阅读说明：本技术 飞行器燃料箱惰化系统 (Aircraft fuel tank inerting system ) 是由 斯蒂芬·爱德华·西普雷尔 于 2020-04-01 设计创作，主要内容包括：本公开涉及一种飞行器燃料箱惰化系统,所述飞行器燃料箱惰化系统可包括至少一个燃料箱,至少一个通风油箱,惰性空气组件,连接到所述至少一个燃料箱、所述至少一个通风油箱和所述惰性空气组件的至少一个流体阀,和/或电子控制单元。所述电子控制单元可控制所述至少一个流体阀,以从所述惰性空气组件向所述至少一个燃料箱和/或向所述至少一个通风油箱提供惰性空气。所述电子控制单元可控制所述至少一个流体阀,以在飞行的爬升阶段期间从所述惰性空气组件向所述燃料箱提供惰性空气,并且控制所述至少一个流体阀,以在所述飞行的下降阶段期间从所述惰性空气组件向所述至少一个通风油箱提供惰性空气。(The present disclosure relates to an aircraft fuel tank inerting system that may include at least one fuel tank, at least one vent tank, an inert air assembly, at least one fluid valve coupled to the at least one fuel tank, the at least one vent tank, and the inert air assembly, and/or an electronic control unit. The electronic control unit may control the at least one fluid valve to provide inert air from the inert air assembly to the at least one fuel tank and/or to the at least one vent tank. The electronic control unit may control the at least one fluid valve to provide inert air from the inert air assembly to the fuel tank during a climb phase of a flight and control the at least one fluid valve to provide inert air from the inert air assembly to the at least one ventilation tank during a descent phase of the flight.)

飞行器燃料箱惰化系统

技术领域

本公开整体涉及燃料系统，包括惰化可用于航空航天应用的燃料箱的系统和方法。

背景技术

下面列出了该背景说明，仅用于提供上下文。因此，该背景说明的任何方面，就其不以其他方式作为现有技术而言，既未明确地也未隐含地被承认为针对本即时公开的现有技术。

一些惰化系统可能无法有效地操作并且/或者可能相对笨重。

期望有最小化或消除惰化系统的一个或多个难题或缺点的解决方案/选择。上述讨论仅用于举例说明本领域的示例，并且不应被认为是对范围的否定。

发明内容

在实施方案中，飞行器燃料箱惰化系统可包括燃料箱，通风油箱，惰性空气组件，连接到该燃料箱、该通风油箱和该惰性空气组件的流体阀，和/或电子控制单元。该电子控制单元可被配置为控制流体阀，以从惰性空气组件向燃料箱和/或通风油箱提供惰性空气。该电子控制单元可被配置为控制流体阀，以在飞行的爬升阶段期间从惰性空气源向燃料箱提供惰性空气，并且控制流体阀，以在飞行的下降阶段期间从惰性空气源向通风油箱提供惰性空气。

通过阅读以下描述并且通过查看附图，本公开的实施方案的上述和其他方面、特征、细节、实用程序和/或优点将变得明显。

附图说明

图1为根据本公开的教导内容大体示出飞行器燃料箱惰化系统的实施方案的示意图。

图2为根据本公开的教导内容大体示出飞行器燃料箱惰化系统的实施方案的示意图。

图3为根据本公开的教导内容大体示出飞行器燃料箱惰化系统的实施方案的示意图。

图4A和图4B为根据本公开的教导内容大体示出飞行器燃料箱惰化系统的实施方案的通风油箱部件的示意图。

图5A至图5C为根据本公开的教导内容大体示出飞行器燃料箱惰化系统的实施方案的处于不同位置的流体阀的示意图。

具体实施方式

现在将更详细地参考本公开的实施方案，其示例在本文中描述并在附图中示出。虽然将结合实施方案和/或示例描述本公开，但应当理解，它们并非旨在将本公开限制于这些实施方案和/或示例。相反，本公开旨在涵盖替代方案、修改和等同物。

在实施方案中，诸如图1中大体所示，飞行器燃料箱惰化系统10可包括惰性空气组件12、一个或多个主燃料箱14、16、18(例如，左翼箱14、右翼箱16和/或中央箱18)、一个或多个通风油箱20、22(例如，左翼通风油箱20和/或右翼通风油箱22)、一个或多个流体阀24、26、28(例如，第一流体阀24、第二流体阀26和/或第三流体阀28)和/或电子控制单元(ECU)30。飞行器燃料箱惰化系统10可被配置为保持燃料箱14、16、18中的空气中的一定的最大氧气(O₂)水平，以便减轻或消除火灾或***的风险。

根据实施方案，诸如图1和图2中大体所示，惰性空气组件12可被配置为接收流体，诸如来自飞行器引擎102的排出空气32，并提供惰性空气34。惰性空气34可例如且非限制地包括富氮空气(NEA)。来自引擎102的排出空气32可流向惰性空气组件12的排出空气隔离阀36。然后，排出空气32可流向压力开关38(例如，压差开关)和过滤器/臭氧转换器40，该过滤器/臭氧转换器可并联连接。压力传感器42和/或温度传感器44可连接在(i)隔离阀36与(ii)压力开关38和过滤器/臭氧转换器40之间。可从排出空气32中去除水并将其排放。排出空气32可流向一个或多个空气分离模块(ASM)46。一个或多个ASM 46可被配置为减少排出空气32中的氧气的量并/或增加排出空气32中的氮气(或其他惰性气体)的量，诸如以提供惰性空气34。一个或多个ASM 46可被配置为提供惰性空气34，该惰性空气可包含少于20％的氧气、少于15％的氧气、少于10％的氧气和/或少于5％的氧或其他水平的氧气。富氧空气(OEA)可为ASM 46的副产物并且可诸如经由冲压空气出口48排出。可诸如经由流量控制阀50、高流量孔口52和/或低流量孔口54向箱14、16、18提供惰性空气34。压力传感器42和/或氧气传感器56可连接在一个或多个ASM 46的出口处或附近。压力传感器42和/或排放/减压阀58可连接在一个或多个孔口52、54与阻焰器/止回阀60之间，该阻焰器/止回阀可设置在惰性空气组件12的惰性空气出口62处。

在实施方案中，ECU 30可被配置为控制惰性空气组件12的一个或多个部分，诸如且非限制地排出空气隔离阀36、压差开关38、过滤器/臭氧转换器40、一个或多个ASM 46和/或流量控制阀50。惰性空气组件12可例如且非限制地至少部分地设置在飞行器100的翼部104、106中，诸如在翼部104、106的整流装置中。

根据实施方案，诸如图3中大体所示，飞行器100可包括一个或多个主燃料箱14、16、18，诸如左翼箱14、右翼箱16和/或中央箱18。附加地或另选地，飞行器100可包括一个或多个通风油箱20、22，诸如左通风油箱20和右通风油箱22。通风油箱20、22可被配置为从主燃料箱14、16、18接收燃料，诸如在高温导致主箱14、16、18中的燃料膨胀、由于操纵引起的燃料晃动和/或补给燃料溢出的情况下。飞形器燃料惰化系统12可被配置为向箱14、16、18中的一些或全部提供惰性空气34。

在实施方案中，诸如图3、图4A和图4B中大体所示，通风油箱20、22可包括一个或多个通风油箱部件64、66。例如且非限制地，通风油箱20、22可包括一个或多个爬升和突降阀68、泄压阀70(例如，用于补给燃料和紧急下降)、阻焰器72和/或一个或多个排放/减压阀74。通风油箱部件64、66可与环境(例如，环境/外部空气)流体连通，并且可被配置为在箱14、16、18中的压力高于阈值的情况下从箱14、16、18排出空气，并且/或者可被配置为在箱14、16、18中的压力(或压差)低于阈值的情况下接收外部空气。通风油箱20、22可设置在飞行器100的翼部104、106的外端处或附近。

根据实施方案，诸如图1、图3和图5A至图5C中大体所示，飞行器燃料箱惰化系统10可包括一个或多个流体阀24、26、28。例如且非限制地，飞行器燃料箱惰化系统12可包括针对每个通风油箱20、22的流体阀24、26，但是流体阀28可与多于一个通风油箱20、22一起使用。流体阀24、26、28可被配置为控制惰性空气34(从惰性空气组件12)流入箱14、16、18中。流体阀24、26、28的入口76可与惰性空气组件12的出口62流体连通。流体阀24、26、28的第一出口78可与主/翼箱14、16、18流体连通。流体阀24、26、28的第二出口80可与通风油箱20、22流体连通。在第一/关闭位置，如图5A中大体所示，流体阀24、26、28可阻挡入口76与第一出口78和第二出口80之间的流体连通(例如，可不向箱14、16、18、29、22中的任一个提供惰性空气34)，诸如以使得能够执行BIT(机内自测试)来检查流体分配系统的潜在故障。在第二/打开位置，如图5B中大体所示，流体阀24、26、28可提供入口76与第一出口28之间的流体连通(例如，向主/翼箱14、16、18提供惰性空气34)。在第三/旁路位置，如图5C中大体所示，流体阀24、26、28可提供入口76与第二出口80之间的流体连通(例如，向通风油箱20、22提供惰性空气34)。流体阀24、26、28可设置在主箱14、16、18中、部分地设置在通风油箱20、22中、或完全地设置在通风油箱20、22中。

在实施方案中，ECU 30可被配置为控制一个或多个流体阀24、26、28的操作，诸如在关闭位置、打开位置和旁路位置之间。如果燃料箱14、16、18中的空气具有足够低的氧气浓度和/或如果飞行器100在地面上，则ECU 30可将流体阀24、26、28(例如，第一流体阀24、第二流体阀26和/或第三流体阀28)操作处于关闭位置。ECU 30可连接到传感器82(例如，车轮传感器上的重量)，该传感器可指示ECU 30所连接的飞行器100是否在地面上。如果ECU30确定飞行器100在地面上，则ECU 30可将流体阀24、26、28操作(或保持)在关闭位置。附加地或另选地，如果箱14、16、18达到足够的惰性裕度(例如，氧气浓度为约14％或更低)，则ECU 30可在飞行的巡航阶段期间将流体阀操作处于关闭位置。ECU 30可将流体阀操作处于关闭位置以进行测试，诸如机内自测试(BIT)功能，该测试可评估燃料箱惰化系统10中的一个或多个其他阀14、16、18的操作。ECU 30可被配置为独立地控制第一流体阀24、第二流体阀26和第三流体阀28。ECU 30可连接到可被配置为获得关于箱14、16、18的信息的一个或多个传感器84，诸如且非限制地可提供关于箱14、16、18中的空气中的氧气浓度的信息的氧气传感器。

根据实施方案，ECU 30可在飞行的爬升阶段期间和/或飞行的巡航阶段期间将流体阀24、26、28操作处于打开/第二位置(例如，如果这些箱尚未达到足够的惰性裕度)。在打开位置，流体阀可经由一个或多个第一流体导管86从惰性空气组件12向箱14、16、18提供惰性空气34。惰性空气34可流入第一流体导管86中，并且可在沿第一流体导管86的一个或多个位置处离开第一流体导管86进入箱14、16、18中。惰性空气34可与可具有比惰性空气34更高的氧气浓度的箱空气混合，以将该箱空气的氧气浓度降低诸如至低于阈值(例如，20,000英尺下为12％，以及介于20,000英尺与约43,000英尺的巡航上限之间为14％)的水平。

在实施方案中，ECU 30可被配置为将流体阀24、26、28操作处于旁路/第三位置。在旁路位置，流体阀24、26、28可将惰性空气34从惰性空气组件12提供到通风油箱20、22。ECU30可在飞行的下降阶段期间和/或在箱14、16、18中的压力显著低于环境空气压力的情况下将流体阀24、26、28操作处于旁路位置。在这种情况下，外部/环境空气可流入通风油箱20、22中，并且然后进入主箱14、16、18中，以至少在一定程度上均衡这些主箱中的压力。进入通风油箱20、22的环境空气可包含相对高浓度(诸如约20％-22％)的氧气。流体阀24、26、28可向通风油箱20、22提供惰性空气34，并且惰性空气34可与通风油箱20、22中的环境空气混合(例如，通风油箱20、22可充当混合室)。所得的混合空气可包含降低的氧气浓度。例如且非限制地，该混合空气可包含约14％-16％的氧气浓度。该混合空气可从通风油箱20、22流入第二流体导管88中，该第二流体导管可连接到一个或多个主箱14、16、18。该混合空气可流动穿过第二流体导管88，并且可在沿第二流体导管88的一个或多个位置处离开第二流体导管88进入一个或多个主箱14、16、18中。该混合空气可在第二流体导管88中继续混合。

在实施方案中，第一流体阀24可连接到左翼箱14和左通风油箱20，第二流体阀26可连接到右翼箱16和右通风油箱22，并且/或者第三流体阀28可连接到中央箱18以及通风油箱20、22中的一者或两者。第一流体阀24和第二流体阀26可包括基本上相同的配置(例如，具有关闭位置、打开位置和旁路位置)。第三流体阀28可包括与第一流体阀24和第二流体阀26不同的配置。例如且非限制地，第三流体阀28可包括关闭位置和打开位置，并且可不包括旁路位置。ECU 30可将第三流体阀28操作处于打开位置以降低中央箱18中的氧气浓度。

根据实施方案，第二流体导管88可连接到左通风油箱20和右通风油箱22。连接到第一通风油箱20的一个或多个第二流体导管88可提供从第一通风油箱20到左翼箱14和/或到中央箱18的流体连通。连接到第二通风油箱22的一个或多个第二流体导管88可提供从第二通风油箱22到右翼箱16和/或到中央箱18的流体连通。例如且非限制地，ECU 30可将第一流体阀24和第二流体阀26操作处于旁路位置，使得经由第二流体导管88从左通风油箱20和右通风油箱22向主箱14、16、18提供混合空气。

根据实施方案，惰化飞行器燃料箱的方法可包括提供飞行器100，该飞行器具有飞行器燃料箱惰化系统10、至少一个燃料箱14、16、18和/或至少一个通风油箱20、22。飞行器燃料箱惰化系统10可包括至少一个流体阀24、26、28和惰性空气组件12。该方法可包括在飞行的爬升阶段期间将一个或多个流体阀24、26、28操作处于打开位置，以从惰性空气组件12向一个或多个燃料箱14、16、18提供惰性空气34。该方法可包括如果燃料箱14、16、18已达到高于阈值的惰性裕度，则在飞行的巡航阶段期间将一个或多个流体阀24、26、28操作处于关闭位置。该方法可包括在飞行的下降阶段期间将一个或多个流体阀24、26、28操作处于旁路位置，以向通风油箱20、22提供惰性空气34。该方法可包括将来自惰性空气组件12的惰性空气34与通风油箱20、22中的环境空气混合以形成混合空气。该混合空气可在第二流体导管88中继续混合，该第二流体导管可连接到通风油箱20、22和燃料箱14、16、18。该方法可包括向燃料箱14、16、18提供混合空气。该方法可包括将(第一)流体阀24和第二流体阀26操作处于旁路位置，以经由第二流体导管88从(第一)通风油箱20向(左翼)燃料箱14、从第二通风油箱22向第二(右翼)燃料箱16以及/或者从(第一)通风油箱20和第二通风油箱22两者向第三(中央)燃料箱18提供混合空气。该方法可包括如果飞行器100在地面上，则将一个或多个流体阀24、26、28操作处于关闭位置。该方法的一个或多个部分可经由ECU 30来实现/执行。

根据一些设计，可从通风油箱向主箱直接提供外部/环境空气，并且可向主箱单独提供惰性空气。可在一个或多个离散的位置处直接向主箱提供环境空气。由于环境空气可包含高水平的氧气，因此进入箱中的环境空气流可在主箱中产生可被称为“热点”的较高浓度氧气区域/区。为了限制这种布置的影响，可将主箱中的空气维持在甚至更低的氧气水平以补偿环境空气，这可涉及向主箱提供附加的惰性空气。向主箱提供附加惰性空气可涉及增加惰性空气组件的容量和/或占空比(例如，增加ASM的数量)。

相比之下，根据飞行器燃料箱惰化系统10的实施方案，可能无法向主箱14、16、18直接提供环境空气。相反，环境空气可与惰性空气34预混合，使得进入主箱14、16、18的空气(例如，混合空气)具有降低的氧气浓度，这可限制和/或防止热点的生成。对于此类实施方案，可减小惰性空气组件的最大容量，这可减小惰性空气组件的重量(例如，惰性空气组件可包括较少的ASM，这些ASM可各自重约30磅)。附加地或另选地，惰性空气组件12的占空比可由于对惰性空气的需求较低而减小，这可增加惰性空气组件12的生命周期。

在实施方案中，ECU 30可包括电子控制器并且/或者包括电子处理器，诸如可编程微处理器和/或微控制器。在实施方案中，ECU 30可包括例如专用集成电路(ASIC)。ECU 30可包括中央处理单元(CPU)、存储器(例如，非暂态计算机可读存储介质)和/或输入/输出(I/O)接口。ECU 30可被配置为利用体现在软件、硬件和/或其他介质中的适当的编程指令和/或代码来执行各种功能，包括本文更详细描述的那些功能。在实施方案中，ECU 30可包括多个控制器。在实施方案中，ECU可连接到显示器，诸如触摸屏显示器。

本文描述了各种设备、系统和/或方法的各种实施方案。众多具体细节被阐述以便提供对说明书中描述的和附图中所示的实施方案的总体结构、功能、制造和使用的全面理解。然而，本领域的技术人员应当理解，可在没有此类具体细节的情况下实施所述实施方案。在其它实例中，熟知的操作、部件和元件未被详细描述以便不使本说明书中所描述的实施方案晦涩难懂。本领域的普通技术人员将理解，本文描述和示出的实施方案是非限制性示例，因此应当理解，本文所公开的具体结构和功能细节可为代表性的，并且不一定限制实施方案的范围。

在整个说明书参考“各种实施方案，”“根据实施方案，”“在实施方案中，”或“实施方案，”等，意味着结合实施方案所描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方案中。因此，在整个说明书中的地方出现的短语“在各种实施方案中，”“根据实施方案，”“在实施方案中，”或“实施方案，”等并非都指同一实施方案。此外，特定特征、结构，或特性可在一个或多个实施方案中以任何合适的方式组合。因此，结合一个实施方案/示例所示或所述的具体特征、结构或特性可整体或部分地与一个或多个其他实施方案/示例的特征、结构、功能和/或特性组合，但为非限制性地，前提条件是此类组合不是不合乎逻辑的或不是非功能性的。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可作出许多修改以使特定的情况或材料适应本公开的教导内容。

应当理解，提及单个元件并非为限制性的，并且可包括一个或多个此类元件。任何指向性引用(例如，加、减、上部、下部、向上、向下、左、右、向左、向右、顶部、底部、上面、下面、竖直、水平、顺时针和逆时针)仅被用于识别目的以帮助读者理解本公开，并且不进行限制，尤其是针对实施方案的位置、取向或用途的限制。

接合处引用(例如，附接、耦合、连接等)应被理解为广义的，并且可包括元件的连接部和元件之间的相对运动之间的中间构件。因此，接合处引用并非意味着两个元件直接连接/耦合并且彼此固定。本说明书中的“例如”的使用应被理解为广义的，并且用于提供本公开的实施方案的非限制性示例，并且本公开不限于此类示例。“和”和“或”的使用应被理解为广义的(例如，当作“和/或”)。例如且非限制性地，“和”的使用不一定需要列出所有元件或特征，并且“或”的使用旨在包括端值在内，除非此类构造不符合逻辑。

虽然流程、系统和方法可在本文中结合特定顺序的一个或多个步骤来描述，但应当该理解的，此类方法可以不同顺序的步骤来实施，其中某些步骤可同时执行，某些步骤可增加，和/或某些所述步骤可省略。

旨在将上文中所述或附图中所示一切解释为仅示例性的而非限制性的。可在不脱离本公开的情况下对细节或结构作出改变。

应当理解，如本文所述的电子控制单元(ECU)、系统和/或处理器可包括本领域已知的常规处理设备，该常规处理设备可能够执行存储在相关联的存储器中的预编程指令，所有这些预编程指令均根据本文所述的功能性来执行。就本文所述的方法体现在软件中而言，所得的软件可存储在相关联的存储器中并且还可构成用于执行此类方法的装置。这种系统或处理器还可属于具有ROM、RAM、RAM和ROM以及/或者非易失性和易失性存储器的组合的类型，使得可存储任何软件并且还允许存储和处理动态产生的数据和/或信号。

还应当理解，根据本公开的制品可包括具有编码在其上的用于实现本文所述的逻辑和其他功能性的计算机程序的非暂态计算机可读存储介质。该计算机程序可包括用于执行本文所公开的方法中的一者或多者的代码。此类实施方案可被配置为经由一个或多个处理器执行，所述一个或多个处理器诸如集成到单个系统中或分布在通信网络上并通过通信网络连接在一起的多个处理器，并且这些通信网络可为有线和/或无线的。用于实现结合一个或多个实施方案描述的特征中的一个或多个的代码可在由处理器执行时使多个晶体管从第一状态改变为第二状态。特定的变化模式(例如，哪些晶体管改变状态以及哪些晶体管不改变状态)可至少部分地由逻辑和/或代码决定。