损坏。在这种情形下，不再可能对飞机机舱进行压力控制和温度控制(注意：在本文中，在此所使用的术语“飞机机舱”包括了飞机的驾驶员座舱)。为了在所有空调单元都失效的情形下为飞机上的乘客供应所必须的新鲜空气，已知在现有技术中，打开一个位于飞机机身中的一个口盖结构，从而允许周围气体进入到飞机中。然而，在飞机的正常飞行高度下、以及在寒冷地区的甚至低空飞行的飞机上，周围温度可能要低50℃甚至60℃，导致的后果是：飞机机舱内的温度可以由于所吸入的外部冷空气而降到18℃之下。然而，这么低的内部温度对于没有额外保护的飞机乘客或其工作人员而言是不能接受的。
发明内容
从在开始时所描述的现有技术系统出发，本发明的目的在于提供改进方案以及建议一个系统，该系统可以在即使所有空调单元都失效的情况下，对飞机机舱的温度实现控制。
依据本发明，通过一种用于加热飞机机舱的设备而实现了这个目的，所述设备包括如权利要求1所限定的特征。从而，在现有技术中已然存在的第一和第二热空气供应管线之外，依据本发明的设备还设置有一个位于流量控制阀上游的第三热空气供应管线，该第三热空气供应管线分支于第一热空气供应管线并将后者连接到第二热空气供应管线。此外，在第二热空气供应管线中，设置有一个位于第三热空气供应管线和第二热空气供应管线交汇位置的上游处的第一关闭机构，该关闭机构在处于其关闭位置时防止流体流经第二热空气供应管线而流入第一热空气供应管线。最后，在第三热空气供应管线中，在第三热空气供应管线和第二热空气供应管线的交汇位置的上游处设置有一个第二关闭机构。在所有空调单元都失效的情形下，这个设计使得热空气可以通过绕过流量控制阀以及空调单元而导向飞机机舱。由于所供应的热空气通常非常地热而不能直接地导入飞机机舱，所以，所述的热空气在被导入飞机机舱之前与从飞机外部引入的冷的环境空气以常规的方式混合，以获得一个期望的温度。为此，可采用在正常操作时——即空调单元工作时——所使用的空气温度控制装置。
优选地，依据本发明的设备如此地实施：当空调单元正常地工作时，第一关闭机构处于打开位置，而第二关闭机构处于关闭位置。然后，热空气可以流经设置在热空气供应管线内的流量控制阀，并随后部分地流到空调单元和部分地绕过空调单元而流入到飞机机舱内。这对应于依据本发明的加热设备的正常操作模式，其中第三热空气供应管线没有工作。
可设置多个上述的设备，即可设有多个第一热空气供应管线，每个第一热空气供应管线都通向其对应的空调单元。在此情形下，在每个第一热空气供应管线内设置有流量控制阀，并且如所述的那样，第二和第三热空气供应管线分支于每个第一热空气供应管线，其中也如所描述的那样，第一关闭机构设置在第二热空气供应管线内，且第二关闭机构设置在第三热空气供应管线内。
如果空调单元或所有的空调单元都失效，优选地，本发明的设备如此地实施：流量控制阀(或所有的流量控制阀)以及第一关闭机构(或所有的第一关闭机构)处于其关闭位置，而第二关闭机构(或所有的第二关闭机构)处于其打开位置。这防止热空气抵达并损坏已经失效的空调单元，同时仍然为飞机机舱供应热空气。由此，可继续对包括有飞机驾驶员座舱的飞机机舱进行加热，且不通过另外的操作就可以保持引入所必须的新鲜空气。
在依据本发明的设备的优选实施方式中，所述/每个第一关闭机构是一个止回阀。止回阀的技术设计简单且工作可靠。它们还不需要致动器来操作从而节约了重量。为了替代止回阀，第一关闭机构还可以是任意本领域内技术人员所公知的设备，所述设备在正常操作时允许流体从第一热空气供应管线流到第二热空气供应管线，以及在相关的空调单元失效时防止流体流经第二热空气供应管线而流回到第一热空气供应管线。
在依据本发明的设备的优选实施方式中，所述/每个第二关闭机构由一个停止阀形成，所述停止阀优选地是自动致动的。然而，第二关闭机构还可以是任意的设备，该设备在正常操作时防止流体流出第一热空气供应管线而流入到并流经第三热空气供应管线，以及在空调单元失效时允许上述的流动。
每个停止阀优选地连接到一个控制装置，特别地连接到相关空调单元的控制装置，以在空调单元失效的情形下打开流经第三热空气供应管线的流动通道。可选地，所述/每个停止阀还可以通过一个位于飞机驾驶员座舱内的开关而设在一个位置上，在该位置上，第三热空气供应管线打开。
还通过一种用于加热飞机机舱的方法而实现了在上文所提及的目的，其中，来自热空气源的流量受控的热空气中的一部分被导引经过一个空调单元，而一部分被导引绕过空调单元而流入飞机机舱，其中，依据本发明，在空调单元失效的情形下，热空气与冷的环境空气相混合，并通过绕过流量控制阀以及空调单元而输入到飞机机舱内。冷的环境空气可在任意适当的位置处与热空气混合。
为了在空调单元或所有的空调单元都失效的情形下仍然可以将输入到飞机机舱中的空气调节到一个特定的期望温度，在依据本发明的方法的一个优选实施方式中，也采用了在正常工作时负责机舱空气温度的控制装置，在此情形中，所述控制装置以必要的比例混合热空气以及来自于飞机外部的冷的环境空气，以获得所期望的温度。
附图说明
在下文中，将基于单个的示意图来更加详细地解释依据本发明的设备的一个实施方式——该实施方式也示例了依据本发明的方法，所述附图示出了热空气供应管线以及各个关闭机构的基本配置。
具体实施方式
附图示意性地示出了用于加热飞机机舱(未示)的设备10的一个部分。所示出的设备10涉及一种用于此类飞机上的设备，该类飞机的飞机机舱包括多个气候区——即在整个机舱内的温度不是相同的，而是根据气候区而对温度进行不同的调节。
设备10包括两个第一热空气供应管线12，空气从一个或多个飞机发动机和/或辅助发动机(辅助动力单元)而抽吸入所述的热空气供应管线。来自飞机发动机的热空气通常被称为引气。
每个第一热空气供应管线12将热空气导引到空调单元14，所述的空调单元将吸入的空气冷却到具有最低温度的飞机气候区所需要的最低温度。在每个第一热空气供应管线12中设置有一个流量控制阀16，以可以对流向各空调单元14的热空气进行监测和控制。
供应到具有最低温度的气候区所需的空气从空调单元14直接地导引入飞机机舱。对于其余的气候区，离开空调单元14的空气必须或多或少地进行相当程度的加热。为此，第二热空气供应管线18在流量控制阀16的下游、但是在空调单元14的上游自第一热空气供应管线12分支，通过该第二热空气供应管线18，热空气绕过空调单元14。此热空气以需要的量与流出空调单元14的冷却过的空气混合，其中，一个负责机舱空气温度的控制装置通过调节冷却空气和热空气的混合比而获得所需要的温度。这种配置也称为“调整空气系统”。
在空调单元14失效的情形下，流量控制阀16关闭，以防止热空气损坏空调单元14。为了在这种情况下也可以控制飞机机舱内的温度，一个第三热空气供应管线20在流量控制阀16的上游自各第一热空气供应管线12分支出来，该第三热空气供应管线20将第一热空气供应管线12与第二热空气供应管线18连接起来。在各第三热空气供应管线20中设置有一个自动致动的停止阀22，在正常操作时——即空调单元14工作时，所述的停止阀处于关闭位置，以防止空气流经第三热空气供应管线20。
在紧急情形下，即在空调单元14失效的情形下，停止阀22通过一个位于飞机的驾驶员座舱中的开关而被操纵到打开位置、或者通过一个与停止阀22连接的控制装置而致动，从而使得热空气可绕过流量控制阀16及空调单元14并流向飞机机舱。为了防止流经第三热空气供应管线20的热空气流经第二热空气供应管线18而回流到第一热空气供应管线12，以及从该处流到空调单元14并由此损坏空调单元14，在第二热空气供应管线18中，在第三热空气供应管线20开口的上游处相应地设置有止回阀24。
从第三热空气供应管线20流出而进入到第二热空气供应管线18、以及从该处流到飞机机舱的热空气在进入飞机机舱之前与冷的环境空气混合，该环境空气通过一个常规的口盖结构输入到设备10内，所述的口盖结构例如对于本领域内的技术人员而言是公知的，从而在此不作进一步的描述。采用了在正常操作时也会使用的控制装置，以设定期望的机舱温度。

Claims (10)

1.一种加热飞机机舱的设备(10)，所述设备包括：
通向空调单元(14)的第一热空气供应管线(12)，
设置在所述第一热空气供应管线(12)中并位于所述空调单元(14)上游的流量控制阀(16)，
第二热空气供应管线(18)，其在所述流量控制阀(16)和所述空调单元(14)之间分支于所述第一热空气供应管线(12)，所述第二热空气供应管线(18)绕过所述的空调单元(14)，其中由所述第一热空气供应管线(12)及第二热空气供应管线(18)供应的热空气和流出所述空调单元(14)的冷却空气混合，
控制设备，其适于调节由所述第一热空气供应管线(12)及第二热空气供应管线(18)供应的热空气和流出所述空调单元(14)的冷却空气的混合空气以获得期望的机舱空气温度，
第三热空气供应管线(20)，其分支于所述第一热空气供应管线(12)并将所述第一热空气供应管线(12)连接到第二热空气供应管线(18)，其中
在所述第二热空气供应管线(18)中，在与第三热空气供应管线(20)交汇位置的上游处设置有第一关闭机构，该第一关闭机构在处于其关闭位置时防止流体从所述第二热空气供应管线(18)流入第一热空气供应管线(12)，并且其中
在所述的第三热空气供应管线(20)中，在与第二热空气供应管线(18)交汇位置的上游处设置有第二关闭机构，其特征在于：
所述第三热空气供应管线(20)在所述流量控制阀(16)的上游分支于所述第一热空气供应管线(12)，并且在由所述第一热空气供应管线(12)及第二热空气供应管线(18)供应的热空气和流出所述空调单元(14)的冷却空气混合之前终止于所述第二热空气供应管线(18)，其中冷的环境空气供给到由所述第三热空气供应管线(20)供应的热空气，且所述用于在空调单元(14)正常操作期间调节由所述第一热空气供应管线(12)及第二热空气供应管线(18)供应的热空气和流出空调单元
(14)的冷却空气的混合空气的控制设备在所述空调单元(14)失效时适于调节由所述第三热空气供应管线(20)供应的热空气和冷的环境空气的混合空气以获得期望的机舱空气温度。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：当所述空调单元(14)工作时，所述的第一关闭机构处于其打开位置，而所述的第二关闭机构处于其关闭位置。
3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于：当所述的空调单元(14)失效时，所述的流量控制阀(16)以及第一关闭机构处于关闭位置，而所述的第二关闭机构处于打开位置。
4.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于：设置有多个通向空调单元(14)的第一热空气供应管线(12)，其中在每个第一热空气供应管线(12)内、于所述空调单元(14)的上游都设置有一个流量控制阀(16)，并且，第二热空气供应管线(18)在所述的流量控制阀(16)和空调单元(14)之间分支于每个第一热空气供应管线(12)、并绕过相关的空调单元(14)，其中第三热空气供应管线(20)在所述流量控制阀(16)的上游分支于各第一热空气供应管线(12)，该第三热空气供应管线(20)将所述第一热空气供应管线(12)连接到相关的第二热空气供应管线(18)，且其中在每个第二热空气供应管线(18)中，于第三热空气供应管线(20)和第二热空气供应管线的交汇位置的上游处设置有第一关闭机构，该第一关闭机构在处于其关闭位置时防止流体从第二热空气供应管线(18)流入相关的第一热空气供应管线(12)，以及在所述的第三热空气供应管线(20)中，在第三热空气供应管线(20)和相关的第二热空气供应管线(18)的交汇位置的上游处设置有一个第二关闭机构。
5.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于：所述第一关闭机构是止回阀(24)。
6.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于：所述第二关闭机构是停止阀(22)。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于：所述停止阀(22)是自动地致动的。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于：所述停止阀(22)连接到一个控制装置。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于：所述控制装置是相关空调单元(14)的控制装置。
10.一种用于加热飞机机舱的方法，其中，
来自热空气源的受控热空气流中的一部分经由第一热空气供应管线(12)被导引经过空调单元(14)，
所述来自热空气源的受控热空气流中的一部分经由第二热空气供应管线(18)和流出所述空调单元(14)的冷却空气混合，所述第二热空气供应管线(18)在流量控制阀(16)和所述空调单元(14)之间分支于所述第一热空气供应管线(12)，
通过控制设备来调节由所述第一热空气供应管线(12)及第二热空气供应管线(18)供应的热空气和流出所述空调单元(14)的冷却空气的混合空气以获得期望的机舱空气温度，以及
在所述空调单元(14)失效时，来自热空气源的热空气经由第三热空气供应管线(20)绕过所述空调单元(14)，所述第三热空气供应管线(20)分支于所述第一热空气供应管线(12)并将所述第一热空气供应管线(12)连接到第二热空气供应管线(18)，其特征在于：
在所述空调单元(14)失效时，来自所述热空气源的热空气也经由所述第三热空气供应管线(20)绕过所述设置于第一热空气供应管线(12)中的流量控制阀(16)，由所述第三热空气供应管线(20)供应的热空气在由所述第一热空气供应管线(12)及第二热空气供应管线(18)供应的热空气和流出所述空调单元(14)的冷却空气混合之前被导引入第二热空气供应管线(18)，冷的环境空气供给到由所述第三热空气供应管线(20)供应的热空气，且通过所述用于在空调单元(14)正常操作期间调节由所述第一热空气供应管线(12)及第二热空气供应管线(18)供应的热空气和流出空调单元(14)的冷却空气的混合空气的控制设备来调节所述由第三热空气供应管线(20)供应的热空气和冷的环境空气的混合空气以获得期望的机舱空气温度。
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