ECS100中。液体冷却环路130可包括定位在飞机的加压机身中的机舱空气换热器132和定位在冲击空气管道119中的液体换热器133。机舱空气换热器132可从再循环机舱空气135提取热量并且将该热量转移到液体冷却环路130的液体介质131中。在一个示例性实施例中，冷却介质131可包括聚乙烯-乙二醇和水(GGW)、PAO、Galden?或其它合适的传热流体。液体介质131可将从机舱170提取的热量传递给液体换热器133从而被提取的热量可被转移到可能流动通过冲击空气管道119的环境冲击空气120。液体介质131可由泵系统驱动，该泵系统总体上由数字134指示。液体介质131可通过管道136传递，该管道136可具有相对小的直径，例如约1/2英寸到约3/4英寸。结果，管道136可在直径相应小的开口中穿过飞机压力隔墙171。
[0026]可能出现一些飞行条件，其中ACMlll的重启可能是期望的，甚至是在飞机处于巡航运行模式中。例如，ECS100可被要求提供额外的冷却以补偿飞机上的一个或多个其它ECS包110的故障。另外，在高于40000英尺的海拔高度上，发动机140可在低压放气端口141产生减少的放气压力水平。在这些条件下，可能令人满意的是重启ACMlll。次高压放气阀157可被打开以允许有限量的高压放气从高压放气端口 142流出并进入喷气泵156。这个动作可允许喷气泵156增加低端口和高端口混合流的压力到高于放气端口 141单独所能提供的水平并且满足了 ECS100的需要或其它的下游要求，例如机翼除冰系统。旁通阀121此时可被关闭并且ACMlll的冷却涡轮机112可开始运行。
[0027]现在参照图2，以示意图的形式示出了可被用于图1的ECS100的运行的另一发动机放气端口布置的示例性实施例。发动机208可被设置有三个放气端口，低压放气端口202、中等压力放气端口 204和高压放气端口 206。端口 202、204、和206可被选择性地分别通过放气阀210、212和214联接到放气管道系统158。在运行时，高压放气端口 206可在基于地面的运行、飞行中的待机着陆或在飞机的下降期间供应放气。在高于25000英尺的海拔高度上，低压放气端口 202可被用于供应放气到低放气ECS100，其可正在上述的换热器冷却模式中运行。中等压力放气端口 204可仅在最高巡航海拔高度中的一些上，例如高于40000英尺，以及在ECS单个包故障模式运行时被选择，在所述故障模式运行时要求涡轮机膨胀冷却以提供足够的飞机冷气能力。中等压力放气端口 204可被定位成当ECS100被联接到中等压力放气端口 204时，ECS100能在旁通阀121处于关闭位置的情况下在巡航中的全部飞机海拔高度上以最大流量运行。
[0028]再向回参照图1，可以看到控制器160可被包含在ECS100中。控制器160可接收飞机操作信号161并且产生阀控制命令162，该命令可根据各种不同的飞机运行模式协调图1的阀151、152、157和121和/或阀210、212和214的操作。
[0029]例如，控制器160在飞机的下降期间可命令高压放气阀214将放气管道系统158联接到发动机208的高压放气端口 206并且在飞机飞行的起飞、爬升和巡航阶段期间命令低压放气阀210将放气管道系统158联接到发动机208的低压放气端口 202。另外，该控制器可在高于约40000英尺的高度上的飞机巡航期间或者在要求比低放气端口所能提供的更高的压力的情况下命令中等压力放气阀212将放气管道系统158联接到发动机208的中等压力放气端口 204。
[0030]控制器160可被设置为优化ECS100和放气系统150的运行使得最低压力放气端口被选择，以与ECS运行模式一起，满足飞机机舱和其它放气用户系统，例如机翼除冰，的空气流、温度和压力要求，并具有最小化发动机燃料燃烧的效果。
[0031 ] 现在参照图3，流程图300、400、500和600可示出了用于操作飞机发动机和依赖发动机放气作为空气流和动力源的环境控制系统(ECS)、以及放气系统的方法。
[0032]流程图300可示出了用于在飞机处于巡航、或其它高海拔操作模式中时操作发动机和ECS的方法。在步骤302，高度阀可被打开并且低压放气端口可被选择，(例如旁通阀121可被打开并且ECS100可被联接到发动机140的放气端口 141)。在步骤304，放气可绕过涡轮机和水处理部件(例如，放气可绕过冷却涡轮机112和水管理组件115并且由此经历了减少的压降)。放气流此时可流动通过主换热器117、单向阀116、次换热器118和高度阀121并且直接流到混合歧管122和飞机机舱170。主换热器和次换热器可被定位在冲击空气管道119内并且因此可由冲击空气120冷却)。在步骤306，再循环的机舱空气可由环境空气热汇冷却，过程可在步骤308内直接执行。在任选的步骤310中，热量可被间接地从机舱转移到液体冷却环路内，(例如，机舱换热器132可从再循环机舱空气收集热量)。液体介质131可被传递到飞机的冲击空气管道119。热量可在换热器133内被从液体介质131转移到冲击空气管道119内的冲击空气120中)。
[0033]流程图400可示出了飞机在外部空气不足以冷到冷却放气以满足机舱冷却要求的相对低海拔高度上时操作发动机和ECS的方法。在步骤402中，旁通高度阀可被关闭，这导致了放气流动通过一个或多个ECS涡轮机，在那里其压力减少引起了额外的冷却。在这个模式中，发动机动力设置可使得低放气端口可通常提供足够的压力以供ECS的运行。
[0034]流程图500可示出了用于在飞机处于怠速运行模式中时操作发动机和ECS的方法。在步骤502中，可选择最高放气端口，(例如，放气端口 142可被连接到放气系统150)。
[0035]流程图600可示出了在异常条件下，例如在ECS包中的一个出现故障的情况下或者当飞机可能在极高海拔高度上飞行时，在该极高高度上发动机产生相对低的放气压力，或者当ECS之外的任一个其它系统(例如，机翼除冰、空气驱动的泵)也要求比名义压力更高的压力时，操作发动机和ECS的方法。
[0036]步骤602到608可在两放气端口发动机构造中执行。在步骤602，旁通阀可被打开并且低放气端口可被选择。(例如，旁通阀121可被打开并且放气端口 141可被选择)。在步骤604中，来自低放气端口的传递压力可通过操作喷射泵(例如，可操作喷射泵156)来增加。在步骤606中，高放气端口可被打开以调节喷射泵中的流量，(例如，来自端口 142的放气可被采用以调节通过喷射泵156的流量)，在步骤608中导致了来自喷射泵的传递压力高于低级放气压力。替换地，步骤306和308或310可被采用以增加ECS冷却能力。
[0037]步骤612可被在三放气端口发动机构造中采用。在这个过程中，旁通阀可被关闭并且放气可被从中等放气端口提取(例如，旁通阀121可被关闭并且放气可从放气端口 204提取)。
[0038]当发动机208被以三端口模式操作时，可操作的放气端口可被根据如下来选择:a)为正常运行选择最低压力放气，b)当飞机经历了 ECS单个包故障、在40000英尺或更高处飞行或冷却要求不能仅用环境空气冷却满足时，或者其它用户系统压力要求超过了低放气端口的压力时，选择中等压力放气端口 ；以及c)为下降或发动机以怠速动力运行时的条件选择最高放气端口。
[0039]当然，应该理解前面是与本发明的示例性实施例相关并且在不脱离本发明的精神和范围的前提下可进行改变，本发明的范围在随后的权利要求中公开。
【主权项】
1.一种构造成以第一模式和第二模式运行的飞机环境控制系统(ECS)( 100)，该ECS包括: 空气循环机(ACM) (111): 旁通阀(121 )，其定位成允许放气绕过所述空气循环机使得当所述旁通阀打开时，所述ECS以放气处于第一压力的所述第一模式运行，并且当所述旁通阀关闭时，所述ECS以处于第二放气压力的所述第二模式运行，所述第二放气压力高于所述第一放气压力；以及 放气系统控制器(150)和ECS控制器(160)，其构造成选择性地将飞机的发动机(140、208)的高压放气端口(142、206)或低压放气端口(141、202)联接到所述ECS并控制所述旁通阀的位置。2.如权利要求1所述的系统，还包括主换热器(117)和次换热器(118)，它们每一个都被定位在所述飞机的冲击空气管道(119)中，所述主换热器和所述次换热器被构造成使得当所述ECS以所述第一模式运行时所述放气仅在所述主换热器和所述次换热器内被冷却。3.如权利要求1所述的系统，其中，所述ECS控制器(160)被构造成: a)在所述飞机正飞行在高于约25000英尺的海拔高度时命令打开所述旁通阀(121);以及 b)在所述飞机正以地面滑行模式运行、爬升、待机着陆、或下降到低于约25000英尺的海拔高度时，命令关闭所述旁通阀(121 )。4.如权利要求1所述的系统，还包括: 液体冷却环路(130)，其包括: 定位在所述飞机的冲击空气管道(119)中的液体换热器(133)， 定位在所述飞机的加压区域中的机舱空气换热器(132)，以及 互连所述换热器(132和133)的管道(136)，所述管道被构造成能实现通过所述换热器的液体冷却介质(131)的循环， 其中来自机舱(135)的空气的一部分在所述机舱空气换热器(132)中由所述液体介质(131)冷却并且被再循环到所述机舱，以及 其中所述液体介质在所述液体换热器(133)中由冲击空气(120)冷却并且被再循环到所述机舱空气换热器(132)中。
【专利摘要】本发明涉及低压放气飞机环境控制系统。一种构造成以第一模式和第二模式运行的飞机环境控制系统（ECS）。ECS可包括空气循环机（ACM）、定位成允许放气绕过所述空气循环机的旁通阀，使得当所述旁通阀打开时，所述ECS以放气处于第一压力的所述第一模式运行，并且当所述旁通阀关闭时，所述ECS以处于第二放气压力的所述第二模式运行，所述第二放气压力高于所述第一放气压力。放气系统控制器和ECS控制器可被构造成选择性地将飞机的发动机的高压或低压放气端口联接到ECS并控制旁通阀的位置。
【IPC分类】B64D13/06
【公开号】CN104890878
【申请号】CN201510099355
【发明人】M.A.荣克尔斯, R.阿拉基
【申请人】霍尼韦尔国际公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月6日
【公告号】US20150251765