[发明专利]惰性气体分配系统、飞机油箱惰化系统及惰性气体流量的方法

说明书

本发明涉及一种用于油箱的惰性气体分配系统，油箱包括燃油和气相空间，惰性气体分配系统包括：气体引入端口，用于引入惰性气体；气体分支管路，其与气体引入端口流体连通，并且可以布置于油箱内；气体分支管路包括沿其长度分布的多个排气孔，多个排气孔中的至少一个排气孔能没入油箱内的燃油中，因而，随着燃油液面的降低，至少一个排气孔能暴露于气相空间以使惰性气体流入其中，从而调节分配至油箱的惰性气体的流量。由此，能以简单的结构来解决油箱内惰性气体流量分配和油箱的气相空间体积的不匹配问题，迅速地降低油箱的可燃性。本发明还涉及一种飞机油箱惰化系统以及一种用于调节油箱内惰性气体流量的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于油箱，尤其是飞机油箱的惰性气体分配系统。本发明还涉及一种包含这种惰性气体分配系统的飞机油箱惰化系统。此外，本发明涉及一种用于调节油箱内惰性气体流量的方法。

背景技术

目前，部分机型的飞机、例如先进的宽体飞机采用复合材料油箱以节省结构重量。例如，宽体飞机B787油箱总体积大约是窄体机B737的6倍左右。由于复合材料的导热率显著低于铝合金，这会导致油箱散热不足。为此，必须对飞机的机翼、例如外翼和中央翼进行惰化才能够满足《运输类飞机适航标准》所规定的可燃性要求。

航空技术领域中广泛采用机载制氮系统对飞机进行惰化保护，以降低飞机内的氧气浓度来防止飞机中的可燃物和氧气进行燃烧和爆炸。空客和波音等众多飞机都装有惰化系统，制取氮气含量较高的气体，并将之作为惰性气体充入到飞机空间，对飞机的系统、设备等进行保护，防止火灾和爆炸的发生。通常，油箱的气相空间越大，需要的惰性气体流量越大，如果能够根据各油箱的气相空间(或燃油量)来调节惰化的气流量，将大大提高惰化系统的效率，从而更早地让油箱的氧浓度降低到安全范围以下。

为此，特别是由于宽体飞机惰化系统的惰化空间超过窄体体机10倍左右，所以需要设置惰性气体分配系统，其目的在于将惰性气体快速且均匀地分配到油箱的各个隔舱之间，使得所有油箱在最短的时间内尽快达到并保持惰化状态。但是，由于油箱的不规则性、各油箱的油量变化策略不同，尤其是宽体飞机的油箱更大，导致惰性气体在油箱中的均匀分配实现起来很有难度。

已知有在油箱内使用电控切断阀和排气管路来将惰性气体分配到其内。但考虑到惰性气体控制的复杂性和多变性，在油箱内不设置控制流量的阀门，而是替代地设置引射泵来增强气体循环流动，尤其是油箱中最偏远角落空间的气体流动，从而改善惰性气体的均匀分配。

此外，已知利用浮力作动装置来改变油箱中的气体流量，但该方法需要浮子作动机构，结构复杂，且仅在浮子从接触油面到脱离油面的范围内进行气流量的改变，因而调节范围很有限。

另外，还已知在油箱中设置一种机械结构，通过在该机械结构的旋转部件上设置流通口来改变气体流通面积，以达到改变流量的目的，但该机械结构需要通过接收到信号来电动控制限流孔孔径从而改变气体流量，控制设计复杂，且在故障情况下的可靠性不高。

因此，在惰化系统中始终存在对结构简单、控制方便且可靠性高的惰性气体分配系统及方法的需求。

发明内容

本发明涉及一种用于油箱的惰性气体分配系统，油箱包括燃油和气相空间，惰性气体分配系统可以包括：气体引入端口，用于引入惰性气体；气体分支管路，气体分支管路可以与气体引入端口流体连通，并且可以布置于油箱内；其中，气体分支管路可以包括沿其长度分布的多个排气孔，多个排气孔中的至少一个排气孔能没入油箱内的燃油中，因而，随着燃油液面的降低，至少一个排气孔能暴露于气相空间以使惰性气体流入其中，从而调节分配至油箱的惰性气体的流量。

借助本发明的惰性气体分配系统，能够以简单的结构来解决油箱内惰性气体流量分配和油箱的气相空间体积的不匹配问题，应对油箱下降阶段的严酷工况，迅速地降低油箱的可燃性。