專利名稱：用于飛行器的使用混合操作的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于飛行器的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、用于飛行器的空氣調(diào)節(jié)方法以及用于使飛行器的至少一個空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作的能量供給系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了給飛行器的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、除冰系統(tǒng)或其他裝備供給能量和新鮮空氣，通常 使用從發(fā)動機的壓縮機級汲取的呈引氣形式的壓縮空氣或者通過由輔助氣輪機(“APU”)驅(qū)動的壓縮機所產(chǎn)生的壓縮空氣。該壓縮空氣被給送到空氣調(diào)節(jié)單元(所謂的“組”)以及除冰系統(tǒng)或其他裝備的空氣出口。通常，在飛行器運行期間，這是唯一的能量源，其通過空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)不僅用于通風(fēng)，而且還用于冷卻所供給的空氣，并且還用于給飛行器機艙增壓。發(fā)動機上的合適的引氣連接部的設(shè)計由所連接的系統(tǒng)的最大壓力需求來確定，該壓力需求需要在所有可想到的工作狀態(tài)下被滿足。然而，這意味著在飛行器的許多運行狀態(tài)下，必然在引氣連接部處提供明顯過量的壓力和明顯過量的容積流量，使得需要執(zhí)行節(jié)制。因此必須在發(fā)動機的較高壓縮機級處設(shè)置能夠提供足夠壓力水平的引氣連接部，這又與較高的溫度水平相關(guān)聯(lián)。在設(shè)置在引氣連接部的下游的引氣輸送元件(如閥、密封件和管)中，由于氣壓水平和溫度水平，所使用的材料要承受相當大的負荷，因此需要恰當?shù)脑O(shè)計以確保安全操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是減少或消除上述缺點。特別地，能夠認為本發(fā)明的目的在于提出一種在飛行器的介紹中所提及的類型的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)允許來自飛行器的發(fā)動機的引氣的最佳去除，在該去除期間，在盡可能小的程度超過用于通過引氣使空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和其他裝備工作的預(yù)定最大壓力水平，使得引氣輸送元件等承受較小的負荷。此外，本發(fā)明的另外的目的可以包括提出一種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中，能夠在提供機艙空氣的冷卻效果的同時實現(xiàn)電子設(shè)備裝置的有效冷卻。此外，本發(fā)明的另外的目的可以包括將由過量的發(fā)動機動力輸出的節(jié)流損失和熱損失所導(dǎo)致的燃料消耗的任何增加最小化。本發(fā)明的另外的目的可以包括提出一種用于使飛行器的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作的能量供給系統(tǒng)，該能量供給系統(tǒng)的特征在于盡可能高的效率因數(shù)。上述目的通過如下的飛行器機艙的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)來實現(xiàn)所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括至少一個冷卻回路、至少一個壓縮空氣管路和用于壓縮空氣的至少一個壓縮機，其中冷卻回路通過壓縮空氣管路連接到壓縮機，并且其中壓縮機能夠獨立于引氣被驅(qū)動。術(shù)語“冷卻回路”也能夠指冷卻回路系統(tǒng)；其涉及能夠通過熱力循環(huán)來冷卻介質(zhì)的裝置。因此，下文使用“冷卻回路”和“冷卻回路系統(tǒng)”這兩個術(shù)語。通過使用能夠獨立于引氣進行操作的附加的壓縮機，能夠額外地壓縮來自任何所期望的源的空氣，以獲得能夠使具有所述至少一個冷卻回路的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作的所需壓力水平。例如，可以從飛行器的發(fā)動機汲取過低壓力水平的引氣；所汲取的引氣的氣壓沒有必要達到用于在所有工作條件下使空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作的最低必要壓力。引氣連接部的不同設(shè)計及其在一個或多個飛行階段中布置于較低氣壓的區(qū)域中所導(dǎo)致的結(jié)果包括能量缺口，該能量缺口能夠通過根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的附加壓縮機來彌補。獨立于引氣的壓縮機操作導(dǎo)致根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的能量供給的混合。包括多個能量源的根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作能夠在不同的有利實施方 式中以多種方式實現(xiàn)。在有利的實施方式中，至少一個冷卻回路可以設(shè)計成基于使用壓縮空氣進行工作的空氣回路原理。這樣的冷卻回路或冷卻回路系統(tǒng)可以在常見的飛行器空氣調(diào)節(jié)單元中找至IJ。這些空氣調(diào)節(jié)單元通常組合成各種裝置的緊湊的束的形式，并被稱之為“組”?？梢允褂猛ㄟ^壓縮空氣進行工作的傳統(tǒng)空氣調(diào)節(jié)單元來實現(xiàn)對空氣進行調(diào)節(jié)以在飛行器中提供空氣調(diào)節(jié)，使得根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)在與常見空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比只需微小的改動。在本實施方式中，壓縮機可以布置在該空氣調(diào)節(jié)單元的上游并且可以通過各種源向其供給空氣或壓縮空氣。在本發(fā)明的同樣有利的實施方式中，至少一個冷卻回路或至少一個冷卻回路系統(tǒng)能夠設(shè)計成獨立于壓縮空氣。上述可以用于向例如上面提到的空氣調(diào)節(jié)單元提供額外的支持，使得提供給空氣調(diào)節(jié)單元的壓縮空氣的壓力水平至少完全足夠給飛行器機艙增壓，并且通過該附加的冷卻回路的支持，能夠冷卻空氣。獨立于壓縮空氣的冷卻回路系統(tǒng)使得其能夠以簡單的方式附加地集成輔助冷卻回路用于對電子設(shè)備裝置等進行冷卻。在本發(fā)明的有利實施方式中，可以使用熱交換器形式的散熱器來進行預(yù)冷卻或主冷卻，所述熱交換器使用外界空氣進行冷卻。例如，冷卻氣流可以通過集成沖壓空氣管道進行輸送，并且在飛行中，可以通過沖壓空氣壓力來實現(xiàn)，而在飛行器位于地面的情況下，可以通過電操作的冷卻空氣風(fēng)扇組件來實現(xiàn)。這樣的熱交換器可以作為空氣調(diào)節(jié)單元的一體部分，引氣流過該部分；或者所述熱交換器可以實施為布置在空氣調(diào)節(jié)單元的上游的外部外界空氣熱交換器；或者所述熱交換器可以通過基于液體的中間回路聯(lián)接到根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。根據(jù)有利實施方式，壓縮機設(shè)計成使得其能夠連接到能夠關(guān)閉的外界空氣入口?？梢詫ν饨缈諝馊肟谶M行控制，使得其在飛行中處于關(guān)閉。在地面時，能夠關(guān)閉的外界空氣入口優(yōu)選地為打開，使得能夠獨立于飛行器的發(fā)動機的操作而通過壓縮機提供具有適當壓力水平的空氣以用于使空氣調(diào)節(jié)單元工作。根據(jù)本發(fā)明的有利實施方式，壓縮機形成空氣調(diào)節(jié)單元的一體部分，從而例如形成能夠獨立于引氣而實現(xiàn)額外地提供壓縮空氣的組的部件中的一個。這提供如下優(yōu)點根據(jù)本發(fā)明的具有該裝備的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)可能夠設(shè)計得非常緊湊，并且使得其能夠定位于飛行器內(nèi)的經(jīng)過驗證的位置。根據(jù)本發(fā)明的有利實施方式，壓縮空氣管路能夠連接到引氣連接部。因此，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠通過來自發(fā)動機的引氣進行供給，使得例如在要求有較高或完全的發(fā)動機性能的飛行階段中，由發(fā)動機進行的引氣供給足以使空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作，然而，在其他飛行階段中，可能會改換成附加的或替代的壓縮空氣供給。例如，能夠設(shè)想在飛行器的起飛階段僅將引氣供給給空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)而不進行進一步壓縮。然而，這應(yīng)當只被視為一種能夠認為是附加的且只涉及少數(shù)工作狀況的操作選項。這樣的構(gòu)思可以例如包括能夠?qū)⒏鶕?jù)本發(fā)明的剩余部件(如附加的壓縮機)繞過的閥控旁通部。此外，這樣能夠以更簡單的方式設(shè)計壓縮機的工作特性，這是因為需要覆蓋必要氣壓增加的較小的范圍。此外，在短的工作階段中將壓縮機繞過時，沒有通過壓縮機發(fā)生進一步溫度增加，不然該溫度增加會不得不通過空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行補償。旁通部可以包括止回閥，該止回閥在壓縮機關(guān)閉時由于回動的壓力差而打開。在另一有利實施方式中，這可以實施成壓縮機的空氣入口能夠連接到飛行器的 至少一個發(fā)動機的引氣連接部。在具有中等發(fā)動機動力輸出的巡航高度，可以以此方式來增加引氣的壓力水平，使得達到使空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作的最小壓力。通過獨立于引氣的能量源來實現(xiàn)該壓力增加，從而改善發(fā)動機的效率。根據(jù)本發(fā)明的有利實施方式，壓縮機是能夠電操作的。電能量源可以通過在發(fā)動機上或在輔助發(fā)動機上的一個或多個發(fā)電機、或通過一個或多個低溫燃料電池和/或高溫燃料電池來實現(xiàn)。在本發(fā)明的另一有利實施方式中，壓縮空氣管路能夠連接到通過飛行器的輔助氣輪機驅(qū)動的空氣壓縮機，使得在輔助氣輪機操作期間，當飛行器位于地面時或在飛行中，能夠使來自發(fā)動機的引氣供給最小化或被消除。在此情況下，要提及的是空氣壓縮機優(yōu)選地布置在輔助氣輪機的軸上，并且在輔助氣輪機處不發(fā)生直接的引氣去除。在飛行器的發(fā)動機上的引氣的任何去除不限于單個引氣連接部，而是也能夠使用多個引氣連接部，并且通過一個或多個調(diào)節(jié)閥和空氣管路網(wǎng)絡(luò)進行互聯(lián)，以滿足飛行器的特定運行條件。換言之，與已知的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比，根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供多個優(yōu)點。這些優(yōu)點將在下文概述。與現(xiàn)有系統(tǒng)相比，引氣從較低的壓力級汲取。在這樣的架構(gòu)下的這樣的布置中，弓丨氣系統(tǒng)需要至少一個口來汲取壓縮空氣。根據(jù)應(yīng)用情況和設(shè)計策略，能夠在另外的壓力級或壓縮機級上集成另外的口。根據(jù)由引氣口的設(shè)計所導(dǎo)致的最大引氣溫度，能夠設(shè)置預(yù)冷卻器。通過相應(yīng)地選擇發(fā)動機上的引氣位置，能夠產(chǎn)生在引氣系統(tǒng)中的對最大工作氣壓的依循；換言之，所預(yù)期的最大引氣壓力不超過預(yù)定限值。作為替代，這也能夠通過傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥來實現(xiàn)。由于在引氣系統(tǒng)中的與現(xiàn)有系統(tǒng)相比較低的氣壓和溫度，故而或者能夠用較薄的材料來設(shè)計裝置和管道，或者作為替代，使用重量較輕的材料，而這些材料在傳統(tǒng)系統(tǒng)中由于高溫還未能被使用。這可以降低引氣系統(tǒng)的重量。除了引氣系統(tǒng)的氣動能量之外，根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還使用電能以最優(yōu)地滿足在能量方面的功能需求。電能彌補了根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動力需求與來自引氣系統(tǒng)的可用的氣動動力之間的缺口。在飛行中，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)能夠可替代地從發(fā)動機的發(fā)電機、輔助氣輪機的發(fā)電機、燃料電池或以上源的組合來獲得電能。在飛行器在地面上的運行中以及在發(fā)動機無法提供任何引氣的其他情況下，這能夠通過輔助氣輪機的空氣壓縮機(也稱為“負載壓縮機”)來實現(xiàn)。與現(xiàn)有系統(tǒng)的那些相比，對于空氣壓縮機的壓力需求較低，因為同樣對于此工作狀態(tài)，根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的所需動力的一部分能夠通過在壓縮機中實現(xiàn)的電功率提供?？蛇x地，根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)也提供通過全電動操作的壓縮機來提供引氣的可能性，該壓縮機可以或者是空氣調(diào)節(jié)單元的一體部件、或者可以布置在所述空氣調(diào)節(jié)單元的上游?？梢酝ㄟ^在飛行時關(guān)閉的專用外界空氣入口來直接獲得空氣。在此變型中，有可能去掉在輔助氣輪機和空氣調(diào)節(jié)單元之間的引氣系統(tǒng)，并且能夠設(shè)計用于完全電操作的輔助氣輪機。在兩個變型中，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以替代性地從輔助動力單元的發(fā)電機、燃料電池、外部地面供給系統(tǒng)或上述的組合來獲得當飛行器在地面時用于進行工作的電力。根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)為機艙和駕駛員座艙提供增壓、冷卻能力和溫度調(diào)節(jié)以及額外的冷卻功能，例如呈動力電子設(shè)備形式的電子設(shè)備和航空電子設(shè)備裝置的冷卻。制冷能力的產(chǎn)生一般可以通過馳豫冷卻、冷蒸汽過程或滿足有關(guān)機艙供給空氣的溫度需求的其他熱力循環(huán)來實現(xiàn)。可通過控制器來調(diào)節(jié)電力消耗，以針對所需總動力來實現(xiàn)發(fā)動機處的引氣和電力的最佳動力提取。此外，該目的通過根據(jù)次級獨立權(quán)利要求的特征的能量供給系統(tǒng)和用于飛行器的空氣調(diào)節(jié)方法被進一步滿足?！?br>

本發(fā)明的另外的特征、優(yōu)點和應(yīng)用選擇在下面的示例性實施方式的描述和附圖中公開。所有所描述和/或示出的特征本身及其任意組合形成了本發(fā)明的主題，甚至與其各個權(quán)利要求中的組成或其相互關(guān)系無關(guān)。此外，附圖中的相同或者相似的部件具有相同的附圖標記。圖I示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的簡圖。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的第一示例性實施方式的簡圖。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的第二示例性實施方式的簡圖。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的第三示例性實施方式的簡圖。圖5a和圖5b示出了現(xiàn)有技術(shù)的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的引氣壓力圖的比較。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第一示例性實施方式的框圖。
具體實施例方式圖I示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)2。引氣在發(fā)動機6的高壓壓縮機4處汲取，其中，在發(fā)動機6的正常操作中，從高壓壓縮機4的前部進行汲取，但在對發(fā)動機動力輸出進行節(jié)制的情況下，例如在降落期間，從高壓壓縮機4的后部進行汲取，其中高壓閥8打開。為了降低所汲取的引氣的溫度，其在預(yù)冷卻機10中進行冷卻，其中典型地(在旁通發(fā)動機的情況下)使用了來自發(fā)動機6的風(fēng)扇區(qū)域12的發(fā)動機旁通空氣。調(diào)節(jié)閥14在引氣被向前輸送給引氣消耗設(shè)備之前限制引氣的壓力。另外的調(diào)節(jié)閥16調(diào)節(jié)所汲取的引氣的量，隨后引氣在每種情況下被輸送給空氣調(diào)節(jié)單元18?？諝庹{(diào)節(jié)單元18通?；趯⒃鰤旱囊龤庠诶鋮s渦輪機(未詳細示出)中進行膨脹從而來顯著地冷卻所述引氣的充氣冷卻過程(air-supported cooling process)來進行工作。該冷卻過程中的廢熱通過沖壓空氣管道20和空氣冷卻風(fēng)扇組件22導(dǎo)引至周圍環(huán)境中。除了機艙空氣調(diào)節(jié)的功能和給機艙增壓的功能之外，還可以執(zhí)行額外的冷卻功能，例如提供制冷能力以冷卻航空電子設(shè)備艙。圖I示出了這樣的附加的分配循環(huán)。能夠通過用作散熱器的附加的沖壓空氣管道24來獲得外界空氣，其中沖壓空氣管道24與分配系統(tǒng)的熱耦合通過空氣/液體熱交換器26實現(xiàn)。為了在分配系統(tǒng)中獲得低于外界溫度的溫度，插入了冷蒸汽冷卻設(shè)備28。在該布置中獲得的制冷能力的消耗設(shè)備通過熱交換器30再次與系 統(tǒng)進行熱耦合。在圖I示出但未在上文提及的其他部件在示例性實施方式的上下文中根據(jù)需要列出和說明。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的具有壓縮空氣管路33的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)32的第一示例性實施方式。當與圖I所示的現(xiàn)有技術(shù)的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)2相比較時，特定的特征包括如下事實能夠使用提供比通常情況顯著低的壓力水平的引氣連接部34。在第一示例性實施方式中，引氣被給送到壓縮機36，壓縮機36將引氣壓縮到較高的壓力水平，隨后在第一混合單元38中將引氣與再循環(huán)的機艙空氣混合。在壓縮的引氣到達第一混合單元38之前，該引氣通過壓縮空氣管路33被輸送到第一冷卻回路40進行冷卻。另外，來自第一混合單元38的混合空氣通過第二冷卻回路42進一步冷卻，其中該第二冷卻回路42可以例如設(shè)計成冷蒸汽過程。在第二混合單元44中，已經(jīng)以這種方式進一步冷卻的混合空氣在可送往機艙46或飛行器中的其他要進行空氣調(diào)節(jié)的空間之前與來自空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)32的另一股混合空氣進行合并。空氣至少部分地通過循環(huán)風(fēng)扇48從機艙汲取并輸送到第一混合單元38。在目前所示的架構(gòu)的情況下，能夠在基于液體的中間冷卻回路50中實現(xiàn)額外的二次冷卻功能。根據(jù)在與另外的熱源的接口處的所需溫度水平，另外的熱源能夠與第二冷卻回路42并聯(lián)地得到供給，或者其能夠串聯(lián)地連接到上游或者串聯(lián)地連接到下游。在混合空氣和另外的熱源之間的溫度水平相同的情況下，并聯(lián)連接將是有益的；在另外的熱源的溫度水平較低的情況下，串聯(lián)連接到上游將是有益的；以及，在另外的熱源的溫度水平較高的情況下，串聯(lián)連接到下游將是有益的。第一冷卻回路40和第二冷卻回路42能夠以單個空氣調(diào)節(jié)單元的形式實現(xiàn)，使得這些功能不會在空間上彼此獨立地提供而是盡可能地在一個緊湊的單元內(nèi)提供。當然，如果所需混合體積超過空氣調(diào)節(jié)單元的合理設(shè)計尺寸，第一混合單元38將布置到空氣調(diào)節(jié)單元外部。除了從引氣源34供給壓縮機36以外、或者作為從引氣源34供給壓縮機36替代，可以設(shè)想輔助氣輪機的空氣壓縮機52，該空氣壓縮機52能夠提供相對較低壓力水平的空氣，該空氣通過由壓縮機36進一步壓縮而足以使空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)32工作。
作為示例，圖2示出了用于使壓縮機36操作的電驅(qū)動器54。然而，其他驅(qū)動器類型、例如液壓驅(qū)動器或者氣動驅(qū)動器也能夠適合于此，其中氣動驅(qū)動器可以例如通過來自輔助氣輪機的壓縮機52的壓縮空氣進行驅(qū)動。在圖I和圖2中，為了提供更好的理解，通過根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的左手分支的虛線框，標出了可以進行組合以形成空氣調(diào)節(jié)單元并由此設(shè)計為空間封閉且緊湊的設(shè)計單元的部件。為了簡單起見，這些標示限于圖I和圖2，然而，所述標示當然也適用于其他所有圖。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)56的另一個示例性實施方式，其與根據(jù)圖2的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)32的顯著不同之處包括例如當飛行器位于地面時，機艙46能夠通過集成機艙風(fēng)扇組件58進行通風(fēng)，其中集成機艙風(fēng)扇組件58例如從沖壓空氣管道20獲得空氣、可選地還從可替代的外界空氣入口開口(未在圖中詳細示出)獲得空氣。作為示例，圖3 示出了集成機艙風(fēng)扇組件58將新鮮空氣直接輸送到第二混合單元44，新鮮空氣從該第二混合單元44到達機艙46。對于在發(fā)動機6處具有足夠的引氣壓力來使空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)56工作的某些飛行階段，能夠例如使用旁通部57，該旁通部57可以繞過壓縮機36輸送引氣，使得空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)專門地通過沒有經(jīng)過進一步壓縮的引氣進行工作。所考慮的飛行階段的特征在于需要高的發(fā)動機動力輸出，例如起飛。對于巡航飛行，由于不足的引氣壓力，將不能夠使用旁通部，并且由于本發(fā)明的上述優(yōu)點，這樣的使用也不會是有益的。可以通過簡單的止回閥59對旁通進行控制，假如來自壓縮機36的壓力不超過引氣壓力，則止回閥59使得引氣能夠流入旁通部57從而直接進入壓縮空氣管路33。因此，在壓縮機關(guān)閉的情況下，止回閥59將立刻打開。應(yīng)當理解，旁通部57可以出現(xiàn)在所有示例性實施方式中，但僅在圖3中作為示例更詳細地示出。圖4示出了空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)60的另一示例性實施方式，其基本上對應(yīng)于圖2的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)32，然而，其中，來自外界空氣入口開口(例如呈沖壓空氣管路20形式)的新鮮空氣輸送到壓縮機36，使得在飛行器在地面上運行期間提供到空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)60的供給，該供給完全不依賴于引氣。下面，簡要地說明關(guān)于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的引氣壓力圖(圖5a)與關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的引氣壓力圖(圖5b)的比較。圖5a中，通過虛線62示出了在相對溫暖的天氣使空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作的最大所需引氣壓力。在其下方的曲線64示出了在平均溫度天氣的所需引氣壓力圖。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，引氣壓力66總是超過所需引氣壓力63或64，使得在所有環(huán)境下以及在所有飛行階段中，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠通過所提供的引氣進行工作。特別地，在起飛和爬升飛行期間，所提供的引氣壓力顯著高于其他任何時候所需的引氣壓力，其中通過節(jié)流閥等來減少過量的壓力。這等同于能量損失。根據(jù)圖5b，在根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，由于附加的壓縮機36，因此需要顯著較低水平的引氣壓力68，其中如果沒有達到在每種情況中所需的引氣壓力62或64，則使用壓縮機36，以例如產(chǎn)生電能來應(yīng)對所產(chǎn)生的壓力差70 (如陰影區(qū)域所示)。這等同地意味著所汲取的引氣的壓力和容積流量只需要在要求相對較高推力的短暫飛行段中進行節(jié)制。然而，當飛行器在巡航時，引氣的壓力水平不是十分充足以使根據(jù)本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)充分地工作。因此，在最長的飛行段中(例如在巡航中)沒有必要對壓力和容積流量進行節(jié)制，與現(xiàn)有技術(shù)相比，這等同于發(fā)動機效率的顯著改善。圖6用圖示法示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的示例性實施方式。根據(jù)本發(fā)明的方法可以從引氣的去除72開始；或者作為替代，其也可以包括從外界空氣入口開口輸送新鮮空氣74。所述新鮮空氣可以通過壓縮機進行壓縮76并且可以用于通風(fēng)。如果需要，換言之，在主要的、較長的飛行段中，引氣通過壓縮機進行額外的壓縮76，并被輸送到至少一個冷卻回路78。然后，可以通過第一冷卻回路40進行預(yù)冷卻，接著與機艙空氣進行混合82。在該混合步驟之前、期間或者之后，可以在第二冷卻回路42中例如通過冷蒸汽過程進行額外的冷卻84。最后，將已經(jīng)以這種方式進行調(diào)節(jié)的空氣向機艙46進行輸送86。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法還可以包括例如當飛行器位于地面時通過機艙風(fēng)扇組件對機艙進行通風(fēng)88。作為替代、或者除了引氣和/或來自外界空氣入口開口的外界空氣之外，還能夠?qū)碜钥諝鈮嚎s機的壓縮空氣輸送到壓縮機90，其中所述空氣壓縮機可由輔助氣輪機驅(qū)動。 另外，應(yīng)當指出，“包括”并未將其他元件或步驟排除在外，“一”或“一個”并未將多個排除在外。此外，應(yīng)當指出，已參照上述示例性實施方式中的一個進行描述的特征或步驟也能夠與上述其他示例性實施方式的其他特征或步驟組合使用。權(quán)利要求中的附圖標記不應(yīng)被理解為是限制。附圖標記列表2空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)4高壓壓縮機6發(fā)動機8 高壓閥10熱交換器12風(fēng)扇區(qū)域14調(diào)節(jié)閥16調(diào)節(jié)閥18空氣調(diào)節(jié)單元(組)20沖壓空氣管道22冷卻空氣風(fēng)扇組件24沖壓空氣管道26熱交換器28冷蒸汽冷卻設(shè)備30熱交換器32空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)33壓縮空氣管路34引氣連接部36壓縮機38第一混合單元
40第一冷卻單元42第二冷卻單元44第二混合單元46機艙
48循環(huán)風(fēng)扇50中間冷卻回路52空氣壓縮機54電驅(qū)動器56空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)57旁通部58集成機艙風(fēng)扇組件59止回閥60空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)62炎熱天氣所需引氣64均溫天氣所需引氣66引氣壓力68所需引氣壓力(根據(jù)本發(fā)明)7O壓力差72汲取引氣74輸送新鮮空氣76壓縮78輸送到冷卻回路80預(yù)冷卻82與機艙空氣混合84冷卻86輸送到機艙88給機艙通風(fēng)90將壓縮空氣輸送到壓縮機
權(quán)利要求
1.一種飛行器機艙的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括 至少一個冷卻回路(40，42)， 至少一個壓縮空氣管路(33)，以及 用于壓縮空氣的至少一個壓縮機(36)， 其中，所述冷卻回路(40，42)通過所述壓縮空氣管路(33)連接到所述壓縮機(36)，并且 其中，所述壓縮機(36)能夠獨立于引氣被驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(32，56，60)， 其中，所述至少一個冷卻回路(40，42)被設(shè)計成基于使用壓縮空氣進行工作的空氣回路原理。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(32，56，60)， 其中，所述至少一個冷卻回路(40，42)被設(shè)計成獨立于壓縮空氣。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(32，56，60)， 其中，所述壓縮機(36)能夠連接到能夠關(guān)閉的外界空氣入口。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(32，56，60)， 其中，所述壓縮空氣管路能夠連接到弓I氣連接部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(32，56，60)， 其中，在所述引氣連接部和所述壓縮空氣管路之間設(shè)置有朝向所述壓縮空氣管路打開的止回閥。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(32，56，60)， 其中，所述壓縮機(36)的入口能夠連接到所述飛行器的至少一個發(fā)動機(6)的引氣連接部(34)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(32，56，60)， 其中，所述壓縮機(36)是能夠電操作的。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(32，56，60)， 其中，通過所述飛行器的輔助氣輪機驅(qū)動的空氣壓縮機(52)能夠連接到所述壓縮空氣管路(33)。
10.一種用于使飛行器的至少一個空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作的能量供給系統(tǒng)，包括 至少一個壓縮空氣管路(33)，以及 至少一個壓縮機(36)， 其中，空氣調(diào)節(jié)單元能夠連接到所述壓縮空氣管路(33)，并且 其中，所述壓縮空氣管路(33 )能夠連接到所述壓縮機(36 )。
11.一種用于對商用飛行器進行空氣調(diào)節(jié)的方法，所述方法包括如下步驟 汲取引氣(72)， 通過能夠獨立于弓丨氣被驅(qū)動的壓縮機(36 )對所述弓丨氣進行壓縮(76 )，以及 將所壓縮的引氣輸送到至少一個冷卻回路(78)。
全文摘要
一種飛行器機艙的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(32)，包括至少一個冷卻回路(40，42)、至少一個壓縮空氣管路(33)和用于壓縮空氣的至少一個壓縮機(36)。冷卻回路(40，42)通過壓縮空氣管路(33)連接到壓縮機(36)，其中壓縮機(36)能夠獨立于引氣被驅(qū)動。這使得能夠汲取比平常低的壓力的發(fā)動機引氣，這是因為所產(chǎn)生的與所需操作壓力之間的差能夠通過壓縮機(36)來補償。因此，該空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(32)能夠通過混合能量供給來進行工作。
文檔編號B64D13/06GK102917950SQ201180026490
公開日2013年2月6日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者揚·迪特馬爾, 揚·巴爾科斯基, 克里斯托夫·梅芬坎普 申請人:空中客車德國運營有限責(zé)任公司