DE102006014572A1

DE102006014572A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Luftverteilung in einem Frachtflugzeug

Info

Publication number: DE102006014572A1
Application number: DE102006014572A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl. Ing. Gumm; Manuela Dipl.Ing. Horl; Dariusz Dipl.Ing. Krakowski; Steffen Dipl.Ing. Kalsow
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: RU2008138137A; US9242734B2; CA2644221A1; EP1999018A1; CN101410297B; RU2427504C2; JP5162576B2; BRPI0709272A2; US20100273410A1; WO2007110248A1; CA2644221C; EP1999018B1; ATE445534T1; JP2009531215A; DE102006014572B4; DE602007002799D1; CN101410297A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Luftverteilung in einem Frachtflugzeug. Das Frachtflugzeug weist ein Luftverteilungssystem (10) auf, das an wenigstens ein Frachtdeck angeschlossen ist. Das Luftverteilungssystem umfasst eine Quelle (12, 14, 16, 18) für Zapfluft, wenigstens ein so genanntes Klimapack (28, 38) zur Aufbereitung der Zapfluft, eine Mischeinheit (32), die aufbereitete Zapfluft von dem Klimapack (28, 38) empfängt und an das wenigstens eine Frachtdeck abgibt, und wenigstens ein Absperrventil (58, 60, 62, 64) zwischen der Mischeinheit (32) und dem Frachtdeck, um die Luftzufuhr zum Frachtdeck zu unterbrechen oder vollständig freizugeben. Zur Reduzierung des Zapfluftbedarfs ist ein mit dem Absperrventil zusammenwirkender Cockpitschalter (82, 84, 86, 88) vorhanden, dessen Betätigung das wenigstens eine Absperrventil (58, 60, 62, 64) eine Zwischenposition einnehmen lässt. Hierzu ist das Absperrventil (58, 60, 62, 64) als motorisch betriebenes Regelventil ausgeführt, welches zwischen seiner vollständig geöffneten und vollständig geschlossenen Stellung jede beliebige Zwischenstellung einzunehmen vermag. Eine Steuereinheit (92) ermittelt für jeden möglichen Betriebszustand des Luftverteilungssystems eine Soll-Luftmengenbilanz und stellt die Durchflussmenge durch das wenigstens eine Klimapack (28, 38) in Übereinstimmung mit der für den jeweiligen Betriebszustand ermittelten Soll-Luftmengenbilanz so ein, dass der Druck in der Mischeinheit ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Luftverteilung in einem Frachtflugzeug.
In Luftverteilungssystemen herkömmlicher Frachtflugzeuge sind Absperrventile vorgesehen, um die Luftzufuhr zu dem Frachtraum oder den Frachträumen, auch Frachtdecks genannt, bei einem Brand im Frachtraum absperren zu können. Passagierflugzeuge weisen solche Absperrventile nicht auf, da bei ihnen selbst im Fall eines Brandes im Passagierraum die Luftzufuhr nicht abgesperrt werden darf, da den Passagieren sonst keine Atemluft mehr zur Verfügung stehen würde. Die genannten, in Frachtflugzeugen verbauten Absperrventile sind sogenannte Zweistellungsventile, d.h. sie sind entweder vollständig geschlossen, um eine Luftzufuhr zum Frachtraum zu unterbrechen, oder vollständig offen, um die Luftzufuhr zum Frachtraum freizugeben. Sofern kein Störfall (Brand etc.) vorliegt, wird dem Frachtbereich eines herkömmlichen Frachtflugzeuges deshalb unabhängig von der transportierten Fracht eine gleichbleibende Menge an Frischluft zugeführt. Diese Frischluft stammt, wie im Flugzeugbau üblich, von dem Triebwerk oder den Triebwerken des Flugzeugs und wird auch als Zapfluft bezeichnet, da sie aus einer Kompressorstufe der Flugzeugturbinen abgezapft wird. Die Erzeugung solcher Zapfluft kostet folglich Treibstoff, denn die abgezapfte Luftmenge steht dem Flugzeugtriebwerk nicht mehr zur Verbrennung zur Verfügung und muss deshalb vom Flugzeugtriebwerk nachproduziert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Zapfluftbedarf eines Frachtflugzeuges zu minimieren, um auf diese Weise seine Betriebskosten zu senken.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Frachtflugzeug-Luftverteilungssystem gelöst, das die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Demnach ist an das Luftverteilungssystem wenigstens ein Frachtdeck angeschlossen und das Luftverteilungssystem umfasst eine Quelle für Zapfluft, wenigstens ein sogenanntes Klimapack zur Aufbereitung der Zapfluft, eine Mischeinheit, die aufbereitete Zapfluft von dem Klimapack empfängt und an das wenigstens eine Frachtdeck abgibt, und wenigstens ein Absperrventil zwischen der Mischeinheit und dem Frachtdeck, um die Luftzufuhr zum Frachtdeck zu unterbrechen oder vollständig freizugeben. Zur Reduzierung des Zapfluftbedarfs ist ein mit dem Absperrventil zusammenwirkender Cockpitschalter vorhanden, dessen Betätigung das wenigstens eine Absperrventil eine Zwischenposition einnehmen lässt. Hierzu ist das Absperrventil als motorisch betriebenes Regelventil ausgeführt, welches zwischen seiner vollständig geöffneten und vollständig geschlossenen Stellung jede beliebige Zwischenstellung einzunehmen vermag. Eine Steuereinheit ermittelt für jeden möglichen Betriebszustand des Luftverteilungssystems eine Soll-Luftmengenbilanz und stellt die Durchflussmenge durch das wenigstens eine Klimapack in Übereinstimmung mit der für den jeweiligen Betriebszustand ermittelten Soll-Luftmengenbilanz so ein, dass der Druck in der Mischeinheit einen konstanten, vorbestimmten Wert hat.
Mit einem solchen erfindungsgemäßen Luftverteilungssystem ist es möglich, die Frischluftzufuhr zu dem oder den Frachtdecks des Frachtflugzeuges der transportierten Fracht anzupassen. Bei sogenannter "lebender" Fracht wie z.B. Tieren und/oder Pflanzen wird eine höhere Frischluftzufuhr zum Frachtdeck benötigt, damit transportierte Tiere nicht sterben bzw. transportierte Pflanzen nicht verwelken oder eingehen. Bei sogenannter "toter" Fracht hingegen, z.B. Textilien, Maschinen, elektrische und elektronische Geräte aller Art, Post usw. kann erfindungsgemäß die Frischluftzufuhr zu dem oder den Frachtdecks deutlich reduziert werden und beispielsweise nur noch 60% der für lebende Fracht benötigten Frischluftzufuhr betragen. Ersichtlich reduziert sich durch den verringerten Zapfluftbedarf der Treibstoffverbrauch der Flugzeugtriebwerke entsprechend. Die Verwendung des Drucks in der Mischeinheit als Kontrollgröße stellt zum einen sicher, dass es auch bei Fehlerfällen zu keinem Überdruck im Luftverteilungssystem und damit zu keiner Schädigung der Mischeinheit oder nachgeordneten Rohrleitungen kommt, und zum anderen wird damit gewährleistet, dass alle an die Mischeinheit angeschlossenen Zonen (Bereiche) des Frachtflugzeuges mit einer vorgesehenen Luftmenge versorgt werden. Als Quelle für Zapfluft dienen wie bereits erwähnt die Flugzeugtriebwerke, alternativ und/oder zusätzlich kann auch ein Hilfstriebwerk (sogenanntes APU = auxiliary power unit) des Triebwerks als Zapfluftquelle dienen. Mit "Klimapack" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung sogenannte AGUs (air generation units) bezeichnet, die die heiße Zapfluft bezüglich Druck und Temperatur so konditionieren, dass sie den verschiedenen Zonen des Flugzeuges als Frischluft zugeführt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftverteilungssystems ist der mit dem Absperrventil zusammenwirkende Cockpitschalter eine Drucktaste, deren Betätigung das entsprechende Absperrventil eine Zwischenstellung einnehmen lässt, die softwaremäßig vorgegeben ist. Je nach Kundenwunsch kann diese Zwischenstellung somit einfach unterschiedlichen Bedürfnissen angepasst werden. Alternativ kann der Cockpitschalter auch ein Drehwähler sein, mit dem ein Benutzer einen gewünschten Grad der Reduzierung der Frischluftzufuhrmenge entsprechend einer aktuellen Anforderung auswählen kann.
Vorzugsweise ist die Mischeinheit mit einem Bypass-Ventil verbunden, das wahlweise Luft aus der Mischeinheit ablässt, um den Druck in der Mischeinheit konstant zu halten. Das ermöglicht es, in der Mischeinheit auch dann einen zur Erhaltung der Kabinendruckregelung erforderlichen Druck aufrechtzuerhalten, wenn aufgrund eines Störfalls Frachtbereiche mittels eines Absperrventils oder mehrerer Absperrventile vollständig abgesperrt sind. Die sich in der Mischeinheit dann ergebende, überschüssige Luftmenge wird über das Bypass-Ventil abgelassen.
Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Luftverteilungssystem so ausgeführt, dass das Bypass-Ventil jeglichen überschüssigen Druck aus der Mischeinheit unmittelbar in die Flugzeugbilge ablässt.
Damit ein Öffnen des Bypass-Ventils möglichst lange hinausgezögert werden kann, stellt gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung die Steuereinheit die Durchflussmenge durch das wenigstens eine Klimapack zunächst auf den Minimaldurchsatz ein, der zur Aufrechterhaltung der Kabinendruckregelung notwendig ist, und ordnet ein Öffnen des Bypass-Ventils erst dann an, wenn selbst bei auf Minimaldurchsatz eingestelltem Klimapack der Druck in der Mischeinheit den vorbestimmten Wert noch zu übersteigen droht.
Bei Ausführungsformen mit einem Bypass-Ventil stellt die Steuereinheit die Durchflussmenge durch das wenigstens eine Klimapack und durch das Bypass-Ventil in Übereinstimmung mit der für den jeweiligen Betriebszustand ermittelten Soll-Luftmengenbilanz folglich so ein, dass der Druck in der Mischeinheit den konstanten, vorbestimmten Wert hat.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Luftverteilungssystems empfängt die Mischeinheit nicht nur die aufbereitete Zapfluft von dem oder den Klimapacks, sondern auch Rezirkulationsluft von einem Rezirkulationsgebläse. Die Steuereinheit stellt dann den Durchsatz des Rezirkulationsgebläses und die Durchflussmenge durch das wenigstens eine Klimapack sowie, falls vorhanden, das Bypass-Ventil in Übereinstimmung mit der für den jeweiligen Betriebszustand ermittelten Soll-Luftmengenbilanz so ein, dass der Druck in der Mischeinheit einen konstanten, vorbestimmten Wert hat. Das Rezirkulationsgebläse ermöglicht eine flexiblere Regelung des Luftverteilungssystems, da eine verringerte Durchflussmenge durch das Klimapack mit einem erhöhten Durchsatz des Rezirkulationsgebläses ausgeglichen werden kann, d.h. der Druck in der Mischeinheit kann konstant gehalten werden, obwohl die Durchflussmenge durch das Klimapack verringert wird.
Um den Cockpitbereich und auch einen Kurierbereich immer mit ausreichend Frischluft versorgen zu können und von aus dem Frachtbereich stammenden Verunreinigungen freizuhalten, werden vorzugsweise das Cockpit und der Kurierbereich mit aufbereiteter Zapfluft unmittelbar aus dem wenigstens einen Klimapack versorgt. Das bedeutet, dass die dem Cockpit und dem Kurierbereich zugeführte Zapfluft nicht aus der Mischeinheit stammt, sondern dem Luftverteilungssystem bereits vor dem Eintritt in die Mischeinheit entnommen wird.
Vorzugsweise sind zwei Absperrventile pro Frachtdeck vorhanden, um einen vorderen Bereich und einen hinteren Bereich des Frachtdecks getrennt absperren und regeln zu können. Bei Frachtflugzeugen mit zwei übereinander angeordneten Frachtdecks sind somit insgesamt vier Absperrventile vorhanden.
Alle Absperrventile des erfindungsgemäßen Luftverteilungssystems sind vorzugsweise positionsüberwacht. Die Positionsüberwachung sorgt für eine Rückmeldung an eine Steuereinheit dahingehend, ob die von der Steuereinheit angeordnete Absperrventilstellung erreicht worden ist oder nicht. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei der Positionsüberwachung der Absperrventile um eine optische Positionsüberwachung.
Die eingangs genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch ein Verfahren zur Verteilung von Luft in einem Frachtflugzeug, welches wenigstens ein Frachtdeck aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

– Auswählen einer reduzierten oder unreduzierten Frischluftzufuhrrate für das Frachtdeck,
– Ansteuern eines die Frischluftzufuhr zum Frachtdeck unterbrechenden oder freigebenden Absperrventils entsprechend der zuvor getroffenen Auswahl,
– Ermitteln einer Soll-Luftmengenbilanz für den aktuellen Betriebszustand des Luftverteilungssystems, und
– Einstellen der Durchflussmenge durch ein die Frischluft bereitstellendes Klimapack in Übereinstimmung mit der für den aktuellen Betriebszustand ermittelten Soll-Luftmengenbilanz derart, dass in einer Mischeinheit des Luftverteilungssystems ein konstanter, vorbestimmter Druck aufrechterhalten wird.

Das Implementieren eines solchen Verfahrens in einem Frachtflugzeug führt zu den zuvor im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereits beschriebenen Vorteilen und insbesondere zu einer signifikanten Treibstoffeinsparung. Das Ermitteln der Soll-Luftmengenbilanz für den jeweils aktuellen Betriebszustand des Luftverteilungssystems sorgt für eine automatische Reaktion auf alle ausgewählten Ventilpositionen und auf Fehlerfälle. Ferner findet eine automatische Kompensation der Zuluftzufuhr zum Cockpit und zum Kurierbereich für alle Wahlmöglichkeiten statt, die das System bietet, und eingeschränkt auch bei Fehlerfällen (dann limitiert durch die maximale Leistung des bzw. der Klimapacks und des bzw. der Rezirkulationsgebläse). Insgesamt lässt sich somit ein minimierter Durchfluss durch die Klimapacks und somit ein minimierter Zapfluftbedarf mit entsprechender Treibstoffersparnis realisieren, ohne dass dies Nachteile für die Luftverteilung im Cockpit und im Kurierbereich hat.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand einer schematischen Figur hinsichtlich Aufbau und Funktion näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Luftverteilungssystems 10 für ein Frachtflugzeug. In dem Blockschaltbild stellen dick ausgezogene Linien Rohrleitungsverbindungen dar, während es sich bei den dünnen Linien um Signalwege handelt, die drahtgebunden oder auch drahtlos realisiert sein können. Das nicht näher dargestellte Frachtflugzeug hat gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier Strahltriebwerke 12, 14, 16 und 18, die zum Antrieb des Frachtflugzeuges dienen und gleichzeitig Quellen für Zapfluft darstellen, die über zugeordnete Durchflussregelventile 20, 22, 24 und 26 in das Luftverteilungssystem 10 eingespeist wird.
Zur Aufbereitung der Zapfluft fließt die aus den Quellen 12 und 14 stammende Zapfluft nach Durchströmen der zugeordneten Ventile 20 und 22 in ein erstes Klimapack 28. Dort wird die Zapfluft abgekühlt und entspannt und verlässt anschließend das erste Klimapack 28 durch eine Leitung 30, die zu einer Mischeinheit 32 führt. Von der Leitung 30 zweigen weitere Leitungen 34 und 36 ab, von denen die Leitung 34 aufbereitete Zapfluft ins Cockpit des Frachtflugzeuges und die Leitung 36 aufbereitete Zapfluft in einen Kurierbereich des Frachtflugzeuges führt. Der restliche Teil der aufbereiteten Zapfluft gelangt über die Leitung 30 in die Mischeinheit 32.
Auf analoge Weise fließt die den Quellen 16 und 18 entnommene Zapfluft nach Durchströmen der zugeordneten Ventile 24 und 26 in ein zweites Klimapack 38, wird dort aufbereitet und strömt durch eine Leitung 40 aus dem Klimapack 38 in die Mischeinheit 32. In die Leitung 40 münden Leitungen 42 und 44, die zu zwei Rezirkulationsgebläsen 46 und 48 führen, deren Funktion später noch näher erläutert wird.
Die durch die Leitungen 30 und 40 in die Mischeinheit 32 gelangende Zapfluft kann aus der Mischeinheit 32 durch Leitungen 50, 52, 54 und 56 in verschiedene Frachtraumbereiche des Frachtflugzeuges geleitet werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel führt die Leitung 50 zum hinteren Teil eines Hauptfrachtdecks, die Leitung 56 zu einem vorderen Teil des Hauptfrachtdecks, die Leitung 52 zu einem hinteren Teil eines oberen Frachtdecks und schließlich die Leitung 54 zu einem vorderen Teil des oberen Frachtdecks. In jeder Leitung 50, 52, 54 und 56 ist je ein als motorisch betriebenes Durchflussregelventil ausgestaltetes Absperrventil 58, 60, 62 und 64 angeordnet. Diese Absperrventile 58, 60, 62 und 64 sind keine herkömmlicherweise an dieser Stelle verwendeten Auf/Zu-Ventile, sondern lassen sich in jede gewünschte Zwischenstellung bringen, um einen Zustrom von Zapfluft aus der Mischeinheit 32 in den angeschlossenen Frachtraumbereich feinfühlig steuern zu können.
Zur Einsparung von Zapfluft ist es bekannt, einen Teil der in den Frachtraumbereichen befindlichen Luft abzusaugen und wieder in die Frachtraumbereiche zu rezirkulieren. Dieser Luftanteil wird als Rezirkulationsluft bezeichnet. Zum Rezirkulieren dienen die bereits erwähnten Rezirkulationsgebläse 46 und 48, mit deren Hilfe ein bestimmter Luftanteil aus den Frachtraumbereichen abgesaugt und über die Leitung 40 der Mischeinheit 32 zugeführt wird. In der Mischeinheit 32 wird diese Rezirkulationsluft mit frischer, von den beiden Klimapacks 28 und 38 stammender Zapfluft vermischt und anschließend durch die Leitungen 50 bis 56 den angeschlossenen Frachtraumbereichen zugeführt.
Zur Bedienung des Luftverteilungssystems 10 sind im Cockpit des Frachtflugzeuges eine Reihe von Bedienelementen vorgesehen, die im Folgenden näher beschrieben werden. Ein erstes, in der Figur rechts oben wiedergegebenes Bedienfeld enthält einen ersten Druckschalter 66 zum Ein- bzw. Ausschalten des ersten Klimapacks 28 sowie einen zweiten Druckschalter 70 zum Ein- bzw. Ausschalten des zweiten Klimapacks 38. Ferner ist dort ein Drehschalter 72 vorhanden, der eine Auswahl der zu den Klimapacks 28 und 38 strömenden Zapfluftmenge in drei Stufen gestattet. Normalerweise befindet sich dieser Drehschalter 72 in einer mit "NO" gekennzeichneten Normalstellung, in der eine automatische Regelung des Zapfluftstroms zu den Klimapacks 28, 38 erfolgt. Fällt jedoch beispielsweise ein Triebwerk des Flugzeuges aus, können Routinen vorschreiben, den Drehschalter 72 in die mit "LO" gekennzeichnete Stellung zu drehen, um dadurch den Zapfluftstrom zu den Klimapacks 28, 38 zu verringern, wodurch die noch funktionierenden Flugzeugtriebwerke entlastet werden. Kommt es beispielsweise zu einem Brand im Cockpit oder im Kurierbereich, kann mit dem Drehschalter 72 die Stellung "HI" angewählt werden, in der der Zapfluftstrom zu den Klimapacks 28, 38 maximal ist, um einen möglichst hohen Luftdurchsatz zwecks schnellerer Rauchentfernung zu erreichen.
Ein weiteres, in der Figur oben links wiedergegebenes Bedienfeld erlaubt die Bedienung der Absperrventile 58, 60, 62 und 64. Eine in der Figur obere Reihe von Druckschaltern 74, 76, 78, 80 ermöglicht das Ein- und Ausschalten der Absperrventile 58, 60, 62 und 64, wobei mit Einschalten in diesem Zusammenhang gemeint ist, dass das entsprechende Absperrventil seine Offenstellung einnimmt, während mit Ausschalten gemeint ist, dass das zugehörige Absperrventil seine Schließstellung einnimmt.
Unter jedem Druckschalter 74, 76, 78, 80 ist ein weiterer Druckschalter 82, 84, 86, 88 angeordnet, dessen Betätigung das zugeordnete Absperrventil eine softwaremäßig vorbestimmte Zwischenstellung einnehmen lässt, um die Zapfluftzufuhr zum entsprechenden Bereich des Frachtdecks zu verringern und auf diese Weise Treibstoff zu sparen.
Das in der Figur rechte Bedienfeld ist über einen Signalweg 90 mit einer ersten Steuereinheit 92 verbunden, während das in der Figur linke Bedienfeld über einen Signalweg 94 mit der ersten Steuereinheit 92 und über einen weiteren Signalweg 96 mit einer zweiten Steuereinheit 98 verbunden ist.
Die erste Steuereinheit 92 berechnet in Abhängigkeit der auf den beiden Bedienfeldern vorgenommenen Einstellungen eine Soll-Luftmengenbilanz für das Luftverteilungssystem 10. In Abhängigkeit der ermittelten Soll-Luftmengenbilanz berechnet die zweite Steuereinheit 98, die mit der ersten Steuereinheit 92 über Signalwege 100, 102 verbunden ist, Soll-Ventilstellungswerte für die Absperrventile 58, 60, 62 und 64 sowie Soll-Drehzahlwerte für die Rezirkulationsgebläse 46, 48. Diese berechneten Werte werden über Signalwege 104, 106 an Steuergeräte 108, 110 weitergeleitet, die unmittelbar mit den Absperrventilen und Rezirkulationsgebläsen kommunizieren. Das Steuergerät 108 steht dabei über Signalwege 112, 114 mit den Absperrventilen 58 und 60 und ferner über einen Signalweg 116 mit dem Rezirkulationsgebläse 46 in Verbindung. Analog steht das Steuergerät 110 über Signalwege 118, 120 mit den Absperrventilen 62 und 64 sowie über einen Signalweg 122 mit dem Rezirkulationsgebläse 48 in Verbindung. Über die Signalwege 112 bis 122 werden einerseits die entsprechenden Stellsignale den Absperrventilen und Rezirkulationsgebläsen zugeleitet und andererseits Rückmeldungen von den Absperrventilen und Rezirkulationsgebläsen über die erreichten Stellungen bzw. Drehzahlen an die Steuergeräte 108 bzw. 110 gegeben.
Das Steuergerät 108 steht ferner über einen Signalweg 124 in Verbindung mit einem Bypass-Ventil 126, welches über eine Leitung 128 mit der Mischeinheit 32 verbunden ist. Die Funktion dieses Bypass-Ventils 126 wird im Folgenden noch näher erläutert werden.
Die erste Steuereinheit 92 steht über Signalwege 130, 132 in Verbindung mit zwei weiteren Steuergeräten 134, 136, die für die Steuerung der Durchflussregelventile 20, 22, 24, 26 zuständig sind. Über die Signalwege 130, 132 wird den Steuergeräten 134, 136 von der ersten Steuereinheit 92 in Abhängigkeit der ermittelten Soll-Luftmengenbilanz mitgeteilt, welche Stellung die Durchflussregelventile 20, 22, 24, 26 zur Erfüllung der Soll-Luftmengenbilanz einzunehmen haben. Das Steuergerät 134 steht dazu über Signalwege 138, 140 in Verbindung mit den beiden Durchflussregelventilen 20 und 22, während das Steuergerät 136 über Signalwege 142, 144 in Verbindung mit den beiden anderen Durchflussregelventilen 24, 26 steht.
Mit der dargestellten Architektur kann die Frischluftzufuhrrate zu den unterschiedlichen Bereichen der Frachtdecks herabgesetzt werden, und zwar einfach durch Betätigen eines oder mehrerer der entsprechenden Druckschalter 82, 84, 86, 88. Die Herabsetzung der Frischluftzufuhr erfolgt im gezeigten Ausführungsbeispiel auf einen softwaremäßig voreingestellten Wert, der abhängig vom Kundenwunsch ist. Aufgrund der softwaremäßigen Festlegung dieses Wertes kann eine nachträglich gewünschte Änderung dieses Wertes schnell und unkompliziert ausgeführt werden. Gemäß einer alternativen, hier nicht dargestellten Ausführungsform sind statt der Druckschalter 82 bis 88 Drehwähler angeordnet, die eine Herabsetzung der Frischluftzufuhr zu den Frachtraumbereichen stufenlos oder in mehreren vorgegebenen Stufen ermöglichen.
Ist mittels eines oder mehrerer der Druckschalter 82 bis 88 eine Herabsetzung der Frischluftzufuhr zu entsprechenden Bereichen der Frachtdecks angewählt worden, verringert sich der Zapfluftstrom durch die beiden Klimapacks 28 und 38 entsprechend, ohne dass sich jedoch der Druck in der Mischeinheit 32 verändert. So kann beispielsweise der Zapfluftstrom durch die Klimapacks 28, 38 von bisher 100% (entsprechend einer Normalstellung ohne Reduzierung der Frischluftzufuhr zu den Frachträumen) auf 60% reduziert werden, ohne dass der Druck in der Mischeinheit 32 sich ändert. Die Soll-Luftmengenbilanz wird somit nach wie vor eingehalten. Der Cockpitbereich und auch der Kurierbereich ist von einer solchen Reduzierung der Frischluftzufuhr nicht betroffen, da diese beiden Bereiche ihre Frischluft nicht aus der Mischeinheit 32, sondern unmittelbar vom ersten Klimapack 28 beziehen.
Die gezeigte Architektur sorgt demnach für das Konstanthalten eines vorgegebenen Durchsatzes durch die Mischeinheit 32. Die Drucküberwachung in der Mischeinheit 32 erfolgt mittels vier voneinander unabhängiger Drucksensoren (nicht dargestellt), um eine ausreichende Redundanz der Druckmesswerte zu gewährleisten. Das Luftverteilungssystem 10 kontrolliert den Druck in der Mischeinheit 32 und steuert in Abhängigkeit der ermittelten Soll-Luftmengenbilanz die Durchflussregelventile 20 bis 26 sowie die Drehzahl der Rezirkulationsgebläse 46, 48 entsprechend der über die Bedienfelder getroffenen Auswahl. Auch die Durchflussregelventile 20 bis 26 sind deshalb als motorisch betriebene Regelventile ausgebildet.
Um auch dann noch einen vorbestimmten Wert des Drucks in der Mischeinheit 32 und einen sich daraus ergebenden Durchsatz durch die Mischeinheit 32 konstant zu halten, wenn die Frischluftzufuhr zu einem oder mehreren Frachtdeckbereichen vollständig gesperrt worden ist, kann mittels des erwähnten Bypass-Ventils 126 überschüssiger Druck aus der Mischeinheit 32 abgelassen werden, vorzugsweise direkt in die Bilge des Flugzeugs. Schäden werden auf diese Weise von dem Luftverteilungssystem 10 ferngehalten und es ist darüber hinaus möglich, selbst unter Störfallbedingungen die Kabinendruckregelung noch aufrechtzuerhalten, die einen bestimmten Mindestdruck benötigt.

Claims

Luftverteilungssystem (10) eines Frachtflugzeugs, das mindestens ein Frachtdeck aufweist, welches an das Luftverteilungssystem angeschlossen ist, mit – einer Quelle (12, 14, 16, 18) für Zapfluft, – wenigstens einem Klimapack (28, 38) zur Aufbereitung der Zapfluft, – einer Mischeinheit (32), die aufbereitete Zapfluft von dem Klimapack (28, 38) empfängt und an das wenigstens eine Frachtdeck abgibt, und – wenigstens einem Absperrventil (58, 60, 62, 64) zwischen der Mischeinheit (32) und dem Frachtdeck, um die Luftzufuhr zum Frachtdeck zu unterbrechen oder vollständig freizugeben, dadurch gekennzeichnet, dass – ein mit dem Absperrventil (58, 60, 62, 64) zusammenwirkender Cockpitschalter (82, 84, 86, 88) vorhanden ist, dessen Betätigung das wenigstens eine Absperrventil (58, 60, 62, 64) eine Zwischenposition einnehmen lässt, – das Absperrventil (58, 60, 62, 64) ein motorisch betriebenes Regelventil ist, – eine Steuereinheit (92) für jeden möglichen Betriebszustand des Luftverteilungssystems eine Soll-Luftmengenbilanz erstellt und die Durchflussmenge durch das wenigstens eine Klimapack (28, 38) in Übereinstimmung mit der für den jeweiligen Betriebszustand ermittelten Soll-Luftmengenbilanz so einstellt, dass der Druck in der Mischeinheit (32) einen konstanten, vorbestimmten Wert hat.
Luftverteilungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinheit (32) mit einem Bypass-Ventil (126) verbunden ist, das wahlweise Druck aus der Mischeinheit (32) ablässt.
Luftverteilungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypass-Ventil (126) überschüssigen Druck aus der Mischeinheit (32) unmittelbar in die Flugzeugbilge ablässt.
Luftverteilungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (92) die Durchflussmenge durch das wenigstens eine Klimapack (28, 38) auf den Minimaldurchsatz einstellt, bevor sie ein Öffnen des Bypass-Ventils (126) anordnet.
Luftverteilungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (92) die Durchflussmenge durch das wenigstens eine Klimapack (28, 38) und durch das Bypass-Ventil (126) in Übereinstimmung mit der für den jeweiligen Betriebszustand ermittelten Soll-Luftmengenbilanz so einstellt, dass der Druck in der Mischeinheit (32) einen konstanten, vorbestimmten Wert hat.
Luftverteilungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinheit (32) auch Rezirkulationsluft von einem Rezirkulationsgebläse (46, 48) empfängt, und dass die Steuereinheit (92) den Durchsatz des Rezirkulationsgebläses (46, 48) und die Durchflussmenge durch das wenigstens eine Klimapack (28, 38) und, falls vorhanden, das Bypass-Ventil (126) in Übereinstimmung mit der für den jeweiligen Betriebszustand ermittelten Soll-Luftmengenbilanz so einstellt, dass der Druck in der Mischeinheit (32) einen konstanten, vorbestimmten Wert hat.
Luftverteilungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Cockpit und ein Kurierbereich mit aufbereiteter Zapfluft unmittelbar aus dem einen Klimapack (28) versorgt werden.
Luftverteilungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Absperrventile (58, 60, 62, 64) pro Frachtdeck vorhanden sind.
Luftverteilungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrventile (58, 60, 62, 64) positionsüberwacht sind.
Verfahren zur Verteilung von Luft in einem Frachtflugzeug, das wenigstens ein Frachtdeck aufweist, mittels eines Luftverteilungssystems, mit den Schritten: – Auswählen einer reduzierten oder unreduzierten Frischluftzufuhrrate für das Frachtdeck, – Ansteuern eines die Frischluftzufuhr zum Frachtdeck unterbrechenden oder freigebenden Absperrventils entsprechend der zuvor getroffenen Auswahl, – Ermitteln einer Soll-Luftmengenbilanz für den aktuellen Betriebszustand des Luftverteilungssystems, – Einstellen der Durchflussmenge durch ein die Frischluft bereitstellendes Klimapack in Übereinstimmung mit der für den aktuellen Betriebszustand ermittelten Soll-Luft mengenbilanz derart, dass in einer Mischeinheit des Luftverteilungssystems ein konstanter, vorbestimmter Druck aufrechterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den Schritt des Ablassens von Druck aus der Mischeinheit in einem Störfall.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck unmittelbar in die Flugzeugbilge abgelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch den Schritt des Einstellens der Minimaldurchsatzmenge des Klimapacks vor dem Schritt des Ablassens von Druck aus der Mischeinheit.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch den Schritt des Regelns der Gebläsedrehzahl eines Rezirkulationsgebläses, um den vorbestimmten Druck in der Mischeinheit des Luftverteilungssystems aufrechterhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, gekennzeichnet durch den Schritt des Regelns der Zapfluftzufuhr zu dem Klimapack oder den Klimapacks, um den vorbestimmten Druck in der Mischeinheit des Luftverteilungssystems aufrechterhalten.