飞机辅助油箱的通气装置、通气控制系统以及飞机燃油供给系统

文档序号:1946795 发布日期:2021-12-10 浏览:9次 >En<

阅读说明:本技术 飞机辅助油箱的通气装置、通气控制系统以及飞机燃油供给系统 (Ventilation device of aircraft auxiliary fuel tank, ventilation control system and aircraft fuel supply system ) 是由 姚莉君 刘亦林 何昌升 管天麟 刘德刚 于 2021-09-30 设计创作,主要内容包括:一种飞机辅助油箱的通气装置,用于维持所述辅助油箱内的无油空间的气体压力,其特征在于,包括:辅助油箱用通气管,所述辅助油箱用通气管连接在所述辅助油箱与设置于飞机机翼的机翼油箱之间,使得所述辅助油箱内的无油空间与所述机翼油箱内的无油空间流体连通;以及通气阀,所述通气阀设置于所述辅助油箱用通气管的中途,根据所述辅助油箱内的无油空间与机外环境的压力差的大小打开、关闭或者调节开度。(An aircraft auxiliary fuel tank vent apparatus for maintaining gas pressure in an oil free space within the auxiliary fuel tank, comprising: the breather pipe for the auxiliary oil tank is connected between the auxiliary oil tank and a wing oil tank arranged on the wing of the airplane, so that an oil-free space in the auxiliary oil tank is communicated with an oil-free space in the wing oil tank in a fluid manner; and a vent valve provided midway in the vent pipe for the auxiliary oil tank, and opening, closing, or adjusting the opening degree according to the magnitude of the pressure difference between the oil-free space in the auxiliary oil tank and the environment outside the machine.)

飞机辅助油箱的通气装置、通气控制系统以及飞机燃油供给 系统

技术领域

本发明涉及一种飞机辅助油箱的通气装置、通气控制系统以及飞机燃油供给系统。

背景技术

已知,民用飞机一般通过在原有机型的基础上加装辅助油箱系统来增加飞机的载油量,从而提高飞机的续航能力。并且,辅助油箱系统一般都在原有机型设计完成并取证之后再进行设计、生产、制造和安装。

辅助油箱系统的主要功能是为飞机原有机翼油箱(基本油箱)补充燃油,辅助油箱内的燃油通常不是直接供给发动机进行消耗,而是先将辅助燃油箱内的燃油转输至基本油箱,通过基本油箱的燃油泵供给发动机消耗。辅助油箱系统在加油过程中或在燃油转输过程中,为了保证辅助油箱内部压力满足结构强度要求,即维持油箱内的无油空间的气体压力与机外环境气体压力之间的差值,需要对辅助油箱内进行通气并对油箱内的压力进行监控。

目前,关于辅助油箱的常规通气方式,专利文献1(中国发明专利CN103057714B)提出了一种辅助燃油系统,通过为辅助油箱单独设立一套新的通气系统(包括独立的通气油箱),从而维持辅助油箱内的无油空间的气体压力。并且,上述独立的通气系统往往是开式通气系统,即,辅助油箱经由通气油箱与机外环境直接连通。由于该独立的通气系统是开式通气系统,因此,当飞机在高空飞行时,难以通过舱内气体或机外环境气体对辅助油箱内部增压的方式将该辅助油箱内的燃油补给至机翼油箱。考虑到上述情况,为了实现辅助油箱内的燃油向机翼油箱的补给,通常采用在辅助油箱内加装输油泵或者在机翼油箱内加设抽油泵等技术手段。如此一来,能够在不对辅助油箱进行增压的情况下,将辅助油箱内的燃油补给至机翼油箱,从而使得该开式通气系统满足辅助油箱的通气需求。

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而,在如上述那样单独设立一套辅助油箱专用的通气系统的情况下,需要额外增加新设备(例如,传输泵或抽油泵,甚至是独立的通气油箱)以及相关线缆,增加了点火源的风险,同时也额外增加了通气系统管理,增加了飞机的重量以及研制成本。

本发明是为了解决上述技术问题而形成的,其目的是提供一种飞机辅助油箱的通气装置、通气控制系统以及飞机燃油供给系统,能够充分地利用原有机型的通气系统,并且能够在不增设诸如传输泵或抽油泵这样可能成为潜在点火源的新设备的情况下,精准地控制辅助油箱内,具有良好的安全性和较高的可靠性。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的飞机辅助油箱的通气装置用于维持所述辅助油箱内的无油空间的气体压力,其特征在于,包括:辅助油箱用通气管,所述辅助油箱用通气管连接在所述辅助油箱与设置于飞机机翼的机翼油箱之间,使得所述辅助油箱内的无油空间与所述机翼油箱内的无油空间流体连通;以及通气阀,所述通气阀设置于所述辅助油箱用通气管的中途,根据所述辅助油箱内的无油空间与机外环境的压力差的大小打开、关闭或者调节开度。

根据所述飞机辅助油箱的通气装置,在本发明中,并未为辅助油箱独立设置一套新的通气系统,而是通过辅助油箱用通气管与原有的飞机机翼通气系统连接,共用一个通气油箱进行通气。这样设计的原因在于,辅助油箱通常可以承受一定的压力,在正常情况下,在空中飞行的过程中无需通气,并且辅助油箱和机翼油箱不会同时加油,因而对通气需求较少。因此,通过使辅助油箱与原机机翼油箱的通气系统连接并共用通气油箱,能够简化结构,减轻飞机的重量。此外,通过在辅助油箱用通气管设置能够根据辅助油箱内的无油空间与机外环境的压力差的大小打开、关闭或调节开度的通气阀,使得辅助油箱的通气装置形成为闭式装置,由此,由于辅助油箱的内部不与机外环境连通,因此,能够利用舱内气体对辅助油箱进行增压,从而将燃油补给至机翼油箱。如此一来,不需要设置诸如传输泵或抽油泵这样可能成为潜在点火源的设备,能够提高安全性。

在所述飞机辅助邮箱的通气装置的基础上,优选,所述通气阀是安全阀。

通过将所述通气阀设为安全阀,在通气阀打开时,能够根据实际的压力大小自动地调节开度。因此,能够更精确地控制辅助油箱内的气体压力,并且具有良好的安全性。

在所述飞机辅助油箱的通气装置的基础上,优选,所述通气装置还包括:速压用通气管,所述速压用通气管连接于所述辅助油箱用通气管的中途,供机外环境气体引入;以及单向阀,所述单向阀设置于速压用通气管的中途,仅允许被引入的所述机外环境气体向所述辅助油箱流动。

由于所述通气装置还包括速压用通气管和设置于该速压用通气管的单向阀,当飞机急剧俯冲而使得外界气压迅速增大时,通过该速压用通气管和单向阀引入一部分的机外环境气体,能够防止辅助油箱在飞机急剧俯冲的过程中被压坏。

此外,本发明还提供了一种飞机燃油供给系统,包括:通气油箱,所述通气油箱通过一端设置于机外的通气油箱用通气管与机外环境流体连通;机翼油箱,所述机翼油箱贮存有向飞机的发动机输送的燃油;机翼油箱用通气管,所述机翼油箱用通气管连接所述机翼油箱内的无油空间与所述通气油箱内的无油空间;以及辅助油箱,所述辅助油箱贮存有向所述机翼油箱补给的燃油,其特征在于,还包括所述飞机辅助油箱的通气装置。

通常情况下,飞机的辅助油箱能够承受一定的压力且在空中无需通气,并且,辅助油箱和机翼油箱一般不会同时加油,因此对通气需求较少。考虑到上述情况,使辅助油箱通过所述通气装置与机翼油箱连接,从而与机翼油箱共用一套通气系统和一个通气油箱,因此,不仅简化了燃油供给系统中的通气子系统的结构,还减轻了飞机的整体重量。

另一方面,本发明还提供了一种飞机辅助油箱的通气控制系统,用于对所述通气装置进行控制,其特征在于,包括:压差传感器,所述压差传感器检测所述辅助油箱内的无油空间与所述机外环境的压力差;以及辅助燃油控制单元,所述辅助燃油控制单元接收由所述压差传感器检测到的所述压力差的检测结果,并且根据所述压力差的检测结果对所述通气阀进行打开、关闭。

根据本发明的飞机辅助油箱的通气控制系统,通过压差传感器检测辅助油箱内的无油空间与机外环境的压力差,将检测出的压力差传递至辅助燃油控制单元,然后,辅助燃油控制单元根据该压力差的检测结果对通气阀进行打开、关闭。由此,能够对辅助油箱内的气体压力进行精准控制。

在所述飞机辅助油箱的通气控制系统的基础上,优选,所述通气控制系统还包括:压差开关,所述压差开关感知所述辅助油箱内的无油空间与所述机外环境的压力差,并且根据所述压力差的感知结果打开、关闭,所述辅助燃油控制单元接收来自所述压差开关的感知结果,对所述检测结果和所述感知结果进行比较,当比较结果一致时,所述辅助燃油控制单元判定所述压力差的检测结果正确。

根据所述通气控制系统,通过采用压力测量的非相似设计,即通过比较压差开关的感知结果与压差传感器的检测结果是否一致,能够提高辅助油箱内的气体压力测量的准确性,从而能够提高该通气控制系统的可靠性。

发明效果

根据本发明的飞机辅助油箱的通气装置,能够在不增设诸如传输泵或抽油泵这样可能成为潜在点火源的新设备的情况下,精准地控制辅助油箱内,具有良好的安全性和较高的可靠性。

附图说明

图1是本发明一实施方式的飞机燃油供给系统的示意图,示出了本发明的辅助油箱的通气装置。

图2是本发明一实施方式的辅助油箱的通气控制系统的示意图。

图3是图2中的通气控制系统中的辅助燃油控制单元的架构图。

符号说明

O 燃油供给系统

LF 飞机左翼

RF 飞机右翼

1 通气油箱

2 机翼油箱

3 辅助油箱

4 通气控制系统

5 压差传感器

6 辅助燃油控制单元

7 压差开关

8 辅助燃油隔离单元

P1 机翼油箱用通气管

P2 辅助油箱用通气管

P3 速压用通气管

V 通气阀

V1 单向阀

具体实施方式

下面,首先参照图1,对本发明的一实施方式的燃油供给系统以及辅助油箱的通气装置进行说明。

图1是本发明一实施方式的飞机燃油供给系统O的示意图。如图1所示,燃油供给系统O包括设置于飞机的左侧机翼LF和右侧机翼RF的通气油箱1和机翼油箱2(此处,为了简便,仅示出了左侧机翼的通气油箱1和机翼油箱2)、设置在机身的位于机翼后侧的机舱内的辅助油箱3。其中,通气油箱1是用于使燃油供给系统O与机外环境连通的油箱,通过一端设置于机外且另一端设置于该通气油箱1的无油空间的通气管(未图示)与机外环境流体连通。在本实施方式中,通气油箱1设置于左侧机翼LF和右侧机翼RF的翼尖。机翼油箱2设置于左侧机翼LF和右侧机翼RF的、比通气油箱1靠飞机机身侧的部分,通过机翼油箱用通气管P1与通气油箱1连接,以使通气油箱1内的无油空间与机翼油箱2内的无油空间流体连通。并且,在本实施方式中,作为基本油箱(又称为主油箱或消耗油箱),机翼油箱2内贮存有向飞机的发动机(省略图示)输送的燃油。辅助油箱3是内部贮存有用于对机翼油箱2进行补给的油箱,其通过辅助油箱用通气管P2与设置于左侧机翼LF和右侧机翼RF的两个机翼油箱2中的、与该辅助油箱3的距离较近的机翼油箱2连接,以使辅助油箱3内的无油空间与该机翼油箱2内的无油空间流体连通。当机翼油箱2内的燃油减少一定程度时,具体而言,当机翼油箱2内的燃油的液面降低至一定水平时,设置于该机翼油箱2的输油阀(未图示)打开,贮存在辅助油箱3内的燃油通过输油管(未图示)供给至机翼油箱2,对该机翼油箱2内的燃油进行补给。

在本实施方式中,飞机燃油供给系统O包括辅助油箱3的通气装置。该通气装置包括上述辅助油箱用通气管P2以及设置于该辅助油箱用通气管P2的中途的通气阀V。通气阀V是根据辅助邮箱3内的无油空间与机外环境的压力差的大小打开、关闭或调节开度的阀,例如是弹簧式安全阀。此外,上述通气装置还包括速压用通气管P3以及单向阀V1。速压用通气管P3的一端连接在辅助油箱用通气管P2的中途,另一端与机外环境大气连通,单向阀V1设置于该速压用通气管P3的中途,仅允许机外环境气体从机外流向辅助油箱3的内部。

接着,使用图2,对本实施方式中的辅助油箱3的通气控制系统4进行说明。

图2示出了本实施方式的辅助油箱3的通气控制系统4。需要说明的是,为了便于理解,在图2中省略了速压用通气管P3和单向阀V1。通气控制系统4是用于对设置于辅助油箱用通气管P2的中途的通气阀V进行开闭的控制系统,包括压差传感器5、辅助燃油控制单元6、压差开关7以及辅助燃油隔离单元8。压差传感器5是用于检测辅助油箱3内的无油空间的气体与机外环境气体的压力差的传感器,压差开关7是用于感知辅助油箱3内的无油空间的气体与机外环境气体的压力差且根据压力差的感知结果打开或关闭的开关。辅助燃油隔离单元8是接收由压差开关7感知到的压力差的感知值并对该感知值的信号类型进行转换后发送给辅助燃油控制单元6的信号处理单元。辅助燃油控制单元6是一种综合控制单元,其从飞机的航电系统控制单元9抽引飞机的轮载信号,采集辅助燃油控制板的按钮状态信号(燃油供给状态信号),读取压差传感器5检测到的压力差的检测值,同时接收由辅助燃油隔离单元8传递而来的转换后的压差开关7的开关状态信号后,通过图3所示的组合逻辑电路判断是否需要打开通气阀V或关闭通气阀V。此外,辅助燃油控制单元6在读取压差传感器5检测到的压力差的检测值后,将该检测值与预先设定的设计值进行比较并获取比较结果信号。并且,辅助燃油控制单元6在接收到由辅助燃油隔离单元8传递而来的压差开关7的开关状态信号后,将该开关状态信号与上述比较结果信号进行比较并生成压差传感器5的工作状态信号。

关于辅助燃油控制单元6的控制架构,如图3所示,燃油供给状态信号和轮载信号被同时输入至一个或门电路,与此同时,压差传感器5检测到的压力差的检测信号和压差传感器5的工作状态信号被同时输入至一个与非门电路,上述或门电路和与非门电路并联连接后与一个与门电路连接,通过该与门电路输出通气阀V的开关控制信号。在本实施方式中,作为输入信号的燃油供给状态信号、轮载信号、比较结果信号和压差传感器5的工作状态信号以及作为输出信号的通气阀V的控制信号均为一位二进制信号(包括高电平信号即1和低电平信号即0)。

作为逻辑判断的一例,假设燃油供给状态信号为低电平信号即0(未处于加油状态或燃油补给状态)、轮载信号为高电平信号即1(飞机处于空中飞行的状态)、压差传感器5的压力差的检测值与设计值的比较结果信号为低电平信号即0(检测值大于设计值)以及压差传感器5的工作状态信号为低电平信号即0(压差传感器5未发生故障,处于正常工作状态),则通过该组合逻辑电路的输出结果为1,表示需要打开通气阀V。另一方面,若该组合逻辑电路的输出结果为0,则表示需要关闭通气阀V。

接着,在上述说明的基础上,对基于本实施方式的通气控制系统4的针对通气阀V的开闭控制进行详细描述。

首先,压差传感器5通过分别检测辅助油箱3内的无油空间的气体压力与机外环境气体压力,从而获取辅助油箱3内的无油空间的气体与机外环境气体之间的压力差。与此同时,压差开关7感知检测辅助油箱3内的无油空间的气体与机外环境气体的压力差,并且根据压力差的大小打开、关闭,同时向辅助燃油隔离单元8发送一个表示该压差开关7打开或关闭的离散量信号。在本实施方式中,例如,当压力差的感知值大于预先设定的设计值时,压差开关7关闭并产生相当于低电平信号的离散量信号,当该感知值小于设计值时,压差开关7打开并产生相当于高电平信号的离散量信号。

接着,辅助燃油隔离单元8接收来自压差快关7的离散量信号,并且对该离散量信号进行信号类型转换后,将转换后的压差开关7的开关状态信号发送至辅助燃油控制单元8。

辅助燃油控制单元8从飞机的航电系统控制单元9抽引飞机的轮载信号,从辅助燃油控制板采集按钮状态信号(即燃油供给状态信号),接收从辅助燃油隔离单元8传递而来的开关状态信号,并且读取由压差传感器5检测到的压力差的检测值。在读取到由压差传感器5检测到的压力差的检测值后,辅助燃油控制单元8将该检测值与预先设定好的压力差的设计值进行比较并生成比较结果信号。具体而言,当检测值大于设计值时,生成的比较结果信号是低电平信号即0,当检测值小于设计值时,生成的比较结果信号是高电平信号即1。接着,在接收到从辅助燃油隔离单元6传递来的开关状态信号后,辅助燃油控制单元8将比较结果信号与开关状态信号进行比较并生成压差传感器5的工作状态信号。具体而言,若比较结果信号与开关状态信号是相同状态的信号(例如,都是低电平信号),则判定压差传感器5并未发生故障,处于正常工作状态,辅助燃油控制单元8生成低电平的工作状态信号。若比较结果信号与开关状态信号是不同状态的信号(例如,一个是高电平信号而另一个是低电平信号),则判定压差传感器5发生故障,辅助燃油控制单元8生成高电平的工作状态信号。也就是说,在本实施方式中,辅助燃油控制单元8通过压力测量的非相似设计的方式对压差传感器5是否发生故障进行判断。

然后,作为输入信号的燃油供给状态信号、轮载信号、比较结果信号和工作状态信号被输入图3所示的组合逻辑电路,通过该逻辑电路的运算后,输出通气阀V的开关控制信号。辅助然后控制单元6将该开关控制信号发送至通气阀V,从而对通气阀V进行打开、关闭。

(实施方式的技术效果)

本发明的上述实施方式的通气装置是一种闭式通气装置,且与原有的机翼油箱2的通气系统连接。通常情况下,飞机的辅助油箱能够承受一定的压力且在空中无需通气,并且,辅助油箱和机翼油箱一般不会同时加油,因此对通气需求较少。考虑到上述情况,使辅助油箱通过所述通气装置与机翼油箱连接,从而与机翼油箱共用一套通气系统和一个通气油箱,因此,不仅简化了燃油供给系统中的通气子系统的结构,还减轻了飞机的整体重量。此外,由于该通气装置是闭式通气装置,可以对油箱内压力进行精准控制,当压差在合理范围的时候,既能保证辅助燃油系统正常工作,又不会因为压力过大,导致油箱结构损坏。

本发明的上述实施方式的通气控制系统是一种基于非相似设计的控制系统,通过设置压差开关和压差传感器,使两者同时检测辅助油箱3内的无油空间与机外环境的压力差,并对两者的检测结果进行比较来确保压力测量的准确性,提高了油箱结构的安全性和系统的可靠性。

(其他实施方式)

在上述实施方式中,针对通气装置包括辅助油箱用通气管P2、设置于该辅助油箱用通气管P2的通气阀V、连接于辅助油箱用通气管P2的速压用通气管P3以及设置于速压用通气管P3的单向阀V1的情况进行了说明,但并不限于此。例如,该辅助油箱3的通气装置也可不包括速压用通气管P3和单向阀V1,可仅包括辅助油箱用通气管P2、设置于该辅助油箱用通气管P2的通气阀V。

此外,在上述实施方式中,基于非相似设计的理念,辅助油箱3的通气控制系统4包括压差传感器5、辅助燃油控制单元6、压差开关7以及辅助燃油隔离单元8,但并不限于此。例如,也可不从非相似设计的角度出发,可使该通气控制系统4仅包括压差传感器5和辅助燃油控制单元6,由此,也能够实现通气阀V的开闭控制。

此外,本发明在其范围内,能将各实施方式自由组合,或是将各实施方式适当变形、省略。

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