阅读说明：本技术 用于飞行器的燃油转输与燃油箱惰化的交联系统及其方法 (Cross-linking system and method for fuel transfer and fuel tank inerting of aircraft ) 是由 熊晋 安凤林 卞刚 刘德刚 银未宏 王鹏 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于飞行器的燃油转输与燃油箱惰化的交联系统,所述飞行器的燃油箱包括中央翼油箱、外翼油箱和通气油箱,所述交联系统包括：气源,来自气源的惰性气体进入中央翼油箱并使其惰化；连通中央翼油箱和外翼油箱的转输管路,转输管路在飞行器飞行时借助惰性气体的压力将中央翼油箱中的燃油转输至外翼油箱；以及连通中央翼油箱与通气油箱的通气管路,通气管路在飞行器加油时使中央翼油箱与外界大气连通。该系统以惰性气体的压力为动力进行燃油转输,在简化燃油转输系统设计的同时,实现了燃油箱惰化。这样,提高了系统可靠性,减轻了飞行器重量并节约了飞行成本。(The invention relates to a cross-linking system for fuel transfer and fuel tank inerting of an aircraft, the fuel tank of the aircraft comprising a centre wing tank, an outer wing tank and a ventilation tank, the cross-linking system comprising: the gas source, the inert gas from gas source enters the central wing fuel tank and makes it inerted; the transfer pipeline is communicated with the central wing oil tank and the outer wing oil tank and transfers fuel oil in the central wing oil tank to the outer wing oil tank by means of the pressure of inert gas when the aircraft flies; and the ventilation pipeline is used for communicating the central wing oil tank with the ventilation oil tank, and the ventilation pipeline enables the central wing oil tank to be communicated with the outside atmosphere when the aircraft refuels. The system uses the pressure of inert gas as power to transfer fuel, simplifies the design of the fuel transfer system and simultaneously realizes the inerting of the fuel tank. In this way, system reliability is improved, aircraft weight is reduced and flight costs are saved.)

用于飞行器的燃油转输与燃油箱惰化的交联系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种用于飞行器的燃油转输与燃油箱惰化的交联系统，该交联系统特别适用于民用飞机。此外，本发明涉及一种燃油转输与燃油箱惰化的交联方法。

背景技术

在利用多个燃油箱储存燃油的民用飞机上，燃油转输系统的功能主要是确保按照预定的顺序从各个燃油箱消耗燃油。例如，对于传统的三油箱布局的飞机，首先消耗中央翼燃油箱内的燃油，接着再消耗另外两个油箱内的燃油。

民用飞机燃油转输的主要方法和/或架构有三种：重力、超控转输和顺序油量转输。

超控转输架构在大多数波音飞机上普遍使用。对于传统的三油箱布局的飞机，可以采用中央翼油箱超控转输泵。该超控转输泵产生的供油管路压力要比主供油增压泵所能产生的压力高很多，因而能够首先消耗中央翼燃油箱内的燃油。

顺序转输架构依靠选择阀实现。当供油油箱满油时，关闭选择阀停止转输；当供油油箱的燃油量下降到某个预先确定的燃油量时，打开选择阀恢复转输。

此外，军用飞机还会采用燃油箱压差实现燃油转输。该方法只要对燃油箱进行增压就可使用，因此非常可靠，并且重量轻、成本低。

在燃油转输期间，还需要借助燃油箱惰化系统对燃油箱内的无油空间实施受控惰化，以便为飞机燃油箱提供一个安全的转输环境。一般情况下，民用飞机的燃油储存在机翼的整体油箱内。金属制机翼油箱被认为危险性很小，因为转输开始时无油空间的体积很小且气流会使油箱快速冷却到非常低的温度。因此，在传统的金属机翼的三油箱布局中，民用飞机的燃油箱惰化系统主要考虑的对象是中央翼油箱。

早期的军用飞机的燃油箱惰化系统采用贮存的惰性气体实现燃油箱的惰化。后来，机载制氮系统取代了早期的惰化系统。该系统使用空气分离技术，去除发动机/客舱引气中的氧分子，而留下富氮空气，以替代燃油箱无油空间内的空气。此外，军用飞机还曾经使用过基于“分子筛”的空气分离技术。

目前民用飞机的燃油箱惰化系统主要选用基于渗透膜空气分离技术的机载制氮系统。该技术将通过空气分离模块的空气分离为分子成分、主要是氧气和氮气。在该过程中，促进氧分子朝向排气口移动(连同任何夹带的二氧化碳和水蒸气分子)，而留下氮分子通过轴向出口成为富氮空气，以便对燃油箱实施惰化。

传统的民用飞机一方面需要设计专门的转输系统，而且有时转输系统会很复杂，增加系统设计复杂度和成本，因而会降低可靠性；另一方面燃油箱惰化系统产生的气体有时(比如爬升阶段、外界大气压力下降时)可能会通过通气系统排放到大气中，有时(比如飞机下降阶段、飞机停放在地面时等)外界大气又可能会通过通气系统进入燃油箱，因而会降低燃油箱惰化的效果。

因此，目前需要研制一种用于飞行器的燃油转输与燃油箱惰化的交联系统，该交联系统在确保可靠性的同时，能够尽可能减轻飞行器的重量并节约飞行成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于飞行器的燃油转输与燃油箱惰化的交联系统，该交联系统在确保可靠性的同时，能够尽可能减轻飞行器的重量并节约飞行成本。

根据本发明的第一方面涉及一种用于飞行器的燃油转输与燃油箱惰化的交联系统，飞行器的燃油箱包括中央翼油箱、外翼油箱和通气油箱，交联系统包括：

气源，来自气源的惰性气体进入中央翼油箱并使其惰化；

连通中央翼油箱和外翼油箱的转输管路，转输管路在飞行器飞行时借助惰性气体的压力将中央翼油箱中的燃油转输至外翼油箱；以及

连通中央翼油箱与通气油箱的通气管路，通气管路在飞行器加油时使中央翼油箱与外界大气连通。

在一个较佳实施例中，在上述燃油转输与燃油箱惰化的交联系统中，气源可以经由供气管路与中央翼油箱连通。

在另一个较佳实施例中，在上述燃油转输与燃油箱惰化的交联系统中，转输管路可以设有防止燃油逆向流动的单向阀。

更佳的是，在上述燃油转输与燃油箱惰化的交联系统中，转输管路还可以设有在飞行器飞行时建立燃油转输并且在飞行器加油时切断燃油转输的转输切断阀。

在又一个较佳实施例中，在上述燃油转输与燃油箱惰化的交联系统中，通气管路可以设有在飞行器飞行时切断通气并且在飞行器加油时建立通气的通气切断阀。

更佳的是，在上述燃油转输与燃油箱惰化的交联系统中，通气管路上还可以设有与通气切断阀并联连接的双向释压阀。

或者，在上述燃油转输与燃油箱惰化的交联系统中，通气管路上还可以设有与通气切断阀并联连接的两个彼此方向相反的单向释压阀。

在再一个较佳实施例中，在上述燃油转输与燃油箱惰化的交联系统中，转输管路可以在中央翼油箱和外翼油箱内的开口接近油箱的最低点。

根据本发明的第二方面涉及一种利用本发明第一方面所述的交联系统在飞行器飞行时应用的燃油转输与燃油箱惰化的交联方法，该方法包括：

来自气源的惰性气体经由供气管路进入中央翼油箱并使其惰化；

将设置在连通中央翼油箱和外翼油箱的转输管路中的转输切断阀打开，并且将设置在连通中央翼油箱与通气油箱的通气管路中的通气切断阀关闭，借助惰性气体的压力将中央翼油箱中的燃油转输至外翼油箱。

根据本发明第三方面涉及一种利用本发明第一方面所述的交联系统在飞行器加油时应用的燃油转输与燃油箱惰化的交联方法，该方法包括：

将设置在连通中央翼油箱和外翼油箱的转输管路中的转输切断阀关闭，并且将设置在连通中央翼油箱与通气油箱的通气管路中的通气切断阀打开，使中央翼油箱与外界大气连通。

根据本发明的第四方面涉及一种利用本发明第一方面所述的交联系统在惰化失效时应用的燃油转输与燃油箱惰化的交联方法，该方法包括：

将设置在连通中央翼油箱和外翼油箱的转输管路中的转输切断阀打开，并且将设置在连通中央翼油箱与通气油箱的通气管路中的通气切断阀打开，利用重力实现燃油转输。

根据本发明的燃油转输与燃油箱惰化的交联系统具有以下优点：

该系统以惰性气体的压力为动力进行燃油转输，在简化燃油转输系统设计的同时，实现了燃油箱惰化。这样，提高了系统可靠性，减轻了飞行器重量并节约了飞行成本。该系统及其方法可以广泛应用于民用飞机，特别是传统的金属机翼的三油箱布局的民用飞机。

附图说明

为了进一步说明根据本发明的用于飞行器的燃油转输与燃油箱惰化的交联系统的结构及其方法，下面将结合附图和

具体实施方式

对本发明进行详细说明，其中：

图1是根据本发明的燃油转输与燃油箱惰化的交联系统的工作原理示意图；以及

图2以放大的方式示出了设置在通气管路上的并联连接的通气切断阀和双向释压阀。

附图标记

10 中央翼油箱

11 供气管路

12 通气管路

121 通气切断阀

122 双向释压阀

13 转输管路

131 单向阀

132 转输切断阀

20 外翼油箱

30 通气油箱

G 惰性气体

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的用于飞行器的燃油转输与燃油箱惰化的交联系统及其方法，其中，相同的部件由相同的附图标记进行标示。

图1是根据本发明的燃油转输与燃油箱惰化的交联系统的工作原理示意图。该图以示意性的方式示出了构成飞行器的燃油箱的中央翼油箱10、外翼油箱20和通气油箱30，其中外翼油箱20位于中央翼油箱10和通气油箱30之间。

需要说明的是，由于飞行器的油箱布置是对称的，因此图1中仅仅示出了半个油箱。为了便于示意，仅仅局部地示出了各条管路，并且省略了部分与本发明无关的管路，比如外翼油箱的通气管路等等。

虽然附图中所述的中央翼油箱10、外翼油箱20和通气油箱30只是简单地连接在一起，但对于本领域的普通技术人员易于理解的是，以各种方式构造而成的燃油箱只要至少包括中央翼油箱、外翼油箱和通气油箱，都应当被包括在本发明的保护范围之内。

根据本发明的用于飞行器的燃油转输与燃油箱惰化的交联系统由气源及供气管路11、转输管路13和通气管路12构成。

如图1中的箭头方向所指，来自气源(图中未示出)的惰性气体G经由供气管路11进入中央翼油箱10。换句话说，气源经由供气管路11与中央翼油箱10连通。随着惰性气体G进入中央翼油箱10并将其充满，中央翼油箱10被惰化保护。

转输管路13连通中央翼油箱10和外翼油箱20。在飞行器飞行时，转输管路13借助填充在中央翼油箱10中的惰性气体G所施加的压力，将中央翼油箱10中的燃油转输至外翼油箱20。

转输管路13中设有单向阀131，以防止燃油逆向流动，即，从外翼油箱20返流至中央翼油箱10。当然，本领域的普通技术人员还可以采用其它防止燃油逆向流动的装置来替代上述单向阀131，这样的变型均应当落在本发明的保护范围内。

转输管路13还在单向阀131的下游或附近设有转输切断阀132。该转输切断阀132在飞行器飞行时打开，以在中央翼油箱10和外翼油箱20之间建立燃油转输；该转输切断阀132在飞行器加油时关闭，以切断中央翼油箱10和外翼油箱20之间的燃油转输。

通气管路12连通中央翼油箱10与通气油箱30。在飞行器加油时，通气管路12使中央翼油箱10内的空气与通气油箱30内的空气连通。由于通气油箱30与外界大气直接连通，因此也可以认为，在飞行器加油时，通气管路12使中央翼油箱10内的空气与外界大气连通。

通气管路12中设有通气切断阀121。该通气切断阀121在飞行器飞行时切断中央翼油箱10与通气油箱30之间的气体连通，并且在飞行器加油时建立中央翼油箱10与通气油箱30之间的气体连通。

考虑到通气切断阀121有可能发生失效，为了确保中央翼油箱10内的空气能够在需要时与外界大气连通，并且保证中央翼油箱10内空气与外界大气间的压差在中央翼油箱10能够承受的限度内，在通气管路12中还设有双向释压阀122。

请参见图2，该图以放大的方式示出了设置在通气管路12上的双向释压阀122。可以看到，通气切断阀121和双向释压阀122布置成并联连接。当中央翼油箱10内的空气与外界大气之间的压差达到一定值时(该值小于中央翼油箱10能够承受的压差限度)，双向释压阀122打开，消除中央翼油箱10内的空气与外界大气间的压差，以确保通气切断阀121发生失效的情况下，中央翼油箱10内空气与外界大气间的压差仍然能够处于中央翼油箱10能够承受的限度内。

当然，本领域的普通技术人员还可以采用其它效果等同装置来替代上述双向释压阀122，例如，可以在通气管路12上设置与通气切断阀121并联连接的两个彼此方向相反的单向释压阀，这样的变型均应当落在本发明的保护范围内。

在一个较佳实施例中，转输管路13可以设置在中央翼油箱10和外翼油箱20内的开口接近油箱的最低点。这样，如果惰化系统失效的话，则可以打开设置在连通中央翼油箱10和外翼油箱20的转输管路13中的转输切断阀132，并且打开设置在连通中央翼油箱10与通气油箱30的通气管路12中的通气切断阀121，从而利用重力实现燃油转输。

下面将介绍利用如上所述的交联系统进行燃油转输与燃油箱惰化的交联方法。

在飞行器飞行的场合下，燃油转输与燃油箱惰化的交联方法如下：

将设置在连通中央翼油箱10和外翼油箱20的转输管路13中的转输切断阀132打开，并且将设置在连通中央翼油箱10与通气油箱30的通气管路12中的通气切断阀121关闭。此时，转输管路13连通而通气管路12断开。由此，可以借助惰性气体G的压力将中央翼油箱10中的燃油转输至外翼油箱20。

在飞行器加油的场合下，燃油转输与燃油箱惰化的交联方法如下：

首先，来自气源的惰性气体G经由供气管路11进入中央翼油箱10并使其惰化。

其次，在燃油转输停止后，将设置在连通中央翼油箱10和外翼油箱20的转输管路13中的转输切断阀132关闭，并且将设置在连通中央翼油箱10与通气油箱30的通气管路12中的通气切断阀121打开。此时，转输管路13断开而通气管路12连通。由此，中央翼油箱(10)内的空气与外界大气连通。

在惰化系统失效的场合下，燃油转输与燃油箱惰化的交联方法如下：

将设置在连通中央翼油箱10和外翼油箱20的转输管路13中的转输切断阀132打开，并且将设置在连通中央翼油箱10与通气油箱30的通气管路12中的通气切断阀121打开。此时，转输管路13和通气管路12均连通。由此，利用重力实现燃油转输。

在飞行器着陆之后，将惰化系统关闭。

虽然以上结合了较佳实施例对本发明的用于飞行器的燃油转输与燃油箱惰化的交联系统及其方法进行了说明，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本发明进行修改和变型，这些修改和变型都将落在本发明的权利要求书所要求的范围之内。