[发明专利]飞行器和用于操作飞行器发动机的方法

说明书

本发明涉及一种飞行器以及一种用于操作飞行器发动机的方法，所述飞行器包括具有燃烧室和注入装置的燃烧式发动机，所述注入装置用于将燃料注入所述燃烧室中，所述飞行器还包括空气分离装置，所述空气分离装置被适配成将空气分离成富氧气体混合物和富氮气体混合物，所述富氧气体混合物与所述燃料一起注入到所述燃烧室中，而所述富氮气体混合物用于惰化所述飞行器的在所述燃烧式发动机的环境中的至少一些部分。

技术领域

本发明涉及飞行器惰化系统。本发明具体涉及包括空气分离装置的飞行器，该空气分离装置被适配成提供富氮空气以惰化飞行器的一些区域。

背景技术

飞行器安全性的重要方面包括惰化飞行器的危险区域。尤其是在包括燃烧式发动机的飞行器中，可以惰化燃料系统和燃料罐，以确保低氧气水平，从而避免火灾或爆炸。

US 9272790披露了一种具有空气分离模块的飞行器，该空气分离模块用于向燃料罐产生富氮供应。这允许通过大幅降低燃料罐中燃料周围的气体混合物的氧气含量来惰化燃料罐。此文件提供了有关对供应至空气分离模块的空气进行温度控制以延长空气分离模块操作寿命的见解。

这种飞行器没有优化飞行器机载的惰化系统的使用和重量。此外，飞行器的一些区域可能没有通过根据此文件的系统而被惰化。

此外，飞行器的燃料效率是飞行器设计中的重要标准，因为低燃料消耗的飞行器对环境的影响小，并且允许优化其操作成本。

在US 5131225中，提供了一种系统，其中大量的氧气由陶瓷型空气分离器产生，冷却并储存在飞行器上，以便在紧急情况下在高空启动吸气式发动机。然而，这种系统特别重，并且仅涵盖非常罕见的紧急情况，因此它们对配备这种系统的飞行器的燃料效率有很大影响。

此外，需要高效率和低污染物(尤其是氮氧化物(NOx))排放的飞行器。

这意味着未来在飞行期间可以使用飞行器的所有机载动力，而目前的商用飞行器并非如此。目前的飞行器搭载的动力产生潜能远高于飞行中其实际使用的。特别地，目前的商用飞行器具有辅助动力单元(APU)，该辅助动力单元仅在地面上使用或在某些紧急情况下用作安全动力产生器。这种机载动力产生方式的优化意味着在飞行的不同阶段可以使用所有发动机。

此外，由于在航空航天领域探索将氢气作为替代燃料，因此在使用氢气作为燃料的情况中，必须检查发动机系统以确保安全和高效。

氢气的使用，尤其是在到目前为止尚未在飞行期间持续使用的飞行器区域中，需要惰化飞行器的新区域，以及需要能够满足安全性和燃料效率方面的航空要求的新系统、操作方法和飞行器配置。

发明内容

本发明旨在提供一种飞行器惰化系统，更一般地提供一种飞行器，以及一种操作飞行器惰化系统的方法，该飞行器和方法提供了这些问题的解决方案。

本发明旨在提供一种提供高水平安全性的系统和方法。

本发明旨在提供一种燃料燃烧效率高的飞行器。

本发明还旨在提供一种氮氧化物排放水平非常低的飞行器。

本发明提出了一种飞行器，所述飞行器包括：

-燃烧式发动机，所述燃烧式发动机包括：

·燃烧室，

·注入装置，所述注入装置包括燃料摄入口并且被适配成在所述注入装置的燃料摄入口处供应燃料时将燃料注入所述燃烧室中，

-空气分离装置，所述空气分离装置包括：

·空气摄入口，所述空气摄入口被适配成摄入至少包括氧气和氮气的原始气体混合物，