CN115042978B - 货运型飞机通风系统及货运型飞机通风方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种货运型飞机通风系统，该通风系统用于控制货运型飞机的主货舱和驾驶舱的通风，并且包括：混合腔，混合腔接纳来自制冷组件的气体；排气活门，来自主货舱和驾驶舱的排气经由排气活门排出机外；用于为主货舱通风的第一通路，第一通路在混合腔的气体出口和主货舱的气体入口之间设有第一关断活门；用于为驾驶舱通风的第二通路；以及第三通路，第三通路流体连接混合腔的气体出口和排气活门；其中，在混合腔的气体出口和排气活门之间设有第二关断活门。通过这种通风系统，用于单独地控制主货舱的通风，而不会影响驾驶舱的正常通风，并且确保混合腔不会超压，从而确保货运型飞机的安全。另外，本发明还涉及一种货运型飞机通风方法。

Description

货运型飞机通风系统及货运型飞机通风方法

技术领域

本发明属于民用航空领域，涉及一种货运型飞机通风系统。另外，本发明还涉及一种货运型飞机通风方法。

背景技术

全货运飞机的主货舱被定义为 E 级货舱（即仅用于装货的飞机上的货舱），根据CCAR25.857 (e) E级货舱应有措施切断进入货舱的或货舱内的通风气流，这些措施的操纵器件是机组舱内的飞行机组可以接近的。

带有E级货舱的货运型飞机，其主货舱未设计和安装主动灭火系统（例如喷洒灭火剂等），且飞行期间不允许人员进入主货舱。在飞行中出现主货舱烟雾告警时，对应的烟雾告警灯点亮，机组发现货舱烟雾后，将切断主货舱通风，由此限制氧气供应进而控制火情，达到灭火的目的。有些机型同时会切断驾驶舱通风，此时，为了确保驾驶舱内的机组人员的安全供气/供氧，飞机将下降到一定的高度以下（例如下降到10000英尺以下），以提供足够浓度的氧气。这会降低飞行的安全性，增加燃料消耗，并且可能会延长货运时间。

另外，在现有技术中，由于空调系统的混合腔通常是复合材料制成，若主货舱通风切断时，来自制冷组件的空气将聚集在混合腔中，存在超压问题。特别是当驾驶舱的通风一起被切断时，可能因混合腔中压力过大而对通风管路造成损坏，造成安全隐患，降低系统可靠性。

因此，为避免因混合腔中压力过大而对通风管路造成损坏，亟待提出一种满足CCAR25.857 (e)条款、适用货运型飞机主货舱灭火状态应用的、且可靠性高的通风系统，该货运型飞机通风系统能够克服现有技术中存在的一个或多个缺点。

发明内容

为了保证通风系统的正常工作，提高通风系统的安全设计裕度，本发明提出了一种货运型飞机通风系统，以克服现有技术的货运型飞机设计的上述缺点中的一个或多个，特别是克服货运型飞机主货舱灭火通风构架存在的混合腔可靠性不高的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种货运型飞机通风系统，该货运型飞机通风系统可以用于控制货运型飞机的主货舱和驾驶舱的通风，并且可以包括：

混合腔，混合腔接纳来自制冷组件的气体；

排气活门，来自主货舱和驾驶舱的排气经由排气活门排出机外；

第一通路，第一通路流体连接混合腔的气体出口和主货舱的气体入口，并且流体连接主货舱的气体出口和排气活门，其中，在混合腔的气体出口和主货舱的气体入口之间设有第一关断活门；

第二通路，第二通路流体连接混合腔的气体出口和驾驶舱的气体入口，并且流体连接驾驶舱的气体出口和排气活门；以及

第三通路，第三通路流体连接混合腔的气体出口和排气活门；

其中，在混合腔的气体出口和排气活门之间设有第二关断活门。

通过这种通风系统，能够单独地控制主货舱的通风，以便在主货舱着火时，单独关断主货舱的通风，从而使主货舱中的火情因缺氧而得到控制，而不会影响驾驶舱的正常通风。另外，通过第三通路和第二关断活门，能够确保混合腔中的压力不会因关断主货舱的通风而过高，从而确保不会因混合腔爆破导致空气泄漏，并且满足了CCAR25.857 (e) E级货舱的要求。

根据本发明的上述方面，较佳地，货运型飞机通风系统还可以包括排气单向活门，排气单向活门与第二关断活门并联布置在混合腔的气体出口和排气活门之间。

通过这种布置，在第二关断活门因火警等原因而发生故障，进而导致混合腔无法通过第三通路和第二关断活门正常泄压/排气时，该排气单向活门可以用作第二关断活门的备份，使得根据本发明的货运型飞机通风系统具有双重泄压/排气保护功能，从而提高了货运型飞机的安全性。

根据本发明的上述方面，较佳地，排气单向活门在初始状态下可以保持闭合，并且在混合腔的气体出口和排气单向活门之间的压力达到预定压力阈值时，排气单向活门可以打开。

通过这种布置，在混合腔内的压力过高时，能够自主实现排气单向活门的打开，从而能够适应包括因主货舱的着火而导致的混合腔内压力过高等各种混合腔内压力升高的情况，从而在最大程度上确保了货运型飞机的安全性。

根据本发明的上述方面，较佳地，货运型飞机通风系统还可以包括控制器，控制器基于设置在货运型飞机通风系统中的传感器的数据，按照预定控制逻辑控制第一关断活门和第二关断活门的操作。

这样，能够在正常情况下，使第一关断活门打开而第二关断活门保持闭合，而在需要的情况下，例如主货舱着火时，使第一关断活门闭合，而使第二关断活门打开，从而在使主货舱内的火情得到控制的同时，确保了驾驶舱的正常通风，例如供氧和温度控制，同时确保混合腔不会爆破。

根据本发明的另一方面，提出了一种货运型飞机通风方法，其中，

在未失火工况下，该方法可以包括以下步骤：

使来自制冷组件的空气进入混合腔，

使混合腔中的气体流经混合腔的气体出口与排气活门之间的第一通路和第二通路，以分别供入货运型飞机的主货舱和驾驶舱，以及

将气体经由排气活门排出机外；

在主货舱着火时，该方法可以包括以下步骤：

关断第一通路中的第一关断活门，以切断主货舱供气；并且

打开第三通路的第二关断活门，使得混合腔的气体通过排气活门排出机外。

根据这种通风控制方法，能够在正常情况下同时满足主货舱和驾驶舱的通风，而在主货舱着火时，如上所述，能够单独关断主货舱的通风，从而使主货舱中的火情引缺氧而得到控制，而不会影响驾驶舱的正常通风。另外，通过第三通路和第二关断活门，能够确保混合腔中的压力不会因关断主货舱的通风而过高，从而保护混合腔不会爆破，并且满足了CCAR25.857 (e) E级货舱的要求。

根据本发明的上述方面，较佳地，在第二关断活门故障时，该方法还可以包括以下步骤：

在混合腔的气体的压力达到预定压力阈值时，打开第三通路中的与第二关断活门并联布置的排气单向活门。

通过这种方法，在第二关断活门发生故障时，例如因为主货舱起火导致第二关断活门失效时，将导致混合腔无法通过第三通路正常泄压/排气，通过打开与第二关断活门并联布置的排气单向活门，能够提高混合腔以及货运型飞机的安全性，例如使得混合腔不会爆破。

由此，通过本发明的货运型飞机通风系统能够满足使用要求，克服了现有技术的缺点并且实现了预定的目的。

附图说明

为了进一步清楚地描述根据本发明的货运型飞机通风系统，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，在附图中：

图1是根据本发明的非限制性实施例的货运型飞机通风系统的示意图。

上述附图仅仅是示意性的，未严格按照比例绘制。

图中的附图标记在附图和实施例中的列表：

100－货运型飞机通风系统，包括；

10－混合腔；

20－排气活门；

30－第一通路，包括；

31－第一关断活门；

40－第二通路；

50－第三通路，包括；

51－第二关断活门；

52－排气单向活门；

60－控制器；

200－货运型飞机，包括；

201－主货舱；

202－驾驶舱。

具体实施方式

应当理解，除非明确地指出相反，否则本发明可以采用各种替代的取向和步骤顺序。还应当理解，附图中所示及说明书中的具体装置仅是本文公开和限定的发明构思的示例性实施例。因而，除非另有明确的声明，否则所公开的各种实施例涉及的具体取向、方向或其它物理特征不应被视为限制。

按照CCAR-25R4运输类飞机适航标准，在第25.857货舱等级中具有如下规定：

（e）E级 E级货舱指仅用于装货的飞机上的货舱：

（1）（备用）

（2）有经批准的、独立的烟雾探测或火警探测器系统，可在驾驶员或飞行工程师工作位置处给出警告；

（3）有措施切断进入货舱的或货舱内的通风气流，这些措施的操纵器件是机组舱内的飞行机组可以接近的。

货运型飞机在飞行中出现主货舱烟雾告警时，对应的烟雾告警灯点亮，机组发现货舱烟雾后，根据CCAR25.857 (e) E的要求，将切断主货舱通风，由此限制氧气供应进而控制火情，到达灭火的目的，有些机型同时会切断驾驶舱通风。

图1是根据本发明的非限制性实施例的货运型飞机通风系统100的示意图。

该货运型飞机通风系统（或称空调系统）100可以用于控制货运型飞机200的主货舱201和驾驶舱202的通风，以便例如一方面确保主货舱201内的货物处于适当的温度、压力条件下，另一方面能够确保驾驶舱202以及可能存在的押运舱的环境舒适性，从而确保押运人员、飞行员以及机械师等相关人员的飞行乘坐舒适性。

通常，主货舱201和驾驶舱202内可以设有各种传感器，以监控主货舱201和驾驶舱202内的温度、压力等。特别地，主货舱201内可以设置烟雾传感器或烟火（火警）传感器，以检测主货舱201中是否发生着火等情况。

如图1所示，货运型飞机通风系统100可以主要包括：混合腔10和排气活门20，以及连接在混合腔10和排气活门20之间的多个流体通路，例如附图中示出的三个流体通路。

作为非限制性示例，混合腔10可以是该货运型飞机通风系统100的最上游的部件，其用于接纳来自制冷组件的气体，例如分别接纳来自第一制冷组件和第二制冷组件的气体，使得气体在混合腔中充分混合，以获得具有期望的温度和压力的气体。然后，可以将该经混合的气体经由一个或多个流体通路分别供应到货运型飞机200的主货舱201和驾驶舱202以及可能存在的押运舱，以调节这些舱内的温度和/或压力。

通常，在货运型飞机的货运型飞机通风系统100中，混合腔10可以由复合材料制成。另外，较佳地，混合腔10可以设有温度传感器、压力传感器等，以监控混合腔内的温度和压力。

排气活门20可以是该货运型飞机通风系统100的最下游的部件，来自主货舱201和驾驶舱202的排气经由排气活门20以及相应的协配的流体管路排出货运型飞机之外。

作为非限制性示例，货运型飞机通风系统100的三个流体通路可以包括：第一通路30、第二通路40和第三通路50。

第一通路30的一部分可以流体连接混合腔10的气体出口和主货舱201的气体入口，使得来自制冷组件的经混合气体进入主货舱201。第一通路30的另一部分流体可以连接主货舱201的气体出口和排气活门20的气体入口，从而使得从主货舱201中排出的气体经由排气活门20和相应的流体管路排出货运型飞机的机身外部。

在附图示出的较佳实施例中，在混合腔10的气体出口和主货舱201的气体入口之间可以设有主货舱通风关断活门，例如第一关断活门31。主货舱通风关断活门可以用于单独控制第一通路30的连通和断开，以便控制主货舱201的通风，从而在紧急情况下，例如主货舱201中发生烟雾或者火警时，主动切断主货舱201的通风，使得燃烧因为缺氧而中止或终止。

第二通路40的一部分可以流体连接混合腔10的气体出口和驾驶舱202（含押运舱）的气体入口，使得来自制冷组件的经混合的气体进入驾驶舱202。第二通路40的另一部分可以流体连接驾驶舱202的气体出口和排气活门20的气体入口，从而使得从驾驶舱202中排出的气体经由排气活门20和相关的流体管路排出货运型飞机的机身外部。

第三通路50可以流体连接混合腔10的气体出口和排气活门20的气体入口。在该第三通路50的流动路径中，可以在混合腔10的气体出口和排气活门20之间设有第二关断活门51，以控制混合腔10与排气活门20的流体连接的连通或断开。

第一通路30、第二通路40和第三通路50的材料可以由本领域已知的任何通风管路的材料制成，例如各种金属或其合金，以及各种聚合物材料等。

货运型飞机通风系统100还可以包括附加的主货舱排气单向活门。例如，在附图示出的较佳实施例中，货运型飞机通风系统100还包括排气单向活门52，排气单向活门可以与第二关断活门51并联布置，例如可以布置在混合腔10的气体出口和排气活门20之间。

较佳地，该排气单向活门52在初始状态下可以保持闭合状态，并且在混合腔10的气体出口和排气单向活门52之间的压力达到预定压力阈值时，排气单向活门52可以打开，以释放其中积聚的压力。

另外，较佳地，为了改善或增强通风/通气效果，可以在三个流体通路中分别设置相应的泵送装置（附图中未示出），并且也可以设置诸如压力传感器之类的各种传感器，以监测流体通路中的压力，例如空气压力等。

作为非限制性实施例，货运型飞机通风系统100还可以包括控制器60，控制器60可以基于设置在货运型飞机通风系统100中的传感器（例如混合腔10中的压力传感器）的数据，按照预定控制逻辑控制第一关断活门31和第二关断活门51的操作。

控制器60可以体现为专用集成电路芯片和/或一些其他类型的非常高度集成的电路芯片。替代地，控制器60可以采用微处理器或分立的电气和电子部件的形式。或者控制器60可以是货运型飞机上的主控制器或其一部分，例如设置在货运型飞机的驾驶舱202中。

作为非限制性实施例，在主货舱201中发生烟雾或者着火时，控制器60可以根据来自主货舱201中的烟雾传感器（或火警传感器）发出的告警指令来控制第一关断活门31以中断混合腔10和主货舱201之间的流体连接，从而使主货舱201中的着火点因缺氧而熄灭。

较佳地，控制器60可以包括存储器，而存储器可以包括电子地存储信息的非暂态存储介质。存储器可包括光学可读存储介质、基于电荷的存储介质（例如，EEPROM、RAM等）、固态存储介质（例如，闪存驱动器等）和/或其他电子可读存储介质中的一个或多个。电子存储器可以存储控制算法、由处理器确定的信息、从传感器接收的信息、或者实现如本文所述的功能的其他信息。例如，控制算法可以包括控制第一关断活门31、第二关断活门51以及排气单向活门52的打开或闭合的相应算法。

作为非限制性实施例，根据本发明的货运型飞机通风方法可以可选地包括以下步骤：

例如，在未失火工况下，为了实现主货舱201和驾驶舱202的通风、压力或温度调节，该方法可以包括：

首先，可以使来自制冷组件的空气进入混合腔10，空气可以在混合腔10中混合，以实现期望的输出空气流量、压力和温度。

接着，可以使混合腔10中的气体流经混合腔10的气体出口与排气活门20的气体入口之间的第一通路30和第二通路40，以便分别供入货运型飞机200的主货舱201和驾驶舱202。

然后，流经主货舱201和驾驶舱202的气体经由排气活门20的气体出口和相应的流体管路排出货运型飞机的机身外，从而实现期望的通风/空气调节，以将主货舱201和驾驶舱202内的温度、压力和/或空气质量保持在期望的水平处。

作为非限制性实施例，在主货舱201着火时，例如，主货舱烟雾告警时，对应的烟雾告警灯点亮，机组发现货舱烟雾告警后，将切断主货舱201的通风，例如经由控制器60控制。具体地，可以首先关断第一通路30中的第一关断活门31，以切断主货舱201供气。

这样，在主货舱201灭火时，主货舱通风关断活门切断，例如第一关断活门31切断，但经由第二通路40的驾驶舱202的通风功能不切断，保证了驾驶舱202内的货运型飞机飞行员、押运员的舒适性。

此时，即，主货舱201起火时（主货舱通风关断活门关闭时），为了避免来自制冷组件的空气聚集在混合腔10中，需将混合腔10中过量空气排出机外，避免因混合腔10中压力过大而对混合腔10或通风管路造成损坏，可以打开设置在第三通路50中的第二关断活门51，使得混合腔10中的过量的气体通过排气活门20和相应的排气管路排出机外。

当主货舱排气关断活门出现故障时，例如在第二关断活门51因为主货舱201的着火而失效时，此时混合腔10将无法顺利排出多余气体，使得混合腔10的气体的压力将会升高，并且当压力达到预定压力阈值时，可以打开第三通路50中的与第二关断活门51并联布置的排气单向活门52。这保证了通风系统的正常工作，提高了通风系统的安全设计裕度。换言之，在主货舱201通风切断时，货运型飞机通风系统100的混合腔10具备双重泄压保护功能。

该排气单向活门52可以看作第二关断活门51的备份，因此，较佳地可以远离第二关断活门51布置，或者布置在与第二关断活门51所处的环境不同的周围环境中。

根据本发明的货运型飞机通风系统100可以应用于货运型飞机新型号中，从而实现主货舱201和驾驶舱202的单独通风，同时提高货运型飞机灭火时的混合腔10的可靠性，特别是使得混合腔10具备双重泄压保护功能，从而提高了安装有根据本发明的货运型飞机通风系统100的货运型飞机的市场竞争力。

如本文所用的表示方位或取向的术语“上游”、“下游”以及用于表示顺序的用语“第一”、“第二”等仅仅是为了使本领域普通技术人员更好地理解以较佳实施例形式示出的本发明的构思，而非用于限制本发明。除非另有说明，否则所有顺序、方位或取向仅用于区分一个元件/部件/结构与另一个元件/部件/结构的目的，并且除非另有说明，否则不表示任何特定顺序、操作顺序、方向或取向。例如，在替代实施例中，“第一制冷组件”可以是“第二制冷组件”，并且“第一通路”可以替代地是指“第二通路”。

综上所述，根据本发明的实施例的货运型飞机通风系统100克服了现有技术中的缺点，实现了预期的发明目的。

虽然以上结合了较佳实施例对本发明的货运型飞机通风系统进行了说明，但是本技术领域的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本发明进行各种修改和变型，这些修改和变型都将落在本发明的权利要求书所要求的范围之内。

Claims (4)

1.一种货运型飞机通风系统（100），所述货运型飞机通风系统用于控制货运型飞机（200）的主货舱（201）和驾驶舱（202）的通风，并且包括：

混合腔（10），所述混合腔接纳来自制冷组件的气体，使得气体在所述混合腔（10）中充分混合，以获得具有期望的温度和压力的气体，所述混合腔（10）中设置有温度传感器和压力传感器，以监控所述混合腔（10）内的温度和压力；

排气活门（20），来自所述主货舱（201）和所述驾驶舱（202）的排气经由所述排气活门（20）排出机外；

第一通路（30），所述第一通路流体连接所述混合腔（10）的气体出口和所述主货舱（201）的气体入口，并且流体连接所述主货舱（201）的气体出口和所述排气活门（20），其中，在所述混合腔（10）的气体出口和所述主货舱（201）的气体入口之间设有第一关断活门（31）；

第二通路（40），所述第二通路流体连接所述混合腔（10）的气体出口和所述驾驶舱（202）的气体入口，并且流体连接所述驾驶舱（202）的气体出口和所述排气活门（20）；以及

第三通路（50），所述第三通路流体连接所述混合腔（10）的气体出口和排气活门（20）；

其中，在所述混合腔（10）的气体出口和所述排气活门（20）之间设有第二关断活门（51）和排气单向活门（52），所述排气单向活门与所述第二关断活门（51）并联布置在所述混合腔（10）的气体出口和所述排气活门（20）之间。

2.根据权利要求1所述的货运型飞机通风系统（100），其特征在于，所述排气单向活门（52）在初始状态下保持闭合，并且在所述混合腔（10）的气体出口和所述排气单向活门（52）之间的压力达到预定压力阈值时，所述排气单向活门（52）打开。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的货运型飞机通风系统（100），其特征在于，所述货运型飞机通风系统还包括控制器（60），所述控制器基于设置在所述货运型飞机通风系统（100）中的传感器的数据，按照预定控制逻辑控制所述第一关断活门（31）和所述第二关断活门（51）的操作。

4.一种货运型飞机通风方法，其特征在于，

1）在未失火工况下，所述方法包括以下步骤：

使来自制冷组件的空气进入混合腔（10），使得气体在所述混合腔（10）中充分混合，以获得具有期望的温度和压力的气体，在所述混合腔（10）中设置温度传感器和压力传感器，以监控所述混合腔（10）内的温度和压力；

使所述混合腔（10）中的气体流经所述混合腔（10）的气体出口与排气活门（20）之间的第一通路（30）和第二通路（40），以分别供入货运型飞机（200）的主货舱（201）和驾驶舱（202），以及

将气体经由所述排气活门（20）排出机外；

2）在所述主货舱（201）着火时，所述方法包括以下步骤：

关断所述第一通路（30）中的第一关断活门（31），以切断所述主货舱（201）供气；并且

打开第三通路（50）的第二关断活门（51），使得所述混合腔（10）的气体通过所述排气活门（20）排出机外；

3）在所述第二关断活门（51）故障时，所述方法还包括以下步骤：

在所述混合腔（10）的气体的压力达到预定压力阈值时，打开第三通路（50）中的与所述第二关断活门（51）并联布置的排气单向活门（52）。