ES2921853T3 - Procedimiento de control de un sistema de hacer inerte un depósito de combustible, y sistema de hacerlo inerte para la implementación del procedimiento - Google Patents

Procedimiento de control de un sistema de hacer inerte un depósito de combustible, y sistema de hacerlo inerte para la implementación del procedimiento Download PDF

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Abstract

Procedimiento de control de un sistema de inertización (1) diseñado para inyectar, durante una misión real de una aeronave, un flujo de gas inertizante en al menos un depósito de combustible (2) de dicha aeronave. Según la invención, el método consiste en realizar las etapas consistentes en: determinar un valor de al menos un parámetro de la misión real de la aeronave en un instante dado; - hacer la relación entre el valor determinado del parámetro de la misión real y un valor de un parámetro equivalente en el instante dado de un perfil de misión típico certificado, y deducir de ello un coeficiente de ponderación; - ponderando con el coeficiente de ponderación un valor del caudal de gas inerte recomendado por el perfil de misión de tipo certificado para el valor del parámetro equivalente en el momento dado, con el fin de determinar un caudal de gas inerte a inyectar adaptado a la necesidad de la verdadera misión en el momento dado; - controlar el sistema de inertización para inyectar el caudal de gas de inertización determinado en el momento dado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de control de un sistema de hacer inerte un depósito de combustible, y sistema de hacerlo inerte para la implementación del procedimiento
Campo técnico
La presente invención se refiere a un procedimiento de control de un sistema de hacer inerte un depósito de combustible de una aeronave, tal como un avión, un helicóptero o similar, así como a un sistema de hacerlo inerte para la implementación de dicho procedimiento.
Técnica anterior
En el campo de la aeronáutica, se conocen sistemas de hacer inerte para generar un gas inerte, tal como el nitrógeno, o cualquier otro gas neutro tal como por ejemplo el dióxido de carbono, y para introducir dicho gas inerte en los depósitos de combustible por motivos de seguridad con el fin de reducir el riesgo de explosión de dichos depósitos.
Un sistema convencional de hacer inerte de la técnica anterior generalmente comprende un generador de gas inerte embarcado denominado OBIGGS, según el acrónimo inglés "On Board Inert Gas Generating Systems", alimentado con aire comprimido, por ejemplo, con aire comprimido desviado desde al menos un motor a partir de una llamada etapa de presión intermedia y/o de una llamada etapa de alta presión dependiendo de una situación de vuelo. Se observará que el uso de aire comprimido procedente de un motor es ventajoso porque su presión y temperatura son relativamente altas, de modo que el aire se puede ajustar en una amplia gama de presiones y temperaturas deseadas. El sistema OBIGGS está acoplado al depósito de combustible del avión y separa el oxígeno del aire.
El sistema OBIGGS comprende al menos un módulo de separación de aire que contiene, por ejemplo, membranas permeables, tales como membranas de polímero, atravesadas por un flujo de aire. Debido a las diferentes permeabilidades de la membrana al nitrógeno y al oxígeno, el sistema divide el flujo de aire de manera que se obtiene un flujo de aire con alto contenido en nitrógeno y un flujo de aire con alto contenido en oxígeno. La fracción de aire enriquecida en nitrógeno, considerado como el gas inerte, se conduce a los depósitos de combustible de forma que se reduce la tasa de oxígeno presente en el volumen libre del depósito. Los dispositivos necesarios para esta operación, tales como compresores, filtros, módulos de refrigeración por aire o agua, y similares, están integrados en la instalación de gases inerte.
Cuando el nivel de oxígeno presente en la parte vacía del depósito es inferior al límite de inflamación definido de acuerdo a las exigencias de la FAA según el acrónimo inglés “Federal Aviation Administration” detalladas en el documento AC25.981-2A de fecha del 19 de septiembre de 2008 y titulado « FUEL TANK FLAMMABILITY REDUCTION MEANS» (“MEDIOS PARA REDUCIR LA INFLAMABILIDAD DE LOS DEPÓSITOS DE COMBUSTIBLE”) y sus anexos, los riesgos de inflamación y de deflagración son muy limitados, incluso nulos. De lo anterior, hacer inerte un depósito de combustible consiste en inyectar gas inerte en el depósito para mantener la tasa de oxígeno presente en dicho depósito por debajo de un determinado umbral, por ejemplo, del 12%.
Por lo tanto, el sistema de hacer inerte se realiza según las reglas de dimensionamiento dictadas por el documento AC25.981-2A. El caudal de gas inerte a inyectar se determina así, a intervalos regulares, en función de los valores de los parámetros de un perfil de misión tipo certificado. El perfil de misión tipo certificado corresponde al perfil de misión realizado con mayor frecuencia por la aeronave. Estos parámetros pueden estar constituidos, por ejemplo, por un volumen libre del depósito de combustible, o bien por la tasa de descenso y/o de ascenso y/o la altitud de la aeronave. El perfil de misión tipo certificado recomienda, para valores de parámetros en un momento dado, la inyección de un determinado caudal de gas inerte para satisfacer la normativa vigente.
Sin embargo, el perfil de misión tipo certificado establece, entre otras cosas, que la aeronave, durante su misión, realice un descenso con una velocidad de 2500 pies por minuto hasta una altitud de 4000 pies, y que la aeronave embarque una cantidad de combustible en sus depósitos suficiente para aterrizar con una cantidad mínima predeterminada de combustible. El perfil de misión tipo certificado incluye parámetros generalmente más restrictivos que los observados en la realidad durante una misión real de la aeronave.
De ello se deduce que el sistema de hacer inerte del estado de la técnica está generalmente sobredimensionado respecto a la necesidad real de gas inerte de un vuelo estándar, y genera e inyecta un caudal de gas inerte mayor del necesario, repercutiendo indirectamente en un sobreconsumo de combustible para la aeronave. y altos costos de funcionamiento.
El documento EP3037353 A1 describe un sistema de hacer inerte que adapta el caudal de gas inerte según varios parámetros en tiempo real y lo modifica si alguno de ellos supera sus respectivos umbrales predeterminados.
Exposición de la invención
Uno de los objetivos de la invención es, por tanto, remediar estos inconvenientes proponiendo un procedimiento de control de un sistema de hacer inerte un depósito de combustible de una aeronave, que permita adaptar la distribución de gas inerte según las necesidades reales, con el fin de reducir indirectamente el consumo de combustible y los costes relacionados con el funcionamiento del sistema de hacer inerte.
Para ello y según la invención, se propone un procedimiento de control de un sistema de hacer inerte diseñado para inyectar, durante una misión real de una aeronave, un caudal de gas inerte en al menos un depósito de combustible de dicha aeronave.
Según la invención, el procedimiento de control consiste en realizar las etapas consistentes en:
• determinar un valor de al menos un parámetro de la misión real de la aeronave en un instante dado;
• hacer la relación entre el valor determinado del parámetro de la misión real y un valor de un parámetro equivalente en el instante dado de un perfil de misión tipo certificado, y deducir de ello un coeficiente de ponderación;
• ponderar con el coeficiente de ponderación un valor del caudal de gas inerte recomendado por el perfil de misión tipo certificado para el valor del parámetro equivalente en el momento dado, con el fin de determinar un caudal de gas inerte a inyectar adaptado a la necesidad de la misión real en el momento dado;
• controlar el sistema de hacer inerte para inyectar el caudal de gas inerte determinado en el momento dado.
De esta forma, el procedimiento de control permite que el sistema de hacer inerte inyecte un caudal de gas inerte adaptado a las necesidades de la misión real de la aeronave en un instante dado. En efecto, si el valor del parámetro de la misión real es "n" veces menor que el valor del parámetro equivalente del perfil de misión tipo certificado, el sistema de hacer inerte inyecta un caudal "n" veces menor que el recomendado por el perfil de misión certificado para cumplir con la normativa vigente. Así, dado que la necesidad real de gas inerte es “n” veces menor, el sistema de hacer inerte siempre cumple con la normativa vigente.
Los parámetros de la misión real y del perfil de misión tipo certificado están constituidos, por ejemplo, por velocidades de descenso y/o de ascenso y/o la altitud de la aeronave, o por un volumen libre del depósito de combustible.
De hecho, en teoría, el sistema de hacer inerte está dimensionado para ser capaz de hacer inerte un depósito de combustible de acuerdo con un perfil de misión tipo certificado de la aeronave que prevé, entre otras cosas, que la aeronave, durante su misión, realice un descenso con una velocidad de 2500 pies por minuto a una altitud de 4000 pies. Sin embargo, en la práctica se ha constatado más bien una velocidad de descenso de alrededor de 1250 pies por minuto. En otras palabras, el sistema de hacer inerte se beneficia del doble de tiempo para inyectar gas inerte en los depósitos de combustible. La invención permite, a partir de la medición de este parámetro, inyectar gas con un caudal medio dos veces menor que el recomendado por el perfil de misión tipo certificado y dictado por la normativa vigente. Inyectando dos veces menos gas inerte se cumple siempre la normativa vigente, y el gas inerte se inyecta en función de la necesidad real logrando ahorros con respecto a la recomendación del perfil de misión tipo certificado.
El mismo razonamiento se puede sostener con el parámetro relacionado con el volumen libre del depósito de combustible. En efecto, la norma en vigor y el perfil de misión tipo certificado prevén que la aeronave lleve a bordo una cantidad de combustible en sus depósitos suficiente para aterrizar con una cantidad mínima predeterminada de combustible, por ejemplo, correspondiente a una denominada cantidad de reserva. Sin embargo, este no es siempre el caso. En efecto, algunas aeronaves llevan a bordo combustible para varias misiones, por ejemplo, bien porque el combustible es más barato desde el lugar de despegue de manera que resulta más barato llevar combustible que comprarlo a la llegada, o bien porque a la llegada el tiempo necesario para repostar los depósitos requiere una inmovilización excesiva de la aeronave.
Así, algunos aviones llevan más combustible del necesario para la misión a realizar, por lo que el volumen libre del depósito que se ha de hacer inerte es inferior con respecto a las previsiones del perfil de misión tipo certificado, por lo que el caudal necesario para hacer inerte es inferior de lo recomendado. Por ejemplo, si en un momento dado el depósito contiene más combustible del que prevé el perfil de misión tipo certificado, y el volumen libre que se ha de hacer inerte es el doble del recomendado, el procedimiento según la invención permitirá dividir por dos el caudal de gas inerte recomendado para inyectar un caudal adaptado a la necesidad real.
Las etapas del procedimiento se llevan a cabo a intervalos de tiempo regulares, por ejemplo de algunos minutos, y preferiblemente de manera aproximada cada minuto. Esta frecuencia permite reajustar casi en tiempo real el flujo de gas inerte a la necesidad real, sin verse influenciado por la variación no lineal de las necesidades de gas inerte según la altitud de la aeronave. En efecto, dado que la presión atmosférica varía de forma no lineal en función de la altitud, las necesidades de gas inerte no son lineales a lo largo de toda la fase de descenso o de ascenso de la aeronave.
La invención también proporciona un sistema de hacer inerte destinado a inyectar un caudal de gas inerte en al menos un depósito de combustible de una aeronave durante una misión real. El sistema de hacer inerte es adecuado para implementar el procedimiento de control mencionado anteriormente, y comprende al menos un generador de gas inerte alimentado con aire comprimido y adaptado para regular el caudal de gas inerte a inyectar. El sistema de hacer inerte es destacable porque comprende medios para determinar un parámetro de la misión real de la aeronave en un momento dado, conectados a una unidad de gestión. La unidad de gestión está programada para enviar, en el instante dado, una consigna de regulación de caudal al generador de gas inerte. La consigna de regulación de caudal corresponde a un valor de caudal de gas inerte recomendado por un perfil de misión tipo certificado para un valor de un parámetro equivalente del perfil de misión tipo certificado en el momento dado, ponderado por un coeficiente correspondiente al resultado de una relación entre el valor del parámetro determinado de la misión real y el valor del parámetro equivalente del perfil de misión tipo certificado.
Breve descripción de las figuras
Otras ventajas y características resaltarán mejor de la siguiente descripción, dada a título de ejemplo no limitativo, del procedimiento de control de un sistema de hacer inerte un depósito de combustible de una aeronave según la invención, a partir de la única figura 1 que ilustra esquemáticamente un sistema de hacer inerte para la implementación de dicho procedimiento según la invención.
Descripción detallada de la invención
Haciendo referencia a la figura 1, se muestra un sistema (1) de hacer inerte destinado a inyectar un caudal de gas inerte en al menos un depósito (2) de combustible de una aeronave durante una misión real.
El sistema (1) de hacer inerte comprende al menos un generador (3) de gas inerte alimentado con aire comprimido y adaptado para regular el caudal de gas inerte a inyectar. El generador (3) de gas inerte incluye una salida de aire empobrecido en oxígeno asimilado al gas inerte. El generador (3) de gas inerte puede consistir en cualquier generador (3) de gas inerte bien conocido por el experto en la técnica, como por ejemplo un generador con membrana de separación de polímero o de zeolita y/o una pila de combustible.
A continuación, el gas inerte se encamina hacia los medios (4) de distribución del gas inerte para su inyección como tal en el o los depósitos (2) de combustible de la aeronave. Los medios (4) de distribución son bien conocidos y consisten en conductos y válvulas de distribución. La inyección en el depósito se realiza, por ejemplo, mediante toberas de inyección.
Así, el sistema (1) de hacer inerte permite generar e inyectar un gas inerte en el o los depósitos (2) de combustible de la aeronave por motivos de seguridad para reducir el riesgo de explosión de dichos depósitos (2). El gas inerte inyectado tiene por objeto hacer inerte el o los depósitos (2) de combustible, es decir que permite reducir el nivel de oxígeno presente en dicho o dichos depósitos (2), y en particular mantener esta tasa por debajo de un cierto umbral, por ejemplo, inferior a 12%.
Además, el sistema (1) de hacer inerte comprende medios (5, 7) de determinación de un parámetro de la misión real de la aeronave, conectados a una unidad (6) de gestión. Los parámetros determinados consisten, por ejemplo, en velocidades de ascenso y/o de descenso y/o la altitud de la aeronave, y/o en un volumen libre del depósito de combustible que se ha de hacer inerte. Los medios (5, 7) de determinación pueden ser de cualquier tipo. Puede tratarse de un variómetro (7) o de un barómetro para medir la variación de la presión atmosférica y determinar la velocidad de descenso o de ascenso o la altitud de la aeronave, y/o de un sistema indicador (5) de combustible dispuesto en el depósito para indicar el volumen de combustible, e indirectamente determinar el volumen libre del depósito que se ha de hacer inerte. Los parámetros de la misión real se determinan, a intervalos de tiempo regulares, por ejemplo del orden de algunos minutos, y preferiblemente aproximadamente cada minuto.
En función de los parámetros determinados de la misión real, la unidad (6) de gestión está programada para enviar, por ejemplo, cada minuto, una consigna de regulación de caudal al generador (3) de gas inerte adaptada a la necesidad real de gas inerte del depósito.
Para ello, la unidad (6) de gestión está conectada al generador (3) de gas inerte y comprende una base de datos en la que se ha registrado un perfil de misión tipo certificado. Este perfil de misión tipo certificado corresponde al perfil de misión, es decir, al vuelo tipo, realizado con mayor frecuencia por la aeronave. El perfil de misión tipo certificado indica parámetros del tipo: volumen libre del depósito de combustible, o indirectamente cantidad de combustible en los depósitos; duración de vuelo; altitud; duración y velocidad de la fase de ascenso; duración de la fase de crucero; duración y velocidad de la fase de descenso; velocidad de la aeronave, etc.
Según la normativa vigente, el perfil de misión tipo certificado recomienda un caudal de gas inerte a respetar según los parámetros de la misión tipo. La base de datos de la unidad (6) de gestión comprende, por ejemplo, una tabla y/o ecuaciones que indican el caudal de gas inerte en función de la altitud, del tiempo de vuelo y de la fase de la misión. En la práctica, esta tabla de caudal del perfil de misión tipo se elabora, por análisis, durante la fase de desarrollo del sistema (1) de hacer inerte. El perfil de misión tipo certificado incluye voluntariamente parámetros más restrictivos que los de la propia misión realizada, por lo que el caudal de gas inerte recomendado por el perfil de misión tipo certificado permitirá siempre cumplir con la normativa vigente. Por ejemplo, el perfil de misión tipo certificado prevé que la aeronave lleve a bordo una pequeña cantidad de combustible, que le permita aterrizar solo con una cantidad mínima predeterminada de combustible, por ejemplo, correspondiente a una cantidad denominada de reserva. Además, las velocidades de ascenso y descenso previstas por la misión tipo son demasiado altas en comparación con la realidad, y son del orden de 2500 pies por minuto.
La unidad (6) de gestión comprende medios de cálculo programados para establecer una relación entre el valor de uno de los parámetros determinados para la misión real en un instante dado y el valor de un parámetro equivalente registrado para el perfil de misión tipo certificado en el momento dado, para deducir de ello un coeficiente de ponderación.
Los medios de cálculo de la unidad (6) de gestión ponderan entonces el valor del caudal de gas inerte recomendado por el perfil de misión tipo certificado para el parámetro equivalente del perfil de misión tipo certificado en el momento dado, con el coeficiente de ponderación, para deducir de ello un caudal de gas inerte adaptado a la necesidad real en el momento dado.
En el momento dado, la unidad (6) de gestión envía al generador (3) de gas inerte, una consigna de regulación del caudal de gas inerte adaptada a la necesidad real.
Estas operaciones se realizan a intervalos regulares de tiempo, por ejemplo, de algunos minutos, y preferentemente aproximadamente cada minuto.
Así, periódicamente, la unidad (6) de gestión, por ejemplo, en forma de controlador que comprende un software, compara uno o más parámetros de la misión real con los del perfil de misión tipo certificado, y ajusta el caudal de gas inerte en consecuencia.
Por ejemplo, si la comparación del parámetro vinculado a la velocidad de descenso indica que la aeronave está descendiendo a la mitad de la velocidad de lo que está previsto en el perfil de misión tipo certificado, la unidad (6) de gestión controla el generador (3) de gas inerte de modo que genere un caudal de valor dos veces menor de lo que estaba recomendado por el perfil de misión tipo. En efecto, si la aeronave desciende a la mitad de la velocidad, el sistema (1) de hacer inerte tiene el doble de tiempo para hacer inerte el depósito (2), de modo que, si inyecta gas con un caudal dos veces menor, la normativa vigente siempre será cumplida, al tiempo que se ahorra energía, e indirectamente combustible. De hecho, siguiendo el perfil de misión tipo certificado, el generador habría enviado el 100 % del caudal de gas inerte durante toda la duración del descenso en lugar del 50 % del caudal según la presente invención.
Lo mismo ocurre para la comparación del parámetro ligado al volumen libre del depósito (2) que se ha de hacer inerte. En efecto, si el volumen libre del depósito (2) es dos veces menor que el volumen libre previsto por la misión tipo, la unidad (6) de gestión controlará el generador (3) de gas inerte para enviar un caudal dos veces menor que el recomendado.
Por supuesto, se pueden comparar varios parámetros al mismo tiempo. En efecto, si con respecto a la misión tipo registrada, la aeronave desciende a la mitad de velocidad y el volumen libre en el depósito (2) de combustible es dos veces menor, el caudal de gas inerte se divide por cuatro con respecto al caudal de gas inerte recomendado. Los coeficientes de ponderación determinados se multiplican entre sí.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de control de un sistema (1) de hacer inerte diseñado para inyectar, durante una misión real de una aeronave, un caudal de gas inerte en al menos un depósito (2) de combustible de dicha aeronave, consistiendo el procedimiento en realizar las etapas de:
- determinar un valor de al menos un parámetro de la misión real de la aeronave en un momento dado y caracterizado por que las etapas consisten en
- establecer la relación entre el valor determinado del parámetro de la misión real y un valor de un parámetro equivalente en el momento dado de un perfil de misión tipo certificado, y deducir de ello un coeficiente de ponderación; - ponderar con el coeficiente de ponderación un valor del caudal de gas inerte recomendado por el perfil de misión tipo certificado para el valor del parámetro equivalente en el momento dado, para determinar un caudal de gas inerte a inyectar adaptado a la necesidad de la misión real en el momento dado;
- controlar el sistema de hacer inerte para inyectar en el momento dado el caudal determinado de gas inerte.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que los parámetros de la misión real y del perfil de misión tipo certificado consisten en velocidades de descenso y/o de ascenso y/o una altitud de la aeronave.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por que los parámetros de la misión real y del perfil de misión tipo certificado consisten en un volumen libre del depósito (2) de combustible.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que las etapas se realizan a intervalos de tiempo regulares.
5. Sistema (1) de hacer inerte diseñado para inyectar un caudal de gas inerte en al menos un depósito (2) de combustible de una aeronave durante una misión real, dicho sistema (1) comprende al menos un generador (3) de gas inerte alimentado con aire comprimido y adaptado para regular el caudal de gas inerte a inyectar, el sistema (1) de hacer inerte y medios (5, 7) de determinación de un parámetro de la misión real de la aeronave en un momento dado, conectados a una unidad (6) de gestión, estando programada la unidad (6) de gestión para enviar en un momento dado una consigna de regulación de caudal al generador (3) de gas inerte, caracterizado por que la consigna de regulación de caudal corresponde a un valor de un caudal de gas inerte recomendado por un perfil de misión tipo certificado para un valor de un parámetro equivalente del perfil de misión tipo certificado en el momento dado, ponderado por un coeficiente correspondiente al resultado de una relación entre el valor del parámetro determinado de la misión real y el valor del parámetro equivalente del perfil de misión tipo certificado.
6. Sistema (1) de hacer inerte según la reivindicación 5, caracterizado por que los parámetros de la misión real y del perfil de misión tipo certificado consisten en velocidades de descenso y/o de ascenso y/o una altitud de la aeronave.
7. Sistema de hacer inerte según una de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado por que los parámetros de la misión real y del perfil de misión tipo certificado consisten en un volumen libre del depósito (2) de combustible.
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