阅读说明：本技术 一种适用于飞机的储油系统以及该系统的应急放油方法 (Oil storage system suitable for airplane and emergency oil discharge method of system ) 是由 朱德轩 龚昊 张霄宇 徐铭浩 葛锐 卞刚 于 2020-07-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种适用于飞机的储油系统以及该系统的应急放油方法。根据本发明将中央翼油箱和机翼油箱物理隔离的隔离壁的特定高度上设有机翼油箱应急放油隔离阀,在需要进行应急放油的情况下,燃油可以借助重力作用自动从该机翼油箱应急放油隔离阀流入中央翼油箱；此外,机翼油箱应急放油隔离阀还可以用作自动平衡燃油在中央翼油箱、机翼油箱的分配量。(The invention relates to an oil storage system suitable for an airplane and an emergency oil discharge method of the system. According to the invention, the wing oil tank emergency oil drainage isolation valve is arranged at a specific height of the isolation wall which physically isolates the central wing oil tank from the wing oil tank, and fuel oil can automatically flow into the central wing oil tank from the wing oil tank emergency oil drainage isolation valve under the action of gravity under the condition of emergency oil drainage; in addition, the wing oil tank emergency oil discharge isolation valve can also be used for automatically balancing the distribution amount of fuel oil in the central wing oil tank and the wing oil tank.)

一种适用于飞机的储油系统以及该系统的应急放油方法

技术领域

本发明涉及民用运输类飞机的燃油管理系统，具体地，涉及一种适用于飞机的储油系统以及该系统的应急放油方法。

背景技术

大型民用飞机通常设置应急放油系统，保证在空中紧急情况下能够实现快速空中放油，确保即使在飞机起飞时就出现故障等极端情况下，飞机能具有25.119和25.121(d)条款所规定的足够的复飞爬升能力，以保证应急返场着陆时的爬升能力要求。

应急放油系统的设计基本可分为两大类：独立设计，高集成度设计。两种类型对中央翼油箱的放油都是通过位于中央翼油箱的超控泵/转输泵实现，两者的区别在于机翼油箱放油的实现方式。

独立式应急放油系统中设有安置在各机翼油箱内的专用应急放油泵。在需要进行放油的情况下，中央翼油箱内的超控泵、机翼油箱内的应急放油泵分别被用于泵送中央翼油箱、机翼油箱的燃油以减轻飞机总重量。然而增加一个常规型号的应急放油泵以及所需配对的支架、供电控制等相关附属设备至少会增加15Kg的飞机负重。显然地，这会给飞机带来不必要的燃油消耗。

高集成度应急放油系统未设置单独的应急放油泵，该系统中，机翼油箱内的应急放油管路与供油管路为共用管路，应急放油管路所需泵油压力由供油管路上的供油泵提供。对于该类放油系统，其存在以下问题：

1)由于供油管路和应急放油管路部分共享，供油系统和应急放油系统需要确保在各种失效模式情况下能够平衡放油和供油性能，这会增加供油系统和应急放油系统的匹配难度；

2)由于机翼油箱供油泵通常布置在集油箱最低点，因此，机翼油箱应急放油不能中断，存在过度放油的风险。

发明内容

针对根据现有技术的燃油系统存在的上述现状，本发明的目的之一在于提供一种操作简单且无需设置机翼油箱应急放油泵的储油系统。

该目的通过本发明以下形式的储油系统来实现。其中，适用于飞机的储油系统包括中央翼油箱、机翼油箱和应急放油管路。其中，所述中央翼油箱位于所述飞机的机身内。所述机翼油箱设置在飞机机翼内，分别位于所述中央翼油箱的两侧，且分别通过隔离壁与所述中央翼油箱物理隔离。所述应急放油管路能够通过中央翼油箱放油隔离阀与所述中央翼油箱联通，并且所述放油管路被配置成能够在所述中央翼油箱放油隔离阀开启时将中央翼油箱内的燃油排出飞机外。

其中，所述隔离壁上设有机翼油箱应急放油隔离阀，所述机翼油箱应急放油隔离阀处于常闭位置，而且被配置成在其开启的情况下，所述机翼油箱的至少部分燃油能够在重力作用下流入所述中央翼油箱。

本发明利用了机翼油箱高于中央翼油箱的特点，通过在中央翼油箱和机翼油箱之间的隔离壁的特定高度设置机翼油箱应急放油隔离阀。在需要应急放油的情况下，操作人员可以开启机翼油箱应急放油隔离阀而使得燃油自动流入中央翼油箱；进一步地，根据燃油在机翼油箱、中央翼油箱的分布情况，操作人员还可适应性的设定机翼油箱应急放油阀的开启时间，使得在飞行过程中，飞机的燃油相对均匀地分散在各油箱，从而利于飞机飞行。

根据本发明的一种优选实施方式，所述机翼油箱应急放油隔离阀的高度被设定为，当所述机翼燃油内的燃油液面与所述机翼油箱应急放油隔离阀齐平时，所述机翼油箱内的燃油量不低于备用燃油量。机翼油箱应急放油隔离阀设置成该高度后，储油系统可以保证在出现任意意外情况下还可存有足以保证飞机降落在备用机场上。

根据本发明的一种优选实施方式，所述飞机设有连接机翼上的发动机和所述中央翼油箱的供油管路，所述储油系统还包括位于所述中央翼油箱底部的至少一个第一供油泵，所述第一供油泵用于将燃油压送至所述应急放油管路或所述供油管路。在中央翼油箱内管路系统的入口附近设置的第一供油泵不会对供油管路、应急放油管路的设计带来交联方面的困扰，却可以同时为两个管路系统提供一定压力的燃油。

根据本发明的一种优选实施方式，所述供油管路还包括至少一个用于对所述供油管路内的燃油进行增压的第二供油泵，所述第二供油泵位于所述第一供油泵的下游管路上。

根据本发明的一种优选实施方式，所述机翼油箱应急放油隔离阀设有两个能够分别独立地驱动所述机翼油箱应急放油隔离阀动作的驱动电机。机翼油箱应急放油隔离阀采用双电机设计，可以避免电机故障导致的隔离阀卡滞在开启位置，避免非预期的油箱间燃油窜动。

根据本发明的一种优选实施方式，所述应急放油管路的出口端设有切断阀。

根据本发明的一种优选实施方式，所述机翼油箱应急放油隔离阀为单向阀。

根据本发明的一种优选实施方式，所述储油系统还包括控制和计算单元，所述控制和计算单元被配置为用于计算、控制所述储油系统的应急放油量。

此外，本发明还涉及具有上述任一项储油系统的飞机，以及用于上述任一项储油系统的应急放油方法。其中，该应急放油方法包括以下步骤：

在所述储油系统的控制和计算单元的输入界面上输入放油完成后的飞机目标重量；

控制和计算单元计算应急放油量W_Jettison；

在计算所得的应急放油量W_Jettison小于所述中央翼油箱的储油量时，所述机翼油箱应急放油隔离阀保持关闭状态，开启所述中央翼油箱应急放油隔离阀以及应急放油管路中的切断阀；

在计算所得的应急放油量W_Jettison超过所述中央翼油箱的储油量时，开启机翼油箱应急放油隔离阀、所述中央翼应急放油隔离阀以及放油管路中的切断阀。

根据本发明的一种优选实施方式，在计算的应急放油量超过所述中央翼油箱的储油量时，开启所述中央翼油箱应急放油隔离阀和所述切断阀，并在所述中央翼油箱的储油量达到预设值时开启所述机翼油箱应急放油隔离阀，其中所述预设值是中央翼油箱的最小燃油量。

根据本发明的一种优选实施方式，所述应急放油量W_Jettison为：

W_Jettison＝W_Aircraft-W_Target-W_Engine，

其中，W_Aircraft是处于当前位置下的飞机的总重量；W_Target是飞机的目标总重量，W_Engine是飞机从当前位置飞行至目标机场所耗费的燃油量。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选实施方式，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

根据本发明的飞机的储油系统，其具有以下优点：

1.机翼油箱不设置独立的或共用的应急放油系统，避免增重或与供油系统的复杂交联。应急放油时，机翼油箱应急放油隔离阀打开使机翼油箱燃油在重力作用下流入中央翼油箱从而利于放油。

2.应急放油隔离阀安装在合适高度，以保证在应急放油无法中止的失效情况下，机翼油箱能保留足够燃油以供安全降落，避免过度放油的风险。

3.系统可根据机上燃油总量、燃油分布、以及目标放油量进行应急放油系统智能管理，在避免中央翼油箱过度承压的前提下减少放油时间。

附图说明

为了更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本发明的优选实施方式，对本发明的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。

图1是根据本发明的优选实施方式的储油系统的构架图；

图2是储油系统的左半侧部分的放大形示意图；

图3是图1所述的储油系统的应急放油控制流程图。

附图标记说明：

中央翼油箱：10； 机翼油箱：12、12'；

隔离壁：11； 机翼油箱应急放油隔离阀：13；

放油管路：14； 中央翼油箱应急放油隔离阀：15；

供油管路：16； 第一供油泵：17；

发动机：18； 第二供油泵：19；

应急放油嘴：20； 应急放油切断阀：21；

单向阀：22； 供油切断：23。

具体实施方式

接下来将参照附图详细描述本发明的发明构思。这里所描述的仅仅是根据本发明的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本发明的其他方式，所述其他方式同样落入本发明的范围。在以下的具体描述中，例如“上”、“下”、“内”、“外”、“纵”、“横”等方向性的术语，参考附图中描述的方向使用。本发明的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。

参见图1，其大致以从飞机的顶部朝下部的视角示出了根据本发明的优选实施方式的储油系统。其中，用于飞机的储油系统包括中央翼油箱10、机翼油箱12、12'和应急放油管路14等。其中，中央翼油箱10位于飞机的机身内，具体地，在飞机的高度方向上，其位于飞机的底部位置；在飞机的长度方向上，其位于与飞机两侧机翼平行的位置。机翼油箱12、12'设置在飞机机翼内，分别位于中央翼油箱10的左右两侧，且分别通过隔离壁11与中央翼油箱10物理隔离。

结合图2，其中，图2大致以飞机的飞行方向示出了储油箱的左半侧结构。如图2所示，机翼油箱12、12'在飞机上处于比中央翼油箱10高的位置上。隔离壁11上设有处于常闭状态的机翼油箱应急放油隔离阀13。机翼油箱应急放油隔离阀13为允许燃油从机翼油箱12、12'单向地流入中央翼油箱10的单向阀。机翼油箱应急放油隔离阀13被配置成在其开启的情况下，机翼油箱12、12'内的至少部分燃油能够在重力作用下流入中央翼油箱10。也即，机翼油箱应急放油隔离阀13偏离隔离壁11的底部。在一种实施方式中，当燃油液面处于机翼油箱应急放油隔离阀13所在高度时，机翼油箱12、12'内的燃油量大致为机翼油箱12、12'最大载荷量的30％、40％等等。

更优选地，机翼油箱应急放油隔离阀13的高度被设定为，当机翼燃油12、12'内的燃油液面与机翼油箱应急放油隔离阀13齐平时，机翼油箱12、12'内的燃油量不低于备用燃油量。备用燃油量可以理解成，当目标机场不满足备降条件时，飞机从当前位置飞行到备用机场所需燃油量。机翼油箱应急放油隔离阀13设置成该高度后，储油系统可以保证在出现任意意外情况下还可存有足以保证飞机降落在备用机场上的燃油。

需要说明的是，设置于隔离壁11上的机翼油箱应急放油隔离阀13虽然是“应急放油隔离阀”，然而其作用并不仅仅体现在“应急放油”上。事实上，根据燃油在机翼油箱12、12'，中央翼油箱10的分布情况，机组人员还可适应性的设定机翼油箱应急放油隔离阀13的开启时刻和开启时长，使得在飞行过程中，飞机的燃油相对均匀地分散在各油箱以利于飞机飞行。

进一步参见图1，应急放油管路14能够通过中央翼油箱放油隔离阀15与中央翼油箱10联通。在图1的实施方式中，应急放油管路14同时联通位于左翼上的应急放油嘴20和右翼上的应急放油嘴20。应急放油管路14的入口大致在中央翼油箱10的中间位置。优选地，中央翼油箱放油隔离阀15被设为2个。可以理解，当2个中央翼油箱应急放油隔离阀15都被开启时，燃油将更快地排出飞机外。此外，设置了2个中央翼油箱应急放油隔离阀15后，飞机可以在1个中央翼油箱应急放油隔离阀15出现故障时，利用另一个中央翼油箱应急放油隔离阀15放油。

为了提高安全性，放油管路14在临近应急放油嘴的位置上还设有应急放油切断阀21。该应急放油切断阀21优选为单向阀。

进一步参见图1，中央翼油箱10设有位于其底部位置的2个第一供油泵17，该第一供油泵17为超控泵(Override pump)，其同时用作应急放油泵(Jettison pump)。第一供油泵17将燃油加压到较高压力后泵送到联通中央翼油箱10和左翼发动机18的供油管路16、以及联通中央翼油箱10和右翼发动机18的供油管路16中以便为发动机18提供动力燃油。在中央翼油箱应急放油隔离阀15被开启时，第一供油泵17亦用于向应急放油管路14泵送燃油。

通向左翼发动机18的供油管路16和通向右翼发动机18的供油管路16可通过交输供油阀24给予联结。

在第一供油泵17的下游位置上，供油管路16还设有第二供油泵19，其可用为供油管路16上的燃油提供动力。优选地，第二供油泵19设有两个，两个第二供油泵19的出口连接到单向阀22再连接到供油管路16主路上。第二供油泵19被设置在机翼油箱12、12'的底部位置。

根据本发明，可优先利用第一供油泵17来泵送中央翼油箱10内的燃油，当中央翼油箱10内的燃油被泵送至较低含量后，再利用第二供油泵19来泵送机翼油箱12、12'内的燃油。

供油管路16在临近发动机18的位置优选地设置供油切断阀23，以便于在需要对发动机18进行维修的时候可以利用供油切断阀23避免燃油外流。

在一种优选实施方式，机翼油箱应急放油隔离阀13设有两个能够分别独立地驱动机翼油箱应急放油隔离阀13动作的驱动电机。机翼油箱应急放油隔离阀13采用双电机设计，这可以避免电机故障导致的隔离阀13卡滞在开启位置，避免非预期的油箱间燃油窜动。

对于上述储油系统，其可以通过如图3的方式实现自动释放所需放油量。具体地，该应急放油方法可通过以下步骤实现：

在储油系统的控制和计算单元的输入界面上输入放油完成后的飞机目标重量W_Target；

控制和计算单元计算应急放油量W_Jettison，其中，应急放油量W_Jettison为：

W_Jettison＝W_Aircraft-W_Target-W_Engine，

其中，W_Aircraft是处于当前位置下的飞机的总重量；W_Target是飞机的目标总重量，W_Engine是飞机从当前位置飞行至目标机场所耗费的燃油量；

在计算所得的应急放油量W_Jettison小于中央翼油箱10的储油量时，机翼油箱应急放油隔离阀13保持关闭状态，开启中央翼油箱应急放油隔离阀15以及应急放油管路14中的切断阀；

在计算所得的应急放油量W_Jettison超过中央翼油箱10的储油量时，开启机翼油箱应急放油隔离阀13、中央翼应急放油隔离阀15以及放油管路14中的切断阀21。

优选地，在计算的应急放油量超过中央翼油箱10的储油量时，首先开启中央翼油箱应急放油隔离阀15和切断阀21，并在中央翼油箱10的储油量达到预设值时开启机翼油箱应急放油隔离阀13，其中预设值是中央翼油箱10的最小燃油量。可以理解，中央翼油箱10的最小燃油量表示用于保证在飞机正常飞行的各种姿态下，第一供油泵17可以始终浸没在燃油内进行安全工作的燃油量。

本发明的保护范围仅由权利要求限定。得益于本发明的教导，本领域技术人员容易认识到可将本发明所公开结构的替代结构作为可行的替代实施方式，并且可将本发明所公开的实施方式进行组合以产生新的实施方式，它们同样落入所附权利要求书的范围内。