СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДЛЯ БАКА ЦЕНТРОПЛАНА ВОЗДУШНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2019 года по МПК B64D37/32 B64D37/34 B60K15/03 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Раскрытая система относится к системе для регулирования температуры топлива воздушного летательного аппарата и, в частности, к системе охлаждения для поддержания температуры топлива, находящегося внутри топливного бака воздушного летательного аппарата ниже контрольной температуры и выше нижней предельной температуры.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Топливные баки могут быть расположены внутри внешней части крыльев воздушного летательного аппарата и называются крыльевыми баками. Некоторые типы воздушных летательных аппаратов могут включать в себя множество основных баков и один резервный бак, расположенный в каждом крыле. Воздушный летательный аппарат может также включать в себя бак центроплана, расположенный внутри фюзеляжа воздушного летательного аппарата. Бак центроплана может также включать в себя внутреннюю часть крыльев на некоторых воздушных летательных аппаратах. Бак центроплана может также быть размещен возле источника тепла. Одним примером источника тепла возле бака центроплана является блок кондиционирования воздуха (АС), который является частью системы управления условиями среды (ECS) воздушного летательного аппарата. Хотя воздушный летательный аппарат потребляет жидкое топливо, топливные баки внутри воздушного летательного аппарата содержат некоторое количество воздуха и паров топлива над верхней поверхностью топлива, которое обычно называют незаполненной частью топливного бака. Во время относительно длительных полетов может потребляться большое количество топлива, что, в свою очередь, приводит к увеличению незаполненной части в топливных баках воздушного летательного аппарата. Незаполненная часть топливного бака может содержать реакционноспособные компоненты, такие как кислород и пары топлива. Дополнительно, незаполненная часть топливного бака может также содержать другие газы или пары из атмосферы или создаваемые воздушным летательным аппаратом и направляемые в топливные баки.

[0003] Близость бака центроплана к источникам тепла, таким как блоки кондиционирования воздуха, может увеличивать температуру топлива, а также реакционноспособных компонентов, содержащихся в баке центроплана воздушного летательного аппарата. Некоторые типы воздушных летательных аппаратов, имеющихся в настоящее время, могут включать в себя систему закачивания инертного газа, обеспечивающую подачу инертного газа в бак центроплана, а также другие топливные баки внутри воздушного летательного аппарата, изменяя, таким образом, состав газов незаполненной части топливного бака. Однако в данной области техники существует постоянная потребность в простых экономичных решениях других типов для управления реакционноспособными компонентами внутри незаполненной части топливного бака воздушного летательного аппарата.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] В одном аспекте система охлаждения для топливного бака воздушного летательного аппарата включает в себя датчик температуры, систему охлаждения и модуль управления. Датчик температуры определяет температуру топлива внутри топливного бака. Система охлаждения поддерживает температуру топлива ниже контрольной температуры. Система охлаждения включает в себя теплообменник. Охлаждающая текучая среда протекает через теплообменник и имеет тепловую связь с поверхностью топливного бака. Модуль управления имеет сигнальную связь с датчиком температуры и системой охлаждения. Модуль управления включает в себя логическую схему управления для отслеживания показаний датчика температуры, определения того, выше ли температура топлива контрольной температуры, и генерирования сигнала активации для включения системы охлаждения, если температура топлива выше контрольной температуры.

[0005] В другом аспекте раскрыт способ охлаждения бака центроплана воздушного летательного аппарата. Согласно способу определяют температуру топлива в баке центроплана посредством датчика температуры. Также согласно способу отслеживают показания датчика температуры посредством модуля управления. Модуль управления имеет сигнальную связь с датчиком температуры. Кроме того согласно способу определяют посредством модуля управления, выше ли температура топлива контрольной температуры. Также согласно способу генерируют сигнал активации посредством модуля управления, если температура топлива выше контрольной температуры. Согласно способу активируют систему охлаждения, если сгенерирован сигнал активации. В завершении, согласно способу пропускают охлаждающую текучую среду с протеканием через теплообменник, если система охлаждения включена. Охлаждающая текучая среда имеет тепловую связь с поверхностью бака центроплана.

[0006] Другие цели и преимущества раскрытых способа и системы будут очевидны из последующего описания, сопроводительных чертежей и прилагаемой формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0007] На ФИГ. 1 приведена иллюстрация воздушного летательного аппарата, включающего в себя бак центроплана;

[0008] на ФИГ. 2 приведено схематическое изображение бака центроплана, показанного на ФИГ. 1, блока кондиционирования воздуха (АС) и системы охлаждения бака центроплана;

[0009] на ФИГ. 3 приведен вид самой нижней поверхности бака центроплана, показанного на ФИГ. 2;

[00010] на ФИГ. 4 приведен альтернативный вариант реализации системы охлаждения бака центроплана, показанного на ФИГ. 2, также включающей в себя тепловой экран; и

[00011] на ФИГ. 5 приведен еще один вариант реализации системы охлаждения бака центроплана, показанного на ФИГ. 4, в котором охлаждающий воздух может протекать между тепловым экраном и блоком кондиционирования воздуха.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[00012] Как показано на ФИГ. 1, раскрытый воздушный летательный аппарат 10 может включать в себя фюзеляж 20 и крылья 22. Воздушный летательный аппарат 10 может также включать в себя бак 24 центроплана, размещенный по меньшей мере частично в фюзеляже 20 воздушного летательного аппарата 10 и возле обоих крыльев 22. Со ссылкой на ФИГ. 1 и 2, бак 24 центроплана может быть размещен возле одного или большего количества блоков 30 кондиционирования воздуха (АС) (показано на ФИГ. 2). Для специалистов в данной области техники будет вполне очевидным, что блок 30 кондиционирования воздуха представляет собой устройство, отвечающее за кондиционирование воздуха, отбираемого снаружи воздушного летательного аппарата 10 и подаваемого в салон 34. Блок 30 кондиционирования воздуха может быть частью системы управления условиями среды (ECS) 32 воздушного летательного аппарата 10. Система ECS 32 управления условиями среды может быть использована для управления различными параметрами в салоне 34, расположенном внутри фюзеляжа 20 воздушного летательного аппарата 10, такими как, например, температура воздуха, давление и влажность.

[00013] Со ссылкой на ФИГ. 2, бак 24 центроплана может быть использован для вмещения или удерживания топлива 40, которое используют для фактического потребления воздушным летательным аппаратом 10 (ФИГ. 1). Бак 24 центроплана может также содержать объем газов над поверхностью топлива, который упоминается как незаполненная часть 42 топливного бака. Например, в варианте реализации изобретения, показанном на ФИГ. 2, большая часть топлива 40, содержащегося в баке 24 центроплана, была потреблена, так что топливо 40 находится на минимальном уровне 48. Соответственно, к незаполненной части 42 топливного бака относится его максимальный объем. Бак 24 центроплана может быть размещен возле блока 30 кондиционирования воздуха, так что блок 30 кондиционирования воздуха действует в качестве источника тепла, который повышает температуру топлива 40, содержащегося в баке 24 центроплана. Нагретое топливо 40 может приводить к образованию паров 44 топлива в баке 24 центроплана, которые испаряются в незаполненную часть 42 топливного бака. В частности, топливо 40 может оседать вдоль самой нижней поверхности 50 бака 24 центроплана. Самая нижняя поверхность 50 бака 24 центроплана может быть размещена возле одного или большего количества блоков 30 кондиционирования воздуха, так что блоки 30 кондиционирования воздуха могут нагреваться и тем самым повышать температуру топлива 40, оседающего вдоль самой нижней поверхности 50 бака 24 центроплана. Хотя показан блок 30 кондиционирования воздуха, следует понимать, что бак 24 центроплана может быть открыт воздействию других источников тепла внутри воздушного летательного аппарата 10 (ФИГ. 1) вместо показанного, таких как, например, тепло от салона 34 (ФИГ. 1), другие топливные баки, расположенные внутри воздушного летательного аппарата 10, или гидравлические теплообменники.

[00014] В целях понижения температуры топлива 40, находящегося в баке 24 центроплана, система 60 охлаждения бака центроплана может быть размещена между самой нижней поверхностью 50 бака 24 центроплана и блоком 30 кондиционирования воздуха. Для специалистов в данной области техники будет вполне очевидным, что хотя показан бак 24 центроплана, раскрытая система охлаждения также может быть применена к другим типам топливных баков, расположенных внутри воздушного летательного аппарата 10 (ФИГ. 1), и что настоящее раскрытие не следует рассматривать как ограниченное только охлаждением бака 24 центроплана.

[00015] Система 60 охлаждения бака центроплана может быть использована для поддержания температуры топлива 40 меньше заданной или контрольной температуры, как более подробно изложено ниже. Контрольная температура может быть меньше на заданную величину температуры нижнего предела возгораемости (LFL) топлива 40. Контрольная температура может выступать в качестве граничной или буферной величины, чтобы обеспечивать поддержание температуры топлива 40 меньше нижнего предела возгораемости LFL. Температура нижнего предела возгораемости LFL может зависеть от температуры вспышки топлива 40 и давления незаполненной части топливного бака. В варианте реализации настоящего изобретения, в котором бак 24 центроплана представляет собой открытый вентилируемый бак, давление незаполненной части топливного бака находится около атмосферного давления на данной высоте. Таким образом, контрольная температура также основана на температуре вспышки топлива 40 и давлении незаполненной части топливного бака. Например, если температура нижнего предела возгораемости LFL обычно используемого типа топлива составляет примерно 38°С (100°F) при данном давлении, контрольная температура может находиться в диапазоне от примерно 10°С (80°F) до примерно 32°С (88°F). Следует, однако, отметить, что эти диапазоны для заданной граничной величины являются по сути лишь примерами и могут быть изменены.

[00016] Система 60 охлаждения бака центроплана может включать в себя охлаждающий блок 70 и модуль 72 управления. В примере варианта реализации изобретения, как показано, охлаждающий блок 70 может включать в себя компрессор 80, конденсатор 82, расширительный клапан 84 и теплообменник 86. Для специалистов в данной области техники будет очевидным, что компрессор 80, конденсатор 82, расширительный клапан 84 и теплообменник 86 образуют систему 92 охлаждения, выполненную на основе фазового превращения. Система 92 охлаждения, выполненная на основе фазового превращения, использует охлаждающую текучую среду, такую как хладагент 94, которая претерпевает фазовые превращения из жидкости в газ и обратно в жидкость для обеспечения охлаждения бака 24 центроплана.

[00017] Следует понимать, что система 60 охлаждения бака центроплана не должна быть ограничена только системой охлаждения на основе фазового превращения, в которой хладагент 94 претерпевает фазовые переходы для обеспечения охлаждения бака 24 центроплана. Наоборот, для специалистов в данной области техники будет вполне очевидным, что система 92 охлаждения на основе фазового превращения, как показано на фигурах чертежей, является по сути лишь примером, и что также могут быть использованы другие типы системы охлаждения, такие как, например, система охлаждения с воздушным циклом или жидкостная система охлаждения. Например, в одном решении отбираемый воздух, извлеченный из одного или большего количества главных двигателей воздушного летательного аппарата 10, может быть использован для обеспечения охлаждения бака 24 центроплана. Кроме того, хотя описан хладагент 94, следует понимать, что для отбора тепла от бака 24 центроплана также может быть использован любой другой тип охлаждающей текучей среды, в зависимости от конкретного типа системы охлаждения. Например, охлаждающая текучая среда может быть жидкостью, если система охлаждения является жидкостной системой охлаждения, или газом, таким как воздух, если система охлаждения является системой охлаждения с воздушным циклом.

[00018] Показанная в качестве примера система 92 охлаждения на основе фазового превращения работает путем сжатия компрессором 80 хладагента 94 в газообразной форме, рассеивания тепла от газа через конденсатор 82, чтобы вызвать конденсацию газа в текучую среду, пропуска текучей среды через расширительный клапан 84 и обеспечения возможности протекания текучей среды через теплообменник 86. Как видно из ФИГ. 2, охлаждающий воздух 96 может протекать поверх конденсатора 82. Охлаждающий воздух 96 может быть использован для отбора тепла из газа, протекающего через конденсатор 82. Охлаждающий воздух 96 может быть набегающим потоком воздуха, отбираемого снаружи воздушного летательного аппарата 10 (ФИГ. 1). Еще в одном альтернативном варианте реализации изобретения охлаждающий воздух 96 может быть сформирован одним или большим количеством охлаждающих вентиляторов (не показано на фигурах чертежей).

[00019] Теплообменник 86 может быть любым типом устройства, который обеспечивает протекание охлаждающей текучей среды через окружающую среду и отбор тепла из нее. Например, в показанном варианте реализации изобретения в теплообменнике 86 находится испаритель, который обеспечивает возможность испарения хладагента 94 из жидкой формы обратно в газообразную форму при одновременном отборе тепла. В варианте реализации изобретения, показанном на ФИГ. 2, хладагент 94, который находится в газообразной форме, перемещают обратно в компрессор 80. Теплообменник 86 может быть расположен вдоль самой нижней поверхности 50 бака 24 центроплана. Теплообменник 86 может быть использован для обеспечения охлаждения топлива 40, находящегося в баке 24 центроплана.

[00020] Со ссылкой на ФИГ. 3 показана самая нижняя поверхность 50 бака 24 центроплана и теплообменник 86. Теплообменник 86 может включать в себя охлаждающий контур 74, впускное отверстие 110 и выпускное отверстие 112. Хладагент 94, выходящий из расширительного клапана 84 (ФИГ. 2), поступает в теплообменник 86 через впускное отверстие 110 охлаждающего контура 74. Как видно из ФИГ. 3, охлаждающий контур 74 расположен вдоль самой нижней поверхности 50 бака 24 центроплана. Хладагент 94 протекает через охлаждающий контур 74 в жидкой форме и отбирает тепло от самой нижней поверхности 50 бака 24 центроплана с обеспечением, таким образом, охлаждения топлива 40 бака 24 центроплана (ФИГ. 2). Иными словами, хладагент 94 имеет тепловую связь с самой нижней поверхностью 50 бака 24 центроплана и используется для понижения температуры топлива 40 (ФИГ. 2), содержащегося в баке 24 центроплана, и управления этой температурой. Как изложено выше, хотя рассмотрен хладагент 94, для специалистов в данной области техники будет вполне очевидным, что любой другой тип охлаждающей текучей среды также может быть использован для отбора тепла от самой нижней поверхности 50 бака 24 центроплана.

[00021] Для специалистов в данной области техники также будет очевидным, что хотя охлаждающий контур 74 расположен вдоль самой нижней поверхности 50 бака 24 центроплана, охлаждающий контур 74 также может быть размещен вдоль любой другой поверхности бака 24 центроплана. Однако расположение охлаждающего контура 74 теплообменника 86 вдоль самой нижней поверхности 50 может обеспечить наиболее эффективное практическое охлаждение, поскольку блоки 30 кондиционирования воздуха (ФИГ. 1) излучают тепло непосредственно под баком 24 центроплана.

[00022] В примере варианта реализации изобретения, показанном на ФИГ. 3, охлаждающий контур 74 теплообменника 86 выполнен в змеевидной конфигурации вдоль по существу всей самой нижней поверхности 50 бака 24 центроплана. Следует, однако, понимать, что охлаждающий контур 74 также может быть выполнен в других конфигурациях вдоль самой нижней поверхности 50 бака 24 центроплана. Например, еще в одном варианте реализации изобретения охлаждающий контур 74 может быть выполнен в виде змеевика вдоль самой нижней поверхности 50 бака 24 центроплана. Кроме того, хотя на ФИГ. 3 показан охлаждающий контур 74, покрывающий по существу всю самую нижнюю поверхность 50 бака 24 центроплана, для специалистов в данной области техники будет очевидным, что охлаждающий контур 74 также может покрывать только часть самой нижней поверхности 50 бака 24 центроплана. В завершении, в варианте реализации изобретения, как показано на фигурах чертежей, охлаждающий контур 74 контактирует с самой нижней поверхностью 50 бака 24 центроплана. Следует, однако, понимать, что в альтернативном варианте реализации изобретения охлаждающий контур 74 также может быть встроен или содержаться внутри самой нижней поверхности 50 бака 24 центроплана.

[00023] Снова со ссылкой на ФИГ. 2, модуль 72 управления может иметь сигнальную связь как с системой 92 охлаждения на основе фазового превращения, так и датчиком 140 температуры. Дополнительно, модуль 72 управления может также иметь связь с сигналами, выключателями или датчиками воздушного летательного аппарата, которые указывают на высоту воздушного летательного аппарата, давление или количество топлива в баке 24 центроплана. Например, модуль 72 управления может отслеживать высоту воздушного летательного аппарата с использованием предназначенного для этого датчика давления или посредством связи с существующим сигналом высоты самолета. Датчик 140 температуры определяет температуру топлива 40 в баке 24 центроплана. Датчик 140 температуры может быть расположен вдоль самой нижней части 142 бака 24 центроплана. В частности, следует отметить, что датчик 140 температуры может быть расположен вдоль самой нижней части 142 в баке 24 центроплана для определения температуры топлива 40, находящегося ближе всего к блокам 30 кондиционирования воздуха. Иными словами, датчик 140 температуры может быть расположен в баке 24 центроплана (или топливном баке другого типа, если это применимо) для отслеживания самой горячей части топлива 40, находящегося в баке 24 центроплана. Для специалистов в данной области техники будет вполне очевидным, что датчиком 140 температуры может быть ранее существующий датчик, который уже является частью бака 24 центроплана. Иными словами, для системы 60 охлаждения бака центроплана не требуется специальный датчик для определения температуры топлива, что, в свою очередь, уменьшает общую стоимость и сложность системы 60 охлаждения бака центроплана.

[00024] Модуль 72 управления может относиться или быть частью специализированной интегральной схемы (ASIC), электронной схемы, комбинационной логической схемы, программируемой вентильной матрицей (FPGA), процессора (используемого совместно, специально или в группе), которая или который исполняет код, или комбинации некоторых или всех вышеуказанных объектов, например, во внутрикристальной системе. Модуль 72 управления включает в себя логическую схему управления для отслеживания показаний датчика 140 температуры. В дополнение к приему показаний температуры топлива 40 от датчика 140 температуры, модуль 72 управления может также принимать входящий сигнал высоты воздушного летательного аппарата.

[00025] Модуль 72 управления также включает в себя логическую схему управления для выборочного активирования системы 92 охлаждения, выполненной на основе фазового превращения, на основе температуры топлива и высоты воздушного летательного аппарата. В частности, модуль 72 управления отслеживает показания датчика 140 температуры для определения, выше ли температура топлива контрольной температуры или ниже нее. Модуль 72 управления также включает в себя логическую схему управления для отслеживания показаний высоты воздушного летательного аппарата для определения соответствующей контрольной температуры для топлива 40. Как изложено выше, температура нижнего предела возгораемости LFL топлива 40 основана на давлении незаполненной части топливного бака, а высота воздушного летательного аппарата указывает на давление в незаполненной части топливного бака.

В примере варианта реализации изобретения, показанном на ФИГ. 2, модуль 72 управления имеет сигнальную связь с компрессором 80 и активирует систему 92 охлаждения, выполненную на основе фазового превращения, посредством задействования компрессора 80 на основе температуры топлива и высоты воздушного летательного аппарата. Однако для специалистов в данной области техники будет вполне очевидным, что если система охлаждения является жидкостной системой охлаждения или системой охлаждения с воздушным циклом, модуль 72 управления может находиться сообщаться с другими компонентами системы 60 охлаждения бака центроплана, которые управляют протеканием охлаждающей текучей среды.

[00026] В случае, если температура топлива выше контрольной температуры, тогда модуль 72 управления включает в себя логическую схему управления для отправки сигнала активации для включения системы 92 охлаждения на основе фазового превращения. В частности, в варианте реализации изобретения, показанном на ФИГ. 2, компрессор 80 выполнен с возможностью задействования посредством сигнала активации. После задействования компрессора 80 система 60 охлаждения бака центроплана обладает возможностью обеспечения охлаждения самой нижней поверхности 50 бака 24 центроплана. В частности, если система 92 охлаждения, выполненная на основе фазового превращения, включена и задействован компрессор 80, хладагент 94 может претерпевать фазовые превращения для обеспечения охлаждения самой нижней поверхности 50 бака 24 центроплана.

[00027] Модуль 72 управления продолжает поддерживать систему 92 охлаждения на основе фазового превращения включенной (т.е. компрессор 80 остается задействованным) до тех пор, пока топливо 40, находящееся в баке 24 центроплана не будет охлаждено до нижней предельной температуры. Нижняя предельная температура может быть на заданную величину меньше контрольной температуры топлива. Например, в одном варианте реализации, нижняя предельная температура может находиться в диапазоне от примерно 0°С ниже контрольной температуры до примерно 5°С ниже контрольной температуры, однако следует понимать, что эти диапазоны являются по сути лишь примерами и могут быть изменены в зависимости от ограничении системы. В одном решении нижняя предельная температура топлива 40 может быть задана или определена так, чтобы любая вода в жидком состоянии, находящаяся в баке 24 центроплана, не могла замерзнуть.

[00028] Нижняя предельная температура может быть использована для того, чтобы система 60 охлаждения бака центроплана не продолжала обеспечивать охлаждение бака 24 центроплана, если самая нижняя поверхность 50 уже достаточно охлаждена. Таки образом, когда датчик 140 температуры указывает на то, что топливо 40 имеет нижнюю предельную температуру или меньше, модуль 72 управления может отправлять сигнал выключения для выключения системы 92 охлаждения, выполненной на основе фазового превращения. В частности, в неограничивающем примерном варианте реализации изобретения, показанном на ФИГ. 2, сигнал выключения может быть использован для выключения компрессора 80. После выключения системы 92 охлаждения, выполненной на основе фазового превращения, система 60 охлаждения бака центроплана больше не будет находиться в рабочем состоянии, обеспечивающем охлаждение самой нижней поверхности 50 бака 24 центроплана.

[00029] В одном примере варианта реализации изобретения модуль 72 управления может также включать в себя логическую схему перспективного подхода (forward thinking logic), которая определяет конкретное время включения, а также время отключения системы 60 охлаждения бака центроплана. В частности, модуль 72 управления может отслеживать скорость нагревания или тепловую инерцию топлива 40 посредством постоянного отслеживания показаний датчика 140 температуры на протяжении конкретного промежутка времени. Модуль 72 управления может также отслеживать уровень топлива 40 в баке 24 центроплана посредством отслеживания показаний датчика уровня жидкости (не показано). Модуль 72 управления может затем определять конкретное время включения системы 60 охлаждения бака центроплана на основе тепловой инерции, а также уровня топлива 40. Дополнительно, модуль 72 управления может также определять конкретное время выключения системы 60 охлаждения бака центроплана на основе тепловой инерции, а также уровня топлива 40. Для специалистов в данной области техники будет вполне очевидным, что логическая схема перспективного подхода для модуля 72 управления может задавать время включения и выключения компрессора 80 на основе реальных временных трендов уровня топлива, а также скорости нагрева или охлаждения топлива 40 и может, в итоге, обеспечить более эффективное решение для поддержания температуры топлива 40 меньше контрольной температуры.

[00030] На ФИГ. 4 показан альтернативный вариант реализации системы 60 охлаждения бака центроплана. В частности, тепловой экран 150 может быть помещен непосредственно под теплообменником 86. Тепловой экран 150 может быть использован для отклонения тепла, излучаемого теплогенерирующими компонентами системы 60 охлаждения бака центроплана, такими как, например, компрессор 80 (показан на ФИГ. 2). Таким образом, тепловой экран 150 может понижать температуру топлива 40, находящегося в баке 24 центроплана. В результате этого, система 60 охлаждения бака центроплана может быть включена реже или на более короткий промежуток времени. Кроме того, система 60 охлаждения бака центроплана может также быть выполнена меньшей или более компактной по сравнению с системой охлаждения, которая не включает в себя тепловой экран 150.

[00031] НА ФИГ. 5 приведен еще один вариант реализации изобретения системы 60 охлаждения бака центроплана, включающей в себя тепловой экран 150. В варианте реализации изобретения, показанном на ФИГ. 5, охлаждающий воздух 160 может быть введен вокруг теплогенерирующих компонентов системы 60 охлаждения бака центроплана (т.е., компрессора 80, показанного на ФИГ. 2), а также блока 30 кондиционирования воздуха. Охлаждающий воздух 160 может быть использован для рассеивания тепла, излучаемого теплогенерирующими компонентами системы 60 охлаждения бака центроплана, а также блока 30 кондиционирования воздуха. Охлаждающий воздух 160 может быть либо набегающим потоком воздуха, отбираемого снаружи воздушного летательного аппарата 10 (ФИГ. 1), либо воздухом, создаваемым охлаждающим вентилятором (не показано на фигурах чертежей). В случае если охлаждающий воздух 160 является набегающим потоком воздуха, очевидно, что тепловой экран 150 может не использоваться. Охлаждающий воздух 160 может также понижать температуру топлива 40, находящегося в баке 24 центроплана. Таким образом, система 60 охлаждения бака центроплана может быть включена реже или на более короткий промежуток времени. Кроме того, система 60 охлаждения бака центроплана может также быть выполнена меньшей или более компактной по сравнению с системой охлаждения, в которой охлаждающий воздух 160 не используется.

[00032] В целом со ссылкой на фигуры чертежей, раскрытая система охлаждения бака центроплана может обеспечивать относительно простое решение для поддержания температуры топлива, находящегося в баке центроплана воздушного летательного аппарата. Для специалистов в данной области техники будет вполне очевидной важность поддержания температуры топлива в баке центроплана по существу меньше температуры нижнего предела возгораемости LFL. Раскрытая система охлаждения бака центроплана обеспечивает автоматизированное, экономически эффективное решение для поддержания температуры топлива в баке центроплана на уровне контрольной температуры или ниже для обеспечения нахождения температуры топлива в пределах конкретного диапазона.

Кроме того, настоящее раскрытие содержит варианты реализации изобретения согласно следующим пунктам:

Пункт 1. Система охлаждения для топливного бака воздушного летательного аппарата, содержащая:

- датчик температуры для определения температуры топлива внутри топливного бака, причем система охлаждения поддерживает температуру топлива ниже контрольной температуры;

- систему охлаждения, включающую в себя теплообменник, причем охлаждающая текучая среда протекает через теплообменник и имеет тепловую связь с поверхностью топливного бака; и

- модуль управления, имеющий сигнальную связь с датчиком температуры и системой охлаждения и включающий в себя логическую схему управления для:

отслеживания показаний датчика температуры;

определения того, выше ли температура топлива контрольной температуры; и

генерирования сигнала активации для включения системы охлаждения, если температура топлива выше контрольной температуры.

Пункт 2. Система охлаждения по пункту 1, в которой контрольная температура основана на температуре вспышки топлива и давлении незаполненной части топливного бака.

Пункт 3. Система охлаждения по пункту 1, в которой теплообменник содержит охлаждающий контур, и при этом охлаждающая текучая среда протекает через охлаждающий контур.

Пункт 4. Система охлаждения по пункту 3, в которой охлаждающий контур контактирует с самой нижней поверхностью топливного бака.

Пункт 5. Система охлаждения по пункту 3, в которой охлаждающий контур встроен в самую нижнюю поверхность топливного бака.

Пункт 6. Система охлаждения по пункту 3, в которой охлаждающий контур выполнен в змеевидной конфигурации вдоль самой нижней поверхности топливного бака.

Пункт 7. Система охлаждения по пункту 1, в которой контрольная температура меньше на заданную граничную величину температуры нижнего предела возгораемости (LFL) топлива.

Пункт 8. Система охлаждения по пункту 1, в которой контрольная температура находится в диапазоне от примерно 10°С до примерно 32°С.

Пункт 9. Система охлаждения по пункту 1, дополнительно содержащая тепловой экран, расположенный непосредственно под теплообменником.

Пункт 10. Система охлаждения по пункту 9, в которой охлаждающий воздух введен вокруг блока кондиционирования воздуха и теплогенерирующих компонентов системы охлаждения.

Пункт 11. Система охлаждения по пункту 1, в которой система охлаждения содержит конденсатор, расширительный клапан и хладагент.

Пункт 12. Система охлаждения по пункту 11, в которой охлаждающая текучая среда является хладагентом, и при этом хладагент протекает через теплообменник для обеспечения охлаждения топливного бака.

Пункт 13. Система охлаждения по пункту 1, в которой модуль управления включает в себя логическую схему управления для генерирования сигнала выключения для выключения системы охлаждения, причем модуль управления генерирует сигнал выключения, если датчик температуры указывает на то, что температура топлива является нижней предельной температурой.

Пункт 14. Система охлаждения по пункту 13, в которой нижняя предельная температура находится в диапазоне от примерно 0°С меньше контрольной температуры до примерно 5°С меньше контрольной температуры.

Пункт 15. Способ охлаждения бака центроплана воздушного летательного аппарата, согласно которому:

- определяют температуру топлива в баке центроплана посредством датчика температуры;

- отслеживают показания датчика температуры посредством модуля управления, причем модуль управления имеет сигнальную связь с датчиком температуры;

- определяют посредством модуля управления, выше ли температура топлива контрольной температуры;

- генерируют сигнал активации посредством модуля управления, если температура топлива выше контрольной температуры, причем модуль управления имеет сигнальную связь с системой охлаждения;

- активируют систему охлаждения, если сгенерирован сигнал активации; и

- пропускают охлаждающую текучую среду с протеканием через теплообменник, если система охлаждения включена, причем охлаждающая текучая среда имеет тепловую связь с поверхностью бака центроплана.

Пункт 16. Способ по пункту 15, согласно которому обеспечивают тепловой экран, расположенный непосредственно под теплообменником.

Пункт 17. Способ по пункту 16, согласно которому обеспечивают охлаждающий воздух вокруг блока кондиционирования воздуха и теплогенерирующих компонентов системы охлаждения.

Пункт 18. Способ по пункту 15, согласно которому генерируют сигнал выключения посредством модуля управления, если датчик температуры указывает на то, что температура топлива является нижней предельной температурой, причем сигнал активации выключает систему охлаждения.

Пункт 19. Способ по пункту 15, содержащий охлаждающий контур, который является частью теплообменника, и при этом охлаждающая текучая среда протекает через охлаждающий контур.

Пункт 20. Способ по пункту 19, при котором охлаждающий контур контактирует с самой нижней поверхностью бака центроплана или встроен в самую нижнюю поверхность бака центроплана.

Хотя формы устройств и способы, описанные в настоящем документе, составляют предпочтительные аспекты настоящего раскрытия, следует понимать, что настоящее раскрытие не ограничено этими точными формами устройств и способов, и в них могут быть выполнены изменения без отхода от объема изобретения.

Изобретение относится к системам регулирования температуры топлива в топливных баках летательных аппаратов. Система (60) охлаждения для топливного бака воздушного летательного аппарата содержит датчик (140) температуры для определения температуры топлива внутри топливного бака (24), систему охлаждения с теплообменником (86), модуль (72) управления. Модуль управления включает в себя логическую схему управления для отслеживания показаний датчика (140) температуры, определения того, выше ли температура топлива (40) контрольной температуры, и генерирования сигнала активации для включения системы (60) охлаждения, если температура топлива выше контрольной температуры. Теплообменник (86) имеет тепловую связь с поверхностью топливного бака (24) и содержит охлаждающий контур, выполненный с возможностью контакта с поверхностью топливного бака, при этом обеспечена возможность протекания охлаждающей текучей среды через охлаждающий контур. Изобретение повышает эффективность охлаждения топливного бака. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система (60) охлаждения для топливного бака воздушного летательного аппарата, содержащая:

- датчик (140) температуры для определения температуры топлива внутри топливного бака (24), причем система охлаждения поддерживает температуру топлива ниже контрольной температуры;

- систему охлаждения, включающую в себя теплообменник (86), причем теплообменник (86) имеет тепловую связь с поверхностью топливного бака (24) и содержит охлаждающий контур (74), выполненный с возможностью контакта с поверхностью топливного бака, при этом обеспечена возможность протекания охлаждающей текучей среды через охлаждающий контур (74); и

- модуль (72) управления, имеющий сигнальную связь с датчиком (140) температуры и системой охлаждения и включающий в себя логическую схему управления для:

отслеживания показаний датчика (140) температуры;

определения того, выше ли температура топлива (40) контрольной температуры, и

генерирования сигнала активации для включения системы (60) охлаждения, если температура топлива выше контрольной температуры.

2. Система (60) охлаждения по п. 1, в которой контрольная температура основана на температуре вспышки топлива и давлении незаполненной части топливного бака.

3. Система (60) охлаждения по п. 1, в которой охлаждающий контур (74) контактирует с самой нижней поверхностью (50) топливного бака.

4. Система (60) охлаждения по п. 1, в которой охлаждающий контур (74) встроен в самую нижнюю поверхность (50) топливного бака.

5. Система (60) охлаждения по п. 1, в которой охлаждающий контур (74) выполнен в змеевидной конфигурации вдоль самой нижней поверхности (50) топливного бака.

6. Система (60) охлаждения по п. 1, в которой контрольная температура меньше на заданную граничную величину температуры нижнего предела возгораемости (LFL) топлива.

7. Система (60) охлаждения по п. 1, в которой контрольная температура находится в диапазоне от примерно 10°C до примерно 32°C.

8. Система (60) охлаждения по п. 1, дополнительно содержащая тепловой экран (150), расположенный непосредственно под теплообменником (86).

9. Система (60) охлаждения по п. 8, в которой охлаждающий воздух (160) введен вокруг блока (30) кондиционирования воздуха и теплогенерирующих компонентов системы охлаждения.

10. Система (60) охлаждения по п. 1, в которой система (60) охлаждения содержит конденсатор (82), расширительный клапан (84) и хладагент (94).

11. Система (60) охлаждения по п. 10, в которой охлаждающая текучая среда является хладагентом (94), и при этом хладагент протекает через теплообменник для обеспечения охлаждения топливного бака.

12. Система (60) охлаждения по п. 1, в которой модуль (72) управления включает в себя логическую схему управления для генерирования сигнала выключения для выключения системы (60) охлаждения, причем модуль управления генерирует сигнал выключения, если датчик (140) температуры указывает на то, что температура топлива является нижней предельной температурой.

13. Система (60) охлаждения по п. 12, в которой нижняя предельная температура находится в диапазоне от примерно 0°C меньше контрольной температуры до примерно 5°C меньше контрольной температуры.

14. Способ охлаждения бака центроплана воздушного летательного аппарата, согласно которому:

- определяют температуру топлива в баке (24) центроплана посредством датчика (140) температуры;

- отслеживают показания датчика (140) температуры посредством модуля (72) управления, причем модуль (72) управления имеет сигнальную связь с датчиком (140) температуры;

- определяют посредством модуля (72) управления, выше ли температура топлива контрольной температуры;

- генерируют сигнал активации посредством модуля (72) управления, если температура топлива выше контрольной температуры, причем модуль (72) управления имеет сигнальную связь с системой (60) охлаждения, содержащей теплообменник, который содержит охлаждающий контур (74), выполненный с возможностью контакта с поверхностью бака центроплана;

- активируют систему (60) охлаждения, если сгенерирован сигнал активации, и

- пропускают охлаждающую текучую среду (94) с протеканием через охлаждающий контур (74), если система (60) охлаждения включена, причем охлаждающая текучая среда имеет тепловую связь с поверхностью бака центроплана (24).