СПОСОБ И СИСТЕМА ИНЕРТИРОВАНИЯ ТОПЛИВНОГО БАКА Российский патент 2021 года по МПК A62C3/08 B64D37/02 B64D37/32 

Настоящее изобретение относится к способу и системе инертирования топливного бака летательного аппарата, такого как самолет, вертолет или им подобного.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В области аэронавтики хорошо известно использование системы инертирования для генерирования инертного газа, такого как азот или любой другой инертный газ, такой как диоксид углерода, и для введения указанного инертного газа в топливные баки по соображениям безопасности с целью снижения риска взрыва указанных баков.

Стандартная система инертирования из известного уровня техники обычно содержит бортовую систему генерирования инертного газа (OBIGGS), снабжаемую воздухом, например, сжатым воздухом, в зависимости от полетной ситуации, отводимым из по меньшей мере одного двигателя, из так называемой ступени промежуточного давления и/или из так называемой ступени высокого давления. Следует отметить, что использование сжатого воздуха для кондиционирования воздуха является преимущественным, поскольку сжатый воздух имеет относительно высокую температуру и давление, и, таким образом, этот воздух можно приспособить к широкому диапазону требуемых установок давления и температуры. Система OBIGGS соединена с топливным баком самолета и отделяет кислород от воздуха.

Система OBIGGS содержит по меньшей мере один модуль разделения воздуха, содержащий, например, проницаемые мембраны, такие как полимерные мембраны, пересекаемые потоком воздуха. По причине различной проницаемости мембраны по отношению к азоту и кислороду, система разделяет поток воздуха таким образом, что получаются поток воздуха с высоким содержанием азота и поток воздуха с высоким содержанием кислорода. Фракция воздуха, обогащенная азотом, который считается инертным газом, направляется в топливные баки, и, таким образом, из баков вытесняется и сбрасывается смесь воздуха и паров керосина, присутствующая в этом местоположении. Устройства, требуемые для этого процесса, такие как компрессоры, фильтры и модули воздушного или водяного охлаждения или им подобные, встроены в систему инертирования.

Если уровень кислорода в пустой части бака находится ниже предела воспламеняемости, определенного согласно требованиям Федерального управления гражданской авиации (FAA), подробно изложенным в документе AC25.981-2A, датированном 19 сентября 2008 г. и озаглавленном «FUEL TANK FLAMMABILITY REDUCTION MEANS», и в его приложениях, воспламенения произойти не может. Из вышеизложенного следует, что инертирование топливного бака состоит во вдуве инертного газа в бак с целью поддержания уровня кислорода в указанном баке ниже определенного порогового значения, например, 12%.

В уровне техники известна международная патентная заявка WO 2015/063406, поданная под именем заявителя. В данной международной заявке описаны способ и система инертирования топливного бака летательного аппарата с простой и недорогой конструкцией, делающие возможной адаптацию распределения инертного газа к фактической потребности в нем с целью опосредованного снижения потребления топлива летательным аппаратом.

Данный способ инертирования реализуют в летательном аппарате, содержащем по меньшей мере одну систему генерирования инертного газа, и он включает по меньшей мере этапы, состоящие в:

– определении в реальном времени потребности в инертном газе по меньшей мере одного бака в ходе использования летательного аппарата согласно измерениям в реальном времени уровня кислорода в баке и информации, связанной с полетом летательного аппарата;

– определении в реальном времени задания расхода для системы генерирования инертного газа в зависимости от заранее вычисленной потребности в инертном газе и передачи в реальном времени указанного задания средствам управления расходом системы генерирования инертного газа,

– определении по меньшей мере задания управления для распределения инертного газа в бак и передачи в реальном времени указанного задания средствам управляемого распределения инертного газа в бак.

Таким образом, данный способ инертирования делает возможной адаптацию распределения инертного газа к фактической потребности в нем и делает возможным опосредованное снижение потребления топлива.

Однако, вдув инертного газа может регулироваться более тонким образом с целью большего соответствия фактическим потребностям и снижения потребления энергии и, опосредованно, топлива летательным аппаратом.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

С этой целью, согласно Одной из целей настоящего изобретения, таким образом, является создание способа инертирования, который являлся бы усовершенствованным в том смысле, что он делает возможным дальнейшее снижение потребления топлива и тех издержек, которые связаны с работой системы инертирования.

изобретению, предлагается способ инертирования по меньшей мере одного топливного бака летательного аппарата посредством по меньшей мере одной системы генерирования инертного газа, отличающийся тем, что система генерирования инертного газа запускается тогда, когда по меньшей мере один кислородный датчик в баке измеряет уровень кислорода, находящийся выше верхнего порогового значения, такого как, например, 10% кислорода.

Таким образом, способ согласно изобретению делает возможной адаптацию распределения инертного газа к фактической потребности в нем с целью соответствия действующим правилам, в то же время, со снижением потребления энергии и, опосредованно, потребления топлива.

Предпочтительно, с целью дальнейшего снижения потребления топлива система генерирования инертного газа останавливается тогда, когда измеренный уровень кислорода находится ниже нижнего порогового значения, такого как, например, 8% кислорода.

Иными словами, вдув инертного газа начинается тогда, когда уровень кислорода в баке находится выше 10% и продолжается до тех пор, пока уровень кислорода не уменьшится ниже 8%. С целью экономии энергии, при нахождении ниже 8% система генерирования инертного газа останавливается. Данное нижнее пороговое значение делает возможным остановку системы генерирования газа в течение определенного времени до того, как уровень кислорода поднимется до значения выше 10%, посредством чего вызывается повторный запуск системы генерирования инертного газа.

В любом случае, согласно другому признаку изобретения и с целью безопасной подготовки к этапу снижения летательного аппарата, система генерирования инертного газа повторно запускается, когда средства информации о полете летательного аппарата указывают количество минут, например, 70 минут, до начала этапа снижения летательного аппарата. Количество минут зависит от времени простоя системы генерирования и от условий окружающей среды.

Также была разработана система инертирования топливного бака, при этом указанная система содержит по меньшей мере одну систему генерирования инертного газа, снабжаемую воздухом, средства для распределения и вдува инертного газа в топливный бак, соединенные с системой генерирования инертного газа, и по меньшей мере один кислородный датчик, установленный в баке.

Согласно изобретению данная система содержит блок управления, соединенный с кислородным датчиком и с системой генерирования инертного газа и запрограммированный на регистрацию измерений кислородного датчика в реальном времени и на запуск системы генерирования инертного газа, когда измерение уровня кислорода находится выше верхнего порогового значения, такого как, например, 10% кислорода.

В одном конкретном варианте осуществления блок управления также является запрограммированным на остановку системы генерирования инертного газа, когда измерение уровня кислорода находится ниже нижнего порогового значения, такого как, например, 8% кислорода.

Преимущественно, блок управления также запрограммирован на регистрацию в реальном времени информации в отношении полетного задания летательного аппарата, например, из компьютера летательного аппарата и на повторный запуск системы генерирования инертного газа, когда информация, которую он регистрирует в отношении полетного задания летательного аппарата, указывает конкретное количество минут, например, 70 минут, до начала этапа снижения летательного аппарата.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Другие преимущества и признаки станут более очевидны из нижеследующего, приводимого в качестве неограничивающего примера описания способа инертирования топливного бака летательного аппарата согласно изобретению, начиная с единственной фигуры 1, на которой схематически проиллюстрирована система инертирования для реализации указанного способа.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Со ссылкой на фиг. 1 представлена система (1) инертирования для топливного бака (2) летательного аппарата, такого как, например, самолет, вертолет или им подобного, для реализации способа инертирования согласно изобретению.

Система (1) инертирования содержит по меньшей мере одну систему (3) генерирования инертного газа, снабжаемую воздухом, например, сжатым воздухом, отводимым из двигателей, и/или воздухом из пассажирского салона. Система (3) генерирования инертного газа содержит выпуск для обедненного кислородом воздуха, эквивалентного инертному газу. Система (3) генерирования инертного газа может состоять из любой системы (3) генерирования инертного газа, хорошо известной специалистам в данной области техники, такой как, например, мембранная разделительная система и/или топливный элемент.

Инертный газ затем перемещается в газораспределительные средства (4) для вдува по существу в топливный бак (баки) (2) летательного аппарата. Распределительные средства (4) хорошо известны в уровне техники и содержат, например, распределительные трубы и вдувающие сопла.

Таким образом, данная система делает возможным генерирование и введение инертного газа в топливный бак (баки) (2) летательного аппарата по соображениям безопасности с целью снижения риска взрыва указанных баков (2). Вдуваемый инертный газ нацелен на то, чтобы сделать топливный бак (баки) (2) инертным (инертными), т. е. позволяет снизить уровень кислорода, присутствующего в указанном баке (баках) (2), и, в особенности, на поддержание этого уровня ниже определенного порогового значения, предпочтительно менее 12%.

Кроме того, топливный бак (баки) (2) содержит (содержат) кислородные датчики (5) для измерения в реальном времени уровня кислорода в указанных топливных баках (2) в ходе использования летательного аппарата. Измерение уровня кислорода затем передается в реальном времени в блок (6) управления, который также регистрирует в реальном времени информацию (7), связанную с полетным заданием летательного аппарата, т. е. со всеми различными этапами полета, его продолжительностью, его скоростью снижения или скороподъемностью, и т. д. Вся эта информация (7) в реальном времени доставляется, например, компьютером летательного аппарата.

Блок (6) управления, состоящий, например, из электронной платы, содержащей программное обеспечение, соединен с системой (3) генерирования инертного газа и запрограммирован на запуск указанной системы (3) генерирования инертного газа, когда по меньшей мере один кислородный датчик (5) измеряет уровень кислорода выше верхнего порогового значения, такого как, например, 10% кислорода. Блок (6) управления также соединен с распределительными средствами (4) с целью перемещения инертного газа к топливному баку (бакам) (2), требующему (требующим) вдува инертного газа в зависимости от измеренного в нем уровня кислорода.

Вдув инертного газа продолжается до тех пор, пока кислородные датчики (5) не измерят уровень кислорода ниже 8%. Если измеренный уровень кислорода находится ниже 8%, блок (6) управления останавливает систему (3) генерирования инертного газа с целью экономии энергии. Данное нижнее пороговое значение делает возможным остановку системы (3) генерирования инертного газа в течение определенного времени до того, как уровень кислорода поднимется выше 10%, посредством чего вызывается повторный запуск указанной генерирующей системы (3). Разумеется, в зависимости от избранного нижнего порогового значения и иногда в зависимости от полетных условий, у уровня кислорода до приземления летательного аппарата не будет времени для повышения до критического значения, которое не удовлетворяло бы применимому стандарту. Таким образом, система (3) генерирования инертного газа не включается в течение оставшейся продолжительности полета.

Вдув инертного газа выполняется в диапазоне значений для уровня кислорода в баках (2), посредством чего делается возможной экономия энергии и, опосредованно, экономия топлива. Кроме того, в той мере, в которой он используется в течение более кратких промежутков времени, он также делает возможной экономию на техническом обслуживании оборудования, продлевая ожидаемый срок его службы.

В любом случае, согласно еще одному признаку изобретения и с целью безопасной подготовки к этапу снижения летательного аппарата, блок (6) управления запрограммирован на повторный запуск системы (3) генерирования инертного газа, когда информация (7), которую он регистрирует в отношении полетного задания летательного аппарата, указывает определенное количество минут, например, 70 минут, до начала этапа снижения летательного аппарата. Количество минут зависит от времени простоя системы генерирования и от условий окружающей среды.

Изобретение относится к инертированию топливного бака летательного аппарата. Способ инертирования по меньшей мере одного топливного бака (2) летательного аппарата посредством по меньшей мере одной системы генерирования инертного газа включает в себя измерение уровня кислорода и сравнение указанного уровня кислорода с верхним пороговым значением и нижним пороговым значением. Систему генерирования инертного газа включают и вдувают инертный газ в по меньшей мере один топливный бак (2) тогда, когда по меньшей мере один кислородный датчик в баке (2) измеряет уровень кислорода, находящийся выше указанного верхнего порогового значения, и систему генерирования инертного газа выключают, когда измеренный уровень кислорода находится ниже указанного нижнего порогового значения. Достигается снижение потребления топлива. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ инертирования по меньшей мере одного топливного бака летательного аппарата посредством по меньшей мере одной системы генерирования инертного газа, включающий

измерение уровня кислорода и сравнение указанного уровня кислорода с верхним пороговым значением и нижним пороговым значением, отличающийся тем, что систему генерирования инертного газа включают и вдувают инертный газ в по меньшей мере один топливный бак тогда, когда по меньшей мере один кислородный датчик в баке измеряет уровень кислорода, находящийся выше указанного верхнего порогового значения, и систему генерирования инертного газа выключают, когда измеренный уровень кислорода находится ниже указанного нижнего порогового значения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что верхнее пороговое значение составляет 10% кислорода.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нижнее пороговое значение составляет 8% кислорода.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что систему генерирования инертного газа включают тогда, когда средства информации, связанной с полетом летательного аппарата, указывают определенное количество минут до начала этапа снижения летательного аппарата.

5. Система инертирования по меньшей мере одного топливного бака летательного аппарата, содержащая по меньшей мере одну систему генерирования инертного газа, снабжаемую воздухом, средства для распределения и вдува инертного газа в по меньшей мере один топливный бак, связанный с системой генерирования инертного газа, и по меньшей мере один кислородный датчик, установленный в по меньшей мере одном топливном баке, отличающаяся тем, что система инертирования содержит блок управления, соединенный с по меньшей мере одним кислородным датчиком и с системой генерирования инертного газа и запрограммированный на регистрацию измерений по меньшей мере одного кислородного датчика в реальном времени и на включение системы генерирования инертного газа для вдува инертного газа в топливный бак, когда измерение уровня кислорода находится выше верхнего порогового значения, и блок управления запрограммирован на выключение системы генерирования инертного газа, когда измеренный уровень кислорода находится ниже нижнего порогового значения.

6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что верхнее пороговое значение составляет 10% кислорода.

7. Система по п. 6, отличающаяся тем, что нижнее пороговое значение составляет 8% кислорода.

8. Система по п. 6, отличающаяся тем, что блок управления запрограммирован на регистрацию в реальном времени информации, связанной с полетным заданием летательного аппарата, и на включение системы генерирования инертного газа, когда зарегистрированная информация указывает продолжительность времени до начала этапа снижения летательного аппарата менее 70 минут.

9. Способ инертирования по меньшей мере одного топливного бака летательного аппарата посредством по меньшей мере одной системы генерирования инертного газа, включающий:

включение системы генерирования инертного газа и вдув инертного газа в по меньшей мере один топливный бак тогда, когда по меньшей мере один кислородный датчик в по меньшей мере одном баке измеряет уровень кислорода, находящийся выше верхнего порогового значения; и

выключение системы генерирования инертного газа, когда измеренный уровень кислорода находится ниже нижнего порогового значения.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что верхнее пороговое значение составляет 10% кислорода.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что нижнее пороговое значение составляет 8% кислорода.

12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что систему генерирования инертного газа включают, когда информация, связанная с полетом летательного аппарата, предоставленная блоком управления, который включает плату, содержащую программное обеспечение, соединенную с компьютером летательного аппарата, указывает определенное количество минут до начала этапа снижения летательного аппарата.