RU2284283C1 - Система газоразделения и газораспределения самолета - Google Patents
Система газоразделения и газораспределения самолета Download PDFInfo
- Publication number
- RU2284283C1 RU2284283C1 RU2005109257/11A RU2005109257A RU2284283C1 RU 2284283 C1 RU2284283 C1 RU 2284283C1 RU 2005109257/11 A RU2005109257/11 A RU 2005109257/11A RU 2005109257 A RU2005109257 A RU 2005109257A RU 2284283 C1 RU2284283 C1 RU 2284283C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxygen
- air
- enriched
- nitrogen
- aircraft
- Prior art date
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 41
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 5
- 239000004071 soot Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 abstract 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 2
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 2
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229940110728 nitrogen / oxygen Drugs 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D37/00—Arrangements in connection with fuel supply for power plant
- B64D37/32—Safety measures not otherwise provided for, e.g. preventing explosive conditions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
- B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
- B64D2013/0603—Environmental Control Systems
- B64D2013/0677—Environmental Control Systems comprising on board oxygen generator systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к авиации и касается создания систем для разделения воздуха на азот и кислород с распределением их для использования в летательных аппаратах. Система имеет генератор кислорода/азота, входной магистралью соединенный с системой кондиционирования, а выходной магистралью подачи воздуха, обогащенного азотом, генератор связан с системой наддува топливных баков. Выходная магистраль генератора подачи воздуха, обогащенного кислородом, соединена с камерами сгорания маршевого двигателя самолета и снабжена контрольно-регулировочной аппаратурой, а перед входом в камеры сгорания - средством распыления для повышения эффективности сгорания. Контрольно-регулировочная аппаратура может содержать смеситель газа, установленный в выходной магистрали воздуха, обогащенного кислородом, и соединенный перепускной линией с системой кондиционирования для перепуска части воздуха из системы кондиционирования в выпускную магистраль воздуха, обогащенного кислородом. Генератор кислорода/азота указанной входной магистралью целесообрано дополнительно соединить со вспомогательной силовой установкой для приема воздуха до крейсерского режима полета самолета. Выходная магистраль воздуха, обогащенного кислородом, дополнительно может соединяться со вспомогательной силовой установкой. Средство распыления воздуха, обогащенного кислородом, целесообразно выполнять в виде эжектора. Выходная магистраль воздуха, обогащенного азотом, может дополнительно соединяться с техническим отсеком и отсеком вспомогательной силовой установки. Технический результат заключается в повышении эксплуатационных показателей летательного аппарата, заключающихся в уменьшении расхода топлива, снижении массы двигателя, повышении ресурса камеры сгорания и уменьшении вероятности прожога ее стенки, снижении нароста сажи и нагарообразования, а также в улучшении экологических показателей летательного аппарата. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к системам разделения воздуха на азот и кислород и распределения их для использования в летательных аппаратах.
Известен генератор для создания инертной технологической среды (патент РФ за №2223138 от 15 августа 2002 года), в газоразделительном блоке которого установлены газоразделители с полупроницаемыми половолоконными или плоскими полимерными мембранами. Этот генератор обеспечивает выработку азота высокой концентрации и, соответственно, отделение кислорода высокой концентрации. Однако производимый кислород в технологическом цикле не используется.
Известен также генератор кислорода/инертного газа с двумя газоразделительными блоками (Patent Application Publication №US 2003/0233936 A1 от 25 декабря 2003 года), в каждом из которых установлено два типа мембранных газоразделителей: в одном -полупроницаемые половолоконные мембраны типа HFM для генерирования в качестве основного продукта азота (OBIGGS), кислород, как побочный продукт, не используется на летательном аппарате и сбрасывается в атмосферу; в другом (блоке) - молекулярные сита с применением процесса адсорбции-PSA - для разделения воздуха на азот и кислород. Приоритет в последнем случае отдается отделению кислорода (OBOGS), используемого для дыхания в пассажирской кабине и в масках, а азот направляется в надтопливное пространство баков и в багажный отсек самолета.
Недостатком известных методов является создание отдельных систем для получения и использования азота или кислорода, либо к недостаточно эффективному использованию одного из разделенных газов, в частности, при получении в этих генераторах кислорода.
В настоящем изобретении предлагается расширение возможностей использования продуктов, получаемых в газовых генераторах, в частности кислорода. Это достигается применением смеси, полученной в газоразделительном генераторе и обогащенной кислородом, в двигателе летательного аппарата, в частности в камере сгорания двигателя. Такое применение обогащенного кислородом воздуха в двигателе летательного аппарата позволяет существенно повысить его качественные показатели, газодинамические и экологические, приводящие к уменьшению расхода топлива, снижению массы двигателя, повышению ресурса камеры сгорания, значительному снижению выбросов вредных примесей на выхлопе двигателя в атмосферу, уменьшению вероятности прожога стенки камеры сгорания, снижению нароста сажи и нагарообразования и т.п.
Для решения этой задачи обогащенный кислородом воздух, отделенный в генераторе, подводится к камерам сгорания маршевых двигателей через средство распыления, например через эжектор, чем обеспечивается большая равномерность распределения температуры в камере.
В настоящем изобретении также предусматривается смешение обогащенного кислородом воздуха в смесителе, установленном в выходной магистрали генератора подачи воздуха, обогащенного кислородом, с воздухом, подаваемым из магистрали кондиционирования, для обеспечения противопожарной безопасности двигателя и летательного аппарата в целом.
В системе предусмотрена контрольно-регулировочная аппаратура, позволяющая контролировать процесс распределения воздуха на разных режимах полета.
Система функционально может быть связана с элементами ВСУ и/или техотсеков для подачи в них в случае необходимости воздуха, обогащенного кислородом или азотом.
Настоящее изобретение будет более понятно с учетом нижеследующего описания предпочтительных примеров осуществления со ссылкой на сопроводительный чертеж, где представлена схема заявляемой системы.
Предлагаемая в настоящем изобретении система газоразделения и газораспределения самолета включает в себя генераторы 1 разделения воздуха на азот/ кислород, основными элементами которых являются газоразделительные мембраны. Мембраны могут быть известного из предшествующего уровня техники типа: полупроницаемые полуволоконные мембраны или молекулярные сита. Генераторы 1 входной магистралью 2 соединены с линией системы кондиционирования 3, в которую подается воздух из соответствующей ступени компрессора маршевого двигателя 4. Для каждой отдельной заявляемой системы (для каждого маршевого двигателя и ВСУ) может использоваться генератор 1 с необходимым количеством мембран, в данном случае указано 3 мембраны, для получения необходимого количества газа. Однако в каждом конкретном случае количество систем, а также количество мембран в генераторе может изменяться в зависимости от расчетных условий. Входная магистраль 2 соединена с системой кондиционирования 3 в такой точке, где обеспечиваются приблизительно следующие параметры воздуха: давление Р~2,5 ати (245,15 КПа); t=50-60°C. После прохождения генераторов линии объединяются и образуют единую выходную магистраль 5 подачи воздуха, обогащенного азотом, и единую выходную магистраль 6 подачи воздуха, обогащенного кислородом. Надо понимать, что после генераторов 1 воздух имеет очень высокую концентрацию кислорода и азота, порядка 96%, и термин "обогащенный" следует понимать, исходя из приблизительно такой концентрации. Магистраль 5 обычно обеспечивает подачу обогащенного азотом воздуха в надтопливное пространство топливных баков по линии 7. Кроме того, в настоящем изобретении для обеспечения пожарной безопасности такой воздух может подаваться в техотсек 8 или в отсек ВСУ 9 по линии 10. Магистраль 6 воздуха, обогащенного кислородом, в настоящем изобретении связана с камерами сгорания 11 маршевого двигателя 4. На входе в камеры сгорания 11 в магистрали 6 установлено средство распыления 12, например эжектор. Подача воздуха, обогащенного кислородом, в камеры сгорания 11 повышает эффективность сгорания топлива, и, как следствие этого, улучшает экологические характеристики продуктов сгорания, уменьшает загрязненность стенок камер сгорания и др. Введение средства распыления 12 дополнительно улучшает указанные характеристики путем повышения эффективности смешивания всех газово-жидкостных компонентов в камере сгорания 11.
В системе, соответствующей настоящему изобретению, может быть установлен смеситель 13. Этот смеситель может обеспечивать дополнительный поток воздуха по перепускной линии 14 из системы кондиционирования 3 в магистраль 6 подачи обогащенного кислородом воздуха. Такой перепуск воздуха на разных режимах регулирует концентрацию кислорода в магистрали 6, чтобы избежать взрывопожарную ситуацию на входе в камеры сгорания 11.
На режимах взлета и набора самолетом высоты, т.е. до наступления крейсерского режима, когда возможности маршевого двигателя 4 не позволяют в полной мере обеспечить генераторы 1 достаточным количеством воздуха, входная магистраль 2 системы соединена (через систему кондиционирования) линией 15 с ВСУ 9 для обеспечения подачи необходимого количества воздуха в генераторы 1. С камерами сгорания ВСУ 9 может быть связана магистраль 6 по линии 16, также через средство распыления.
Кроме того, система снабжена различной контрольно-регулировочной аппаратурой, например управляемыми кранами 17 и 18, датчиком 19 контроля давления и концентрации кислорода, обратными клапанами 20 и 21. Через управляемый кран 17 на некоторых режимах, например в аварийной ситуации, магистраль 6 подачи обогащенного кислородом воздуха связывается с элементами подачи кислорода в кабину экипажа и в пассажирскую кабину.
Следует понимать, что представленные в данном описании предпочтительные примеры выполнения настоящей системы никак не ограничивают заявляемое изобретение, и можно представить дополнительные модификации системы, объем которой ограничивается только представленной далее формулой изобретения.
Claims (6)
1. Система газоразделения и газораспределения самолета, содержащая генератор кислорода/азота, входной магистралью соединенный с системой кондиционирования, а выходной магистралью подачи воздуха, обогащенного азотом, связанный с системой наддува топливных баков, при этом выходная магистраль генератора подачи воздуха, обогащенного кислородом, соединена с камерами сгорания маршевого двигателя самолета и снабжена контрольно-регулировочной аппаратурой, а перед входом в камеры сгорания - средством распыления для повышения эффективности сгорания.
2. Система по п.1, в которой контрольно-регулировочная аппаратура содержит смеситель газа, установленный в указанной выходной магистрали воздуха, обогащенного кислородом, и соединенный перепускной линией с системой кондиционирования для перепуска части воздуха из системы кондиционирования в указанную выпускную магистраль воздуха, обогащенного кислородом.
3. Система по п.1, в которой указанный генератор кислорода/азота указанной входной магистралью дополнительно соединен со вспомогательной силовой установкой для приема воздуха до крейсерского режима полета самолета.
4. Система по п.2, в которой указанная выходная магистраль воздуха, обогащенного кислородом, дополнительно соединена со вспомогательной силовой установкой.
5. Система по п.2, в которой указанное средство распыления воздуха, обогащенного кислородом, выполнено в виде эжектора.
6. Система по п.2, в которой выходная магистраль воздуха, обогащенного азотом, дополнительно соединена с техническим отсеком и отсеком вспомогательной силовой установки.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005109257/11A RU2284283C1 (ru) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | Система газоразделения и газораспределения самолета |
| PCT/RU2006/000150 WO2006104427A1 (fr) | 2005-03-31 | 2006-03-30 | Systeme de separation et de distribution de gaz destine a un avion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005109257/11A RU2284283C1 (ru) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | Система газоразделения и газораспределения самолета |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2284283C1 true RU2284283C1 (ru) | 2006-09-27 |
Family
ID=37053625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005109257/11A RU2284283C1 (ru) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | Система газоразделения и газораспределения самолета |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2284283C1 (ru) |
| WO (1) | WO2006104427A1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2661258C2 (ru) * | 2015-12-03 | 2018-07-13 | Зодиак Аэротекникс | Система нейтрального газа для топливного бака воздушного судна, приспособленная для вычисления количества кислорода, присутствующего в нейтральном газе, нагнетаемом в указанный бак |
| RU2753859C2 (ru) * | 2017-01-09 | 2021-08-24 | Зодиак Аэротекникс | Измерительное устройство для измерения количества кислорода, присутствующего в газе, и модуль разделения воздуха, содержащий такое измерительное устройство |
| RU2800468C2 (ru) * | 2018-11-23 | 2023-07-21 | Зодиак Аэротекникс | Генератор инертного газа для системы инертирования топливного бака летательного аппарата и способ инертирования |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9410A (en) * | 1852-11-16 | Improvement in printing-presses | ||
| US4827716A (en) * | 1987-12-14 | 1989-05-09 | Sundstrand Corporation | Dual function gas generation system for on board installation on turbine powered aircraft |
| US5131225A (en) * | 1990-08-31 | 1992-07-21 | Sundstrand Corporation | Apparatus for separating and compressing oxygen from an air stream |
-
2005
- 2005-03-31 RU RU2005109257/11A patent/RU2284283C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-03-30 WO PCT/RU2006/000150 patent/WO2006104427A1/ru active Application Filing
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2661258C2 (ru) * | 2015-12-03 | 2018-07-13 | Зодиак Аэротекникс | Система нейтрального газа для топливного бака воздушного судна, приспособленная для вычисления количества кислорода, присутствующего в нейтральном газе, нагнетаемом в указанный бак |
| RU2753859C2 (ru) * | 2017-01-09 | 2021-08-24 | Зодиак Аэротекникс | Измерительное устройство для измерения количества кислорода, присутствующего в газе, и модуль разделения воздуха, содержащий такое измерительное устройство |
| RU2800468C2 (ru) * | 2018-11-23 | 2023-07-21 | Зодиак Аэротекникс | Генератор инертного газа для системы инертирования топливного бака летательного аппарата и способ инертирования |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2006104427A1 (fr) | 2006-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1375349B1 (en) | Oxygen/inert gas generator | |
| RU2433067C2 (ru) | Система улучшения качества воздуха в герметической кабине воздушного судна | |
| US7374601B2 (en) | Air separation system and method with modulated warning flow | |
| RU2673123C2 (ru) | Способ и устройство для снабжения инертным газом топливного бака | |
| US20060243859A1 (en) | On-board system for generating and supplying oxygen and nitrogen | |
| US7608131B2 (en) | Three flow architecture and method for aircraft OBIGGS | |
| US7172156B1 (en) | Increasing the performance of aircraft on-board inert gas generating systems by turbocharging | |
| US6585192B2 (en) | Vented compartment inerting system | |
| CN101376493A (zh) | 新型机载制氧-制氮耦合系统 | |
| CA2845141C (en) | Aircraft air supply system for reducing an effective altitude of a flight deck | |
| US10654582B2 (en) | Fuel separation unit for inert gas generating system | |
| CN110126593A (zh) | 一种基于分子筛吸附的车载补氧系统及方法 | |
| RU2284283C1 (ru) | Система газоразделения и газораспределения самолета | |
| US10105639B2 (en) | Inert gas generation system, and an aircraft fuel tank inerting system implementing said inert gas generation system | |
| JP4345917B2 (ja) | ガス発生システム、およびガス発生方法 | |
| RU2698268C1 (ru) | Система для инертирования и способ генерирования инертного газа на воздушном судне, действующие без сбора наружного воздуха | |
| US7442238B2 (en) | Means for air fractionization | |
| EP3845462A1 (en) | Fuel tank inerting system and method | |
| EP1354794B1 (de) | Anordnung zur Erzeugung von Wasser an Bord eines Luftfahrzeuges | |
| US20210206504A1 (en) | Fuel tank inerting system and method | |
| US20200116090A1 (en) | Vehicle oxygen-enriched cabin air system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090401 |