RU2384488C2

RU2384488C2 - Method and device for air cooling and their application for aircraft

Info

Publication number: RU2384488C2
Application number: RU2007109328/11A
Authority: RU
Inventors: Томас ШЕРЕР (DE); Томас ШЕРЕР; Рюдигер ШМИДТ (DE); Рюдигер ШМИДТ; Александр СОЛНЦЕВ (DE); Александр СОЛНЦЕВ
Original assignee: Эйрбас Дойчланд Гмбх
Priority date: 2004-08-16
Filing date: 2005-08-11
Publication date: 2010-03-20
Also published as: RU2007109328A; BRPI0513407A

Abstract

FIELD: air transport.

SUBSTANCE: air cooling device contains the first area of air intake, the first line and the second line. The first area of air intake is purposed for intake of the first flow of cooling air from the first air conditioning unit; it is located in incoming air channel of the first air conditioning unit. The first line is purposed for delivery of cooling air flow to air cooling device. The second line is purposed for direction of delivered air after its cooling to inert gas generation system. The method of air cooling at aircraft includes intake of the first flow of cooling air from the first air conditioning unit in the first area of air intake located in incoming air channel of the first air conditioning unit; further cooling of delivered air by the first flow of cooling air and its delivery after cooling to inert gas generation system.

EFFECT: weight reduction of air cooling device.

13 cl, 3 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к охлаждению воздуха на летательном аппарате. Более конкретно, настоящее изобретение относится к устройству охлаждения воздуха на летательном аппарате, способу охлаждения воздуха на летательном аппарате, применению соответствующего устройства охлаждения воздуха на летательном аппарате, а также к летательному аппарату, содержащему соответствующее устройство охлаждения воздуха.The present invention relates to air cooling in an aircraft. More specifically, the present invention relates to an air cooling device in an aircraft, a method for cooling air in an aircraft, the use of an appropriate air cooling device in an aircraft, and also to an aircraft containing an appropriate air cooling device.

На летательных аппаратах используются так называемые бортовые системы генерации инертного газа (OBIGGS-системы). Такие OBIGGS-системы применяются, например, для генерации азота, который используется для вытеснения кислорода из топливных баков. В качестве источника воздуха для генерации инертного газа используется воздух, отбираемый из двигателей или из вспомогательных силовых установок (ВСУ). Горячий отобранный воздух, имеющий температуру порядка 200°С, должен быть охлажден до определенной температуры, и его давление должно быть снижено. Технические решения, используемые в настоящее время, предусматривают использование теплообменника с воздушным охлаждением, в котором охлаждается отбираемый воздух. Количество отбираемого воздуха и его давление регулируются с помощью отсечного клапана. Для охлаждения используется забортный воздух, который в режиме полета обеспечивается через канал набегающего потока, а при нахождении летательного аппарата на земле обеспечивается дополнительным устройством (вентилятор, эжекторный насос). Температура воздуха, отбираемого для OBIGGS-системы, регулируется с помощью перепускного клапана и датчика температуры.On aircraft, the so-called inert gas generation systems (OBIGGS systems) are used. Such OBIGGS systems are used, for example, to generate nitrogen, which is used to displace oxygen from fuel tanks. As an air source for inert gas generation, air is taken from engines or from auxiliary power units (APU). Hot sampled air having a temperature of about 200 ° C. must be cooled to a certain temperature and its pressure must be reduced. The technical solutions currently in use include the use of an air-cooled heat exchanger in which the sampled air is cooled. The amount of air drawn and its pressure are regulated by means of a shut-off valve. Outboard air is used for cooling, which in flight mode is provided through the free-flow channel, and when the aircraft is on the ground it is provided with an additional device (fan, ejector pump). The temperature of the air sampled for the OBIGGS system is controlled by a bypass valve and a temperature sensor.

Для подготовки воздуха, отобранного для OBIGGS-системы, может использоваться теплообменник с охлаждением воздухом и отдельный канал поступления набегающего воздушного потока с дополнительным оборудованием (вентилятор или эжекторный насос) для обеспечения работы системы при нахождении летательного аппарата на земле. Использование канала набегающего воздушного потока влечет за собой увеличение веса летательного аппарата. Встраивание канала набегающего воздушного потока в существующий летательный аппарат может создавать серьезные технические проблемы. Кроме того, дополнительный канал набегающего воздушного потока создает значительное аэродинамическое сопротивление. Два дополнительных отверстия (входное и выходное отверстия канала набегающего воздушного потока) ослабляют несущую конструкцию, и поэтому требуется ее соответствующее усиление, что также увеличивает вес.To prepare the air selected for the OBIGGS system, an air-cooled heat exchanger and a separate incoming air flow channel with additional equipment (a fan or an ejector pump) can be used to ensure the operation of the system when the aircraft is on the ground. The use of a free air flow channel entails an increase in the weight of the aircraft. Embedding an air flow channel into an existing aircraft can create serious technical problems. In addition, an additional free air flow channel creates significant aerodynamic drag. Two additional openings (inlet and outlet openings of the incoming air channel) weaken the supporting structure, and therefore, its corresponding reinforcement is required, which also increases the weight.

Целью настоящего изобретения является создание улучшенной системы охлаждения воздуха на летательном аппарате.The aim of the present invention is to provide an improved air cooling system on an aircraft.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения указанная цель достигается за счет использования устройства охлаждения воздуха, содержащего первую зону отбора, первую линию и вторую линию, причем в первой зоне отбора первый поток охлаждающего воздуха может быть отобран из первого устройства кондиционирования воздуха. Первый поток охлаждающего воздуха после его отбора может направляться по первой линии для охлаждения подаваемого воздуха, и после охлаждения подаваемый воздух по второй линии может подаваться в систему генерации инертного газа.In accordance with one embodiment of the present invention, this objective is achieved by using an air cooling device comprising a first extraction zone, a first line and a second line, wherein in the first extraction zone, a first flow of cooling air can be taken from the first air conditioning device. The first stream of cooling air after its selection can be directed along the first line to cool the supplied air, and after cooling, the supplied air through the second line can be supplied to the inert gas generation system.

Поскольку охлаждающий воздух отбирается из устройства кондиционирования воздуха, то подача охлаждающего воздуха в устройство охлаждения воздуха может быть обеспечена и в полете, и на земле. Такое решение не требует использования отдельного канала набегающего воздушного потока, и в результате уменьшается общий вес летательного аппарата, и повышается прочность его фюзеляжа. Кроме того, за счет использования охлаждающего воздуха из устройства кондиционирования воздуха и отсутствия необходимости в дополнительном канале набегающего воздушного потока исключается увеличение аэродинамического сопротивления, связанное с использованием таких каналов, Дополнительное достоинство предлагаемого в изобретении устройства охлаждения воздуха заключается в том, что его установка на летательном аппарате более проста и требует меньше места размещения.Since cooling air is taken from the air conditioning device, the supply of cooling air to the air cooling device can be provided both in flight and on the ground. This solution does not require the use of a separate channel of the incoming air flow, and as a result, the total weight of the aircraft decreases, and the strength of its fuselage increases. In addition, due to the use of cooling air from the air conditioning device and the absence of the need for an additional air flow channel, the increase in aerodynamic drag associated with the use of such channels is eliminated. An additional advantage of the air cooling device proposed in the invention is that it is mounted on an aircraft simpler and requires less placement.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения первая зона отбора размещается в канале набегающего воздушного потока или на канале первого устройства кондиционирования воздуха, причем охлаждение подаваемого воздуха осуществляется в теплообменнике. После отбора первого потока охлаждающего воздуха и до охлаждения подаваемого воздуха первый поток охлаждающего воздуха имеет первую температуру. Перед охлаждением подаваемый воздух имеет вторую температуру, причем первая температура ниже, чем вторая температура.In accordance with another embodiment of the present invention, the first extraction zone is located in the channel of the incoming air flow or on the channel of the first air conditioning device, and the cooling of the supplied air is carried out in a heat exchanger. After the selection of the first flow of cooling air and before cooling the supply air, the first flow of cooling air has a first temperature. Before cooling, the supplied air has a second temperature, the first temperature being lower than the second temperature.

Расположение первой зоны отбора в канале набегающего воздушного потока устройства кондиционирования воздуха обладает тем преимуществом, что для охлаждения подаваемого воздуха может быть использован наружный воздух (набегающий поток), используемый для охлаждения в устройстве кондиционирования воздуха. Достоинством предлагаемого в изобретении устройства является то, что охлаждение подаваемого воздуха осуществляется с помощью теплообменника, что обеспечивает эффективную теплопередачу.The location of the first extraction zone in the channel of the incoming air flow of the air conditioning apparatus has the advantage that outside air (free flow) used for cooling in the air conditioning apparatus can be used to cool the supplied air. The advantage of the device proposed in the invention is that the cooling of the supplied air is carried out by means of a heat exchanger, which ensures efficient heat transfer.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения устройство охлаждения воздуха дополнительно содержит выходной канал, через который выпускается первый поток охлаждающего воздуха после осуществления охлаждения, причем пропускная способность выходного канала может регулироваться. Таким образом, если в полете оказывается, что необходимое количество охлаждающего воздуха для теплообменника превышает его фактическую подачу, то можно дополнительно увеличить проходное сечение выходного канала для увеличения количества пропускаемого охлаждающего воздуха.According to another embodiment of the present invention, the air cooling device further comprises an outlet channel through which a first stream of cooling air is discharged after cooling has been carried out, the output channel capacity being adjustable. Thus, if in flight it turns out that the required amount of cooling air for the heat exchanger exceeds its actual supply, then it is possible to further increase the flow area of the outlet channel to increase the amount of transmitted cooling air.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения устройство охлаждения воздуха дополнительно содержит вторую зону отбора, в которой из канала набегающего воздушного потока второго устройства кондиционирования воздуха может быть отобран второй поток охлаждающего воздуха. После отбора второго потока охлаждающего воздуха и до охлаждения подаваемого воздуха второй поток охлаждающего воздуха имеет третью температуру, которая ниже второй температуры. Далее, после того, как происходит отбор, первый поток охлаждающего воздуха может быть смешан со вторым потоком охлаждающего воздуха, и после смешивания полученный поток может использоваться для охлаждения подаваемого воздуха.According to another embodiment of the present invention, the air cooling device further comprises a second sampling zone, in which a second cooling air stream can be taken from the free air channel of the second air conditioning device. After taking a second stream of cooling air and before cooling the supply air, the second stream of cooling air has a third temperature that is lower than the second temperature. Further, after the selection takes place, the first stream of cooling air can be mixed with the second stream of cooling air, and after mixing, the resulting stream can be used to cool the supplied air.

Таким образом, обеспечивается резервирование получения охлаждающего воздуха. В случае отказа одной из двух зон отбора воздуха (или соответствующих трубопроводов, или клапанов, или других элементов) подача требуемого количества охлаждающего воздуха в теплообменник может обеспечиваться из другой зоны отбора. Таким образом, надежность работы бортового оборудования существенно повышается.Thus, redundancy of receiving cooling air is provided. In case of failure of one of the two air extraction zones (or corresponding pipelines, or valves, or other elements), the supply of the required amount of cooling air to the heat exchanger can be provided from the other extraction zone. Thus, the reliability of on-board equipment is significantly increased.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения устройство охлаждения воздуха дополнительно содержит первый клапан, с помощью которого может регулироваться общее количество подаваемого воздуха.According to another embodiment of the present invention, the air cooling device further comprises a first valve, with which the total amount of air supplied can be controlled.

С помощью первого клапана может быть произведена отсечка подачи воздуха в OBIGGS-систему так, что в случае выхода из строя теплообменника можно отключить подачу в OBIGGS-систему потока очень горячего воздуха (подаваемый воздух). Таким образом, надежность работы бортового оборудования существенно повышается.Using the first valve, the air supply to the OBIGGS system can be cut off so that in case of failure of the heat exchanger, the flow of very hot air (supplied air) to the OBIGGS system can be turned off. Thus, the reliability of on-board equipment is significantly increased.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения устройство охлаждения воздуха дополнительно содержит датчик температуры, с помощью которого можно измерять четвертую температуру. Четвертая температура соответствует температуре подаваемого воздуха после осуществления охлаждения.According to another embodiment of the present invention, the air cooling device further comprises a temperature sensor with which a fourth temperature can be measured. The fourth temperature corresponds to the temperature of the supplied air after cooling.

Постоянный контроль температуры подаваемого воздуха после теплообменника или после того, как будет осуществлено охлаждение, дает возможность учитывать нежелательные изменения температуры подаваемого воздуха или противодействовать таким изменениям с помощью соответствующих регулирующих устройств. Например, датчик температуры может быть выполнен с возможностью резервирования.Constant monitoring of the temperature of the supplied air after the heat exchanger or after cooling has been carried out makes it possible to take into account undesirable changes in the temperature of the supplied air or to counteract such changes using appropriate control devices. For example, the temperature sensor may be configured to be redundant.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения устройство охлаждения воздуха дополнительно содержит второй клапан и обводную линию, причем пропускная способность обводной линии может регулироваться с помощью второго клапана.According to another embodiment of the present invention, the air cooling device further comprises a second valve and a bypass line, wherein the throughput of the bypass line can be controlled by a second valve.

Например, перепуск подаваемого воздуха через обводную линию в соответствии с настоящим изобретением может регулироваться с помощью второго клапана так, что возможно регулирование температуры подаваемого воздуха после теплообменника. Таким образом, например, можно воздействовать на регулирование температуры без непосредственного вмешательства в контур охлаждения теплообменника.For example, the bypass of the supply air through the bypass line in accordance with the present invention can be controlled by a second valve so that it is possible to control the temperature of the supply air after the heat exchanger. Thus, for example, it is possible to influence the temperature control without directly interfering with the cooling circuit of the heat exchanger.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения устройство охлаждения воздуха дополнительно содержит первый контроллер, который управляет первым клапаном или вторым клапаном, или измеряет пятую температуру с помощью первого датчика температуры.According to another embodiment of the present invention, the air cooling device further comprises a first controller that controls the first valve or the second valve, or measures the fifth temperature using the first temperature sensor.

Электронное управление клапанами или электронный контроль температуры дает возможность эффективного, быстрого и точного управления важных параметров контура охлаждения, например общего количества подаваемого воздуха или количества воздуха, который проходит через теплообменник без охлаждения.Electronic valve control or electronic temperature control enables efficient, quick and accurate control of important parameters of the cooling circuit, such as the total amount of air supplied or the amount of air that passes through the heat exchanger without cooling.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения устройство охлаждения воздуха дополнительно содержит по меньшей мере один элемент из группы, состоящей из второго контроллера, второго датчика температуры и третьего клапана. При этом первый контроллер имеет конструкцию, которая отличается от конструкции второго контроллера так, что в случае отказа первого контроллера его функции начинает выполнять второй контроллер. В случае отказа первого датчика температуры его функции начинает выполнять второй датчик температуры, и в случае отказа первого клапана его функции начинает выполнять третий клапан.According to another embodiment of the present invention, the air cooling device further comprises at least one element from the group consisting of a second controller, a second temperature sensor and a third valve. Moreover, the first controller has a design that differs from the design of the second controller so that in the event of a failure of the first controller, the second controller begins to perform its functions. In the event of a failure of the first temperature sensor, the second temperature sensor begins to perform its function, and in the event of a failure of the first valve, the third valve begins to perform its function.

Это означает, что даже в случае возникновения аварийной ситуации на борту, при которой, например, выходит из строя одна или несколько бортовых систем, надежность охлаждения подаваемого воздуха и соответствующего регулирования подачи подаваемого воздуха в OBIGGS-систему обеспечивается путем резервирования контроллеров, которое может выполняться, например, за счет использования нескольких контроллеров разной конструкции и их размещения в разных местах летательного аппарата, и с помощью резервирования регулирующих клапанов и датчиков температуры.This means that even in the event of an emergency on board, in which, for example, one or more on-board systems fails, the reliability of cooling the supplied air and the corresponding regulation of the supply of air to the OBIGGS system is ensured by redundant controllers, which can be performed, for example, through the use of several controllers of different designs and their placement in different places of the aircraft, and by redundant control valves and sensors eratury.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен способ охлаждения воздуха на летательном аппарате. Способ содержит следующие стадии: отбор первого потока охлаждающего воздуха из первого устройства кондиционирования воздуха в первой зоне отбора, охлаждение подаваемого воздуха первым потоком охлаждающего воздуха и после осуществления охлаждения направление подаваемого воздуха в систему генерации инертного газа. Таким образом, предлагается способ обеспечения OBIGGS-системы охлаждающим воздухом без необходимости использования дополнительного канала набегающего воздушного потока. При этом исключается увеличение аэродинамического сопротивления летательного аппарата, и предотвращается ослабление его несущей конструкции, которое связано с установкой дополнительного канала набегающего воздушного потока.In accordance with another aspect of the present invention, a method for cooling air in an aircraft is provided. The method comprises the following steps: taking a first stream of cooling air from a first air conditioning device in a first extraction zone, cooling the supplied air with a first stream of cooling air, and after cooling, directing the supplied air to the inert gas generation system. Thus, a method is provided for providing an OBIGGS system with cooling air without the need for an additional free air flow channel. This eliminates the increase in aerodynamic drag of the aircraft, and prevents the weakening of its supporting structure, which is associated with the installation of an additional channel of the incoming air flow.

Другие достоинства предлагаемого в изобретении устройства указываются в зависимых пунктах формулы.Other advantages of the device according to the invention are indicated in the dependent claims.

Ниже со ссылками на прилагаемые чертежи дается описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения.Below with reference to the accompanying drawings, a description is given of preferred embodiments of the present invention.

Фигура 1 - схема устройства охлаждения воздуха или устройства подачи воздуха.Figure 1 is a diagram of an air cooling device or an air supply device.

Фигура 2 - схема устройства кондиционирования воздуха.Figure 2 is a diagram of an air conditioning device.

Фигура 3 - схема устройства охлаждения воздуха в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.Figure 3 is a diagram of an air cooling device in accordance with one embodiment of the present invention.

В нижеприведенном описании чертежей используются одинаковые ссылочные обозначения для одинаковых или сходных элементов.In the following description of the drawings, the same reference signs are used for the same or similar elements.

На фигуре 1 приведена схема устройства охлаждения воздуха. Устройство охлаждения воздуха используется для охлаждения потока 26 воздуха, отбираемого для OBIGGS-системы (на фигуре 1 не показана). Устройство охлаждения воздуха содержит теплообменник 17, который обеспечивает охлаждение потока 26 воздуха, отбираемого для подачи в систему.The figure 1 shows a diagram of an air cooling device. An air cooling device is used to cool the air stream 26 taken for the OBIGGS system (not shown in FIG. 1). The air cooling device comprises a heat exchanger 17, which provides cooling of the air stream 26, taken for supply to the system.

Поток 26 воздуха отбирается из двигателей или из вспомогательных силовых установок (ВСУ). В большинстве случаев поток 26 отбираемого или подаваемого воздуха имеет температуру порядка 200°С, которая понижается в теплообменнике 17. Для этого поток 26 отбираемого воздуха через входную линию 18 подается в теплообменник 17, где он охлаждается и далее подается в OBIGGS-систему воздуха по линии 19 (воздушный поток 3). Теплообменник 17 имеет воздушное охлаждение. В такой схеме охлаждение воздуха осуществляется потоком 10 охлаждающего воздуха, который проходит по каналу 22, 23 набегающего воздушного потока. Кроме того, для обеспечения подачи соответствующего количества охлаждающего воздуха при работе на земле используется эжекторный насос или вентилятор 24. Далее, поток 25 охлаждающего воздуха выбрасывается в атмосферу.The air stream 26 is taken from the engines or from the auxiliary power plants (APU). In most cases, the sampled or supplied air stream 26 has a temperature of the order of 200 ° C, which decreases in the heat exchanger 17. For this, the sampled air stream 26 is supplied through the inlet line 18 to the heat exchanger 17, where it is cooled and then fed to the OBIGGS air system through the line 19 (air flow 3). The heat exchanger 17 has air cooling. In such a scheme, air cooling is carried out by the flow of cooling air 10, which passes through the channel 22, 23 of the incoming air flow. In addition, an ejector pump or fan 24 is used to provide the appropriate amount of cooling air when working on the ground. Further, the cooling air stream 25 is discharged into the atmosphere.

Для контроля потока 26 отбираемого воздуха, который охлаждается в теплообменнике, используется датчик 12 температуры. В качестве предохранительного устройства, обеспечивающего прекращение подачи в OBIGGS-систему потока 3 отбираемого воздуха, используется отсечный клапан 13. Кроме того, возможность регулирования температуры обеспечивается за счет использования обводной линии 21 и перепускного клапана 20, с помощью которых воздух поступает в обход теплообменника.To control the flow 26 of the extracted air, which is cooled in the heat exchanger, a temperature sensor 12 is used. A shut-off valve 13 is used as a safety device to ensure that the flow of selected air to the OBIGGS system 3 is shut off. In addition, the temperature can be controlled by using the bypass line 21 and the bypass valve 20, by which air enters the heat exchanger.

Количество и давление отбираемого воздуха регулируется клапаном 13. Использование отдельных теплообменников 17 и канала 22, 23 набегающего воздушного потока влечет за собой увеличение веса летательного аппарата. Встраивание отдельных теплообменников 17 и канала 22, 23 набегающего воздушного потока в существующий летательный аппарат может создавать серьезные технические проблемы. Дополнительный канал 22, 23 набегающего воздушного потока увеличивает аэродинамическое сопротивление летательного аппарата. Два дополнительных отверстия (входное и выходное отверстия канала набегающего воздушного потока) ослабляют несущую конструкцию, и поэтому требуется ее соответствующее усиление, что также увеличивает вес. Кроме того, дополнительный теплообменник 17 требует дополнительного технического обслуживания.The quantity and pressure of the extracted air is regulated by the valve 13. The use of separate heat exchangers 17 and the channel 22, 23 of the incoming air flow entails an increase in the weight of the aircraft. The integration of individual heat exchangers 17 and the channel 22, 23 of the incoming air flow in an existing aircraft can create serious technical problems. An additional air flow channel 22, 23 increases the aerodynamic drag of the aircraft. Two additional openings (inlet and outlet openings of the incoming air channel) weaken the supporting structure, and therefore, its corresponding reinforcement is required, which also increases the weight. In addition, the additional heat exchanger 17 requires additional maintenance.

На фигуре 2 представлена схема устройства 4 кондиционирования воздуха, которое в соответствии с изобретением может использоваться для отбора охлаждающего воздуха и подачи его в устройство охлаждения. Как показано на фигуре 1, устройство 4 кондиционирования воздуха (модуль) системы генерации воздуха (AGS) летательного аппарата содержит контур охлаждения, в который входит компрессор 6, турбина 201, испаритель 202, осушитель 203 воздуха, подогреватель 204, основной теплообменник 7, теплообменник 205, вентилятор 206 с воздушным циклом и несколько клапанов 208, 209, 210.The figure 2 presents a diagram of a device 4 for air conditioning, which in accordance with the invention can be used to select cooling air and supply it to the cooling device. As shown in figure 1, the air conditioning device (module) 4 of the aircraft’s air generation system (AGS) comprises a cooling circuit, which includes a compressor 6, a turbine 201, an evaporator 202, an air dryer 203, a heater 204, a main heat exchanger 7, a heat exchanger 205 fan 206 with an air cycle and several valves 208, 209, 210.

Система генерации воздуха используется для выработки свежего воздуха, который подается в салон и кабину экипажа летательного аппарата. Для генерации воздуха используется поток воздуха, отбираемого из двигателей или из вспомогательных силовых установок. Горячий отбираемый воздух, который имеет температуру порядка 200°С, охлаждается, и его давление понижается. Для охлаждения используется забортный воздух, который во время полета поступает через канал 28 набегающего воздушного потока (поток 10), а при нахождении летательного аппарата на земле обеспечивается вентилятором 206 с воздушным циклом. Система генерации воздуха (AGS) содержит два одинаковых устройства 4 кондиционирования воздуха.The air generation system is used to generate fresh air, which is supplied to the cabin and the cockpit of the aircraft. To generate air, a stream of air taken from engines or from auxiliary power units is used. The hot bleed air, which has a temperature of about 200 ° C., is cooled and its pressure decreases. Outboard air is used for cooling, which during flight enters through the channel 28 of the incoming air stream (stream 10), and when the aircraft is on the ground it is provided with a fan 206 with an air cycle. The air generation system (AGS) comprises two identical air conditioning devices 4.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения внутри устройства кондиционирования воздуха обеспечивается зона отбора охлаждающего воздуха. В этом случае температура отбираемого охлаждающего воздуха ниже температуры подаваемого воздуха, который должен охлаждаться. Например, первой зоной отбора воздуха может быть канал 28 набегающего воздушного потока устройства 4 кондиционирования воздуха.According to one embodiment of the present invention, a cooling air extraction zone is provided inside the air conditioning apparatus. In this case, the temperature of the extracted cooling air is lower than the temperature of the supplied air, which must be cooled. For example, the first air sampling zone may be an air flow channel 28 of the air conditioning apparatus 4.

На фигуре 3 представлена схема устройства охлаждения воздуха в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Как показано на фигуре 3, устройство охлаждения воздуха содержит следующие основные элементы: первую зону 1 отбора воздуха, вторую зону 2 отбора воздуха, линии подачи 18, 19 и теплообменник 17. Безусловно могут использоваться и другие зоны отбора воздуха, например в дополнительных входных каналах 8, 9 набегающего воздушного потока. При этом обеспечивается дополнительное резервирование, то есть снижается вероятность отказа системы.Figure 3 is a diagram of an air cooling device in accordance with one embodiment of the present invention. As shown in figure 3, the air cooling device contains the following main elements: the first air sampling zone 1, the second air sampling zone 2, supply lines 18, 19 and the heat exchanger 17. Other air sampling zones can certainly be used, for example, in additional inlet channels 8 9 free airflow. This provides additional redundancy, that is, the probability of system failure is reduced.

В этом случае первая зона 1 отбора воздуха устройства охлаждения воздуха размещается в канале 8 набегающего воздушного потока или на этом канале, через который поток 10 охлаждающего воздуха поступает в теплообменник первой AGS-системы или в устройство 4 кондиционирования воздуха. Поток 10 охлаждающего воздуха поступает снаружи и имеет соответствующую низкую температуру. Вторая зона 2 отбора воздуха размещается в канале 9 набегающего воздушного потока или на этом канале, через который поток 11 охлаждающего воздуха поступает в теплообменник второй AGS-системы или в устройство 5 кондиционирования воздуха.In this case, the first air sampling zone 1 of the air cooling device is located in the channel 8 of the incoming air stream or on this channel, through which the cooling air stream 10 enters the heat exchanger of the first AGS system or the air conditioning device 4. The cooling air stream 10 is supplied externally and has a correspondingly low temperature. The second air sampling zone 2 is located in the free air channel 9 or on this channel, through which the cooling air stream 11 enters the heat exchanger of the second AGS system or the air conditioning device 5.

Воздух, отбираемый в зонах 1, 2, поступает в трубопровод 22 так, что отбираемый охлаждающий воздух может быть подан в теплообменник 17. Подача охлаждающего воздуха в теплообменник OBIGGS-системы может обеспечиваться как на земле, так и во время полета, если по меньшей мере один из модулей 4, 5 включен и работоспособен, то есть если открыт хотя бы частично по меньшей мере один из входных каналов 8, 9 набегающего воздушного потока. Для этого необходимы ответвления 1, 2 охлаждающего воздуха от обоих каналов 8, 9 набегающего воздушного потока. Обратные клапаны 6, 7, установленные в отходящей линии 22, предотвращают обратный выход охлаждающего воздуха в том случае, когда каналы 8, 9 набегающего воздушного потока из-за неисправности остаются закрытыми в полете. Количество поступающего охлаждающего воздуха может быть нерегулируемым. Каналы 8, 9 набегающего воздушного потока устройств 4, 5 кондиционирования воздуха и отходящие линии 22 могут быть рассчитаны так, чтобы необходимое количество охлаждающего воздуха для теплообменника 17 OBIGGS-системы обеспечивалось при всех условиях полета и режимах работы систем AGS и OBIGGS. В этом случае выходной канал 23 OBIGGS-системы может быть нерегулируемым.The air taken in zones 1, 2 enters the pipe 22 so that the taken cooling air can be supplied to the heat exchanger 17. The supply of cooling air to the heat exchanger of the OBIGGS system can be provided both on the ground and during flight, if at least one of the modules 4, 5 is turned on and operational, that is, if at least partially at least one of the input channels 8, 9 of the incoming air flow is open. For this, branches 1, 2 of cooling air from both channels 8, 9 of the incoming air flow are necessary. Non-return valves 6, 7 installed in the exhaust line 22, prevent the return of cooling air in the case when the channels 8, 9 of the incoming air flow due to a malfunction remain closed in flight. The amount of incoming cooling air may be unregulated. The air flow channels 8, 9 of the air conditioning devices 4, 5 and exhaust lines 22 can be designed so that the required amount of cooling air for the heat exchanger 17 of the OBIGGS system is provided under all flight conditions and operating modes of the AGS and OBIGGS systems. In this case, the output channel 23 of the OBIGGS system may be unregulated.

Если оказывается, что невозможно обеспечить необходимое количество охлаждающего воздуха для теплообменника 17 OBIGGS-системы при всех условиях и режимах полета, то выходной канал 23 OBIGGS-системы может быть выполнен регулируемым. В этом случае выходной канал 23 OBIGGS-системы содержит заслонку 27 (или клапан, или аналогичное устройство), которая находится в оптимальном фиксированном положении, когда количество поступающего охлаждающего воздуха достаточно для получения необходимой температуры отбираемого воздуха для OBIGGS-системы, и указанная заслонка 27 (или клапан, или аналогичное устройство) открывается, когда количество охлаждающего воздуха недостаточно. Чем больше открыта заслонка 27, тем большее отрицательное давление создается в выходном канале 23 так, что падение давления в теплообменнике 17 OBIGGS-системы увеличивается, и количество проходящего охлаждающего воздуха растет.If it turns out that it is impossible to provide the required amount of cooling air for the heat exchanger 17 of the OBIGGS system under all flight conditions and conditions, then the output channel 23 of the OBIGGS system can be made adjustable. In this case, the output channel 23 of the OBIGGS system contains a damper 27 (or a valve or similar device), which is in the optimal fixed position, when the amount of incoming cooling air is sufficient to obtain the required temperature of the extracted air for the OBIGGS system, and said damper 27 ( or valve (or similar device) opens when the amount of cooling air is insufficient. The more open the shutter 27, the greater the negative pressure is created in the outlet channel 23 so that the pressure drop in the heat exchanger 17 of the OBIGGS system increases and the amount of cooling air passing increases.

С помощью дополнительного устройства 24, которое может быть вентилятором или эжекторным насосом, может быть обеспечена требуемая величина потока 10, 11 охлаждающего воздуха в теплообменнике 17 при нахождении летательного аппарата на земле.With the help of an additional device 24, which can be a fan or an ejector pump, the required value of the flow of cooling air 10, 11 in the heat exchanger 17 can be provided when the aircraft is on the ground.

Поток 26 подаваемого воздуха, который может обеспечиваться двигателями или вспомогательными силовыми установками, подается в теплообменник 17 по трубопроводу 18. К отбираемому воздуху, который подается в OBIGGS-систему, предъявляются следующие требования: в зависимости от типа летательного аппарата должно обеспечиваться количество воздуха по меньшей мере от 0,01 кг/сек до 0,12 кг/сек. Температура должна быть примерно 76±6°С, а минимальное давление - примерно 1,7 бар (относительное давление). Из соображений безопасности вероятность отказа всей OBIGGS-системы (включая подачу воздуха) должна быть не более 10^-4. Вероятность перегрева (вероятность превышения температуры 200°С) ограничена величиной 10^-9.The supply air stream 26, which can be provided by engines or auxiliary power units, is supplied to the heat exchanger 17 through the pipe 18. The following requirements are imposed on the sampled air, which is supplied to the OBIGGS system: depending on the type of aircraft, at least an amount of air must be provided from 0.01 kg / s to 0.12 kg / s. The temperature should be approximately 76 ± 6 ° C and the minimum pressure should be approximately 1.7 bar (relative pressure). For safety reasons, the probability of failure of the entire OBIGGS system (including air supply) should be no more than 10 ^-4 . The probability of overheating (the probability of temperature exceeding 200 ° C) is limited to 10 ^-9 .

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения вся система удовлетворяет указанным требованиям.In accordance with one embodiment of the present invention, the entire system satisfies these requirements.

Температура, которую должен иметь поток 16 охлажденного воздуха, подаваемого в OBIGGS-систему, обеспечивается с помощью теплообменника 17, обводной линии 21 и соответствующего клапана 20. При таком устройстве можно, используя обводную линию 21, подмешивать неохлажденный воздух к охлажденному подаваемому воздух, выходящему из теплообменника 17 по трубопроводу 19. Это может потребоваться в то случае, когда температура подаваемого воздуха в трубопроводе 19 ниже температуры, необходимой для OBIGGS-системы.The temperature that the chilled air stream 16 must have at the OBIGGS system must be provided by means of a heat exchanger 17, a bypass line 21, and a corresponding valve 20. With such a device, by using a bypass line 21, uncooled air can be mixed with the chilled feed air leaving the heat exchanger 17 through the pipe 19. This may be required if the temperature of the supplied air in the pipe 19 is lower than the temperature required for the OBIGGS system.

Температура подаваемого воздуха в трубопроводе 19 измеряется с помощью датчика 12 температуры. Далее, устройство охлаждения воздуха снабжено клапанами 13, 36, которые регулируют общее количество воздуха, подаваемое в OBIGGS-систему. Для этой цели клапаны 13, 36, датчик 12 температуры и перепускной клапан 20 с помощью линий 28 - 35 соединены с соответствующими контроллерами 14, 15. В этом случае контроллеры 14, 15 управляют клапанами 13, 20 и 36 и получают информацию из датчика 12 температуры, то есть информацию о температуре подаваемого воздуха в трубопроводе 19.The temperature of the supplied air in the pipe 19 is measured using a temperature sensor 12. Further, the air cooling device is equipped with valves 13, 36, which regulate the total amount of air supplied to the OBIGGS system. For this purpose, the valves 13, 36, the temperature sensor 12 and the bypass valve 20 are connected via lines 28 - 35 to the respective controllers 14, 15. In this case, the controllers 14, 15 control the valves 13, 20 and 36 and receive information from the temperature sensor 12 , that is, information about the temperature of the supplied air in the pipe 19.

Для того чтобы минимизировать вероятность отказа устройства охлаждения воздуха и/или получить максимально возможный коэффициент готовности системы, обеспечиваются различные схемы резервирования. Например, для подачи охлаждающего воздуха могут использоваться различные устройства 4, 5 кондиционирования воздуха или различные клапаны 13, 36 для надежной отсечки подачи воздуха в OBIGGS-систему. Кроме того, помимо обратных клапанов 6, 7 могут использоваться и другие дополнительные обратные клапаны. Далее, могут использоваться дополнительная обводная линия 21 и дополнительный клапан 20 так, что в случае отказа одной обводной линии работа устройства будет обеспечиваться другой обводной линией. Кроме того, может использоваться несколько датчиков 12 температуры для дальнейшего повышения надежности системы.In order to minimize the likelihood of a failure of the air cooling device and / or to obtain the maximum possible system availability factor, various redundancy schemes are provided. For example, for supplying cooling air, various air conditioning devices 4, 5 or various valves 13, 36 can be used to reliably shut off the air supply to the OBIGGS system. In addition to the check valves 6, 7, other additional check valves can also be used. Further, an additional bypass line 21 and an additional valve 20 can be used so that in the event of a failure of one bypass line, the operation of the device will be provided by another bypass line. In addition, several temperature sensors 12 may be used to further improve system reliability.

Регулирование температуры и величины потока подаваемого воздуха осуществляется с помощью двух контроллеров 14, 15, имеющих различную конструкцию. В частности, контроллеры 14, 15 могут быть размещены в разных местах летательного аппарата так, чтобы уменьшить вероятность одновременного повреждения обоих контроллеров. Если один из контроллеров 14, 15 выходит из строя, то другой контроллер может выполнять функции отказавшего контроллера.The temperature and flow rate of the supplied air are controlled by two controllers 14, 15 having a different design. In particular, the controllers 14, 15 can be located in different places of the aircraft so as to reduce the likelihood of simultaneous damage to both controllers. If one of the controllers 14, 15 fails, then the other controller can perform the functions of a failed controller.

Достоинством изобретения является то, что для подачи охлаждающего воздуха в теплообменник OBIGGS-системы предлагается более компактная конструкция, имеющая меньший вес. При этом не требуется отдельный входной канал набегающего воздушного потока, то есть обеспечивается дополнительное уменьшение веса. Кроме того, предлагаемое в изобретении техническое решение обеспечивает более компактное размещение устройства на летательном аппарате. Поскольку не требуется дополнительный канал набегающего воздушного потока, то аэродинамическое сопротивление не увеличивается, и не происходит ослабление несущей конструкции летательного аппарата, связанное с установкой такого дополнительного канала. Соответственно, в этом случае отпадает необходимость в дополнительном усилении несущей конструкции, которое приводит к увеличению веса.An advantage of the invention is that to supply cooling air to the heat exchanger of the OBIGGS system, a more compact design with a lower weight is proposed. This does not require a separate inlet channel of the incoming air flow, that is, additional weight reduction is provided. In addition, the proposed invention in the technical solution provides a more compact placement of the device on the aircraft. Since an additional channel of the oncoming air flow is not required, the aerodynamic drag does not increase, and there is no weakening of the supporting structure of the aircraft associated with the installation of such an additional channel. Accordingly, in this case, there is no need for additional reinforcement of the supporting structure, which leads to an increase in weight.

Осуществление изобретения не ограничивается предпочтительными вариантами, описанными со ссылками на фигуры. Напротив, могут быть предложены различные варианты, в которых используется предложенное в изобретении техническое решение и его основные отличительные признаки, даже в случае использования вариантов, которые отличаются от раскрытых в описании.The implementation of the invention is not limited to the preferred options described with reference to the figures. On the contrary, can be offered various options that use the proposed invention in the invention and its main distinguishing features, even in the case of using options that differ from those described in the description.

Claims

1. An air cooling device, comprising: a first air sampling zone, a first line, a second line, the first air sampling zone being adapted to take a first cooling air stream from a first air conditioning device and is located in an incoming air channel of a first air conditioning device, a first line designed to supply a first flow of cooling air to the device for cooling the incoming air, and the second line is designed to direct the supplied air through e cooling in an inert gas generation system.

2. The air cooling device according to claim 1, in which the supplied air is cooled in the heat exchanger, after taking the first cooling air stream and before the supplied air is cooled, the first cooling air stream has a first temperature, the supplied air has a second temperature before cooling, and the first temperature below the second temperature.

3. The cooling device according to one of claims 1 and 2, which further comprises an output channel through which the first flow of cooling air can be released outside after cooling the supplied air, and the passage of the flow through the output channel is adjustable.

4. The air cooling device according to claim 2, which further comprises a second air sampling zone, in which a second cooling air stream is taken from the second channel of the incoming air flow of the second air conditioning device, and after the second cooling air stream is taken and the second stream is cooled before the supply air is cooled the cooling air has a third temperature, the third temperature being lower than the second temperature, and after the selection takes place, the first flow of cooling air is mixed with the second Otoko cooling air, and after mixing the resulting stream is used to cool the feed air.

5. The air cooling device according to claim 1, which further comprises a first valve, with which the total amount of air supplied is regulated.

6. The air cooling device according to claim 1, which further comprises a first temperature sensor with which a fourth temperature can be measured, the fourth temperature being the temperature of the supplied air after cooling.

7. The air cooling device according to claim 5 or 6, which further comprises a second valve and a heat exchanger by-pass line, the amount of air passing through the by-pass line is controlled by a second valve.

8. The air cooling device according to claim 7, which further comprises a first controller that controls the first valve or the second valve or measures the fifth temperature using the first temperature sensor.

9. The air cooling device of claim 8, which further comprises at least one element from the group consisting of a second controller, a second temperature sensor and a third valve, wherein the design of the first controller is different from the design of the second controller, and in the event of a failure of the first controller the functions are performed by the second controller, in the event of a failure of the first temperature sensor, its functions are performed by the second temperature sensor, and in the event of a failure of the first valve, the third valve performs its functions.

10. The use of an air cooling device according to any one of claims 1 to 9 on an aircraft.

11. An aircraft containing an air cooling device according to any one of claims 1 to 9.

12. A method of cooling air in an aircraft, comprising the steps of: taking a first stream of cooling air from a first air conditioning device in a first extraction zone located in a channel of the incoming air stream of a first air conditioning device, cooling the supplied air with a first stream of cooling air, and the direction of the supplied air after cooling it into an inert gas generation system.

13. The method according to item 12, which further comprises the steps of: taking a second stream of cooling air from a second air conditioning device in a second selection zone, supplying a first stream of selected cooling air and a second stream of selected cooling air to cool the supplied air, discharging the first and second flows cooling air through the exhaust channel after cooling the supplied air, and the second air extraction zone is located in the channel of the incoming air flow of the second air conditioning unit air regulation, and cooling of the supplied air is carried out in the heat exchanger.