[发明专利]一种带补气的催化燃烧惰化飞行器燃油箱系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种带补气的催化燃烧惰化飞行器燃油箱系统，属于防火防爆技术领域，本发明还公开了其控制方法，具体原理为：油箱上部气相空间燃油蒸气和空气混合物在催化氧化反应器中进行无焰催化燃烧，产生二氧化碳，没参与反应的氮气和反应产生的二氧化碳作为混合惰气对油箱进行惰化，达到防火防爆的目的，该系统还设计利用发动机引气来促进反应的进行，并提供大、小流量两种反应模式，通过大流量、小流量惰化模式的切换，大大缩短了惰化所需时间，具有流程简单、惰化效率高、无污染等优点。

技术领域

本发明属于防火防爆技术领域，涉及一种飞行器油箱燃油惰化系统和方法，特别是一种带补气的催化燃烧惰化飞行器燃油箱系统及控制方法。

背景技术

现代飞机的安全问题一直以来受到社会的广泛关注，而燃油系统燃烧、爆炸是引起飞机失事的主要原因之一。有数据表明，在越南战争中，美国空军受到地面火力攻击而损失数千架飞机，其中由于飞机油箱起火爆炸导致机毁人亡的比例就高达50％，同时1996年波音747飞机TWA800起飞后，在爬升过程中中央翼燃油箱的可燃蒸汽被点燃导致爆炸，全机人员丧生。

由此可见，无论对于军机还是民机，都必须采用有效地措施来防止油箱燃爆。也就是说，飞机油箱的防火抑爆能力不仅关系到飞机的生存能力和易损性，同时也关系到飞机的利用率、成本和乘客的安全。

大量的研究表明，改变燃油燃爆极限的飞机油箱防火防爆技术是最为有效的方法，其通过向油箱中注入惰性化气体如氮气、二氧化碳、和哈龙1301等，以此来降低油箱气相空间氧气含量，使燃油蒸气处于可燃极限以下，防止油箱起火爆炸。惰性化气体的来源可分为采用容器携带和机载设备抽取两大类。前者通过携带充注如液氮、气氮、哈龙1301的储存罐在飞行过程中向油箱中充入惰性气体以转换出油箱中氧气，减少氧气浓度，但此方式增加了飞机载重，寿命周期短，经济性差，很难做到全程惰化。从上世纪70年代后期，通过机载设备抽取惰化气体的机载惰化技术发展十分迅速，采用中空纤维膜制取富氮气体的机载制氮惰化技术是目前应用最广泛也是最为成熟的飞机油箱燃爆抑制技术。虽然基于膜分离的OBIGGS是目前的主流惰化技术，但是仍然存在很多问题，例如分离膜效率低导致飞机代偿损失大、分离膜入口需求压力高导致在很多机型上无法使用(如直升机)、细小的膜丝和渗透孔径逐渐堵塞及气源中臭氧导致膜性能衰减严重、N2填充油箱时导致燃油蒸汽外泄污染环境等。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的中空纤维膜制氮效率低、价格昂贵、污染环境等缺点，提供了一种带补气的催化燃烧惰化飞行器燃油箱系统，将油箱上部气相空间燃油蒸气和空气混合物在催化氧化反应器中进行无焰催化燃烧，产生二氧化碳，没参与反应的氮气和反应产生的二氧化碳作为混合惰气对油箱进行惰化，达到防火防爆的目的，并且解决了上述技术难题。

本发明是这样实现的：

一种带补气的催化燃烧惰化飞行器燃油箱系统，包括油箱，所述的油箱上端的气体出口通过管道连接依次第一阻火器、第一止回阀、变频风机、第一温度传感器、第一压力传感器；

所述的系统还包括发动机引气，所述的发动机引气与通过管道与流量调节阀入口相连；

所述的流量调节阀出口通过管道依次连接有第二温度传感器、第二压力传感器、第二流量传感器、第二止回阀；

所述第一流量传感器出口以及第二止回阀出口通过管道与预热器冷侧通道入口连接；

所述预热器冷侧通道出口通过管道依次连接有电加热器、第一氧浓度传感器；

所述的第一氧浓度传感器出口分为两个支路出口，一支路出口通过管道与第一电动调节阀入口相连接，另一支路出口通过管道与第二电动调节阀入口连接；通过调节控制第一电动调节阀以及第二电动调节阀的开启或者关闭来控制分别在大流量催化反应器中进行催化燃烧反应、或者在小流量催化反应器中进行催化燃烧反应；