專利名稱：飛行器的空氣供應(yīng)系統(tǒng)以及在空氣供應(yīng)系統(tǒng)中混合兩股空氣流的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種飛行器、特別是客機的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 新鮮空氣系統(tǒng)，通過所述新鮮空氣系統(tǒng)可將新鮮空氣供應(yīng)到飛機機艙； 循環(huán)空氣系統(tǒng)，其連接到新鮮空氣系統(tǒng)，并且使用過的機艙空氣可通過 所述循環(huán)空氣系統(tǒng)供應(yīng)到新鮮空氣系統(tǒng)；冷卻空氣系統(tǒng)，其用于冷卻飛 行器的設(shè)置在新鮮空氣系統(tǒng)中的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)；以及通風系統(tǒng)，其連接 到冷卻空氣系統(tǒng)，用于對空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安裝空間進行通風。本發(fā)明還 涉及一種用于在這種空氣供應(yīng)系統(tǒng)中混合兩股空氣流的方法。
背景技術(shù)：
近年來，客機上的空氣供應(yīng)系統(tǒng)已經(jīng)變得日益復(fù)雜，這是由于為了 使乘客在飛行中盡可能感覺舒適，必需對飛機機搶中的不同環(huán)境區(qū)域供 以新鮮空氣。還必需連續(xù)地以一定的時間間隔對機搶空氣進行處理。為 此，將使用過的機搶空氣從機搶中除去，使之與新鮮空氣混合并再次供 應(yīng)到機搶。另外，必需對安裝在飛機上的某些部分一一例如空氣調(diào)節(jié)系 統(tǒng)— 一供以冷卻空氣?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)的安裝空間必f進行通風，以便除 去任何泄漏的燃料和/或燃油蒸汽并排除潛在的火災(zāi)。
為此，近年來已經(jīng)發(fā)展出一些概念，這些概念為新鮮空氣供應(yīng)、循 環(huán)空氣流通、冷卻空氣供應(yīng)以及空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)安裝空間的通風提供了解 決方案。下面將參照圖l至圖5對這些解決方案進行描述。在這方面， 僅描述形成各個方案基礎(chǔ)的原理，而不進入技術(shù)細節(jié)。
A)新鮮空氣系統(tǒng)
圖1示出了用于飛機機艙的新鮮空氣流通的傳統(tǒng)解決方案10a。為 此，從在飛行期間來自于主渦輪發(fā)動機的主線路12(高壓及中壓壓縮機)
6的引氣以及在地面上時來自于輔助汽輪機18的引氣獲得新鮮空氣?？?慮到較高的溫度水平，必需對來自于主渦輪發(fā)動機的主線路12的引氣 進行預(yù)先冷卻。這種預(yù)先冷卻通過來自于主渦輪發(fā)動機的次級線路14 的引氣得以實現(xiàn)，來自于主渦輪發(fā)動機的次級線路14的引氣流過熱交 換器16并因此預(yù)先冷卻了從主渦輪發(fā)動機的主線路12獲得的引氣。此 外，飛行器的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)20通過來自于主渦輪發(fā)動機的主線路12的 引氣的流動能量而被驅(qū)動。
在圖1所示的傳統(tǒng)的新鮮空氣系統(tǒng)中，從主渦輪發(fā)動機的主線路抽 取引氣導致了動力損失并且導致增加了主渦輪發(fā)動機的煤油消耗。另 外，由于在引氣排氣處的高溫及高壓水平以及為了保護周圍結(jié)構(gòu)而進行 的溫度監(jiān)控，使得需要增加構(gòu)造成本。還必需控制通過適當?shù)拈y門所抽 取的引氣的體積流率以及壓力。這還導致了電磁控制閥門發(fā)生故障的可 能性，這必需通過冗余而進行補償，進而增加了構(gòu)造成本。另外，新鮮 空氣可能會由于渦輪發(fā)動機以及輔助汽輪機處的燃油泄漏而受到污染。
在圖2中示出了為未來的飛行器計劃所提供的用于新鮮空氣供應(yīng)的 更加新近的概念10b。根據(jù)該尚未使用的概念10b，從機身外部通過單 獨的沖壓空氣入口 22供應(yīng)新鮮空氣。進入沖壓空氣入口 22的沖壓空氣 通過電力驅(qū)動的壓縮機24進行壓縮，以便由此提供用于操作空氣調(diào)節(jié) 系統(tǒng)20的流動能量。用于壓縮機的驅(qū)動能量在飛行期間由主渦輪發(fā)動 機的發(fā)生器提供，而在地面上時由輔助汽輪機提供。該概念不包括從主 渦輪發(fā)動機的主線路以及輔助汽輪機抽取引氣。
在圖2中所示的非引氣的新鮮空氣供應(yīng)的情況下，要求提供均勻的 流入，這意味著在沖壓空氣入口 22處必需具有復(fù)雜的進氣道幾何,狀。 此外，沖壓空氣入口 22增加了飛行器的阻力系數(shù)。由于用于打開和/或 關(guān)閉沖壓空氣入口 22處的吸氣瓣的受控致動器，使得系統(tǒng)的復(fù)雜性增 加并因此對于系統(tǒng)故障的敏感性增加。當飛行器在地面上進行除冰時， 還存在著除水液從機身進入沖壓空氣入口 22的風險并因此導致新鮮空 氣受到污染。
B)循環(huán)空氣系統(tǒng)
關(guān)于循環(huán)空氣的再循環(huán)以及將其供給到飛行器的新鮮空氣系統(tǒng)中， 如圖3所示根據(jù)當前的系統(tǒng)概念30，將再循環(huán)的循環(huán)空氣36供給到位于空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)20下游的新鮮空氣系統(tǒng)中。再循環(huán)的循環(huán)空氣36與空 氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸送的新鮮空氣的混合及供給是在混合室32中進行的。將 混有循環(huán)空氣的新鮮空氣從混合室32傳送到飛機機艙中。用于循環(huán)空 氣流通的流動能量由電動鼓風機34提供。
在作為旋轉(zhuǎn)機械元件的構(gòu)造方面，圖3中所示的用于再循環(huán)循環(huán)空 氣36的循環(huán)空氣鼓風機34代表潛在的故障源，這在系統(tǒng)的系統(tǒng)可靠性 上具有持續(xù)影響并且必需通過足夠的冗余進行補償，因此具有相應(yīng)的重 量上的不利。另外，必需具有混合室32，以便將空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)20所輸 送的新鮮空氣與再循環(huán)的循環(huán)空氣36進行混合。
C)通風/冷卻空氣系統(tǒng)
如上所述，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安裝空間必需通風，以便除去任何泄漏 的燃料和/或燃油蒸汽并排除潛在的火災(zāi)。如圖4所示，傳統(tǒng)的系統(tǒng)解 決方案40a提供了通風系統(tǒng)，在該通風系統(tǒng)中，流通空氣從機身外部通 過位于空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)附近的沖壓空氣入口 42進行供應(yīng)。在飛行器的地 面操作期間，由壓縮機48確保了空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安裝空間44的通風。 壓縮機48從驅(qū)動渦輪機50的高壓引氣系統(tǒng)52獲取它的驅(qū)動能量。排 氣經(jīng)由出口 46導出。由于沖壓空氣入口 42處的冷卻空氣的堰塞效應(yīng) (damming effect )，因此壓縮機48在飛行期間無需操作。
圖4中所示的通風系統(tǒng)需要沖壓空氣入口 42,所述沖壓空氣入口 42獨立于其它系統(tǒng)進行設(shè)置并且其又在飛行器的阻力系數(shù)方面具有持 續(xù)影響。壓縮機48在該系統(tǒng)中是必需的，因為地面操作時沒有可利用 的沖壓空氣，而是借助于壓縮機48通過沖壓空氣入口 42從外部吸入空 氣，，除了致動器和沖壓空氣吸氣瓣之外壓縮機代表了可能的故障源。
在圖5中示出了關(guān)于空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的冷卻空氣供應(yīng)以及空氣調(diào)節(jié)系 統(tǒng)安裝空間的通風的另一個概念40b。根據(jù)這個概念40b，從冷卻空氣 鼓風機54的沖壓空氣入口 42抽取用于空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)44的安裝空間的 流通空氣。由于機身邊界層處的流動條件，即通過冷卻空氣出口46的 尾流區(qū)內(nèi)的負壓，將流通空氣除去。
在圖5所示的系統(tǒng)中，冷卻空氣出口 46的尾流中的出口幾何形狀 必需具有復(fù)雜的設(shè)計，以便確保將流通空氣吸出。冷卻空氣出口尾 流一一即機身的邊界層一 一 中的流動條件既不可預(yù)期又無法控制。因此，這種情況代表了另外的不安全因素，由于在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安裝空 間中存在燃料泄漏或者燃油蒸發(fā)的可能性，因此該因素導致了安全危 害。
DE 2 907 826 A描述了一種用于飛行器的空氣循環(huán)冷卻系統(tǒng)，其中 通過噴射式混合裝置，將作為引氣抽取的新鮮空氣與來自于客艙的再循 環(huán)的循環(huán)空氣混合。新鮮空氣與循環(huán)空氣的混合發(fā)生在熱交換器的下 游，該熱交換器通過使用沖壓空氣而進行冷卻。
DE 103 01 465 Al中所描述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括至少兩個空氣調(diào)節(jié) 裝置，每個空氣調(diào)節(jié)裝置在其入口處與供應(yīng)線路連接，并且其出口與混 合室或待進行空氣調(diào)節(jié)的機搶進行連接。從渦輪發(fā)動機抽取作為引氣的 新鮮空氣。每個空氣調(diào)節(jié)裝置均通過沖壓空氣來驅(qū)動，從而用來冷卻引 氣。
EP 1 695 910 A2描述了一種用于產(chǎn)生惰性氣體的系統(tǒng)。該系統(tǒng)例如 產(chǎn)生用于飛行器的貨艙或燃料箱的氮氣。為此，對壓縮的機搶空氣進行 預(yù)先冷卻，在其到達空氣分解模塊之前，接下來再次對其進行壓縮并將 其引導至主熱交換器，所述模塊將冷卻的機搶空氣分成惰性氣體和滲透 氣體。接下來將該滲透氣體供應(yīng)到?jīng)_壓空氣管道并釋放到大氣中。為了 增加通過熱交換器的流率，利用了噴射器，所述噴射器在熱交換器的出 口端處形成低壓區(qū)域。
US-A-2,491,461公開了一種用于飛行器的壓力產(chǎn)生系統(tǒng)，其中特別 地，循環(huán)的機艙空氣與壓縮的新鮮空氣在空氣調(diào)節(jié)裝置的上游混合。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于飛行器、特別是客機的空氣 供應(yīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有增加的系統(tǒng)可靠性，其中使失效保護部件的數(shù)量 最小化，所述失效保護部件例如為鼓風機和壓縮機。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，該目的通過一種飛行器、特別是客機的空 氣供應(yīng)系統(tǒng)來實現(xiàn)，該空氣供應(yīng)系統(tǒng)包括新鮮空氣系統(tǒng)，通過所述新 鮮空氣系統(tǒng)可將新鮮空氣供應(yīng)到飛機機艙；循環(huán)空氣系統(tǒng)，其連接到新 鮮空氣系統(tǒng)，并且使用過的機艙空氣可通過所述循環(huán)空氣系統(tǒng)供應(yīng)到新
9鮮空氣系統(tǒng)；冷卻空氣系統(tǒng)，其用于冷卻飛行器的設(shè)置在新鮮空氣系統(tǒng) 中的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)；以及通風系統(tǒng)，其連接到冷卻空氣系統(tǒng)，用于對空 氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安裝空間進行通風，其中用于流體連接冷卻空氣系統(tǒng)和通 風系統(tǒng)的裝置設(shè)置并安裝在機身內(nèi)部，使得一個系統(tǒng)中的空氣可以通過 另 一個系統(tǒng)中的空氣流而被驅(qū)動。
因為一個系統(tǒng)中的空氣被來自于另一個系統(tǒng)中的空氣流的能量驅(qū) 動并接收該能量，因此實現(xiàn)了兩個系統(tǒng)的流體連接。這涉及冷卻空氣系 統(tǒng)與通風系統(tǒng)的連接。在根據(jù)本發(fā)明的空氣供應(yīng)系統(tǒng)中，同時使例如鼓 風機或壓縮機的失效保護機械結(jié)構(gòu)件的數(shù)量最小化，在傳統(tǒng)的解決方案 概念的情況下失效保護機械結(jié)構(gòu)件是必需的。與在圖5中所示的解決方 案的概念不同，在飛行器上對兩個系統(tǒng)進行流體連接，使得該連接不依 賴于機身邊界層中的流動條件。因此，無需冷卻空氣出口處的復(fù)雜的流 動幾何特性來從空氣供應(yīng)系統(tǒng)中除去流通空氣連同冷卻空氣。
優(yōu)選地，在飛行器上設(shè)置并構(gòu)成流體連接，使得一個系統(tǒng)中的空氣 可以通過由另一個系統(tǒng)中的空氣流所導致的吸氣作用而被驅(qū)動。
由于通過一個系統(tǒng)中的空氣流所導致的吸氣作用，使得另 一個系統(tǒng) 中的空氣可以被移動，這致使兩股空氣流在流體連接區(qū)域中混合。由空 氣流所導致的吸氣作用可以通過適當?shù)剡x擇流動橫截面而發(fā)生改變。因 此，在無需任何失效保護機械部件的情況下，吸氣作用可以進行改變并 且由此使得來自于一個系統(tǒng)的空氣與另 一個系統(tǒng)中的空氣流進行混合 的混合率可以進行改變。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選構(gòu)造中，第一噴射式混合裝置導致冷卻空氣系 統(tǒng)與通風系統(tǒng)之間的流體連接。這種類型的噴射式混合裝置代表了系統(tǒng) 可靠性部件，由于它們不包含在系統(tǒng)可靠性上具有持續(xù)影響的任何移動 或旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，循環(huán)空氣系統(tǒng)和新鮮空氣系統(tǒng)通 過第二噴射式混合裝置流體連接在一起。因此，借助于第二噴射式混合
器使得在循環(huán)空氣系統(tǒng)中再循環(huán)的循環(huán)空氣能夠通過新鮮空氣系統(tǒng)中 的新鮮空氣流而被吸入及被混合。因此，無需在將循環(huán)空氣輸送到新鮮 空氣系統(tǒng)中的循環(huán)空氣系統(tǒng)內(nèi)使用鼓風機。另外，無需提供用于將新鮮 空氣與循環(huán)空氣混合的單獨的混合室。優(yōu)選地，第二噴射式混合裝置在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的上游設(shè)置在新鮮空
氣系統(tǒng)中。在圖3所示的系統(tǒng)中，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的排氣必需處于低溫， 從而能夠補償由循環(huán)空氣系統(tǒng)中的鼓風機所導致的升高的混合空氣溫 度。這樣會引起空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的出口處的結(jié)冰問題。另外，在圖3所示 的系統(tǒng)中，混合空氣的溫度以及由此使得機搶的溫度僅能夠借助于單獨 的、持久控制的調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行設(shè)定。在本發(fā)明的空氣供應(yīng)系統(tǒng)中，通過 借助于位于空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)上游的噴射式混合裝置來混合新鮮空氣和循 環(huán)空氣，從而避免了這些問題。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，在新鮮空氣系統(tǒng)中以彼此并行的 方式設(shè)置多個第二噴射式混合裝置，其中多個第二噴射式混合裝置中的 每一個連接到循環(huán)空氣系統(tǒng)的循環(huán)空氣管線。通過在新鮮空氣系統(tǒng)中彼 此并行地設(shè)置的多個噴射式混合裝置，較大量的新鮮空氣能夠與較大量 的循環(huán)空氣在機身內(nèi)部的不同位置處混合，這增加了循環(huán)空氣供給的效 率。
優(yōu)選地，新鮮空氣系統(tǒng)通過兩個引氣管線流體連接到飛行器的兩個 或多個渦輪發(fā)動機的次級空氣流線路。因此，從飛行器的渦輪發(fā)動機的 次級空氣流線路抽取作為引氣的新鮮空氣，這樣放棄了用于提供多余的 新鮮空氣的單獨的沖壓空氣吸氣瓣。這在飛行器的阻力系數(shù)上具有有利 的效果。
根據(jù)本發(fā)明的另一構(gòu)造，兩個引氣管線通向飛行器機身中的新鮮空 氣管線。因此，可以得到充足量的新鮮空氣，甚至當一個渦輪發(fā)動機出 現(xiàn)故障時。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，在新鮮空氣管線中設(shè)有位于第二 噴射式混合裝置上游的新鮮空氣鼓風機。該新鮮空氣鼓風機僅在飛行器 的地面操作期間使用，以便通過引氣管線吸入新鮮空氣并通過新鮮空氣 管線將新鮮空氣供應(yīng)到第一噴射式混合裝置。因此，可以保證充足的新 鮮空氣供應(yīng)，甚至當主渦輪發(fā)動機停止運轉(zhuǎn)時。
優(yōu)選地，在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的上游設(shè)有至少一個機搶空氣壓縮機，所 述至少一個機槍空氣壓縮機將壓縮的混合空氣供應(yīng)到空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該 機搶空氣壓縮機產(chǎn)生充分壓縮的混合空氣，這些充分壓縮的混合空氣對 于操作空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)是必需的。因為壓縮機可以根據(jù)混合空氣的減少量
ii進行設(shè)定，因此即使在少量混合空氣的情況下也可以保證空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng) 的功能性。
根據(jù)本發(fā)明的另一構(gòu)造，冷卻空氣系統(tǒng)和通風系統(tǒng)可以通過單個的 沖壓空氣吸氣瓣來接收空氣。因此無需單獨的第二沖壓空氣吸氣瓣，這 將在飛行器的阻力系數(shù)方面具有持續(xù)影響。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，在冷卻空氣系統(tǒng)中設(shè)有位于沖壓 空氣吸氣瓣下游的冷卻空氣鼓風機。在飛行器的地面操作期間，該冷卻 空氣鼓風機通過沖壓空氣吸氣瓣吸入冷卻空氣，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的熱交換 器利用該冷卻空氣進行冷卻。因此，在飛行器的地面操作期間也可以保 證熱交換器的充分冷卻。
優(yōu)選地，冷卻空氣系統(tǒng)中的冷卻空氣鼓風機以及新鮮空氣系統(tǒng)中的 新鮮空氣鼓風機可以由共用的馬達驅(qū)動。由于，兩個鼓風機由共用的馬 達驅(qū)動，因此這樣導致了進一步減重。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供一種用于在飛行器、特別是客機的空氣
供應(yīng)系統(tǒng)中混合兩股空氣流的方法，其中該空氣供應(yīng)系統(tǒng)包括新鮮空 氣系統(tǒng)，通過所述新鮮空氣系統(tǒng)可將新鮮空氣供應(yīng)到飛機機搶；循環(huán)空 氣系統(tǒng)，其連接到新鮮空氣系統(tǒng)，并且使用過的機艙空氣可通過所述循 環(huán)空氣系統(tǒng)供應(yīng)到新鮮空氣系統(tǒng)；冷卻空氣系統(tǒng)，其用于冷卻飛行器的 設(shè)置在新鮮空氣系統(tǒng)中的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)；以及通風系統(tǒng)，其連接到冷卻 空氣系統(tǒng)，用于對空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安裝空間進行通風，其中在機身內(nèi)部 實現(xiàn)冷卻空氣系統(tǒng)和通風系統(tǒng)的流體連接，使得一個系統(tǒng)中的空氣可以 通過另 一個系統(tǒng)中的空氣流而被驅(qū)動。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，冷卻空氣系統(tǒng)中的空氣流吸入通 風系統(tǒng)中的空氣。
優(yōu)選地，來自于循環(huán)空氣系統(tǒng)的循環(huán)空氣通過流經(jīng)新鮮空氣系統(tǒng)的 新鮮空氣而被吸入，并且被輸送到新鮮空氣系統(tǒng)中，從而使新鮮空氣與 循環(huán)空氣混合。
根據(jù)本發(fā)明的另 一構(gòu)造，混合空氣通過設(shè)置在新鮮空氣系統(tǒng)中的空 氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)至預(yù)定的溫度并被傳送到飛機機艙中。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，當飛行器處于飛行中時，從飛行器的渦輪發(fā)動機的次級線路抽取新鮮空氣。接下來將該引氣供應(yīng)到第二 噴射式混合裝置，在第二噴射式混合裝置中引氣與循環(huán)空氣混合。
優(yōu)選地，流經(jīng)冷卻空氣系統(tǒng)的冷卻空氣從通風系統(tǒng)吸入流通空氣并 將流通空氣輸送到冷卻空氣系統(tǒng)中，從而使冷卻空氣與流通空氣混合。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式，通過沖壓空氣吸氣瓣將冷卻空氣 和流通空氣引入冷卻空氣系統(tǒng)和通風系統(tǒng)中。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方式中，冷卻空氣流經(jīng)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的熱 交換器以便冷卻待供應(yīng)到飛機機艙的混合空氣，并且接下來將冷卻空氣 供應(yīng)到第 一噴射式混合裝置，在第 一噴射式混合裝置中冷卻空氣與流通 空氣混合。接下來，混有流通空氣的冷卻空氣通過機身上的空氣出口排 放。


下面基于優(yōu)選實施方式并參照附圖，通過示例來描述本發(fā)明，其中
圖l示出了傳統(tǒng)空氣系統(tǒng)的第一變體，其中在飛行期間從渦輪發(fā)動 機的主線路抽取新鮮空氣，而在地面操作期間從飛行器的輔助汽輪機抽 取新鮮空氣；
圖2示出了傳統(tǒng)空氣系統(tǒng)的第二變體，其中新鮮空氣通過沖壓空氣 入口供應(yīng)到新鮮空氣系統(tǒng)；
圖3示出了傳統(tǒng)的循環(huán)空氣系統(tǒng)；
,圖4示出了傳統(tǒng)冷卻空氣系統(tǒng)的第一變體；
圖5示出了傳統(tǒng)冷卻空氣系統(tǒng)的第二變體；以及
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，其包括新鮮空氣 系統(tǒng)、循環(huán)空氣系統(tǒng)、冷卻空氣系統(tǒng)以及通風系統(tǒng)。
具體實施例方式
在圖6中示出飛行器、特別是客機的空氣供應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)選實施方式。 該空氣供應(yīng)系統(tǒng)包括四個子系統(tǒng)，在各種情況下，所述子系統(tǒng)在飛行器上執(zhí)行不同的功能。該空氣供應(yīng)系統(tǒng)包括新鮮空氣系統(tǒng)110，其
負責用于將新鮮空氣供應(yīng)到艙室；循環(huán)空氣系統(tǒng)，其將使用過的空氣從
艙室中除去，并經(jīng)過適當?shù)奶幚碇髮⑹褂眠^的機搶空氣再循環(huán)并供應(yīng)
到新鮮空氣系統(tǒng)。在圖6中示出的空氣供應(yīng)系統(tǒng)的另一子系統(tǒng)由冷卻空 氣系統(tǒng)代表，其為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供冷卻空氣，從而在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)將
常適宜的機艙溫度。該空氣供應(yīng)系統(tǒng)還包括通風系統(tǒng)，其用于對空氣調(diào) 節(jié)系統(tǒng)的安裝空間進行通風。對空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安裝空間進行通風是必 需的，因為必需從空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)除去任何從空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)泄漏的燃料和 /或燃油蒸汽，以便排除潛在的火災(zāi)。
在這一點上，應(yīng)當指出，在本發(fā)明的含義之內(nèi)術(shù)語"機身內(nèi)部"與 術(shù)語"飛行器上"之間不存在任何本質(zhì)上的差別。
選擇術(shù)語"空氣供應(yīng)系統(tǒng)"用于圖5中所示的布置。但是該術(shù)語不 應(yīng)解釋成較窄的含義。圖5中所示的布置同樣可以被稱作"空氣調(diào)節(jié)或 者通風系統(tǒng)"。
圖6中所示的空氣供應(yīng)系統(tǒng)100的新鮮空氣系統(tǒng)110用來給機搶供 應(yīng)新鮮空氣。為此，從主渦輪發(fā)動機的次級線路112a、 112b抽取引氣。 引氣支管114a、 114b通向單個的新鮮空氣管線116。這具有如下優(yōu)勢， 即，如果主渦輪發(fā)動機出現(xiàn)故障，仍可確保有充足的新鮮空氣供應(yīng)到新 鮮空氣系統(tǒng)110中。
由于在飛行器的地面操作期間無法得到引氣，因此在新鮮空氣管線 116中設(shè)有新鮮空氣鼓風機118。在飛行器的地面操作期間，該新鮮空 氣鼓風機118通過新鮮空氣管線116和引氣管線114a、 114b從飛行器 外部吸入新鮮空氣。新鮮空氣鼓風機118由馬達119驅(qū)動。新鮮空氣管 線116通向噴射式混合裝置120。新鮮空氣管線116從噴射式混合裝置 120繼續(xù)延伸至機艙空氣壓縮機124,該機艙空氣壓縮機由馬達126驅(qū) 動，并將新鮮空氣壓縮至使其流動能量足以用來確?？諝庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)130 的操作的程度。臭氧轉(zhuǎn)化器128設(shè)置在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)130與機搶空氣壓 縮機124之間，該臭氧轉(zhuǎn)化器適于傳統(tǒng)的催化劑并將臭氧轉(zhuǎn)化成氧氣。 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)130包括熱交換器132，在熱交換器中，由壓縮機124壓
溫度，冷卻空氣系統(tǒng)150將在下面將進行描述。使用過的機艙空氣(再循環(huán)空氣)142在空氣供應(yīng)系統(tǒng)100的循環(huán) 空氣系統(tǒng)140中進行再循環(huán)，并通過循環(huán)空氣管線144供應(yīng)到噴射式混 合裝置120。噴射式混合裝置120致使循環(huán)空氣142與流經(jīng)新鮮空氣系 統(tǒng)110的新鮮空氣混合。在噴射式混合裝置120中利用新鮮空氣的流動 能量，用以將循環(huán)空氣142吸出循環(huán)空氣系統(tǒng)140并吸到連接于噴射式 混合裝置120的新鮮空氣管線116中。新鮮空氣與循環(huán)空氣的流體連接 及混合僅通過新鮮空氣的流動能量便可進行。 一方面，流動能量通過從 主渦輪發(fā)動機的次級線路112a、 112b抽取的引氣的壓力水平?jīng)Q定。另 一方面，新鮮空氣的流動能量還會受到新鮮空氣管線116的幾何形狀的 影響。在地面操作期間，新鮮空氣的流動能量可以通過新鮮空氣鼓風機 118設(shè)定，從而由新鮮空氣施加到循環(huán)空氣的吸氣作用可以相應(yīng)地改變。
由于從主渦輪發(fā)動機的次級線路112a、 112b抽取引氣，并且該引氣 的壓力和溫度水平顯著低于從主渦輪發(fā)動機的主線路抽取的引氣的壓 力和溫度水平，因此無需另外的用于高溫空氣管線的控制閥或者監(jiān)控元 件，從而減少了對于新鮮空氣系統(tǒng)110的無錯操作模式所必需的結(jié)構(gòu)件 的數(shù)量。
圖6中所示的空氣供應(yīng)系統(tǒng)100還包括冷卻空氣系統(tǒng)150,其用 于冷卻流經(jīng)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)130的熱交換器132的新鮮空氣；以及通風系 統(tǒng)170，其對空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安裝空間190進行通風。
冷卻空氣通過沖壓空氣入口 152進入冷卻空氣系統(tǒng)150的冷卻空氣 管線154中，所述沖壓空氣入口 152通常位于飛行器機身的外蒙皮上。 在冷卻空氣系統(tǒng)150中設(shè)有位于沖壓空氣入口 152下游的冷卻空氣鼓風 機156以用于飛行器的地面操作，謬鼓風機借助于已經(jīng)用于驅(qū)動新鮮空 氣系統(tǒng)110的新鮮空氣鼓風機118的同一馬達190進行驅(qū)動。冷卻空氣 鼓風機156通過沖壓空氣入口 152吸入外部冷空氣，并將外部空氣輸送 到冷卻空氣系統(tǒng)150中。冷卻空氣流經(jīng)位于冷卻空氣鼓風機156下游的 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)130的熱交換器132。由于流經(jīng)新鮮空氣系統(tǒng)110和空氣 調(diào)節(jié)系統(tǒng)130的新鮮空氣流經(jīng)熱交換器132，因此其被冷卻至預(yù)定的溫 度，該預(yù)定溫度確保了飛機機艙中的乘客所需的舒適性。冷卻空氣從熱 交換器132進入噴射式混合裝置160中，并從該處通過冷卻空氣出口 162 而進入大氣。冷卻空氣出口 162設(shè)置在飛行器機身的外蒙皮上。
所需用來對空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)130的安裝空間190進行通風的流通空氣以相同的方式通過沖壓空氣入口 152進入通風系統(tǒng)170中。流通空氣174 通過流通空氣管線171進入空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)130的安裝空間l卯中，并且 當離開安裝空間190時被引到噴射式混合裝置160中。為了避免流通空 氣與熱交換器132的熱表面進行接觸，在熱交換器132的下游使流通空 氣與冷卻空氣在噴射式混合裝置160中混合。與流通空氣混合的冷卻空 氣通過冷卻空氣出口 162輸送到大氣中。在通風系統(tǒng)170中設(shè)有位于沖 壓空氣入口 152下游的止回閥172，該止回閥用來防止流通空氣沿相反 的方向流動。
噴射式混合裝置160的操作模式至少類似于或者相同于噴射式混合 裝置120的操作模式。在噴射式混合裝置160中利用冷卻空氣的流動能 量將流通空氣174吸出通風系統(tǒng)170,使冷卻空氣與流通空氣混合并通 過冷卻空氣出口 162將其輸送至下游。通過適當?shù)剡x擇冷卻空氣管線 154、 158的幾何形狀以及在飛行器的地面操作期間適當?shù)卦O(shè)定冷卻空氣 鼓風機156，可以改變冷卻空氣的流動能量。因此，通過空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng) 130安裝空間190的流通空氣174的通過量可以由冷卻空氣的流動能量 來改變。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，圖6中所示的空氣供應(yīng)系統(tǒng)的布置并 不限于客機，而是可同樣用于一般類型的飛行器中。
噴射式混合裝置120、 160還可以包含有防止空氣從一個系統(tǒng)回流 到另一個系統(tǒng)中的隔膜、鎖定裝置。
圖6中所示的布置以及形成該布置的基礎(chǔ)的創(chuàng)造性概念同樣可以應(yīng) 用于除了空氣流之外的氣體所通過的系統(tǒng)。
1權(quán)利要求
1. 一種飛行器、特別是客機的空氣供應(yīng)系統(tǒng)(100)，包括新鮮空氣系統(tǒng)(110)，通過所述新鮮空氣系統(tǒng)能夠?qū)⑿迈r空氣供應(yīng)到飛機機艙，循環(huán)空氣系統(tǒng)(140)，其連接到所述新鮮空氣系統(tǒng)(110)，并且使用過的機艙空氣能夠通過所述循環(huán)空氣系統(tǒng)供應(yīng)到所述新鮮空氣系統(tǒng)，冷卻空氣系統(tǒng)(150)，其用于冷卻所述飛行器的設(shè)置在所述新鮮空氣系統(tǒng)(110)中的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(130)，以及通風系統(tǒng)(170)，其連接到所述冷卻空氣系統(tǒng)(150)，用于對所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安裝空間(190)進行通風，其中，用于流體連接所述冷卻空氣系統(tǒng)(150)和所述通風系統(tǒng)(170)的裝置(160)設(shè)置并安裝在機身內(nèi)部，使得一個系統(tǒng)(170)中的空氣能夠通過另一個系統(tǒng)(150)中的空氣流而被驅(qū)動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置 (160)設(shè)置并安裝在機身內(nèi)部，使得所述通風系統(tǒng)(170)中的空氣能夠通過由另一個系統(tǒng)(150)中的冷卻空氣流所導致的吸氣作用而被驅(qū) 動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，第一 噴射式混合裝置(160)導致所述冷卻空氣系統(tǒng)(150)與所述通風系統(tǒng)(170)的流體連接。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于， 所述循環(huán)空氣系統(tǒng)(140)和所述新鮮空氣系統(tǒng)(110)通過第二噴射式 混合裝置(120 )流體連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二噴 射式混合裝置(120)在所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(130)的上游設(shè)置在所述新 鮮空氣系統(tǒng)(110)中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，在所述新鮮 空氣系統(tǒng)(110)中以彼此并行的方式設(shè)置多個第二噴射式混合裝置(120)，并且所述多個第二噴射式混合裝置(120)中的每一個連接到所述循環(huán)空氣系統(tǒng)(140)的循環(huán)空氣管線(144)。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于， 所述新鮮空氣系統(tǒng)(110)通過兩個引氣管線(114a， 114b)流體連接 到所述飛行器的兩個或多個渦輪發(fā)動機(112a, 112b)的次級空氣流線 路。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個 引氣管線(114a, 114b )通向所述飛行器機身中的新鮮空氣管線(116 )。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，在所述新 鮮空氣管線(116)中設(shè)有位于所述第二噴射式混合裝置(120)上游的 新鮮空氣鼓風機(118),在所述飛行器的地面操作期間所述新鮮空氣鼓 風機通過所述引氣管線(114a, 114b)吸入新鮮空氣，并且通過所述新 鮮空氣管線(116)將新鮮空氣供應(yīng)到所述第二噴射式混合裝置(120)。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于， 在所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(130 )的上游設(shè)有至少一個機搶空氣壓縮機(124 )， 所述至少 一個機艙空氣壓縮機將壓縮的混合空氣供應(yīng)到所述空氣調(diào)節(jié) 系統(tǒng)。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于， 所述冷卻空氣系統(tǒng)(150)和所述通風系統(tǒng)(170)能夠通過單個的沖壓 空氣入口 (152)接收空氣。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，在所述 冷卻空氣系統(tǒng)(150)中設(shè)有位于所述沖壓空氣入口 (152)下游的冷卻 空氣鼓風機(156)，在所述飛行器的地面操作期間所述冷卻空氣鼓風機 通過所述沖壓空氣入口 (152)吸入冷卻空氣并將冷卻空氣供應(yīng)到所述 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(130)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12和9所述的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所 述冷卻空氣鼓風機(156)和所述新鮮空氣鼓風機(118)能夠由共用的 馬達驅(qū)動。
14. 一種用于在飛行器、特別是客機的空氣供應(yīng)系統(tǒng)(100)中混 合兩股空氣流的方法，其中所述空氣供應(yīng)系統(tǒng)(100)包括新鮮空氣 系統(tǒng)(110),通過所述新鮮空氣系統(tǒng)能夠?qū)⑿迈r空氣供應(yīng)到飛機機艙； 循環(huán)空氣系統(tǒng)(140)，其連接到所述新鮮空氣系統(tǒng)(110)，并且使用過 的機艙空氣能夠通過所述循環(huán)空氣系統(tǒng)供應(yīng)到所述新鮮空氣系統(tǒng)(110);冷卻空氣系統(tǒng)(150)，其用于冷卻所述飛行器的設(shè)置在所述新 鮮空氣系統(tǒng)(110)中的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(130);以及通風系統(tǒng)(170)， 其連接到所述冷卻空氣系統(tǒng)(150)，用于對所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(130) 的安裝空間(l卯)進行通風，其中在機身內(nèi)部實現(xiàn)所述冷卻空氣系統(tǒng)(150)和所述通風系統(tǒng)(170)的流體連接，使得一個系統(tǒng)(170)中 的空氣能夠通過另一個系統(tǒng)(150)中的空氣流而被驅(qū)動。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述冷卻空氣系 統(tǒng)(150)中的空氣流吸入所述通風系統(tǒng)(170)中的空氣并將其輸送到 所述冷卻空氣系統(tǒng)(150)中，從而使冷卻空氣與流通空氣混合。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，流經(jīng)所述新鮮空 氣系統(tǒng)(110)的新鮮空氣從所述循環(huán)空氣系統(tǒng)(140)吸入循環(huán)空氣并 將其輸送到所述新鮮空氣系統(tǒng)(110)中，從而使新鮮空氣與循環(huán)空氣 混合。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，混有循環(huán)空氣的 新鮮空氣通過^L置在所述新鮮空氣系統(tǒng)(110 )中的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(130 ) 調(diào)節(jié)至預(yù)定的溫度，，并且接下來將混合空氣供應(yīng)到飛機機餘。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征在于，在飛行器的 飛行中，從所述飛行器的一個或多個渦輪發(fā)動機(112a, 112b)的次級 空氣流線路引出新鮮空氣，并且接下來將引氣供應(yīng)到第二噴射式混合裝 置(120),在所述第二噴射式混合裝置中引氣與循環(huán)空氣混合。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14至18中任一項所述的方法，其特征在于，通 過沖壓空氣入口 (152)將冷卻空氣和流通空氣引入所述冷卻空氣系統(tǒng)(150)和所述通風系統(tǒng)(170)中。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，冷卻空氣流經(jīng)所 述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(130)的熱交換器(132)，并且接下來將冷卻空氣供 應(yīng)到第一噴射式混合裝置(160)，在所述第一噴射式混合裝置中冷卻空 氣與流通空氣混合，然后混有流通空氣的冷卻空氣通過機身上的空氣出 口 ( 162 )排放。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種飛行器、特別是客機的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括新鮮空氣系統(tǒng)，通過所述新鮮空氣系統(tǒng)可將新鮮空氣供應(yīng)到飛機機艙；循環(huán)空氣系統(tǒng)，其連接到新鮮空氣系統(tǒng)，并且使用過的機艙空氣可通過所述循環(huán)空氣系統(tǒng)供應(yīng)到新鮮空氣系統(tǒng)；冷卻空氣系統(tǒng)，其用于冷卻飛行器的設(shè)置在新鮮空氣系統(tǒng)中的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)；以及通風系統(tǒng)，其連接到冷卻空氣系統(tǒng)，用于對空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安裝空間進行通風。該空氣供應(yīng)系統(tǒng)包括用于流體連接冷卻空氣系統(tǒng)和通風系統(tǒng)的裝置。該裝置設(shè)置并安裝在飛行器的機身內(nèi)部，使得一個系統(tǒng)中的空氣可以通過另一個系統(tǒng)中的空氣流而被驅(qū)動。本發(fā)明還涉及一種用于在飛行器的這種空氣供應(yīng)系統(tǒng)中混合兩股空氣流的方法。
文檔編號B64D13/00GK101511675SQ200780033297
公開日2009年8月19日 申請日期2007年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月11日
發(fā)明者揚·巴爾科斯基 申請人:空中客車德國有限公司