一种飞机保压油箱的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种飞机保压油箱。油箱保压系统由油箱、加油口、通气口、输油管、切断阀、单向活门和油箱静压传感器组成，不需要增加气源，即可避免油箱内燃油发生沸腾现象，避免供油管路内出现气塞现象，以最小的结构重量实现飞机高空的安全供油，是一种简单易行可靠性高的保压油箱。
【专利说明】一种飞机保压油箱
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种飞机保压油箱，属于航空飞行器【技术领域】。
【背景技术】
[0002]飞机用航空煤油是碳氢化合物，其特点是容易挥发、饱和蒸汽压高并且吸湿性强。飞机在高空飞行，给燃油系统的正常工作也带来一些问题。因为高空空气稀薄，大气压力急剧下降，油箱里的燃油表面压力降低到饱和蒸汽压以下，燃油就会沸腾起来，造成剧烈的蒸发。飞机飞行高度超过7620m (25000ft)，如果飞机油箱与大气连通，航空煤油就会发生沸腾现象。特别是油路弯管接头处，燃油的局部流速较大，局部压力降低，不仅燃油本身会蒸发，而且溶解于燃油中的空气也会分离出来，燃油蒸汽会穿过通气系统逸入大气中，造成损失，缩短飞机航程。更严重的是，剧烈的蒸发和大量的空气泡会造成供油管路堵塞，称之为气塞现象，它将破坏发动机的正常供油，轻则造成发动机推力下降，重则导致发动机停车。为了防止气塞现象，必须保持油箱内油面压力在任何高度上都大于燃油的饱和蒸汽压。航空汽油与航空煤油一样，也具有这样的特点。
[0003]所以，一般航空飞行器如果升限小于7620m，在飞机燃油系统设计中，利用通气管路将飞机油箱与大气相通，保持油箱内外压力一致，即可保证供油顺畅，也可免除飞机油箱结构受压变形或渗漏。如果飞行器巡航高度和升限超过7620m，都要在油箱上增加气源，向油箱内补气调整油箱内气体压力，保证油箱内压力不低于7620m的大气静压，避免油箱内燃油发生沸腾现象，避免供油管路内出现气塞现象，保证供油安全。
[0004]某些航空飞行器正常巡航高度在7620m以下，飞机的升限超过7620m，正常飞行时油箱完全可以按通气油箱设计，而飞机偶尔在升限高度短时间飞行时又需要对油箱进行保压，如果选用传统的增压油箱设计，配备独立的气源、气泵和管路等设备又使油箱结构变得复杂、结构重量大、占用机上空间也大，同时飞机成本也提高。
[0005]所以，有必要针对此种使用需求设计一种飞机保压油箱，以最小的结构重量和成本实现对飞机油箱的保压。
【发明内容】
[0006]本发明为解决此问题，提出了一种飞机保压油箱及使用方法，可实现对正常巡航高度在7620m以下，又有短时间超过7620m飞行需求的飞机的油箱进行保压。
[0007]本发明采用的技术方案如下:
[0008](I)飞机保压油箱见附图1由油箱、加油口、通气口、输油路、切断阀、单向活门和静压传感器组成。
[0009](2)飞机保压油箱的加油口在加注完燃油后应气密密封。
[0010](3)在飞机整个飞行包线内飞行高度均小于7620m的情况下，切断阀一直处于打开状态，油箱通过通气口与外界大气相通，油箱处于通气状态，切断阀、单向活门和静压传感器都不工作。
[0011](4)在飞机整个飞行包线内飞机最大飞行高度超过7620m时，应在6000?7000m关闭切断阀，油箱进入保压状态，飞机可继续爬升。当飞机从最大飞行高度下降到7620m以下时应立即打开切断阀，使油箱与外界大气连通，此为油箱保压工作状态下中切断阀的工作方式。
[0012](5)飞机保压油箱最长保压工作时间按以下方法确定:
[0013]关闭切断阀时的飞行高度的大气静压和大气绝对温度分别为Ph(单位:Pa)和TH(单位:K)，飞机的平均耗油率为Cf(单位:L/h，升每小时)，飞机油箱的总容积为Vtl(单位:L)，关闭切断阀时的燃油体积为Vh(单位:L)，7620m高度的大气静压和大气绝对温度分别为P7620 (单位:Pa)和T7620 (单位:K)，t (单位:h)为保压工作时间，根据理想气体状态方程有:
_4] Ph.(K - = P..(K -vH + cF.t)
Th^7620
Pg.,762。.(^o ~ ^y) + Y _ Y
[0015]则、=P1^.ThH °
[0016]保压油箱在使用过程中，当切断阀关闭时开始计时，保证t时刻前飞机下降到7620m以下。
[0017](6)飞机保压油箱备有两个单向活门，正常保压工作情况下油箱内压力大于外界压力，单向活门处于关闭状态，在飞机下降过程中如果切断阀发生故障无法打开，在飞机飞行高度低于7620m外界压力大于油箱内部压力时，单向活门可以自行打开向油箱内补气，防止油箱被大气压压坏，起到保护油箱的作用。选用两个单向活门是为了增加系统可靠性，两个单向活门只要有一个打开就可以给油箱内补气。
[0018](7)飞机保压油箱备有静压传感器，可监控油箱内压力，当油箱内压力异常，保压系统失效时，可起到预警作用，提示飞机降低飞行高度。静压传感器是此保压系统的选装设备，无静压传感器系统也可正常工作。
[0019](8)飞机保压油箱在保压工作时，应保证油箱结构可以承受油箱内外的压力差。
[0020]本发明的优点在于:结构原理简单、系统重量轻，是一种简单易行可靠性高的保压油箱。适合巡航高度低于7620m，升限高于7620m的飞机选用。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为飞机保压油箱原理图
[0022]图中:1.油箱加油口，2.切断阀，3.单向活门，4.通气口，5.静压传感器，6.输油管。
实施例
[0023]假设某飞机装备航空活塞发动机，巡航高度6000?7000m，油箱容积900L，飞机平均耗油率20L/h，需要在8000m升限高度飞行，加装了本专利的保压油箱，可在6500m高度关闭切断阀，如此时油箱内剩余燃油500L，则油箱的保压工作时间为2.7h。
【权利要求】
1.一种飞机保压油箱由油箱、加油口、通气口、输油管、切断阀、单向活门和静压传感器组成。
2.权利要求1所述的飞机保压油箱的加油口在加注完燃油后应气密密封。
3.权利要求1所述的飞机保压油箱，在飞机整个飞行包线内飞行高度均小于7620m的情况下，切断阀一直处于打开状态，油箱通过通气口始终与外界大气相通，油箱处于通气状态。
4.权利要求1所述的飞机保压油箱，在飞机整个飞行包线内飞机最大飞行高度超过7620m时，应在6000?7000m关闭切断阀，油箱进入保压状态，飞机可继续爬升。当飞机从最大飞行高度下降到7620m以下时应立即打开切断阀，使油箱与外界大气连通。
5.权利要求1所述的飞机保压油箱最长保压工作时间按以下方法确定: 关闭切断阀时的飞行高度的大气静压和大气绝对温度分别为PH(单位:Pa)和TH(单位:K)，飞机的平均耗油率为Cf (单位:L/h，升每小时)，飞机油箱的总容积为Vtl (单位:L)，关闭切断阀时的燃油体积为Vh(单位:L)，7620m高度的大气静压和大气绝对温度分别为P7620 (单位=Pa)和T7620 (单位:K)，t (单位:h)为保压工作时间，则有:
Ph.^7620 '(^0 ~ ^h) _ Y , Y
PτvH十? t — _,7620 1H__ — ^
6.权利要求1所述的飞机保压油箱备有两个单向活门，正常保压工作情况下油箱内压力大于外界压力，单向活门处于关闭状态。如飞机在下降过程中切断阀发生故障无法打开，在飞机飞行高度低于7620m外界压力大于油箱内部压力时，单向活门可以自行打开向油箱内补气，防止油箱被大气压压坏，起到保护油箱的作用。
7.权利要求1所述的飞机保压油箱备有静压传感器，可监控油箱内压力，当油箱内压力异常，保压系统失效时，可起到预警作用，提示飞机降低飞行高度。
8.权利要求1所述的飞机保压油箱在保压工作时，应保证油箱结构可以承受油箱内外的压力差。
9.权利要求1所述的飞机保压油箱结构简单重量轻，以最小的重量实现了飞机油箱的保压工作，适合巡航高度低于7620m，升限高于7620m的飞机选用。
【文档编号】B64D37/02GK104176262SQ201410468451
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】马铁林, 向锦武, 秦博, 白湘波, 薛普 申请人:北京航空航天大学