WO2006104427A1 - Aircraft gas-dividing and gas-distributing system - Google Patents
Aircraft gas-dividing and gas-distributing system Download PDFInfo
- Publication number
- WO2006104427A1 WO2006104427A1 PCT/RU2006/000150 RU2006000150W WO2006104427A1 WO 2006104427 A1 WO2006104427 A1 WO 2006104427A1 RU 2006000150 W RU2006000150 W RU 2006000150W WO 2006104427 A1 WO2006104427 A1 WO 2006104427A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- air
- oxygen
- enriched
- line
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D37/00—Arrangements in connection with fuel supply for power plant
- B64D37/32—Safety measures not otherwise provided for, e.g. preventing explosive conditions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space
- B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space the air being conditioned
- B64D2013/0603—Environmental Control Systems
- B64D2013/0677—Environmental Control Systems comprising on board oxygen generator systems
Definitions
- the invention relates to systems for the separation of air into nitrogen and oxygen and their distribution for use in aircraft.
- a known generator for creating an inert technological environment (RF patent for Ns 2223138 dated August 15, 2002), in the gas separation unit of which gas separators with semipermeable hollow fiber or flat polymer membranes are installed.
- This generator provides the production of high concentration nitrogen and, accordingly, the separation of high concentration oxygen.
- the oxygen produced is not used in the production cycle.
- An oxygen / inert gas generator with two gas separation units is also known (Patte Application Publication Ns US 2003/0233936 A1 dated December 25, 2003), each of which has two types of membrane gas separators: in one, HFM-type semi-permeable hollow fiber membranes for generation as the main nitrogen product (OBIGGS), oxygen as a by-product is not used on the aircraft and is discharged into the atmosphere; in another (block) - molecular sieves using the adsorption process-PSA - to separate air into nitrogen and oxygen.
- OBOGS oxygen separation
- nitrogen is directed to the fuel space of the tanks and to the luggage compartment of the aircraft.
- a disadvantage of the known methods is the creation of separate systems for the production and use of nitrogen or oxygen, or the insufficiently effective use of one of the separated gases, in particular, upon receipt of oxygen in these generators.
- the present invention proposes the expansion of the possibilities of using products obtained in gas generators, in particular oxygen. This is achieved by using a mixture obtained in a gas separation generator and enriched with oxygen in an aircraft engine, in particular in a combustion chamber of an engine.
- SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the use of oxygen-enriched air in the aircraft engine can significantly improve its quality indicators, gas-dynamic and environmental, leading to lower fuel consumption, lower engine mass, increased combustion chamber life, a significant reduction in the emission of harmful impurities from the engine exhaust into the atmosphere, and a decrease in the likelihood of burning through the chamber wall combustion, reducing the growth of soot and carbon deposits, etc.
- oxygen-enriched air separated in the generator is supplied to the combustion chambers of the main engines through a spraying device, for example, through an ejector, which ensures a more uniform temperature distribution in the chamber.
- the present invention also provides for the mixing of oxygen-enriched air in a mixer mounted in the output line of an oxygen-enriched air supply generator with air supplied from an air conditioning line to ensure fire safety of the engine and the aircraft as a whole.
- the system provides control and adjustment equipment that allows you to control the process of air distribution in different flight modes.
- the system can functionally be connected with the elements of the APU and / or technical compartments for supplying, if necessary, air enriched with oxygen or nitrogen.
- FIG. presents a diagram of the inventive system.
- the gas separation and gas distribution system of an aircraft includes air / nitrogen / oxygen separation generators 1, the main elements of which are separation membranes.
- Membranes may be of the prior art type: semi-permeable half-fiber
- SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) membranes or molecular sieves.
- Generators 1 by input line 2 are connected to the line of the air conditioning system 3, into which air is supplied from the corresponding stage of the compressor of the marching engine 4.
- generator 1 with the required number of membranes can be used, in this case 3 membranes, to obtain the required amount of gas.
- the lines After passing the generators, the lines are combined and form a single output line 5 for supplying air enriched with nitrogen, and a single output line 6 for supplying air enriched with oxygen.
- the line 5 usually provides nitrogen-enriched air to the fuel space of the fuel tanks via line 7.
- the oxygen-rich air line 6, in the present invention it is connected with the combustion chambers 11 of the main engine 4.
- a spraying device 12 for example, an ejector, is installed in the highway 6.
- the supply of oxygen-enriched air to the combustion chambers 11 increases the efficiency of fuel combustion, and, as a result, improves the environmental characteristics of the combustion products, reduces the pollution of the walls of the combustion chambers, etc.
- the introduction of atomization means 12 further improves these characteristics by increasing the mixing efficiency of all gas liquid components in the combustion chamber 11.
- a mixer 13 may be installed in the system of the present invention. This mixer may provide additional air flow through a bypass line 14 from the air conditioning system 3 to the oxygen-enriched air supply line 6. Such air bypass in different modes regulates the oxygen concentration in the line 6, in order to avoid an explosion-fire situation at the entrance to the combustion chamber 11.
- the input line 2 of the system is connected (via the air conditioning system) with line 15 to the APU 9 for ensuring the supply of the required amount of air to the generators 1.
- the combustion chambers of the APU 9 may be connected to the highway 6 through line 16, also through the spraying means.
- the system is equipped with various control and regulation equipment, for example, controlled valves 17 and 18, a pressure and oxygen concentration sensor 19, non-return valves 20 and 21.
- controlled valves 17 and 18 a controlled valve 17 in some modes, for example, in an emergency, the supply line 6 oxygen-enriched air is associated with oxygen supply elements in the crew cabin and in the passenger cabin.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
СИСТЕМА ГАЗОРАЗДЕЛЕНИЯ И ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ САМОЛЕТА
Изобретение относится к системам разделения воздуха на азот и кислород и распределения их для использования в летательных аппаратах.
Известен генератор для создания инертной технологической среды (патент РФ за Ns 2223138 от 15 августа 2002 года), в газоразделительном блоке которого установлены газоразделители с полупроницаемыми половолоконными или плоскими полимерными мембранами. Этот генератор обеспечивает выработку азота высокой концентрации и, соответственно, отделение кислорода высокой концентрации. Однако производимый кислород в технологическом цикле не используется.
Известен также генератор кислорода/инертного газа с двумя газоразделительными блоками (Раtепt Application Publication Ns US 2003/0233936 A1 от 25 декабря 2003 года), в каждом из которых установлено два типа мембранных газоразделителей: в одном - полупроницаемые половолоконные мембраны типа HFM для генерирования в качестве основного продукта азота (OBIGGS), кислород как побочный продукт не используется на летательном аппарате и сбрасывается в атмосферу; в другом (блоке) - молекулярные сита с применением процесса адсорбции-РSА - для разделения воздуха на азот и кислород. Приоритет в последнем случае отдается отделению кислорода (OBOGS), используемого для дыхания в пассажирской кабине и в масках, а азот направляется в надтопливное пространство баков и в багажный отсек самолета.
Недостатком известных методов является создание отдельных систем для получения и использования азота или кислорода, либо к недостаточно эффективному использованию одного из разделенных газов, в частности, при получении в этих генераторах кислорода.
В настоящем изобретении предлагается расширение возможностей использования продуктов, получаемых в газовых генераторах, в частности кислорода. Это достигается применением смеси, полученной в газоразделительном генераторе и обогащенной кислородом, в двигателе летательного аппарата, в частности, в камере сгорания двигателя. Такое
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
применение обогащенного кислородом воздуха в двигателе летательного аппарата позволяет существенно повысить его качественные показатели, газодинамические и экологические, приводящие к уменьшению расхода топлива, снижению массы двигателя, повышению ресурса камеры сгорания, значительному снижению выбросов вредных примесей на выхлопе двигателя в атмосферу, уменьшению вероятности прожога стенки камеры сгорания, снижению нароста сажи и нагарообразования и т. п.
Для решения этой задачи обогащенный кислородом воздух, отделенный в генераторе, подводится к камерам сгорания маршевых двигателей через средство распыления, например, через эжектор, чем обеспечивается большая равномерность распределения температуры в камере.
В настоящем изобретении также предусматривается смешение обогащенного кислородом воздуха в смесителе, установленном в выходной магистрали генератора подачи воздуха, обогащенного кислородом, с воздухом, подаваемым из магистрали кондиционирования, для обеспечения противопожарной безопасности двигателя и летательного аппарата в целом.
В системе предусмотрена контрольно-регулировочная аппаратура, позволяющая контролировать процесс распределения воздуха на разных режимах полета.
Система функционально может быть связана с элементами ВСУ и/или техотсеков для подачи в них в случае необходимости воздуха, обогащенного кислородом или азотом.
Настоящее изобретение будет более понятно с учетом нижеследующего описания предпочтительных примеров осуществления со ссылками на сопроводительные чертежи, где на фиг. представлена схема заявляемой системы.
Предлагаемая в настоящем изобретении система газоразделения и газораспределения самолета включает в себя генераторы 1 разделения воздуха на азот/ кислород, основными элементами которых являются rазоразделительные мембраны. Мембраны могут быть известного из предшествующего уровня техники типа: полупроницаемые полуволоконные
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
мембраны или молекулярные сита. Генераторы 1 входной магистралью 2 соединены с линией системы кондиционирования 3, в которую подается воздух из соответствующей ступени компрессора маршевого двигателя 4. Для каждой отдельной заявляемой системы (для каждого маршевого двигателя и ВСУ) может использоваться генератор 1 с необходимым количеством мембран, в данном случае указано 3 мембраны, для получения необходимого количества газа. Однако, в каждом конкретном случае количество систем, а также количество мембран в генераторе может изменяться в зависимости от расчетных условий. Входная магистраль 2 соединена с системой кондиционирования 3 в такой точке, где обеспечиваются приблизительно следующие параметры воздуха: давление P ~ 2,5 ати (245,15 КПа); t = 50°-60°C. После прохождения генераторов линии объединяются и образуют единую выходную магистраль 5 подачи воздуха, обогащенного азотом, и единую выходную магистраль 6 подачи воздуха, обогащенного кислородом. Надо понимать, что после генераторов 1 воздух имеет очень высокую концентрацию кислорода и азота, порядка 96%, и термин "обогащенный" следует понимать, исходя из приблизительно такой концентрации. Магистраль 5 обычно обеспечивает подачу обогащенного азотом воздуха в надтопливное пространство топливных баков по линии 7. Кроме того, в настоящем изобретении для обеспечения пожарной безопасности такой воздух может подаваться в техотсек 8 или в отсек ВСУ 9 по линии 10. Магистраль 6 воздуха, обогащенного кислородом, в настоящем изобретении связана с камерами сгорания 11 маршевого двигателя 4. На входе в камеры сгорания 11 в магистрали 6 установлено средство распыления 12, например, эжектор. Подача воздуха, обогащенного кислородом, в камеры сгорания 11 повышает эффективность сгорания топлива, и, как следствие этого, улучшает экологические характеристики продуктов сгорания, уменьшает загрязненность стенок камер сгорания и др. Введение средства распыления 12 дополнительно улучшает указанные характеристики путем повышения эффективности смешивания всех газово-жидкостных компонентов в камере сгорания 11.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
В системе, соответствующей настоящему изобретению, может быть установлен смеситель 13. Этот смеситель может обеспечивать дополнительный поток воздуха по перепускной линии 14 из системы кондиционирования 3 в магистраль 6 подачи обогащенного кислородом воздуха. Такой перепуск воздуха на разных режимах регулирует концентрацию кислорода в магистрали 6, чтобы избежать взрывопожарную ситуацию на входе в камеры сгорания 11.
На режимах взлета и набора самолетом высоты, т. е. до наступления крейсерского режима, когда возможности маршевого двигателя 4 не позволяют в полной мере обеспечить генераторы 1 достаточным количеством воздуха, входная магистраль 2 системы соединена (через систему кондиционирования) линией 15 с ВСУ 9 для обеспечения подачи необходимого количества воздуха в генераторы 1. С камерами сгорания ВСУ 9 может быть связана магистраль 6 по линии 16, также через средство распыления.
Кроме того, система снабжена различной контрольно-регулировочной аппаратурой, например, управляемыми кранами 17 и 18, датчиком 19 контроля давления и концентрации кислорода, обратными клапанами 20 и 21. Через управляемый кран 17 на некоторых режимах, например, в аварийной ситуации, магистраль 6 подачи обогащенного кислородом воздуха связывается с элементами подачи кислорода в кабину экипажа и в пассажирскую кабину.
Следует понимать, что представленные в данном описании предпочтительные примеры выполнения настоящей системы никак не ограничивают заявляемое изобретение, и можно представить дополнительные модификации системы, объем которой ограничивается только представленной далее формулой изобретения.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
Claims
1. Система газоразделения и газораспределения самолета, содержащая генератор кислорода / азота, входной магистралью соединенный с системой кондиционирования, а выходной магистралью подачи воздуха, обогащенного азотом, связанный с системой наддува топливных баков, при этом выходная магистраль генератора подачи воздуха, обогащенного кислородом, соединена с камерами сгорания маршевого двигателя самолета и снабжена контрольно-регулировочной аппаратурой, а перед входом в камеры сгорания - средством распыления для повышения эффективности сгорания.
2. Система по п. 1 , в которой контрольно-регулировочная аппаратура содержит смеситель газа, установленный в указанной выходной магистрали воздуха, обогащенного кислородом, и соединенный перепускной линией с системой кондиционирования для перепуска части воздуха из системы кондиционирования в указанную выпускную магистраль воздуха, обогащенного кислородом.
3. Система по п. 1 , в которой указанный генератор кислорода / азота указанной входной магистралью дополнительно соединен с ВСУ для приема воздуха до крейсерского режима полета самолета.
4. Система по п. 2, в которой указанная выходная магистраль воздуха, обогащенного кислородом, дополнительно соединена с ВСУ.
5. Система по п. 2, в которой указанное средство распыления воздуха, обогащенного кислородом, выполнено в виде эжектора.
6. Система по п. 2, в которой выходная магистраль воздуха, обогащенного азотом, дополнительно соединена с техотсеком и отсеком ВСУ.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005109257 | 2005-03-31 | ||
| RU2005109257/11A RU2284283C1 (ru) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | Система газоразделения и газораспределения самолета |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2006104427A1 true WO2006104427A1 (en) | 2006-10-05 |
Family
ID=37053625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2006/000150 Ceased WO2006104427A1 (en) | 2005-03-31 | 2006-03-30 | Aircraft gas-dividing and gas-distributing system |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2284283C1 (ru) |
| WO (1) | WO2006104427A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3044637B1 (fr) * | 2015-12-03 | 2017-12-01 | Zodiac Aerotechnics | Systeme d'inertage d'un reservoir de carburant d'un aeronef, adapte pour calculer la quantite d'oxygene presente dans un gaz d'inertage injecte dans ledit reservoir |
| FR3061774B1 (fr) * | 2017-01-09 | 2021-10-08 | Zodiac Aerotechnics | Dispositif de mesure de la quantite d'oxygene presente dans un gaz, et module de separation d'air comprenant un tel dispositif de mesure |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9410A (en) * | 1852-11-16 | Improvement in printing-presses | ||
| US4827716A (en) * | 1987-12-14 | 1989-05-09 | Sundstrand Corporation | Dual function gas generation system for on board installation on turbine powered aircraft |
| US5131225A (en) * | 1990-08-31 | 1992-07-21 | Sundstrand Corporation | Apparatus for separating and compressing oxygen from an air stream |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6997970B2 (en) * | 2002-06-25 | 2006-02-14 | Carleton Life Support Systems, Inc. | Oxygen/inert gas generator |
-
2005
- 2005-03-31 RU RU2005109257/11A patent/RU2284283C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-03-30 WO PCT/RU2006/000150 patent/WO2006104427A1/ru not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9410A (en) * | 1852-11-16 | Improvement in printing-presses | ||
| US4827716A (en) * | 1987-12-14 | 1989-05-09 | Sundstrand Corporation | Dual function gas generation system for on board installation on turbine powered aircraft |
| US5131225A (en) * | 1990-08-31 | 1992-07-21 | Sundstrand Corporation | Apparatus for separating and compressing oxygen from an air stream |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2284283C1 (ru) | 2006-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1375349B1 (en) | Oxygen/inert gas generator | |
| US7374601B2 (en) | Air separation system and method with modulated warning flow | |
| RU2433067C2 (ru) | Система улучшения качества воздуха в герметической кабине воздушного судна | |
| US20060243859A1 (en) | On-board system for generating and supplying oxygen and nitrogen | |
| US7550218B2 (en) | Apparatus for producing water onboard of a craft driven by a power plant | |
| US7445659B2 (en) | Ejector to reduce permeate backpressure of air separation module | |
| RU2673123C2 (ru) | Способ и устройство для снабжения инертным газом топливного бака | |
| US7608131B2 (en) | Three flow architecture and method for aircraft OBIGGS | |
| EP3159265B1 (en) | Aircraft with an air supply system for reducing an effective altitude of a flight deck | |
| EP3441128B1 (en) | Inert gas generating system and method | |
| US20060130819A1 (en) | Method for operating an internal combustion engine of a vehicle, especially a motor vehicle, and device for implementing said method | |
| RU2733075C2 (ru) | Система генерации инертного газа и система инертирования для топливного бака воздушного судна, в которой применяется указанная система генерации инертного газа | |
| RU2284283C1 (ru) | Система газоразделения и газораспределения самолета | |
| US20190046924A1 (en) | Inert gas generating system | |
| JP4345917B2 (ja) | ガス発生システム、およびガス発生方法 | |
| EP1354794B1 (de) | Anordnung zur Erzeugung von Wasser an Bord eines Luftfahrzeuges | |
| US20200116090A1 (en) | Vehicle oxygen-enriched cabin air system | |
| US7442238B2 (en) | Means for air fractionization | |
| FR2863585A1 (fr) | Aeronef de transport |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: RU |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 06733258 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |