JP6914763B2 - 燃料タンクを不活性化する方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、飛行機やヘリコプター等といった航空機の燃料タンクを不活性化する方法及びシステムに関する。

航空学の分野において、燃料タンクの爆発のリスクを軽減するという安全上の理由から、窒素等の不活性ガスや二酸化炭素等の他の任意の不活性ガスを生成し、その不活性ガスをタンクに導入するために、不活性化システムを使用することがよく知られている。

従来の先行技術における不活性化システムは、典型的には、少なくとも１つのエンジンから取り込まれる圧縮空気等の空気が飛行状況に応じて所謂中圧ステージ及び／又は所謂高圧ステージから供給される機上不活性ガス生成装置（ＯＢＩＧＧＳ）を含む。なお、圧縮空気は比較的高い温度及び圧力を有し、空気を所望の圧力及び温度設定に幅広く調節することができるため、圧縮空気を空調に使用することは有利である。ＯＢＩＧＧＳは飛行機の燃料タンクに接続され、空気から酸素を分離する。

ＯＢＩＧＧＳは、例えば、空気の流れを通過させる高分子膜といった透過性の膜を含む少なくとも１つの空気分離モジュールを備える。この膜の透過性が窒素と酸素とに対して異なることから、システムは、空気の流れを分割し、高窒素含有の空気の流れ及び高酸素含有の空気の流れを得られるようにする。不活性ガスと見なされる、窒素を豊富に含む一部の空気が、その場に存在する空気とケロシン蒸気との混合物を燃料タンクから移動させて排出するように、タンクの中に送給される。この工程に必要な、コンプレッサ、フィルタ、そして空気若しくは水冷却モジュール等の装置が、不活性化システムに組み込まれる。

タンク内の空の部分の酸素のレベルが、２００８年９月１９日付のＡＣ２５．９８１−２Ａに詳述された「燃料タンクの可燃性低減手段」という表題のアメリカ連邦航空局（ＦＡＡ）の要求事項及びその付随書に従って規定された着火限界未満であれば、自然発火は発生しない。前述したように、燃料タンクの不活性化とは、そのタンク内の酸素レベルを所定の閾値未満、例えば１２％未満に維持するように、不活性ガスをタンクに注入することである。

先行技術において、本出願人の名で出願された特許文献１が知られている。この国際出願には、不活性ガスを実際の必要量に合うように分配することで、航空機の燃料消費を間接的に削減することが可能になる、簡素且つ安価な設計の航空機燃料タンクを不活性化する方法及びシステムが記載されている。

この不活性化方法は、少なくとも１つの不活性ガス生成システムを備える航空機において実施され、少なくとも以下のステップを含む。
‐航空機の使用中において、少なくとも１つのタンクにおける不活性ガスの必要量を、タンク内の酸素レベルのリアルタイムでの計測と、航空機の飛行に関する情報とに基づいて、リアルタイムで決定する。
‐事前に算出された不活性ガス必要量に応じた、不活性ガス生成システムの流量設定値をリアルタイムで決定し、この設定値を、不活性ガス生成システムの流量を制御する手段にリアルタイムで送信する。
‐少なくとも、不活性ガスをタンクに分配するための制御設定値を決定し、この設定値を、不活性ガスをタンクに制御分配する手段に送信する。

こうして、この不活性化方法によって、不活性ガスを実際の必要量に合うように分配することが可能になり、燃料消費を間接的に削減することが可能になる。

しかしながら、不活性ガスの注入は、実際の必要量に更に対応し、航空機のエネルギー及び、間接的には燃料の消費も更に削減するように、より適した方法で調整することができる。

国際公開第２０１５／０６３４０６号

従って、本発明の目的の１つは、不活性化システムの稼働における燃料消費及びその費用を更に削減するという意味において完全なものとなった不活性化方法を提供することである。

本発明によれば、この目的のために、タンク内の少なくとも１つの酸素センサーが、例えば酸素１０％といった高閾値を上回る酸素レベルを計測した際に起動する点が特筆的な少なくとも１つの不活性ガス生成システムによる、航空機における少なくとも１つの燃料タンクを不活性化する方法が提案される。

こうして、本発明に係る方法によって、不活性ガスを実際の必要量に合うように分配することで、現行の規定を満たすと同時に、エネルギー消費及び、間接的には燃料消費も削減することが可能になる。

好適には、燃料消費を更に削減するように、計測された酸素レベルが、例えば酸素８％といった低閾値を下回ると、不活性ガス生成システムを停止させる。

言い換えれば、不活性ガスの注入は、タンク内の酸素レベルが１０％を上回ると開始され、酸素レベルが８％未満に低減するまで継続される。酸素レベルが８％を下回ると、エネルギーを節約するために不活性ガス生成システムを停止させる。この低閾値によって、酸素レベルが１０％を上回る値まで上昇して不活性ガス生成システムが再起動するまで、その生成システムの停止をある程度継続させることが可能になる。

いずれの場合においても、不活性ガス生成システムは、本発明のほかの特徴によって航空機の下降フェーズに対する準備が安全に行われるように、航空機の飛行に関する情報手段が航空機の下降フェーズが開始するまでの分数（例えば７０分）を示すと再起動する。この分数は、生成システムの中断時間及び環境条件に依存する。

また、燃料タンクを不活性化するシステムも開発されている。このシステムは、空気が供給される少なくとも１つの不活性ガス生成システムと、不活性ガス生成システムに接続された、不活性ガスを燃料タンクに分配及び注入する手段と、タンク内に設置された少なくとも１つの酸素センサーとを備える。

本発明によれば、システムは、酸素センサーと不活性ガス生成システムとに接続された管理部を備える。管理部は、酸素センサーからの計測値をリアルタイムで記録し、酸素レベル計測値が例えば酸素１０％といった高閾値を上回った際に不活性ガス生成システムを起動するようにプログラムされている。

特定の実施例では、管理部は、更に、酸素レベル計測値が例えば酸素８％といった低閾値を下回った際に不活性ガス生成システムを停止するようにプログラムされている。

有利には、管理部は、更に、例えば航空機コンピューターからの航空機のミッションに関する情報をリアルタイムで記録し、記録された航空機のミッションに関する情報が航空機の下降フェーズが開始するまでの特定の分数（例えば７０分）を示すと、不活性ガス生成システムを再起動するようにプログラムされている。

ほかの利点や特徴は、非限定の一例として示される、本発明に係る航空機燃料タンクを不活性化する方法についての以下の説明によって、より明らかとなろう。

前述の方法を実施するための不活性化システムを概略的に示す。

図１を参照すると、本発明に係る不活性化方法を実施するための、飛行機やヘリコプター等といった航空機の燃料タンク（２）に関する不活性化システム（１）が示されている。

不活性化システム（１）は、例えばエンジンから取り込まれる圧縮空気及び／又は客室からの空気等の空気が供給される少なくとも１つの不活性ガス生成システム（３）を備える。不活性ガス生成システム（３）は、不活性ガスに相当する酸素減少空気用の排気口を有する。不活性ガス生成システム（３）は、例えば膜分離システム及び／又は燃料電池といった、当業者によく知られている任意の不活性ガス生成システム（３）に含まれてもよい。

そして、不活性ガスは、１つ又は複数の航空機燃料タンク（２）に注入されるように不活性ガス分配手段（４）へと運ばれる。分配手段（４）は先行技術においてよく知られており、例えば分配管、弁及び注入ノズルを備える。

こうして、このシステムによって、航空機燃料タンク（２）の爆発のリスクを軽減するという安全上の理由から、不活性ガスを生成し、その不活性ガスをこれらのタンク（２）に導入することが可能になる。注入される不活性ガスは、１つ又は複数の燃料タンク（２）を不活性化させることを目的としている。すなわち、不活性ガスが注入されることで、この１つ又は複数のタンク（２）内に存在する酸素のレベルが低減し、特に、このレベルが好適には１２％未満である所定の閾値未満に維持される。

また、１つ又は複数の燃料タンク（２）は、航空機の使用中において、これらの燃料タンク（２）内の酸素レベルをリアルタイムで計測する酸素センサー（５）を有する。そして、酸素レベル計測値は管理部（６）へとリアルタイムで送信される。管理部（６）は、更に、航空機のミッションに関する情報（７）、すなわち、全ての異なる飛行フェーズ、その継続時間、及びその下降速度や上昇速度等をリアルタイムで記録する。これらの情報（７）の全てが、例えば航空機コンピューターにリアルタイムで供給される。

例えばソフトウェアを含む電子基板から構成される管理部（６）は、不活性ガス生成システム（３）に接続され、少なくとも１つの酸素センサー（５）が、例えば酸素１０％といった高閾値を上回る酸素レベルを計測した際に、前述の不活性ガス生成システムを起動するようにプログラムされている。また、管理部（６）は、計測された酸素レベルに応じた不活性ガスの注入を必要とする１つ又は複数の燃料タンク（２）に向けて不活性ガスが運ばれるように、分配手段（４）にも接続される。

不活性ガスの注入は、酸素センサー（５）が８％を下回る酸素レベルを計測するまで継続される。計測された酸素レベルが８％を下回ると、管理部（６）は、エネルギーを節約するために不活性ガス生成システム（３）を停止させる。この低閾値によって、酸素レベルが１０％を上回る値まで上昇して不活性ガス生成システム（３）が再起動するまで、その生成システム（３）の停止をある程度継続させることが可能になる。勿論、低閾値は航空機の飛行状態に応じて選択されることもあるため、酸素レベルが臨界値まで上昇する時間がなく、航空機が着陸するまでに適用基準に届かない場合もある。つまり、この場合、不活性ガス生成システム（３）は残りの飛行継続時間の間起動しない。

不活性ガスの注入は、タンク（２）内の酸素レベルの値の幅に応じて行われるため、エネルギーの節約及び、間接的には燃料の節約も可能になる。また、この不活性ガスの注入がより短い時間で行われることから、設備の保守が軽減されて平均寿命が延びる。

いずれの場合においても、管理部（６）は、本発明のほかの特徴によって航空機の下降フェーズに対する準備が安全に行われるように、記録された航空機のミッションに関する情報（７）が航空機の下降フェーズが開始するまでの所定の分数（例えば７０分）を示すと、不活性ガス生成システム（３）を再起動する。この分数は、生成システムの中断時間及び環境条件に依存する。

Claims (8)

1. 少なくとも１つの不活性ガス生成システム（３）による、航空機の少なくとも１つの燃料タンク（２）を不活性化する方法において、
   前記不活性ガス生成システム（３）が、前記タンク（２）内の少なくとも１つの酸素センサー（５）が高閾値を上回る酸素レベルを計測した際に起動し、前記不活性ガス生成システム（３）が、計測された酸素レベルが低閾値を下回った際に停止することを特徴とする方法。
2. 前記高閾値が酸素１０％であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記低閾値が酸素８％であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 前記不活性ガス生成システム（３）が、航空機の飛行に関する情報手段が航空機の下降フェーズが開始するまでの所定の分数を示すと再起動することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 航空機の少なくとも１つの燃料タンク（２）を不活性化するシステム（１）であって、
   空気が供給される少なくとも１つの不活性ガス生成システム（３）と、前記不活性ガス生成システム（３）に接続された、不活性ガスを前記燃料タンク（２）に分配及び注入する手段（４）と、前記タンク（２）内に設置された少なくとも１つの酸素センサー（５）とを含むシステムにおいて、
   前記酸素センサー（５）と前記不活性ガス生成システム（３）とに接続された管理部（６）を含み、
   前記管理部（６）が、前記酸素センサー（５）からの計測値をリアルタイムで記録し、酸素レベル計測値が高閾値を上回った際に前記不活性ガス生成システム（３）を起動するようにプログラムされ、前記管理部（６）が、酸素レベル計測値が低閾値を下回った際に前記不活性ガス生成システム（３）を停止するようにプログラムされていることを特徴とするシステム。
6. 前記高閾値が酸素１０％であることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
7. 前記低閾値が酸素８％であることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
8. 前記管理部（６）が、航空機のミッションに関する情報（７）をリアルタイムで記録し、記録された前記航空機のミッションに関する情報（７）が航空機の下降フェーズが開始するまでの７０分未満の期間を示すと、前記不活性ガス生成システム（３）を再起動するようにプログラムされていることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。

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