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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft ein Flugzeug aufweisend mindestens einen Rumpf mit mindestens einem druckbeaufschlagten Rumpfbereich und mindestens einem nicht druckbeaufschlagten Bereich nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Belüften eines nicht druckbeaufschlagten Bereichs eines Flugzeugs.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In größeren Verkehrsflugzeugen, die in großen Flughöhen fliegen und hierfür einen Druckrumpf aufweisen, besitzen häufig auch Bereiche, bei denen es nicht notwendig ist, eine Druckbeaufschlagung durchzuführen. Dennoch weisen derartige nicht druckbeaufschlagte Bereiche häufig Ventilationssysteme auf, die mittels elektrisch oder durch Heißluft betriebener Gebläse belüftet werden, was zur Kühlung und zur Vermeidung explosionsfähiger Luft-Treibstoff- oder Luft-Öl-Gemische dient. In dem nicht druckbeaufschlagten Bereich könnten sich Systeme befinden, die ein Entzünden eines explosionsfähigen Luft-Treibstoff-Gemisches hervorrufen könnten. Demnach soll sichergestellt werden, dass bereits vor dem Betrieb dieser beispielsweise als Klimaanlagenkomponente (z. B. in Flugzeugen der Baureihe A380 von AIRBUS als Air Generation Unit, AGU bezeichnet) oder als Aktuator eines trimmbaren Höhenleitwerks („Trimmable Horizontal Stabilizer Actuator”, THSA) realisierte Systeme durch Belüftung deren Einbauraums keine solche Situation hervorrufen können. Derartige Ventilationssysteme müssen basierend auf der Vorschrift SFAR 88 zulassbar sein.
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Die Luft für die separate Belüftung nicht druckbeaufschlagter Bereiche des Flugzeugrumpfs wird von außen aus der Umgebung des Flugzeugs angesaugt und auch wieder nach außen abgeführt. Dies könnte im Flug durch Aufnahme von Stauluft realisiert werden, beim Bodenaufenthalt durch einen oder mehrere Ventilatoren. Hierfür sind diese nicht druckbeaufschlagten Bereiche mindestens mit zwei Klappen/Öffnungen in der Außenhaut für das Aufnehmen von Zuluft und Abführen von Abluft ausgestattet, sowie optional mit mindestens einem Gebläse.
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DE 100 09 373 C2 und
US 6 415 621 B2 zeigen ein Klimatisierungssystem für ein Verkehrsflugzeug mit einem Hilfskompressor, der Umgebungsluft ansaugt und eine redundante Hilfsbelüftung in dem Installationsraum der Flugzeugklimaanlage bereitstellt.
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EP 0 382 604 A1 zeigt ein Flugzeug mit einem Flugzeugrumpf, bei dem eine Frischluftquelle in einem nicht druckbeaufschlagten Bereich angeordnet ist.
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EP 1 188 666 A1 offenbart ein Klimatisierungssystem für ein Flugzeug, bei dem eine Luft-Mischeinrichtung in einem nicht druckbeaufschlagten Bereich des Flugzeugs angeordnet ist.
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DE 944 698 B zeigt eine Anordnung zur Widerstandsverminderung von Flugzeugrümpfen, bei denen eine Strömungsbeeinflussung durch besonders günstiges Ausblasen von verbrauchter Luft im Bereich eines Hecks erfolgt.
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US 6 658 881 B1 offenbart die Anordnung eines Kondensators einer Kühleinrichtung an einer Außenseite eines Flugzeugs.
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DE 10 2004 061 372 A1 zeigt eine Anordnung und ein Verfahren zur Abluftwärmenutzung zum Beheizen des Bilgebereichs von Flugzeugen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei der Entwicklung von Flugzeugen besteht eine große Bestrebung darin, das Abfluggewicht zum Einsparen von Kraftstoff und damit der Betriebskosten zu verringern. Das Mitführen von Belüftungsgebläsen für nicht druckbeaufschlagte Bereiche eines Flugzeugs können nicht als gewichtsoptimale Lösung betrachtet werden. Das Konzipieren von Klappen und/oder Öffnungen in der Außenhaut eines Flugzeugs verringert die aerodynamische Güte des Flugzeugs und kann daher nicht als besonders vorteilhaft angesehen werden.
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Es ist demnach die Aufgabe der Erfindung, ein Flugzeug mit einem Flugzeugrumpf, der mindestens einen druckbeaufschlagten Bereich und mindestens einen nicht druckbeaufschlagten Bereich aufweist, vorzuschlagen, bei dem das Mitführen von separaten Gebläsen zum Belüften von nicht druckbeaufschlagten Bereichen eines Flugzeugs nicht notwendig ist und möglichst auf zusätzliche Klappen oder Öffnungen in der Flugzeug-Außenhaut verzichtet werden kann. Hierdurch könnte sich ein Potenzial an einer deutlichen Gewichtsverringerung ergeben, was sich günstig auf die Betriebskosten des Flugzeugs auswirken könnte.
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Die Aufgabe wird durch ein Flugzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist das Flugzeug mindestens einen Rumpf mit mindestens einem druckbeaufschlagten Rumpfbereich und mindestens einem nicht druckbeaufschlagten Bereich auf, mindestens ein System, welches während des Fluges belüftet werden muss, wobei der nicht druckbeaufschlagte Rumpfbereich einen Lufteinlass und einen Luftauslass aufweist. Besonders kennzeichnend für das erfindungsgemäße Flugzeug ist, dass der Lufteinlass des nicht druckbeaufschlagten Bereichs mit einer Luftquelle aus dem druckbeaufschlagten Rumpfbereich verbunden ist.
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Üblicherweise wird überschüssige Luft, die in den druckbeaufschlagten Rumpfbereich durch ein Klimatisierungssystem eingeleitet wird, durch Auslassventile wieder in die Umgebung des Flugzeugs geleitet, wobei durch Regeln des Öffnungsquerschnitts der üblicherweise an einer Unterseite des Flugzeugrumpfs befindlichen Auslassventile der Druck im Inneren des Flugzeugrumpfs geregelt wird. Die ausgeleitete Luft wird zwar häufig zum Bereitstellen einer zusätzlichen Schubkraft des Flugzeugs verwendet, doch erfindungsgemäß kann diese aus dem druckbeaufschlagten Rumpfbereich ausströmende Luft in den nicht druckbeaufschlagten Bereich einströmen, um dort eine Belüftungsfunktion bereitstellen zu können und von dort in die Umgebung des Flugzeugs geleitet zu werden.
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Hierdurch könnten einige Belüftungsgebläse, Auslassventile und Stauluftklappen eingespart werden, das dazu eingerichtet ist, aus der Flugzeugumgebung Luft zu entnehmen, dem nicht druckbeaufschlagten Bereich zuzuführen, die nach Erfüllen der Belüftungsfunktion wieder in die Flugzeugumgebung gerät.
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Die Luftquelle kann dabei beliebiger Art sein. Vorteilhafte Luftquellenarten, die besonders dazu geeignet sind, derzeit geltende Zulassungsrichtlinien für ein erfindungsgemäßes Flugzeug zu erfüllen, werden weiter nachfolgend beschrieben.
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Ein Wärmetauscher ist vor dem Abluftauslass angeordnet und dazu eingerichtet, von in den Lufteinlass strömender Luft beaufschlagt zu werden, um ein durch den Wärmetauscher strömendes Fluid (flüssig oder gasförmig) zu kühlen oder zu erwärmen. Da die Luft aus den verschiedenen Luftquellen häufig bereits durch einen nicht unerheblichen Aufwand klimatisiert und aufbereitet wurde, liegt es im Interesse der Konzeption eines besonders energiesparenden Flugzeugs, diese Kühl-/Heizleistung möglichst auch mehr als nur einem Verbraucher zugutekommen zu lassen. Hierfür ist es gerade besonders vorteilhaft, dass die in den Lufteinlass des nicht druckbeaufschlagten Bereichs einströmende Luft zunächst zur Kühlung/Erwärmung eines durch einen Wärmetauscher strömenden Fluids bzw. Mediums genutzt wird. Da nicht zu erwarten ist, dass sich die durchströmende Luft derart stark erwärmt, dass ein Kraftstoff-Luft-Gemisch entzündet werden könnte, stellt dies für die Belüftung eines nicht druckbeaufschlagten Bereichs keine Schwierigkeit dar. Ein mögliches Anwendungsgebiet könnte in einem zentralen Küchenkühlungssystem liegen, das etwa aus Flugzeugen der Baureihe A380 von AIRBUS bekannt ist und auch als „Supplemental Cooling” (ATA21-59) bezeichnet wird.
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Zusätzlich dazu könnte auch die über den Luftauslass aus dem nicht druckbeaufschlagten Bereich ausströmende Luft durch den oder einen weiteren Wärmetauscher durchströmen, um eine Kühlleistung zu erwirken. Hierbei ist jedoch anzumerken, dass diese Luft im ungünstigsten Fall einen geringen Anteil Kraftstoff aufweisen könnte.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Luftquelle ein an einer Grenzfläche zwischen dem druckbeaufschlagten Bereich und dem nicht druckbeaufschlagten Bereich angeordnetes Luftauslassventil zum Regeln des Luftdrucks des druckbeaufschlagten Rumpfbereichs. Wird ein nicht druckbeaufschlagter Bereich des Flugzeugrumpfs betrachtet, der keine Komponente eines Flugzeug-Klimatisierungssystems beherbergt, könnte eine Luftquelle in Form des als Luftauslassventil ausgeführten Auslasses in dem druckbeaufschlagten Rumpfbereich sinnvoll sein. Dies ist deshalb zu beschränken, da eine Belüftung des nicht druckbeaufschlagten Bereichs bereits schon dann erfolgt haben muss, wenn ein darin befindliches Klimatisierungssystem oder eine Komponente eines derartigen Klimatisierungssystems in Betrieb genommen wird. Da jedoch die aus dem Auslassventil strömende Luft durch das Klimatisierungssystem selbst bereitgestellt wird, könnte diese Luftquelle für den genannten Zweck technisch nicht unbedingt sinnvoll sein. Zudem steht diese Luftquelle erst dann zur Verfügung, wenn die Flugzeugkabine druckbeaufschlagt ist, d. h. bei geschlossenen Türen und Toren. Es können allerdings andere nicht druckbeaufschlagte Rumpfbereiche durch eine derartige Anordnung belüftet werden, wenn dort beispielsweise nur Aktuatoren, verschiedene Geräte oder Einrichtungen untergebracht sind, die erst nach Inbetriebnahme des Klimatisierungssystems betrieben werden müssen. Als Beispiel könnte ein Trimmaktuator eines Höhenleitwerks (THSA) oder ein Fahrwerk genannt werden. Ein derartiger Aktuator wird ohne Schwierigkeiten auch erst nach Inbetriebnahme des Klimatisierungssystems und Schließen sämtlicher Türen und Tore betreibbar sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Luftquelle mindestens eine Luftabsaugdüse, die über eine Absaugleitung mit dem Lufteinlass des nicht druckbeaufschlagten Bereichs verbunden ist. In einigen exponierten Bereichen eines druckbeaufschlagten Rumpfbereichs eines Flugzeugs wird gezielt Luft abgesaugt (dieser Vorgang ist als „Cabin Air Extraction” bekannt), so dass sich etwa keine Geruchsbelästigungen in benachbarte Rumpfbereiche ausbreiten können, etwa in einer Passagierkabine des Flugzeugs. Über eine Absaugleitung könnte die ansonsten lediglich in die Umgebung des Flugzeugs geleitete abgesaugte Luft wiederverwendet werden.
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In vorteilhafter Weise könnte die Luftabsaugdüse in einer Flugzeugküche in einer Passagierkabine angeordnet sein. Gerade in Flugzeugküchen (auch als „Galleys” bezeichnet) wird häufig Luft abgesaugt, um Küchengerüche nicht über herkömmliche Luftauslässe in einer Flugzeugkabine über eine Rezirkulationseinheit in einen Luftmischer zu leiten, sondern direkt in die Umgebung des Flugzeugs zu befördern. Diese abgesaugte Luft wäre für eine Belüftung von nicht druckbeaufschlagten Bereichen gut geeignet.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Luftabsaugdüse in einer Flugzeugtoilette, einem Waschraum bzw. einer Dusche in einer Passagierkabine angeordnet. Die gleichen Vorteile wie für die Flugzeugküche betreffen auch die Flugzeugtoilette, Schlafräume (”Crew Rest Compartments”), Fitnessräume und Teile des Frachtraums, die etwa für Tiertransporte verwendet werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Luftquelle durch mindestens ein Abluftventil mindestens eines Geräteabteils realisiert, das über eine Luftleitung mit dem Lufteinlass des nicht druckbeaufschlagten Bereichs verbunden ist. Dies ist von besonderem Vorteil, da Geräteabteile im Inneren eines druckbeaufschlagten Rumpfbereichs häufig auch bei noch nicht in Betrieb befindlichem Klimatisierungssystem belüftet werden, um darin befindliche Wärme abgebende Geräte zu kühlen. Demnach steht hier bereits vor Inbetriebnahme des Klimatisierungssystems eine Luftquelle bereit, die für eine Belüftung der nicht druckbeaufschlagten Bereiche verwendet werden kann.
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Weiter bevorzugt ist das Geräteabteil ein Avionik-Compartment oder Avionik-Rack, welches beispielsweise Geräte für ein In-Flight-Entertainment (IFE) bereitstellt, das verschiedenste Recheneinheiten aufweist, die für den regulären Betrieb des Flugzeugs notwendig sind. Bei Inbetriebnahme von Geräten in dem Avionik-Compartment ist üblicherweise auch die Kühlung oder ein Gebläse aktiv, so dass auch vor Inbetriebnahme des Klimatisierungssystems bereits eine Luftquelle bereitsteht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der nicht druckbeaufschlagte Bereich zwischen dem Flugzeugrumpf und einer Verkleidung eines Flügel-Rumpf-Übergangs (sog. ”Belly-Fairing”) angeordnet. In größeren modernen Verkehrsflugzeugen, wie dem A380 von Airbus, befindet sich in diesem Bereich ein Teil der Komponenten des Klimatisierungssystems, so dass gerade dort eine Belüftung sinnvoll ist, ohne auf zusätzliche Gebläse oder Staulufteinlässe angewiesen zu sein.
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Gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform ist der nicht druckbeaufschlagte Rumpfbereich zwischen einer Druckkalotte und einer Heckspitze des Flugzeugrumpfs angeordnet. In diesem Bereich wird häufig der Trimmaktuator für das Höhenruder des Flugzeugs verwendet, wobei der Betrieb eines derartigen Trimmaktuators auch nach Inbetriebnahme eines Klimatisierungssystems des Flugzeugs möglich wäre. Dementsprechend würden für diesen Rumpfbereich bei entsprechender Verwendung sämtliche verfügbaren Luftquellen offen stehen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der nicht druckbeaufschlagte Rumpfbereich als Radhaus des Flugzeugs ausgeführt. Je nach Verwendung des im Radhaus bereitgestellten Bauraums würden auch hier sämtliche zur Verfügung stehenden Luftquellen Verwendung finden können. Analog gilt dies für Bereiche von Leitwerken und Tragfläche, die nicht als Tank genutzt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Wärmetauscher einen Luftauslass auf, aus dem die Luft in die Umgebung des Flugzeugs strömt. Die durch den Wärmetauscher strömende Luft hat nach der Belüftung bzw. Klimatisierung eines druckbeaufschlagten Bereichs auch eine zusätzliche Kühlwirkung für ein Fluid hervorgerufen, gleichzeitig einen nicht druckbeaufschlagten Bereich belüftet und könnte anschließend derart in die Umgebung ausgeleitet werden, dass eine zusätzliche Schubkraft für das Flugzeug erzeugt wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Flugzeug ein Leitungssystem auf, das dazu eingerichtet ist, den Lufteinlass des nicht druckbeaufschlagten Bereichs mit zwei oder mehr Luftquellen aus dem druckbeaufschlagten Rumpfbereich zu verbinden. Dies ist vorteilhaft, denn mehrere Luftquellen könnten hierdurch miteinander eine gemeinsame Luftquelle mit einer gemeinsamen Luftleitung bilden, die für sämtliche nicht druckbeaufschlagte Bereiche verwendet werden könnte. Durch Integration von Rückschlagventilen und anderen rohrleitungstechnischen Mitteln könnte dadurch die bereitstehende Luft auf vorbestimmte Parameter konditioniert werden.
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In diesem Zusammenhang wäre auch besonders sinnvoll, verschließbare Ventile in das Leitungssystem zu integrieren, so dass beim Hochfahren des Flugzeugs vor Inbetriebnahme des Klimatisierungssystems etwaige Rückströmungen aus anderen Luftquellen in die Kabine verhindert werden können.
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Sollte das Flugzeug ferner Systeme, etwa die AGU, aufweisen, die über ein internes Belüftungssystem verfügen, könnte eine direkte Einspeisung von Luft aus der Luftquelle aus dem druckbeaufschlagten Rumpfbereich besonders sinnvoll sein.
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Eine zusätzliche oder alternative Luftquelle könnte durch Abluft eines Brennstoffzellensystems bereitgestellt werden. Zusätzlich wäre auch eine Belüftung eines ein Brennstoffzellensystem beinhaltenden Bereichs durch die erfindungsgemäßen Merkmale vorteilhaft.
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Die Aufgabe wird ebenso durch ein Verfahren zum Belüften eines nicht druckbeaufschlagten Bereichs eines Flugzeugs nach dem Nebenanspruch 13 gelöst.
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Wie bereits vorangehend geschildert, ist ein Durchleiten der in den nicht druckbeaufschlagten Bereich strömenden Luft durch einen Wärmetauscher, der dazu eingerichtet ist, ein durch den Wärmetauscher strömendes Fluid zu kühlen, besonders vorteilhaft. Die einmal unter relativ hohem Aufwand gekühlte, komprimierte und aufbereitete Luft kann dementsprechend für andere Anwendungszwecke als nur Belüften verwendet werden. Bei der Kompression der Luft wird Energie benötigt, die durch die erfindungswesentlichen Merkmale des erfindungsgemäßen Flugzeugs einer weiteren Nutzung zugänglich ist. Dadurch ist jedoch der zusätzliche Schub durch das Ausströmen der Luft in die Flugzeugumgebung etwas geringer.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Flugzeug in einer Seitenansicht.
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2a und 2b zeigen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Flugzeugs in einer Blockdarstellung mit nicht druckbeaufschlagten Bereichen und Luftquellen sowie in einem schematischen Ausschnitt.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flugzeugs in einer abgewandelten Blockdarstellung.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flugzeugs in einem Seitenschnitt.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flugzeugs in einem Seitenschnitt.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flugzeugs in einem Seitenschnitt.
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7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flugzeugs in einem Seitenschnitt.
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8 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren.
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DETAILLIERTE DARSTELLUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In 1 wird ein erfindungsgemäßes Flugzeug 2 vorgestellt, das an exemplarisch und unverbindlich ausgewählten Stellen eine willkürlich gewählte Anzahl von Auslassventilen 4, 6, 8 und 10 aufweist. Neben hauptsächlich druckbeaufschlagten Rumpfbereichen, wie beispielsweise 9, 11 und 13 in Form eines Cockpits und zweier Flugzeugkabinen, sind exemplarisch ein nicht druckbeaufschlagter Bereich 12 bei einem Radom, zwei nicht druckbeaufschlagte Bereiche 14 und 16 bei einem Flügel-Rumpf-Übergang und im Bereich einer Druckkalotte 18 ein weiterer nicht druckbeaufschlagter Bereich 20 im Bereich der Leitwerke angeordnet.
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Um explosionsfähige Kraftstoff-Luft-Gemische in diesen Bereichen zu vermeiden, sowie um übermäßige Wärmeeinträge zu verhindern, sind zumindest die nicht druckbeaufschlagten Bereiche 14, 16 und 20 zu belüften. Üblicherweise wird im Stand der Technik eine Kombination aus Staulufteinlässen und Gebläsen verwendet, so dass während des Flugs durch einströmende Stauluft und beim Bodenaufenthalt durch den Betrieb der Gebläse eine ausreichende Durchspülung dieser nicht druckbeaufschlagten Bereiche 12, 14, 16 und 20 ermöglicht wird.
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Da jedoch zumindest aus den Auslassventilen 4, 6, 8 und 10 nicht unerhebliche Luftmassen aus dem Inneren des Flugzeugs 2 in die Umgebung des Flugzeugs 2 geleitet werden, könnte es sich gemäß der vorliegenden Erfindung anbieten, die in die Umgebung zu leitende Luft zunächst zum Belüften der nicht druckbeaufschlagten Bereiche 12, 14, 16 und 20 zu verwenden.
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Hierfür bieten sich verschiedene Maßnahmen an, die im Folgenden zur Vereinfachung anhand von Blockdarstellungen gezeigt werden.
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In 2a werden Luftquellen 22, 24 und 26 dargestellt, die lediglich beispielhaft in Form von Auslassventilen 4, 6, 8 und 10 oder Absauganschlüssen oder Luftauslässen aus Geräteabteilen ausgeführt sein können.
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Im Folgenden wird angenommen, dass die Luftquelle 26 ein Luftauslass aus einem Geräteabteil ist, das bei Inbetriebnahme des Geräteabteils bzw. der darin befindlichen Geräte sowie der damit verbundenen Belüftung Luft über einen entsprechenden Lufteinlass 15 in einem nicht druckbeaufschlagten Bereich 14 bereitgestellt wird, der sich beispielsweise zwischen einer Verkleidung des Flügel-Rumpf-Übergangs (”Belly-Fairing”) und des Flugzeugrumpfs befindet. Gleichermaßen könnten Absaugöffnungen 24 und 31 als Luftquellen beispielsweise einer Flugzeugküche und einer Flugzeugtoilette dazu dienen, Luft über jeweils einen Lufteinlass 17 und 19 in jeweils einen weiteren nicht druckbeaufschlagten Bereich 12 und 16 zu leiten.
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Gemäß 2b könnten beispielhaft alternativ oder zusätzlich ein oder mehrere der Auslassventile 4, 6, 8 und 10 des Flugzeugrumpfs Luft statt direkt in die Umgebung auch in die nicht druckbeaufschlagten Bereiche 14 und 16 unterhalb des Flugzeugrumpfs im Bereich des Flügel-Rumpf-Übergangs leiten, die von der Flügel-Rumpf-Verkleidung umgeben sind. Als Luftquellen dienen in diesem Fall insbesondere die druckbeaufschlagten Rumpfbereiche 11 und 13.
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Über einen Lufteinlass 21 könnte ferner Luft in den nicht druckbeaufschlagten Bereich 20 im Heck des Flugzeugs 2 gefördert werden, wobei sich der Lufteinlass entweder in einer Druckkalotte 18 befinden könnte oder aber als Luftleitung realisiert ist, die mit dem Luftauslassventil 8 oder 10 verbunden ist. Der Lufteinlass 21 könnte ebenfalls selbst als ein zur Kabinendruckregelung verwendbares Luftauslassventil ausgelegt sein.
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Gemäß 3 ist auch ein anderes Ausführungsbeispiel denkbar, bei dem exemplarisch Luftquellen 22, 24, 26 und 31, die selbstverständlich nicht eine vollumfängliche Aufzählung sämtlicher denkbarer Luftquellen eines erfindungsgemäßen Flugzeugs 2 darstellen, mit einer gemeinsamen Luftleitung 28 verbunden sind, die Luft in die nicht druckbeaufschlagten Bereiche 12, 14, 16 und 20 leitet. Hierzu weist jede Luftquelle 22, 24, 26 und 31 eine Zuleitung 30 auf, an der ein Rückschlagventil 32 angeordnet ist. Stromabwärts hiervon ist jeweils ein gesteuertes Schaltventil 34 angeordnet, nachdem sich die Luftleitung 28 anschließt, von der sämtliche nicht druckbeaufschlagten Bereiche 12, 14, 16 und 20 ihre Luft beziehen können. Die gesteuerten Schaltventile 34 können von einer Steuereinheit 36 angesteuert werden, die dazu über eine Datenverbindung 38 mit den Schaltventilen 34 verbunden ist.
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Die Steuereinheit 36 könnte beispielsweise mit einem Bordsystem, etwa das Flight Management System (FMS) oder anderen Systemen, die Betriebsdaten des Flugzeugs bereitstellen können, verbunden sein, um feststellen zu können, in welchem Betriebszustand sich das Flugzeug 2 zur Zeit befindet, ob eine Belüftung der nicht druckbeaufschlagten Bereiche 14, 16 und 20 gewünscht ist und welche der Luftquellen 22, 24 und 26 nicht oder nicht eingesetzt werden dürfen. Hierzu könnten beispielsweise Informationen über den Betriebszustand des Klimatisierungssystems abgerufen werden, über ein Flugzeug-Konfigurationssystem Parameter zu entsprechenden Luftquellen und nicht druckbeaufschlagten Bereichen und dergleichen.
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Das Ausführungsbeispiel aus 3 könnte dementsprechend eine besondere Vereinfachung darstellen, indem gebündelt oder an mehreren Orten verteilt Luft zentral zur Verwendung einer Belüftung bereitgestellt wird.
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Um eine noch deutlich verbesserte Ausnutzung der zur Kühlung der Luft aus den verschiedenen Luftquellen 22, 24 und 26 bereitgestellten Luft zu erreichen, könnte ein Wärmetauscher 40 in der Luftleitung 28 oder an einer von Luft der Luftleitung 28 durchströmten Stelle angeordnet sein, um beispielsweise Wärme eines Fluids abzuführen. Bei einer ausreichend hohen Luftzufuhr ist nicht zu erwarten, dass sich die Luft vor Erreichen der nicht druckbeaufschlagten Bereiche 14, 16 und 20 derart erwärmt hat, dass eine Explosionsgefahr oder dergleichen besteht. Erfindungsgemäß ist der Wärmetauscher 40 im Bereich von Abluftauslässen 42, 44, 46 und 47 der nicht druckbeaufschlagten Bereiche 14, 16 und 20 angeordnet, um dort von Luft durchspült zu werden.
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4 zeigt in einem Seitenschnitt ein Flugzeug 48, das exemplarisch druckbeaufschlagte Rumpfbereiche 50, 52 und 54 aufweist, sowie exemplarisch nicht druckbeaufschlagte Bereiche 56, 58 und 60. Es sei darauf hingewiesen, dass diese druckbeaufschlagten bzw. nicht druckbeaufschlagten Bereiche völlig exemplarisch dargestellt sind und nicht dazu geeignet sind, den Gegenstand der Erfindung zu beschränken.
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4 zeigt weiterhin Abluftleitungen 62, mit deren Hilfe Abluft beispielsweise Absaugdüsen 64 von Toiletten oder Absaugdüsen 66 von Bordküchen abgeleitet werden, wobei vorliegend Gebläse 68 eingesetzt werden, um Luft durch die Abluftleitungen 62 zu den nicht druckbeaufschlagten Bereichen 56 und 58 zu fördern. Gleichzeitig kann auch Luft aus einem Avionik-Compartment 70 entnommen werden und zu den nicht druckbeaufschlagten Bereichen 56 und 58 geleitet werden.
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Die üblicherweise durch Abluftventile strömende Abluft kann entsprechend weiterverwendet werden, wobei die Luft dann aus den nicht druckbeaufschlagten Bereichen 56 und 58 in die Umgebung des Flugzeugs geleitet werden.
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Eventuell vorhandene Kabinenextraktionsventile 72 können ab einem bestimmten Überdruck in den druckbeaufschlagten Bereichen 50, 52 und 54 geöffnet werden, so dass die Gebläse 68 nicht mehr benötigt werden.
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Die in die nicht druckbeaufschlagten Bereiche 56 und 58 eingeleitete Luft kann durch Luftauslässe 57 und 59 in die Umgebung des Flugzeugs austreten.
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In 5 wird eine Abwandlung eines Flugzeugs 48 gezeigt, bei dem auch der nicht druckbeaufschlagte Bereich 60 im Heckbereich belüftet wird. Dies könnte durch eine zusätzliche Verbindung mit der Abluftleitung 62 über ein Kabinenextraktionsventil 74 und über ein weiteres Gebläse 76 realisiert werden, die Luft durch dafür vorgesehene Öffnungen in einem Druckschott 78 leiten. Durch einen Luftauslass 61 kann Luft aus dem nicht druckbeaufschlagten Bereich 60 in die Umgebung des Flugzeugs gelangen.
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Zusätzlich befindet sich in dem Rumpf ein Ruheraum (ein sogenanntes „Crew Rest Compartment”) 80, dessen Luft auch über die Abluftleitung 62 entnommen wird.
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In 6 wird lediglich schematisch dargestellt, dass eine Luftzufuhr zu den nicht druckbeaufschlagten Bereichen 56, 58 und 60 auch durch Kabinenluftauslassventile 82 realisiert werden, die zur Druckregelung der druckbeaufschlagten Bereiche 50, 52 und 54 verwendet werden.
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7 stellt weiterhin dar, dass neben einem Avionik-Compartment 70 auch ein Avionik-Rack 84 über ein Gebläse 86 belüftet werden kann und die Abluft in die nicht druckbeaufschlagten Bereiche 56 und 58 geleitet werden können. Zusätzlich sind Kabinendruckregelventile 82 eingesetzt, die aus den druckbeaufschlagten Bereichen 50, 52 und 54 Luft in nicht druckbeaufschlagte Bereiche 56 und 58 leiten und dabei gleichzeitig den Druck regeln können.
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Schließlich zeigt 8 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit den vier wesentlichen Schritten des Entnehmens 86 von verbrauchter Luft aus einem druckbeaufschlagten Rumpfbereich, Einleiten 88 der verbrauchten Luft in den nicht druckbeaufschlagten Bereich, Ausleiten 90 aus dem nicht druckbeaufschlagten Bereich und Durchleiten 92 der in den nicht druckbeaufschlagten Bereich strömenden Luft durch einen Wärmetauscher, der dazu eingerichtet ist, ein durch den Wärmetauscher strömendes Fluid zu kühlen oder zu erwärmen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Flugzeug
- 4
- Auslassventil
- 6
- Auslassventil
- 8
- Auslassventil
- 9
- druckbeaufschlagter Rumpfbereich
- 10
- Auslassventil
- 11
- druckbeaufschlagter Rumpfbereich
- 12
- nicht druckbeaufschlagter Bereich
- 13
- druckbeaufschlagter Rumpfbereich
- 14
- nicht druckbeaufschlagter Bereich
- 15
- Lufteinlass
- 16
- nicht druckbeaufschlagter Bereich
- 17
- Lufteinlass
- 18
- Druckkalotte
- 19
- Lufteinlass
- 20
- nicht druckbeaufschlagter Bereich
- 21
- Lufteinlass
- 22
- Luftquelle
- 23
- Luftauslass
- 24
- Luftquelle
- 25
- Luftauslass
- 26
- Luftquelle
- 27
- Luftauslass
- 28
- Luftleitung
- 29
- Luftauslass
- 30
- Zuleitung
- 31
- Luftquelle
- 32
- Rückschlagventil
- 34
- Schaltventil
- 36
- Steuereinheit
- 38
- Datenverbindung
- 40
- Wärmetauscher
- 42
- Luftauslass
- 44
- Luftauslass
- 46
- Luftauslass
- 47
- Luftauslass
- 48
- Flugzeug
- 50
- druckbeaufschlagter Rumpfbereich
- 52
- druckbeaufschlagter Rumpfbereich
- 54
- druckbeaufschlagter Rumpfbereich
- 56
- nicht druckbeaufschlagter Bereich
- 57
- Luftauslass
- 58
- nicht druckbeaufschlagter Bereich
- 59
- Luftauslass
- 60
- nicht druckbeaufschlagter Bereich
- 61
- Luftauslass
- 62
- Abluftleitung
- 64
- Absaugdüse Toilette
- 66
- Absaugdüse Bordküche
- 68
- Gebläse
- 70
- Avionik-Compartment
- 72
- Kabinenextraktionsventil
- 74
- Kabinenextraktionsventil
- 76
- Gebläse
- 78
- Druckschott
- 80
- Ruheraum
- 82
- Kabinenluftauslassventil
- 84
- Avionik-Rack
- 86
- Entnehmen
- 88
- Einleiten
- 90
- Ausleiten
- 92
- Durchleiten
