一種飛機保壓油箱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種飛機保壓油箱。油箱保壓系統(tǒng)由油箱、加油口、通氣口、輸油管、切斷閥、單向活門和油箱靜壓傳感器組成，不需要增加氣源，即可避免油箱內(nèi)燃油發(fā)生沸騰現(xiàn)象，避免供油管路內(nèi)出現(xiàn)氣塞現(xiàn)象，以最小的結構重量實現(xiàn)飛機高空的安全供油，是一種簡單易行可靠性高的保壓油箱。
【專利說明】一種飛機保壓油箱

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種飛機保壓油箱，屬于航空飛行器【技術領域】。

【背景技術】
[0002]飛機用航空煤油是碳氫化合物，其特點是容易揮發(fā)、飽和蒸汽壓高并且吸濕性強。飛機在高空飛行，給燃油系統(tǒng)的正常工作也帶來一些問題。因為高空空氣稀薄，大氣壓力急劇下降，油箱里的燃油表面壓力降低到飽和蒸汽壓以下，燃油就會沸騰起來，造成劇烈的蒸發(fā)。飛機飛行高度超過7620m (25000ft)，如果飛機油箱與大氣連通，航空煤油就會發(fā)生沸騰現(xiàn)象。特別是油路彎管接頭處，燃油的局部流速較大，局部壓力降低，不僅燃油本身會蒸發(fā)，而且溶解于燃油中的空氣也會分離出來，燃油蒸汽會穿過通氣系統(tǒng)逸入大氣中，造成損失，縮短飛機航程。更嚴重的是，劇烈的蒸發(fā)和大量的空氣泡會造成供油管路堵塞，稱之為氣塞現(xiàn)象，它將破壞發(fā)動機的正常供油，輕則造成發(fā)動機推力下降，重則導致發(fā)動機停車。為了防止氣塞現(xiàn)象，必須保持油箱內(nèi)油面壓力在任何高度上都大于燃油的飽和蒸汽壓。航空汽油與航空煤油一樣，也具有這樣的特點。
[0003]所以，一般航空飛行器如果升限小于7620m，在飛機燃油系統(tǒng)設計中，利用通氣管路將飛機油箱與大氣相通，保持油箱內(nèi)外壓力一致，即可保證供油順暢，也可免除飛機油箱結構受壓變形或滲漏。如果飛行器巡航高度和升限超過7620m，都要在油箱上增加氣源，向油箱內(nèi)補氣調(diào)整油箱內(nèi)氣體壓力，保證油箱內(nèi)壓力不低于7620m的大氣靜壓，避免油箱內(nèi)燃油發(fā)生沸騰現(xiàn)象，避免供油管路內(nèi)出現(xiàn)氣塞現(xiàn)象，保證供油安全。
[0004]某些航空飛行器正常巡航高度在7620m以下，飛機的升限超過7620m，正常飛行時油箱完全可以按通氣油箱設計，而飛機偶爾在升限高度短時間飛行時又需要對油箱進行保壓，如果選用傳統(tǒng)的增壓油箱設計，配備獨立的氣源、氣泵和管路等設備又使油箱結構變得復雜、結構重量大、占用機上空間也大，同時飛機成本也提高。
[0005]所以，有必要針對此種使用需求設計一種飛機保壓油箱，以最小的結構重量和成本實現(xiàn)對飛機油箱的保壓。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為解決此問題，提出了一種飛機保壓油箱及使用方法，可實現(xiàn)對正常巡航高度在7620m以下，又有短時間超過7620m飛行需求的飛機的油箱進行保壓。
[0007]本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0008](I)飛機保壓油箱見附圖1由油箱、加油口、通氣口、輸油路、切斷閥、單向活門和靜壓傳感器組成。
[0009](2)飛機保壓油箱的加油口在加注完燃油后應氣密密封。
[0010](3)在飛機整個飛行包線內(nèi)飛行高度均小于7620m的情況下，切斷閥一直處于打開狀態(tài)，油箱通過通氣口與外界大氣相通，油箱處于通氣狀態(tài)，切斷閥、單向活門和靜壓傳感器都不工作。
[0011](4)在飛機整個飛行包線內(nèi)飛機最大飛行高度超過7620m時，應在6000?7000m關閉切斷閥，油箱進入保壓狀態(tài)，飛機可繼續(xù)爬升。當飛機從最大飛行高度下降到7620m以下時應立即打開切斷閥，使油箱與外界大氣連通，此為油箱保壓工作狀態(tài)下中切斷閥的工作方式。
[0012](5)飛機保壓油箱最長保壓工作時間按以下方法確定:
[0013]關閉切斷閥時的飛行高度的大氣靜壓和大氣絕對溫度分別為Ph(單位:Pa)和TH(單位:K)，飛機的平均耗油率為Cf(單位:L/h，升每小時)，飛機油箱的總容積為Vtl(單位:L)，關閉切斷閥時的燃油體積為Vh(單位:L)，7620m高度的大氣靜壓和大氣絕對溫度分別為P7620 (單位:Pa)和T7620 (單位:K)，t (單位:h)為保壓工作時間，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有:
_4] Ph.(K - = P..(K -vH + cF.t)
Th^7620

Pg.,762。.(^o ~ ^y) + Y _ Y
[0015]則、=P1^.ThH °
[0016]保壓油箱在使用過程中，當切斷閥關閉時開始計時，保證t時刻前飛機下降到7620m以下。
[0017](6)飛機保壓油箱備有兩個單向活門，正常保壓工作情況下油箱內(nèi)壓力大于外界壓力，單向活門處于關閉狀態(tài)，在飛機下降過程中如果切斷閥發(fā)生故障無法打開，在飛機飛行高度低于7620m外界壓力大于油箱內(nèi)部壓力時，單向活門可以自行打開向油箱內(nèi)補氣，防止油箱被大氣壓壓壞，起到保護油箱的作用。選用兩個單向活門是為了增加系統(tǒng)可靠性，兩個單向活門只要有一個打開就可以給油箱內(nèi)補氣。
[0018](7)飛機保壓油箱備有靜壓傳感器，可監(jiān)控油箱內(nèi)壓力，當油箱內(nèi)壓力異常，保壓系統(tǒng)失效時，可起到預警作用，提示飛機降低飛行高度。靜壓傳感器是此保壓系統(tǒng)的選裝設備，無靜壓傳感器系統(tǒng)也可正常工作。
[0019](8)飛機保壓油箱在保壓工作時，應保證油箱結構可以承受油箱內(nèi)外的壓力差。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點在于:結構原理簡單、系統(tǒng)重量輕，是一種簡單易行可靠性高的保壓油箱。適合巡航高度低于7620m，升限高于7620m的飛機選用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為飛機保壓油箱原理圖
[0022]圖中:1.油箱加油口，2.切斷閥，3.單向活門，4.通氣口，5.靜壓傳感器，6.輸油管。
實施例
[0023]假設某飛機裝備航空活塞發(fā)動機，巡航高度6000?7000m，油箱容積900L，飛機平均耗油率20L/h，需要在8000m升限高度飛行，加裝了本專利的保壓油箱，可在6500m高度關閉切斷閥，如此時油箱內(nèi)剩余燃油500L，則油箱的保壓工作時間為2.7h。
【權利要求】
1.一種飛機保壓油箱由油箱、加油口、通氣口、輸油管、切斷閥、單向活門和靜壓傳感器組成。
2.權利要求1所述的飛機保壓油箱的加油口在加注完燃油后應氣密密封。
3.權利要求1所述的飛機保壓油箱，在飛機整個飛行包線內(nèi)飛行高度均小于7620m的情況下，切斷閥一直處于打開狀態(tài)，油箱通過通氣口始終與外界大氣相通，油箱處于通氣狀態(tài)。
4.權利要求1所述的飛機保壓油箱，在飛機整個飛行包線內(nèi)飛機最大飛行高度超過7620m時，應在6000?7000m關閉切斷閥，油箱進入保壓狀態(tài)，飛機可繼續(xù)爬升。當飛機從最大飛行高度下降到7620m以下時應立即打開切斷閥，使油箱與外界大氣連通。
5.權利要求1所述的飛機保壓油箱最長保壓工作時間按以下方法確定: 關閉切斷閥時的飛行高度的大氣靜壓和大氣絕對溫度分別為PH(單位:Pa)和TH(單位:K)，飛機的平均耗油率為Cf (單位:L/h，升每小時)，飛機油箱的總容積為Vtl (單位:L)，關閉切斷閥時的燃油體積為Vh(單位:L)，7620m高度的大氣靜壓和大氣絕對溫度分別為P7620 (單位=Pa)和T7620 (單位:K)，t (單位:h)為保壓工作時間，則有:
Ph.^7620 '(^0 ~ ^h) _ Y , Y
PτvH十? t — _,7620 1H__ — ^
6.權利要求1所述的飛機保壓油箱備有兩個單向活門，正常保壓工作情況下油箱內(nèi)壓力大于外界壓力，單向活門處于關閉狀態(tài)。如飛機在下降過程中切斷閥發(fā)生故障無法打開，在飛機飛行高度低于7620m外界壓力大于油箱內(nèi)部壓力時，單向活門可以自行打開向油箱內(nèi)補氣，防止油箱被大氣壓壓壞，起到保護油箱的作用。
7.權利要求1所述的飛機保壓油箱備有靜壓傳感器，可監(jiān)控油箱內(nèi)壓力，當油箱內(nèi)壓力異常，保壓系統(tǒng)失效時，可起到預警作用，提示飛機降低飛行高度。
8.權利要求1所述的飛機保壓油箱在保壓工作時，應保證油箱結構可以承受油箱內(nèi)外的壓力差。
9.權利要求1所述的飛機保壓油箱結構簡單重量輕，以最小的重量實現(xiàn)了飛機油箱的保壓工作，適合巡航高度低于7620m，升限高于7620m的飛機選用。
【文檔編號】B64D37/02GK104176262SQ201410468451
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權日:2014年9月15日
【發(fā)明者】馬鐵林, 向錦武, 秦博, 白湘波, 薛普 申請人:北京航空航天大學