專(zhuān)利名稱(chēng)：用于飛機(jī)的基于沖壓空氣的冷卻和通風(fēng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種用于飛機(jī)的基于沖壓空氣的冷卻系統(tǒng)，采用該冷卻系 統(tǒng)，機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的熱交換器和飛機(jī)的至少 一 個(gè)另外的部件被供應(yīng)以冷卻空 氣，和/或所述部件的安裝空間能夠進(jìn)行通風(fēng)。所述部件可以是所述機(jī)艙空 調(diào)系統(tǒng)的部件。
背景技術(shù)：
在飛機(jī)中，機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)用于為機(jī)艙和座艙供應(yīng)新鮮空氣和再循環(huán)空 氣。另外，機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)還必須確保在高空飛行期間，與地面空氣壓力基本 對(duì)應(yīng)的壓力占據(jù)在機(jī)艙和座艙中。機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)用作來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)或者來(lái)自例
如可被設(shè)置在飛機(jī)后端的輔助發(fā)動(dòng)機(jī)(輔助動(dòng)力單元(APU: auxiliary power unit))的泄放空氣的空氣源。泄放空氣的溫度通常為約150。C至約200°C。 該泄放空氣在熱交換器(所謂的主熱交換器或初級(jí)熱交換器)中被冷卻。熱 交換器被供應(yīng)以外部空氣，該外部空氣在飛行期間可利用作為沖壓空氣通道 中的沖壓空氣。在地面時(shí)，風(fēng)扇產(chǎn)生通過(guò)熱交換器的氣流以冷卻所述泄放空
氣
所述沖壓空氣通道通常包括所謂的國(guó)家航空咨詢(xún)委員會(huì)(NACA: National Advisory Committee for Aeronautics )式?jīng)_壓空氣入口通道、擴(kuò)散器、 可選的沖壓空氣通道充氣室和沖壓空氣出口通道。在擴(kuò)散器與沖壓空氣出口 通道之間設(shè)置上述機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的熱交換器。而且，在沖壓空氣通道中可設(shè) 置風(fēng)扇，該風(fēng)扇在地面時(shí)確保通過(guò)機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的熱交換器的氣流。
在飛行期間，外部空氣通過(guò)沖壓空氣入口通道進(jìn)入沖壓空氣通道。擴(kuò)散 器中的壓力的動(dòng)態(tài)部分被部分地轉(zhuǎn)化為使流動(dòng)減慢的靜壓力。因此，相對(duì)于環(huán)境壓力，產(chǎn)生靜態(tài)正壓力，被稱(chēng)為沖壓。該沖壓造成外部空氣通過(guò)4幾艙空 調(diào)系統(tǒng)的熱交換器的流動(dòng)。外部空氣通過(guò)沖壓空氣通道的流動(dòng)由沖壓入口通
道翻板(flap)控制。沖壓空氣出口通道也通常裝配有翻板。沖壓空氣出口 通道的相對(duì)較寬打開(kāi)的翻板在外部空氣圍繞該翻板流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生相對(duì)于環(huán)境 壓力減小的壓力。從而，在熱交換器入口側(cè)上出現(xiàn)的正壓力和在出口側(cè)上出 現(xiàn)的減小的壓力造成壓差，該壓差確定流動(dòng)通過(guò)熱交換器的空氣量。沖壓空 氣入口通道和沖壓空氣出口通道上的翻板由致動(dòng)器控制。
當(dāng)飛沖幾在地面時(shí)，沒(méi)有外部空氣流動(dòng)。風(fēng)扇，例如空氣循環(huán)^L (ACM: air cycle machine )的風(fēng)扇，造成在沖壓空氣通道中的流動(dòng)，/人而形成可用于 機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的熱交換器的外部空氣以冷卻熱的泄放空氣。
飛機(jī)可包括至少一個(gè)另外的沖壓空氣通道，采用該另外的沖壓空氣通 道，機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的至少一個(gè)另外的熱負(fù)荷部件能夠被冷卻，和/或該熱負(fù) 荷部件的安裝空間能夠進(jìn)行通風(fēng)。這種沖壓空氣通道的功能基本對(duì)應(yīng)于上述 沖壓空氣通道的功能，不同之處在于沒(méi)有熱交換器以及在沖壓空氣通道中未 設(shè)置沖壓空氣出口通道，但是該沖壓空氣通道通至分配管路，該分配管路將 冷卻空氣供應(yīng)給機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的熱負(fù)荷部件，和/或?qū)⒖諝鈧魉偷剿鰴C(jī)艙 空調(diào)系統(tǒng)的熱負(fù)荷部件設(shè)置于其中的安裝空間中。
由于泄漏，燃料和/或燃料蒸汽可聚集或形成在所述安裝空間中。燃料 和/或燃料蒸汽能夠從貯存器進(jìn)入安裝空間。因此，熱負(fù)荷部件的安裝空間 必須進(jìn)行通風(fēng)，即換氣。安裝空間的通風(fēng)應(yīng)防止在該安裝空間中能夠形成可 燃混合物。如果具有熱負(fù)荷部件的機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)將要被接通，則熱負(fù)荷部件 的安裝空間必須首先進(jìn)行通風(fēng)，這是因?yàn)樵诳照{(diào)系統(tǒng)關(guān)斷時(shí)，燃料和/或燃 料蒸汽也能夠聚集在該安裝空間中。熱負(fù)荷部件的冷卻還可防止結(jié)構(gòu)過(guò)熱。
由沖壓空氣通道中的風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流必須進(jìn)行監(jiān)控。如果風(fēng)扇失效，則 由于可燃混合物會(huì)形成在熱負(fù)荷部件的安裝空間中，因此機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)必須 被關(guān)斷。這種監(jiān)控可通過(guò)其上運(yùn)行有軟件的空調(diào)系統(tǒng)關(guān)斷設(shè)備實(shí)現(xiàn)。例如， 該空調(diào)關(guān)斷設(shè)備分析風(fēng)扇速度是否處于希望的范圍內(nèi)。該空調(diào)系統(tǒng)關(guān)斷設(shè)備是構(gòu)成應(yīng)避免的額外故障源的額外設(shè)備。
這種用于對(duì)熱負(fù)荷部件的安裝空間進(jìn)行通風(fēng)以及用于冷卻熱負(fù)荷部件
的系統(tǒng)也^皮稱(chēng)為不加壓的隔搶通風(fēng)(UBV: unpressurised bay ventilation )。 目的在于保證，盡管潛在存在例如因泄漏產(chǎn)生的燃料蒸汽，但在機(jī)艙空調(diào)系 統(tǒng)的安裝空間中不會(huì)形成可燃混合物。機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的 一 些設(shè)備的表面具有 熱表面，由此可引起燃燒。此外，通風(fēng)系統(tǒng)用于冷卻機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的安裝空 間中的空氣。
在飛機(jī)中，重要的設(shè)備總是被設(shè)計(jì)為冗余的。因而，在飛機(jī)中提供有兩 個(gè)沖壓空氣通道來(lái)冷卻機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的熱交換器，并提供有兩個(gè)具有分配管 路的沖壓空氣通道來(lái)冷卻至少一個(gè)熱負(fù)荷部件并對(duì)該熱負(fù)荷部件的安裝空 間進(jìn)4亍通風(fēng)。此外，存在四個(gè)風(fēng)扇以在地面時(shí)產(chǎn)生氣流。所述通道和所述風(fēng) 扇需要空間，必須進(jìn)行維護(hù)并增大飛機(jī)的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于減小冷卻系統(tǒng)的空間需求。
為實(shí)現(xiàn)該目的，飛機(jī)包括的冷卻系統(tǒng)具有沖壓空氣通道；設(shè)置在該沖 壓空氣通道中的熱交換器；和設(shè)置為與該沖壓空氣通道流體連通的通風(fēng)設(shè) 備，其中，用于冷卻所述飛機(jī)的至少一個(gè)熱負(fù)荷部件和/或用于對(duì)所述飛機(jī) 的所述熱負(fù)荷部件的安裝空間進(jìn)行通風(fēng)的另外的一分配管路被連接到所述 沖壓空氣通道。來(lái)自所述飛機(jī)的周?chē)h(huán)境的空氣通過(guò)空氣入口進(jìn)入所述沖壓 空氣通道。該空氣通過(guò)空氣出口離開(kāi)所述沖壓空氣通道。所述熱交換器可以 是先前所述的機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的熱交換器，例如主熱交換器和/或初級(jí)熱交換 器。所述熱交換器例如了冷卻熱的泄放空氣。所述熱負(fù)荷部件為所述飛機(jī)的 在操作中會(huì)加熱的任意部件。所述熱負(fù)荷部件可以是所述機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的部 件。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于所述飛機(jī)的重量被減小且其效率被增大。
由于所述分配管路被連接到其中設(shè)置有所述機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的熱交換器 的沖壓空氣通道中，因此即使采用該冷卻系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)，整個(gè)飛機(jī)僅需要兩個(gè)沖壓空氣通道和兩個(gè)通風(fēng)設(shè)備。
所述空氣入口可具有NACA形式。v《周?chē)h(huán)境流入所述空氣入口的空 氣的動(dòng)態(tài)部分在擴(kuò)散器中被轉(zhuǎn)化成靜態(tài)正壓力。該正壓力在所述熱交換器的 入口處以及在所述分配管路的入口處可被利用，以使熱交換器和飛機(jī)的至少 一個(gè)熱負(fù)荷部件能夠被供應(yīng)以冷卻空氣。
所述通風(fēng)設(shè)備可以是鼓風(fēng)機(jī)。該鼓風(fēng)機(jī)可通過(guò)電力或通過(guò)壓縮空氣，例 如發(fā)動(dòng)機(jī)泄放空氣，來(lái)驅(qū)動(dòng)。該通風(fēng)設(shè)備還可以是將空氣注入到所述沖壓空 氣通道中的空氣注入設(shè)備。注入到所述沖壓空氣通道中的空氣可具有比所述 沖壓空氣通道中的空氣高的壓力。如果需要，注入到所述沖壓空氣通道中的 空氣可以是先前已被冷卻的泄放空氣。所述通風(fēng)設(shè)備用于確保在地面時(shí)和/ 或在較低的飛機(jī)速度時(shí)通過(guò)所述沖壓空氣通道的氣流，以使所述熱交換器和 所述至少一個(gè)熱負(fù)荷部件被供應(yīng)以冷卻空氣和/或?qū)λ鰺嶝?fù)荷部件的安裝 空間進(jìn)行通風(fēng)。此外，所述通風(fēng)設(shè)備確保所述熱負(fù)荷部件的安裝空間進(jìn)行通 風(fēng)，使得不會(huì)形成可燃燃料蒸汽。所述通風(fēng)設(shè)備還可在飛行期間被致動(dòng)。
在所述沖壓空氣通道中可設(shè)置有單向閥，該單向閥確保所述沖壓空氣通 道中的空氣能夠僅從所述空氣入口流動(dòng)到所述空氣出口。特別是，當(dāng)所述通 風(fēng)設(shè)備被接通時(shí)，存在由通風(fēng)設(shè)備產(chǎn)生的氣流沿所述空氣入口的方向偏轉(zhuǎn)從 而發(fā)生流體短路的危險(xiǎn)。所述單向閥防止空氣能夠沿所述空氣入口的方向流 動(dòng)。
所述沖壓空氣通道可被分為兩個(gè)并聯(lián)的流動(dòng)分支，所述單向閥被設(shè)置在 第一分支中，而所述通風(fēng)設(shè)備被設(shè)置在第二分支中。如前所述，如果所述飛 機(jī)在地面時(shí)和/或低速飛行時(shí)，所述通風(fēng)設(shè)備確保用于冷卻所述飛機(jī)的至少 一個(gè)部件和/或用于對(duì)該至少一個(gè)部件的安裝空間進(jìn)行通風(fēng)的所述分配管路 以及所述機(jī)搶空調(diào)系統(tǒng)的所述熱交換器^皮供應(yīng)以氣流。所述單向閥防止沿所 述空氣入口方向的流動(dòng)。
所述冷卻系統(tǒng)可被形成為使得，所述分配管路被設(shè)置在所述熱交換器的 上游。術(shù)語(yǔ)"上游，，和"下游"指的是從所述空氣入口到所述空氣出口的流
8動(dòng)。所述通風(fēng)設(shè)備和所述單向閥被設(shè)置在所述分配設(shè)備的上游。在本發(fā)明的 該實(shí)施例中，所述通風(fēng)設(shè)備產(chǎn)生引起所述分配管路和所述熱交換器中的流動(dòng) 的正壓力。
所述通風(fēng)設(shè)備可被設(shè)置在所述分配管路的下游。在該實(shí)施例中，所述通 風(fēng)設(shè)備產(chǎn)生減小的壓力，該減小的壓力從所述空氣入口和所述分配管^各吸入 空氣。所述熱交換器被設(shè)置在所述通風(fēng)設(shè)備的下游。從所述分配管路排出的 空氣在冷卻所述飛^L的所述至少一個(gè)部件時(shí)已凈皮加熱。為了確保進(jìn)入所述熱 交換器的空氣的溫度不會(huì)過(guò)高，大部分空氣應(yīng)從所述空氣入口吸入，而小部 分空氣應(yīng)從所述分配管路吸入。
所述通風(fēng)設(shè)備可被設(shè)置在所述熱交換器的下游。在該情況下，所述通風(fēng) 設(shè)備產(chǎn)生減小的壓力，該減小的壓力造成通過(guò)所述熱交換器的氣流。如果所 述分配管路被設(shè)置在所述熱交換器的上游，如上所述，大部分空氣應(yīng)通過(guò)所 述空氣入口吸入，而小部分空氣應(yīng)通過(guò)所述分配管路吸入，以使進(jìn)入所述熱 交換器的空氣具有盡可能低的溫度。
所述單向閥可被設(shè)置在所述分配管路的上游。這防止氣流從所述分配管 路排出并沿所述沖壓空氣通道的所述空氣入口的方向流動(dòng)。
所述鼓風(fēng)機(jī)可被設(shè)置在所述沖壓空氣通道中，以使空氣能?chē)@該鼓風(fēng)機(jī) 流動(dòng)。所述鼓風(fēng)機(jī)可^皮設(shè)置在鼓風(fēng)機(jī)通道中，該鼓風(fēng)機(jī)通道具有比所述沖壓 空氣通道小的截面。在該實(shí)施例中，不需要單向?qū)?。所述鼓風(fēng)機(jī)可在地面時(shí) 和/或在較低飛行速度時(shí)產(chǎn)生通過(guò)所述沖壓空氣通道的流動(dòng)。在飛行時(shí)，通 過(guò)所述空氣入口進(jìn)入的空氣可流動(dòng)經(jīng)過(guò)所述鼓風(fēng)才幾或所述鼓風(fēng)才幾通道而通 過(guò)所述沖壓空氣通道。
所述鼓風(fēng)機(jī)或所述鼓風(fēng)機(jī)通道的出口可具有出口面積，相對(duì)于所述沖壓 空氣通道在所述鼓風(fēng)機(jī)或所述鼓風(fēng)機(jī)通道的所述出口處的剩余面積，該出口 面積的尺寸使得，當(dāng)所述鼓風(fēng)機(jī)傳送空氣時(shí)，所述出口面積處的靜壓力小于 或等于所述沖壓空氣通道的所述剩余面積處的靜壓力。這防止由所述鼓風(fēng)機(jī)
產(chǎn)生的流動(dòng)沿所述空氣入口的方向流動(dòng)。在飛行期間，通過(guò)所述空氣入口進(jìn)入的空氣通過(guò)所述沖壓空氣通道的所述剩余面積流動(dòng)經(jīng)過(guò)所述鼓風(fēng)機(jī)或所 述鼓風(fēng)機(jī)通道。
所述沖壓空氣通道的所述空氣入口和/或所述沖壓空氣通道的所述空氣 出口中的每一個(gè)均能夠包括能致動(dòng)的翻板。借助于所述空氣入口處的翻板能 夠設(shè)定占據(jù)在所述沖壓空氣通道中的入口側(cè)上的正壓力。借助于設(shè)置在所述 沖壓空氣通道的所述空氣出口處的翻板能夠設(shè)定所述沖壓空氣通道的出口 側(cè)上的減小的壓力。顯然，所述空氣入口翻板和所述空氣出口翻板可由任意 能夠分別改變通過(guò)所述空氣入口和所述空氣出口的流動(dòng)的設(shè)備來(lái)替代。
本發(fā)明還涉及一種機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)，其具有上述冷卻系統(tǒng)；檢測(cè)乂人所述 熱交換器流出的傳送到所述機(jī)艙中并待由所述沖壓空氣冷卻的空氣的溫度 的溫度檢測(cè)設(shè)備；以及控制所述機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的功能的控制設(shè)備。所述控制 設(shè)備被形成為使得，如果從所述熱交換器排出的傳送到所述機(jī)艙中并待由所 述沖壓空氣冷卻的空氣超過(guò)閾值，則關(guān)斷所述機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)。該機(jī)艙空調(diào)系 統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)檢測(cè)從所述熱交換器排出的傳送到所述機(jī)艙中并待 由所述沖壓空氣冷卻的空氣的溫度，所述通風(fēng)設(shè)備的功能可被監(jiān)控，而無(wú)需 單獨(dú)的空調(diào)系統(tǒng)關(guān)斷設(shè)備來(lái)監(jiān)控所述通風(fēng)設(shè)備的功能。在所述熱交換器中的 待由所述沖壓空氣冷卻的空氣為發(fā)動(dòng)機(jī)泄放空氣。從所述熱交換器排出的冷 卻后的空氣在其被傳送到所述機(jī)艙之前可被進(jìn)一步處理。
從所述熱交換器排出的傳送到所述機(jī)艙中并待由沖壓空氣冷卻的空氣 的溫度可由所述熱交換器的所述出口處和/或所述空調(diào)系統(tǒng)中任意位置處的 溫度檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)。從所述熱交換器排出的傳送到所述機(jī)艙中并待由沖壓空 氣冷卻的空氣在其溫度被檢測(cè)之前可與其它氣流混合和/或被進(jìn)一步處理。
如果從所述熱交換器排出的傳送到所述機(jī)艙中并待由沖壓空氣冷卻的 空氣的溫度超過(guò)闊值，則關(guān)斷所述空調(diào)系統(tǒng)。如果在地面時(shí)所述通風(fēng)設(shè)備沒(méi) 有供應(yīng)氣流或供應(yīng)過(guò)小的氣流而不足以對(duì)安裝空間進(jìn)行通風(fēng)，則所述通風(fēng)設(shè) 備相應(yīng)地供應(yīng)過(guò)少的空氣而不能冷卻所述空調(diào)系統(tǒng)的所述熱交換器中的泄放空氣。這導(dǎo)致從所述熱交換器或所述空調(diào)系統(tǒng)排出的空氣超過(guò)閾值，這相 應(yīng)地導(dǎo)致所述空調(diào)系統(tǒng)-故關(guān)斷。為此原因，可省略在現(xiàn)有^支術(shù)中用于在失效 的通風(fēng)設(shè)備的情況下關(guān)斷所述空調(diào)系統(tǒng)的該空調(diào)系統(tǒng)的單獨(dú)的關(guān)斷設(shè)備。


現(xiàn)在參照附圖更為詳細(xì)地描述本發(fā)明，這些附圖示出
圖1為通風(fēng)設(shè)備設(shè)置于其中的沖壓空氣通道，其中所述通風(fēng)設(shè)備被具有 單向閥的旁路跨接；
圖2為單向閥被設(shè)置在沖壓空氣通道中的實(shí)施例，其中所述單向閥被其 中設(shè)置有通風(fēng)設(shè)備的旁路跨接；
圖3為沒(méi)有旁路和單向閥的實(shí)施例，其中通風(fēng)設(shè)備被設(shè)置在分配管路和 熱交換器的上游；
圖4為沒(méi)有旁路和單向閥的實(shí)施例，其中通風(fēng)設(shè)備被設(shè)置在分配管路和 熱交換器的下游；
圖5為鼓風(fēng)機(jī)被設(shè)置在鼓風(fēng)機(jī)通道中的實(shí)施例，其中所述鼓風(fēng)機(jī)通道位 于沖壓空氣通道內(nèi)；和
圖6為具有空氣注入設(shè)備的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1示出具有空氣入口 4和空氣出口 6的沖壓空氣通道2?？諝馊肟?4 包括空氣入口翻板(未示出)，進(jìn)入空氣入口 4的大量空氣可由該空氣入口 翻板來(lái)控制?？諝馊肟?4優(yōu)選具有NACA形式?？諝獬隹?6包括空氣出口 翻板18。機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的熱交換器10設(shè)置在沖壓空氣通道2中。如前所述， 機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)控制機(jī)艙和座艙的溫度，并在飛行時(shí)在座艙和機(jī)搶中設(shè)定與地 面空氣壓力基本對(duì)應(yīng)的壓力。熱交換器10可包括機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的主熱交換 器和/或初級(jí)熱交換器。熱交換器IO例如冷卻熱發(fā)動(dòng)機(jī)泄放空氣。由該熱交 換器冷卻的空氣可在進(jìn)一步調(diào)節(jié)之后傳送到機(jī)艙中。
ii與沖壓空氣通道2相連的有用于冷卻飛機(jī)的至少一個(gè)熱負(fù)荷部件和/或
用于對(duì)該至少一個(gè)熱負(fù)荷部件的安裝空間進(jìn)行通風(fēng)的分配管路12。該分配 管路將冷卻空氣從沖壓空氣通道2供應(yīng)到熱負(fù)荷部件的安裝空間，以對(duì)其進(jìn) 行通風(fēng)，即換氣，使得沒(méi)有可燃混合物能夠形成在該安裝空間中。必須避免 的是，燃料蒸汽或燃料能夠在所述至少一個(gè)熱負(fù)荷部件上點(diǎn)燃。分配管路將 冷卻空氣從沖壓空氣通道2傳送到機(jī)搶空調(diào)系統(tǒng)的各部件(所謂的封裝件)， 以例如避免結(jié)構(gòu)加熱。所述分配管路可分盆為多個(gè)分配管路。所述分配管路 包括用于將冷卻空氣從沖壓空氣通道2分配到空調(diào)系統(tǒng)部件的安裝空間中 的多個(gè)開(kāi)口。此外，在機(jī)身區(qū)域中的安裝空間具有朝向外部的開(kāi)口，以使空 氣能夠再次流出該安裝空間。
沖壓空氣通道分岔為其中設(shè)置有通風(fēng)設(shè)備8的主分支和其中設(shè)置有單 向閥14的旁路分支16。通風(fēng)設(shè)備8優(yōu)選為鼓風(fēng)機(jī)。優(yōu)選地，擴(kuò)散器設(shè)置在 旁路的上游。
在飛行時(shí)，外部空氣流經(jīng)由通常具有NACA形式的空氣入口 4進(jìn)入沖 壓空氣通道2。流入擴(kuò)散器中的空氣入口的空氣的動(dòng)態(tài)部分被部分地轉(zhuǎn)化成 靜壓力。因此，在熱交換器10的入口處以及在分配管路12的連接處產(chǎn)生靜 態(tài)正壓力。空氣入口翻板(未示出)控制空氣至沖壓空氣通道2中的流動(dòng)， 并由此控制沖壓空氣通道2中的正壓力。
通常，空氣出口 6包括空氣出口翻板18。外部空氣圍繞相對(duì)較寬打開(kāi) 的空氣出口翻板18流動(dòng)，由此在空氣出口 6中產(chǎn)生相對(duì)于環(huán)境壓力減小的 壓力。該減小的壓力可借助于空氣出口翻板18設(shè)定。該減小的壓力支持通 過(guò)熱交換器10的流動(dòng)。
空氣入口 4的空氣入口翻板(未示出)可被打開(kāi)，以使沖壓空氣通道2 中的正壓力確保分配管路12中的足以冷卻飛才幾的至少一個(gè)部件和/或?qū)υ撝?少一個(gè)部件的安裝空間進(jìn)行通風(fēng)的容積流量(volume flow)?？諝獬隹?6 處的空氣出口翻板18可控制流動(dòng)通過(guò)熱交換器10的空氣量。如果機(jī)艙要被 加熱，則流動(dòng)通過(guò)熱交換器10的空氣量例如可^C減少?？諝馊肟诜?未示出)和空氣出口翻板18可借助于致動(dòng)器調(diào)節(jié)。該 致動(dòng)器例如可以是具有蝸桿的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，該旋轉(zhuǎn)馬達(dá)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為線性
運(yùn)動(dòng)。顯然，空氣入口翻板和空氣出口翻板18可由任何能夠分別改變通過(guò) 空氣入口和空氣出口的流動(dòng)的設(shè)備來(lái)替代。
當(dāng)飛機(jī)在地面時(shí)，通風(fēng)設(shè)備8通過(guò)空氣入口 4吸入空氣。旁路中的單向 閥14防止由通風(fēng)設(shè)備8傳輸?shù)目諝庋赝L(fēng)設(shè)備8的進(jìn)氣側(cè)方向回流。由通 風(fēng)設(shè)備8傳輸?shù)目諝膺M(jìn)入分配管路12，在該分配管路12中飛機(jī)的各部件(特 別是空調(diào)系統(tǒng)的各部件)被冷卻和/或?qū)λ龈鞑考陌惭b空間進(jìn)行通風(fēng)。 此外，空氣進(jìn)入機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的熱交換器10并經(jīng)由空氣出口 6離開(kāi)沖壓空 氣通道2。
通風(fēng)設(shè)備8可獨(dú)立于ACM，使得用于驅(qū)動(dòng)ACM風(fēng)扇的能量能夠用于 增強(qiáng)機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的性能，或者，機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)可在保持恒定冷卻性能的同 時(shí)利用較低進(jìn)氣壓力的泄放空氣進(jìn)行操作。通風(fēng)設(shè)備通常僅在飛機(jī)位于地面 時(shí)才被操作。然而，如果需要，該通風(fēng)設(shè)備也可在飛行時(shí)被接通。通風(fēng)設(shè)備 8必須被設(shè)計(jì)成其也能在整個(gè)飛行期間被操作。該通風(fēng)設(shè)備可以是通過(guò)電力 或通過(guò)壓縮空氣(例如泄放空氣)進(jìn)行操作的鼓風(fēng)機(jī)。在飛行時(shí)，空氣從空 氣入口 4通過(guò)單向閥14沿分配管路12和熱交換器10的方向流動(dòng)。然而， 空氣也可/人空氣入口 4通過(guò)通風(fēng)i殳備8流動(dòng)。
如上所述，由于泄漏，燃料和/或燃料蒸汽能夠聚集或形成在所述至少 一個(gè)熱負(fù)荷部件的安裝空間中。燃料和/或燃料蒸汽能夠從貯存器進(jìn)入所述 安裝空間。因此，熱負(fù)荷部件的安裝空間必須在具有該熱負(fù)荷部件的系統(tǒng)被 接通之前進(jìn)行通風(fēng)，即換氣。所述安裝空間的通風(fēng)應(yīng)防止可燃混合物能夠形 成在該安裝空間中。只有在保證沒(méi)有可燃混合物能夠形成在所述安裝空間中 時(shí)，機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的操作才能夠被進(jìn)一步繼續(xù)。因此，如果安裝空間的通風(fēng) 失效或太弱，則由于可燃蒸汽能夠形成在該安裝空間中而必須被關(guān)斷空調(diào)系 統(tǒng)。
如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中需要空調(diào)系統(tǒng)關(guān)斷設(shè)備，用于監(jiān)控通過(guò)沖壓空
13氣通道的氣流。 一旦機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)被接通，則空調(diào)系統(tǒng)關(guān)斷設(shè)備在本發(fā)明中 就不再必要了。如果通過(guò)沖壓空氣通道的氣流失效，則沒(méi)有用于冷卻熱交換 器的氣流。因此，待由熱交換器冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)泄放空氣沒(méi)有被冷卻。從而， 發(fā)動(dòng)機(jī)泄放空氣保持其很高的溫度，該溫度由機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的傳感器檢測(cè)。 由于空氣可能沒(méi)有流入過(guò)高溫度的機(jī)艙，則機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)必須被關(guān)斷。這通 過(guò)機(jī)搶空調(diào)系統(tǒng)的控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此， 一旦機(jī)搶空調(diào)系統(tǒng)被接通，則不 再需要額外的空調(diào)關(guān)斷設(shè)備來(lái)分別監(jiān)控通風(fēng)設(shè)備的功能和沖壓空氣通道中 的氣流，并確保沒(méi)有可燃混合物形成在所述至少 一 個(gè)熱負(fù)荷部件的安裝空間 中。因此，飛機(jī)的安全性和可靠性被增強(qiáng)。
在飛行時(shí)，這種錯(cuò)誤情況不會(huì)發(fā)生，這是由于空氣入口翻板(未示出) 包括被動(dòng)裝置(例如制動(dòng)器)，該被動(dòng)裝置確保空氣入口翻板不能被完全關(guān) 閉。這確保機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的至少 一個(gè)部件的安裝空間和/或機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的 各部件通過(guò)分配管路12供應(yīng)以充足的冷卻空氣。
使用本發(fā)明所授內(nèi)容的機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)包括所描述的根據(jù)本發(fā)明的冷卻 系統(tǒng)；檢測(cè)從熱交換器10流出的傳送到機(jī)艙中并待由沖壓空氣冷卻的空氣 的溫度的溫度檢測(cè)設(shè)備(未示出)；和控制機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的功能的控制設(shè)備 (未示出)。所述控制設(shè)備被形成為使得，如果從熱交換器排出的傳送到機(jī) 艙中并待由沖壓空氣冷卻的空氣超過(guò)閾值，則機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)被關(guān)斷。在辨交 換器中的待由沖壓空氣冷卻的空氣可以是發(fā)動(dòng)機(jī)泄放空氣。如前所述，在該 機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)中， 一旦空調(diào)系統(tǒng)被接通，則不需要額外的空調(diào)系統(tǒng)關(guān)斷設(shè)備， 以監(jiān)控通風(fēng)設(shè)備的功能和/或沖壓空氣通道中出現(xiàn)的氣流。在該機(jī)艙空調(diào)系 統(tǒng)中，沖壓空氣通道中出現(xiàn)的氣流以及通風(fēng)設(shè)備的功能被間接監(jiān)控，即經(jīng)由 從熱交換器10排出的待由沖壓空氣冷卻的空氣的溫度來(lái)監(jiān)控。
從熱交換器10排出的傳送到機(jī)艙中并待由沖壓空氣冷卻的空氣的溫度 可由熱交換器的出口處和/或空調(diào)系統(tǒng)中任意位置處的溫度檢測(cè)設(shè)備來(lái)檢 測(cè)。如前所述，從熱交換器排出的傳送到機(jī)艙中并待由沖壓空氣冷卻的空氣 在其溫度被檢測(cè)之前與其它氣流混合和/或被進(jìn)一步處理。例如，空氣的溫度可在混合器處和/或在通至機(jī)艙的入口處被檢測(cè)。
如前所述，在接通空調(diào)系統(tǒng)之前，安裝空間必須進(jìn)^"通風(fēng)。由于才幾搶空 調(diào)系統(tǒng)被關(guān)斷時(shí)，燃料和/或燃料蒸汽也能夠聚集或形成在所述至少一個(gè)熱 負(fù)荷部件的安裝空間中，因此這種通風(fēng)是必要的。這里，例如可被監(jiān)控的是， 在接通機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)之前鼓風(fēng)機(jī)8的實(shí)際速度是否長(zhǎng)時(shí)間處于希望的范圍 內(nèi)。
一旦空調(diào)系統(tǒng)被接通，則該監(jiān)控可被關(guān)斷。
在圖l所示的實(shí)施例中，旁路16具有比沖壓空氣通道2小的截面，然
而，這種情況并不是必要的。
在根據(jù)圖2的實(shí)施例中，單向閥14被設(shè)置在沖壓空氣通道2中，而通 風(fēng)設(shè)備8被設(shè)置在旁路16中。圖2中實(shí)施例的功能在其它方面對(duì)應(yīng)于圖1 中實(shí)施例的功能。旁路16可具有比沖壓空氣通道2小的截面。然而，旁路 16也可以具有與沖壓空氣通道2相同或比沖壓空氣通道2大的截面。旁路 16和其跨接的沖壓空氣通道的區(qū)域也可被視為沖壓空氣通道2的并聯(lián)分支。
然而，冷卻系統(tǒng)并非必須具有旁路。圖3示出沒(méi)有旁路和單向閥的本發(fā) 明的實(shí)施例。該實(shí)施例在其它方面對(duì)應(yīng)于才艮據(jù)圖l和2的實(shí)施例。在該實(shí)施 例中，必須確保在飛行時(shí)流動(dòng)通過(guò)沖壓空氣通道2的空氣不會(huì)損壞通風(fēng)設(shè)備 8。此外，該通風(fēng)設(shè)備必須對(duì)流動(dòng)通過(guò)沖壓空氣通道2的空氣沒(méi)有顯著的阻 力。
在圖3所示的實(shí)施例中，通風(fēng)設(shè)備8被設(shè)置在分配管路12和熱交換器 10的上游。因此，通風(fēng)設(shè)備8產(chǎn)生正壓力，該正壓力確保對(duì)部件的安裝空 間進(jìn)行通風(fēng)，并且飛機(jī)的各部件(特別是機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng))通過(guò)分配管路12 被供應(yīng)以冷卻空氣。此外，該正壓力致使冷卻空氣流動(dòng)通過(guò)熱交換器10, 并致使冷卻空氣僅從空氣入口 4由通風(fēng)設(shè)備8吸入。通風(fēng)設(shè)備8的控制和監(jiān) 控基本對(duì)應(yīng)于圖1中實(shí)施例的控制和監(jiān)控。
圖4示出本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，其中通風(fēng)設(shè)備8被設(shè)置在分配管路 12和熱交換器IO的下游。通風(fēng)設(shè)備8可被設(shè)置在空氣出口 6的附近。在該 情況下，通風(fēng)i殳備8從分配管路12吸入第一部分空氣，并經(jīng)由空氣入口 4吸入第二部分空氣。由于第一部分空氣由被冷卻的部件加熱，因此第一部分
應(yīng)小于第二部分，以使被吸入而進(jìn)入熱交換器10中的空氣的溫度不會(huì)過(guò)高。在該實(shí)施例中，必須確保在飛行時(shí)流動(dòng)通過(guò)沖壓空氣通道2的空氣不會(huì)損壞通風(fēng)設(shè)備8。顯然，通風(fēng)設(shè)備8必須不會(huì)對(duì)流動(dòng)通過(guò)沖壓空氣通道2的空氣構(gòu)成顯著的阻力。通風(fēng)設(shè)備8的控制和監(jiān)控基本對(duì)應(yīng)于圖1中實(shí)施例的控制和監(jiān)控。
圖5示出本發(fā)明的實(shí)施例，其中鼓風(fēng)機(jī)8被設(shè)置在鼓風(fēng)機(jī)通道22中。鼓風(fēng)機(jī)通道22具有比沖壓空氣通道2小的截面，并被設(shè)置在沖壓空氣通道中，鼓風(fēng)才幾通道22具有出口面積Al。沖壓空氣通道2在鼓風(fēng)才幾通道22的出口處的剩余部分具有面積A2。在飛行期間，空氣通過(guò)旁路區(qū)域20經(jīng)過(guò)鼓風(fēng)機(jī)8而流動(dòng)通過(guò)沖壓空氣通道2，旁路區(qū)域20形成在鼓風(fēng)機(jī)通道22周?chē)?br> 鼓風(fēng)機(jī)8產(chǎn)生正壓力，該正壓力為熱交換器IO供應(yīng)冷卻空氣并為分配管路12供應(yīng)空氣，以對(duì)所述安裝空間進(jìn)行通風(fēng)和/或冷卻所述至少一個(gè)部件。由鼓風(fēng)機(jī)8傳輸?shù)目諝獗仨殐羝し乐雇ㄟ^(guò)旁路區(qū)域20而流動(dòng)到鼓風(fēng)機(jī)8的進(jìn)氣區(qū)域。這通過(guò)下述方式實(shí)現(xiàn)，相對(duì)于鼓風(fēng)機(jī)通道22的面積Al，旁路區(qū)域20的面積A2的尺寸使得，如果鼓風(fēng)機(jī)8傳輸空氣，則鼓風(fēng)機(jī)通道出口處的靜壓力小于或等于旁路區(qū)域20的末端處的靜壓力。在該情況下，由鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的整個(gè)流動(dòng)能量位于通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)通道22的空氣出口面積Al的流動(dòng)的動(dòng)態(tài)部分中。
還可以在旁路區(qū)域中提供單向閥。
在圖5中，鼓風(fēng)機(jī)8、鼓風(fēng)機(jī)通道22和旁路區(qū)域22被設(shè)置在分配管路12和熱交換器10的上游。鼓風(fēng)機(jī)8、鼓風(fēng)機(jī)通道22和旁路區(qū)域20也可被設(shè)置在分配管路12或熱交換器10的下游。鼓風(fēng)機(jī)8的控制和監(jiān)控基本對(duì)應(yīng)于圖1中實(shí)施例的控制和監(jiān)控。
圖6示出本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中通風(fēng)設(shè)備被形成為空氣注入設(shè)備24。該空氣注入設(shè)備24將壓縮空氣(例如泄放空氣)注入到?jīng)_壓空氣通道2中。因此，在沖壓空氣通道2中可產(chǎn)生使空氣從空氣入口 4吸入的氣流，
16該氣流進(jìn)入分配管路12并流動(dòng)通過(guò)熱交換器10。在飛行時(shí)，空氣流動(dòng)經(jīng)過(guò)
空氣注入設(shè)備24?？諝庾⑷朐O(shè)備24也可以在飛行期間將空氣注入到?jīng)_壓空氣通道2中。泄放空氣可在被注入到?jīng)_壓空氣通道2之前被冷卻。該實(shí)施例的功能和監(jiān)控在其它方面基本對(duì)應(yīng)于圖3中實(shí)施例的控制和監(jiān)控。
在圖6中，空氣注入設(shè)備24被設(shè)置在分配管路12和熱交換器10的上游。空氣注入設(shè)備24也可被設(shè)置在分配管路12或熱交換器IO的下游。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，不需要額外的沖壓空氣通道來(lái)冷卻飛機(jī)的熱負(fù)荷部件(特別是機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的熱負(fù)荷部件)，和/或?qū)υ摕嶝?fù)荷部件的安裝空間進(jìn)行通風(fēng)。這節(jié)省空間和質(zhì)量。另外，冷卻系統(tǒng)的安裝被簡(jiǎn)化。此外，在地面時(shí)不需要額外的通風(fēng)設(shè)備來(lái)分別冷卻前述的飛機(jī)的熱負(fù)荷部件和機(jī)搶空調(diào)系統(tǒng)，和/或?qū)ζ浒惭b空間進(jìn)行通風(fēng)。這進(jìn)一步節(jié)省空間和質(zhì)量，此外，可用性被增強(qiáng)。另外，由于需要較少的沖壓空氣通道，飛機(jī)的空氣阻力被減小。此外，如前所述，沖壓空氣通道中的氣流的監(jiān)控被簡(jiǎn)化。
權(quán)利要求
1、一種用于飛機(jī)的冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)具有沖壓空氣通道(2)；空氣入口(4)，來(lái)自所述飛機(jī)的周?chē)h(huán)境的空氣通過(guò)該空氣入口進(jìn)入所述沖壓空氣通道(2)；空氣出口(6)，空氣通過(guò)該空氣出口從所述沖壓空氣通道(2)排出；設(shè)置在所述沖壓空氣通道(2)中的熱交換器(10)；以及設(shè)置為與所述沖壓空氣通道(2)流體連通的通風(fēng)設(shè)備(8)；其特征在于，與所述沖壓空氣通道(2)相連的還有用于冷卻所述飛機(jī)的至少一個(gè)熱負(fù)荷部件和/或用于對(duì)該至少一個(gè)熱負(fù)荷部件的安裝空間進(jìn)行通風(fēng)的分配管路(12)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述通風(fēng)設(shè)備(8) 為鼓風(fēng)機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述通風(fēng)設(shè)備(8) 為空氣注入設(shè)備。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，單向 閥被設(shè)置在所述沖壓空氣通道(2)中，以使所述沖壓空氣通道(2)中的空 氣能夠僅從所述空氣入口 (4)流動(dòng)到所述空氣出口 (6)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述沖壓空氣通道 (2)被分為兩個(gè)并聯(lián)的流動(dòng)分支，所迷單向閥被設(shè)置在第一分支中，所述通風(fēng)設(shè)備(8)被設(shè)置在第二分支中。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述 冷卻系統(tǒng)被形成為使得所述分配管路(12)被連接在所述換熱器(10)的上 游。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述 通風(fēng)設(shè)備(8)被設(shè)置在所述分配管路(12)的上游。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述通風(fēng)設(shè)備(8)被設(shè)置在所述分配管路(12)的下游。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述通風(fēng)設(shè)備(8)被設(shè)置在所述熱交換器(10)的下游。
10、 根據(jù)權(quán)利要求3至9中任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述單向闊#1設(shè)置在所述分配管路(12)的上游。
11、 根據(jù)權(quán)利要求2和4至10中任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述鼓風(fēng)機(jī)被設(shè)置在所述沖壓空氣通道(2)中，以使空氣能?chē)@該鼓風(fēng)機(jī)流動(dòng)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述鼓風(fēng)機(jī)(8)被設(shè)置在鼓風(fēng)機(jī)通道(22)中，該鼓風(fēng)機(jī)通道(22)被設(shè)置在所述沖壓空氣通道(2)中，其中所述鼓風(fēng)機(jī)通道(22)具有比所述沖壓空氣通道(2)小的截面。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述鼓風(fēng)機(jī)(8)的出口或所述鼓風(fēng)機(jī)通道(22)的出口具有出口面積(Al),相對(duì)于所述沖壓空氣通道(2 )在所述鼓風(fēng)機(jī)(8 )的所述出口或所述鼓風(fēng)機(jī)通道(22 )的所述出口處的剩余面積(A2)，該出口面積的尺寸使得，如果所述鼓風(fēng)機(jī)(8)傳送空氣，則所述出口面積(Al)處的靜壓力小于或等于所述沖壓空氣通道(2)的所述剩余面積(A2)處的靜壓力。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述沖壓空氣通道(2)的所述空氣入口 (4)和/或所述沖壓空氣通道(2)的所述空氣出口 (6)每一個(gè)均包括能致動(dòng)的翻板(18)。
15、 一種機(jī)搶空調(diào)系統(tǒng)，具有根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，檢測(cè)從所述熱交換器流出的待由所述沖壓空氣冷卻的空氣的溫度的溫度4企測(cè)設(shè)備，以及控制所述機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的功能的控制設(shè)備，其中所述控制設(shè)備被形成為使得，如果從所述熱交換器排出的傳送到所 述機(jī)艙中并待由所述沖壓空氣冷卻的空氣超過(guò)閾值，則所述機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)被關(guān)斷。
16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，在所述熱交換器 中的待由所述沖壓空氣冷卻的空氣為發(fā)動(dòng)機(jī)泄放空氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于飛機(jī)的冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)具有空氣入口(4)，來(lái)自所述飛機(jī)的周?chē)h(huán)境的空氣通過(guò)該空氣入口進(jìn)入沖壓空氣通道(2)；和空氣出口(6)，空氣通過(guò)該空氣出口從所述沖壓空氣通道(2)排出。熱交換器(10)被設(shè)置在所述沖壓空氣通道(2)中。通風(fēng)設(shè)備(8)與所述沖壓空氣通道(2)流體連通。與所述沖壓空氣通道(2)相連的還有分配管路(12)，該分配管路用于冷卻所述飛機(jī)，特別是機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)的至少一個(gè)熱負(fù)荷部件，和/或?qū)υ撝辽僖粋€(gè)熱負(fù)荷部件的安裝空間通風(fēng)。
文檔編號(hào)B64D13/00GK101657355SQ200780047223
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者亞歷山大·索恩采夫, 托馬斯·謝勒, 魯?shù)细瘛な┟芴?申請(qǐng)人:空中客車(chē)作業(yè)有限公司