飛行器燃料系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包括用于儲存燃料和隙氣(ullage)的燃料儲存設(shè)備的飛行器燃料系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及具有這種燃料系統(tǒng)的飛行器和操作飛行器的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]飛行器燃料儲存在一個或更多個飛行器箱中。包含燃料蒸汽的空氣一一諸如在燃料箱中的燃料上方的空氣一一被稱為隙氣。當對飛行器補給燃料時，燃料箱中的壓力較高，為了防止箱與大氣之間的大壓力差(以防止對機翼的損害)，隙氣被排出至大氣中。類似地，在飛行器上升時，隙氣被排出至大氣中。這導(dǎo)致燃料蒸汽被排放，而這對環(huán)境是有害的。
[0003]當飛行器下降時，特別是在燃料已經(jīng)被耗盡之后，為了使燃料箱中的壓力增加以減小燃料箱與大氣之間的壓力差，空氣被噴射回至燃料箱中。
[0004]并且，已經(jīng)被噴射回的空氣通常被處理以降低其氧含量，以便維持飛行器箱中的低的氧水平且降低燃料箱的可燃性風險。惰化系統(tǒng)通常被要求在下降時產(chǎn)生大量的惰性(低的氧水平)空氣，而這會對飛行器造成重量、牽引和功率消耗的不利后果。并且，當空氣被噴射回箱中時，水通常也被接收進入。這是因為潮濕的外部空氣被吸入到箱中并且隨后水在箱內(nèi)的燃料和冷表面上冷凝。這導(dǎo)致需要定期排水維護并且這可能導(dǎo)致由于例如水進入閥和壓力開關(guān)引起的燃料系統(tǒng)設(shè)備失效、或者由于凍結(jié)引起的開關(guān)失靈或密封故障。
[0005]在EP2439141中示出了一種惰化系統(tǒng)的示例。其公開了一種飛行器燃料系統(tǒng)，其中隙氣利用發(fā)動機排出空氣而從燃料箱中排出、通過主催化單元處理以降低其氧含量并且返回至燃料箱。該發(fā)動機排出空氣用于基于主催化單元中的溫度來控制隙氣流動通過主催化單元的速率。換句話說，如果主催化單元的變得過熱，則導(dǎo)致隙氣流繞過該主催化單元而返回至燃料箱(從而降低了反應(yīng)發(fā)生的量)。該惰化系統(tǒng)被稱為G0BIGGS (在飛行器上的綠色惰性氣體產(chǎn)生系統(tǒng)(Green On Board Inert Gas Generat1n System)) 0
[0006]本發(fā)明意在減輕上述問題?？商娲鼗蝾~外地，本發(fā)明意在提供一種改進的飛行器燃料系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種飛行器燃料系統(tǒng)，包括:用于儲存燃料和隙氣的燃料儲存設(shè)備；用于儲存隙氣的分離的隙氣儲存設(shè)備；以及傳遞裝置，該傳遞裝置用于將隙氣在燃料儲存設(shè)備與隙氣儲存設(shè)備之間傳遞，其中，傳遞裝置能夠基于至傳遞裝置的壓力輸入來控制隙氣的傳遞。
[0008]這種裝置允許隙氣儲存在飛行器上并且能夠在需要時重新供應(yīng)至燃料儲存設(shè)備。這會減輕惰化系統(tǒng)的負擔，因為從隙氣儲存設(shè)備放回進入燃料儲存設(shè)備的隙氣具有的氧含量低于以其他方式必須從大氣取得的空氣的氧含量。這提供了重量、牽引和功率消耗的有益效果。這也減少了進入燃料儲存設(shè)備的水量，因為從隙氣儲存設(shè)備放回進入燃料儲存設(shè)備的隙氣具有的水含量低于以其他方式必須從大氣取得的空氣的水含量。這減輕了與水相關(guān)聯(lián)的維護負擔。這會是大的成本節(jié)約，因為燃料系統(tǒng)的與水相關(guān)聯(lián)的維護成本占到總的燃料系統(tǒng)維護成本的一半那么多。該裝置也減少了排放至大氣的燃料蒸汽的量。
[0009]傳遞裝置能夠基于至傳遞裝置的壓力輸入來控制隙氣的傳遞。這允許將在飛行期間引起的自然壓力的變化用于使隙氣在燃料儲存設(shè)備與隙氣儲存設(shè)備之間傳遞。
[0010]如果使用惰化系統(tǒng)，這會在飛行期間并且在需要所儲存的隙氣之前用在隙氣儲存設(shè)備中的隙氣上。因此，惰化系統(tǒng)的使用會被優(yōu)化并且惰化系統(tǒng)的重量或尺寸等將會被減小。
[0011]優(yōu)選地，傳遞裝置的壓力控制的閥裝置能夠基于至閥裝置的壓力輸入來控制隙氣的傳遞。優(yōu)選地，壓力控制的閥裝置包括基于壓力輸入打開和關(guān)閉的若干閥。
[0012]更優(yōu)選地，壓力控制的閥裝置能夠設(shè)計成基于連續(xù)變化的壓力輸入來控制隙氣的傳遞。
[0013]優(yōu)選地，壓力輸入表示燃料儲存設(shè)備中的壓力。壓力輸入還可以包括表示大氣壓力。
[0014]更優(yōu)選地，壓力輸入是燃料儲存設(shè)備中測量的壓力。
[0015]可替代地或額外地，壓力輸入基于環(huán)境壓力和燃料使用的量。
[0016]優(yōu)選地，壓力控制的閥裝置能夠設(shè)計成在壓力輸入相對高時將隙氣從燃料儲存設(shè)備傳遞至隙氣儲存設(shè)備，并且在壓力輸入相對低時將隙氣從隙氣儲存設(shè)備傳遞至燃料儲存設(shè)備。
[0017]優(yōu)選地，傳遞裝置能夠僅允許將隙氣傳遞至隙氣儲存設(shè)備而不允許將燃料傳遞至隙氣儲存設(shè)備。這防止了將燃料從燃料儲存設(shè)備傳遞至隙氣儲存設(shè)備。這意味著隙氣儲存設(shè)備不必設(shè)計成包含燃料。
[0018]更優(yōu)選地，傳遞裝置包括閥，諸如浮閥，以允許將隙氣從燃料儲存設(shè)備傳遞至隙氣儲存設(shè)備而不允許將燃料從燃料儲存設(shè)備傳遞至隙氣儲存設(shè)備。
[0019]優(yōu)選地，飛行器燃料系統(tǒng)還包括栗，用于隙氣在燃料儲存設(shè)備與隙氣儲存設(shè)備之間的有效傳遞。
[0020]優(yōu)選地，隙氣儲存設(shè)備包括可變?nèi)莘e的隙氣容器。例如，可變?nèi)莘e的隙氣容器可以是可膨脹的囊狀件。
[0021]優(yōu)選地，飛行器燃料系統(tǒng)還包括用于壓縮隙氣的壓縮機，并且其中，隙氣儲存設(shè)備包括用于儲存壓縮隙氣的可加壓容器。
[0022]更優(yōu)選地，隙氣儲存設(shè)備還包括連接在可加壓容器與壓力控制的閥裝置之間的中間容器。這允許將隙氣更容易地從可加壓容器傳遞至燃料儲存設(shè)備。
[0023]優(yōu)選地，燃料儲存設(shè)備包括用于容納過量燃料的緩沖容器。
[0024]優(yōu)選地，飛行器燃料系統(tǒng)還包括升降閥，用于確保在燃料儲存設(shè)備中的壓力與大氣壓力之間的限定的壓力差。
[0025]優(yōu)選地，飛行器燃料系統(tǒng)還包括惰化系統(tǒng)，用于降低隙氣的氧含量。
[0026]更優(yōu)選地，惰化系統(tǒng)連接至隙氣儲存設(shè)備以作用于隙氣儲存設(shè)備中的隙氣從而降低隙氣的氧含量。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，還提供了包括上述飛行器燃料系統(tǒng)的飛行器。該飛行器包括為飛行器供應(yīng)動力的發(fā)動機，并且其中，該發(fā)動機布置成由上述飛行器燃料系統(tǒng)供應(yīng)燃料。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了操作飛行器的方法，該方法包括下述步驟:將燃料供應(yīng)至飛行器的飛行器燃料系統(tǒng)的燃料儲存設(shè)備；通過傳遞裝置基于至傳遞裝置的壓力輸入將至少一部分隙氣從燃料儲存設(shè)備傳遞至分離的隙氣儲存設(shè)備；將所傳遞的隙氣的至少一部分儲存在隙氣儲存設(shè)備中；并且，通過傳遞裝置基于至傳遞裝置的壓力輸入將所儲存的隙氣的至少一部分從隙氣儲存設(shè)備傳遞至燃料儲存設(shè)備。
[0029]優(yōu)選地，壓力控制的閥裝置基于至壓力控制的閥裝置的壓力輸入來控制隙氣在燃料儲存設(shè)備與隙氣儲存設(shè)備之間的傳遞。
[0030]優(yōu)選地，壓力輸入表示燃料儲存設(shè)備中的壓力。
[0031]優(yōu)選地，方法包括下述步驟:使飛行器飛行，因此消耗了燃料儲存設(shè)備中的一部分燃料并且因而降低燃料儲存設(shè)備中的壓力，并且然后通過傳遞裝置基于至傳遞裝置的壓力輸入將所儲存的隙氣的至少一部分從隙氣儲存設(shè)備傳遞至燃料儲存設(shè)備。這允許燃料儲存設(shè)備中的壓力盡管由于燃料消耗而引起壓力減小但仍維持在可接受的水平。
[0032]優(yōu)選地，方法包括下述步驟:使飛行器攀升至增加的高度水平，因而相對于大氣壓力增大燃料儲存設(shè)備中的壓力，并且，在增加的高度水平處，通過傳遞裝置基于至傳遞裝置的壓力輸入將至少一部分隙氣從燃料儲存設(shè)備傳遞至隙氣儲存設(shè)備。隙氣的傳遞優(yōu)選地由于燃料儲存設(shè)備的相對壓力的增大而完成。換句話說，壓力輸入反映了燃料儲存設(shè)備的相對壓力的增大。
[0033]優(yōu)選地，方法包括下述步驟:使飛行器下降至減小的高度水平，因而相對于大氣壓力減小了燃料儲存設(shè)備中的壓力，并且，在減小的高度水平處，通過傳遞裝置基于至傳遞裝置的壓力輸入將至少一部分隙氣從隙氣儲存設(shè)備傳遞至燃料儲存設(shè)備。隙氣的傳遞優(yōu)選地由于燃料儲存設(shè)備的相對壓力的降低而完成。換句話說，壓力輸入反映了燃料儲存設(shè)備的相對壓力的降低。
[0034]更優(yōu)選地，方法包括下述步驟:在第一高度處將大氣空氣從飛行器的外部吸入至燃料儲存設(shè)備中，并且然后允許在第二、較低高度處通過傳遞裝置將所儲存的隙氣的至少一部分從隙氣儲存設(shè)備傳遞至燃料儲存設(shè)備。
[0035]當然將要領(lǐng)會的是，關(guān)于本發(fā)明的一個方面所描述的特征可以被結(jié)合至本發(fā)明的其他的方面。例如，本發(fā)明的方法可以結(jié)合參照本發(fā)明的裝置所描述的任何特征并且本發(fā)明的裝置也可以結(jié)合參照本發(fā)明的方法所描述的任何特征。
【附圖說明】
[0036]現(xiàn)在將通過僅結(jié)合附屬的示意性附圖的示例來對本發(fā)明的實施方式進行描述，在附圖中:
[0037]圖la示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的飛行器的一部分的示意性后視圖；
[0038]圖lb示出了根據(jù)