CN104260891B - 一种用于通风加热飞机货舱的方法及*** - Google Patents

一种用于通风加热飞机货舱的方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于通风加热飞机货舱的***,所述***包括:第一温度传感器,其用于检测货舱内的温度;加热风扇;换热器;通风风扇;加热元件,其安装在货舱地板下部;以及控制器,其用于当所述货舱内的温度低于温度设定值时确定所述加热风扇的转速并且启动所述加热风扇;其中,所述加热风扇将热空气通入所述换热器的热边,以加热经过所述换热器的冷边的来自货舱内和货舱周围区域的空气,以产生加热货舱的通风空气;并且其中,经过所述换热器的热边的热空气经由所述加热元件被分配至所述货舱底部,以对所述货舱底部进行加热,并且所述加热货舱的通风空气经由所述通风风扇被分配至所述货舱内,以对所述货舱进行加热。

Description

一种用于通风加热飞机货舱的方法及***
技术领域
本发明涉及一种用于通风加热飞机货舱的方法及装置。
背景技术
由于商用飞机运营范围广,使用环境特殊,外部环境变化较大,飞机在巡航状态下,货舱内的温度会随着外界温度的急剧降低而下降。正常巡航状态下,飞机外部的大气温度在-30℃至-70℃之间,由于货舱内部无发热设备和生物,若不对货舱进行通风和加热,飞机货的温度会降低到0℃以下,若要在飞机货舱内运送活物,活物将无法长时间耐受这样的低温。因此,当飞机有运送活物的要求时,都会对飞机货舱进行通风加热。
目前,大多数飞机的货舱通风加热采用电加热器对通风空气进行加热,或者用来自APU、发动机的高温热空气对通风空气进行配平加热。但无论是电加热器,还是高温热配平空气,最终都将转化为飞机的燃油消耗,增加飞机货舱加热的经济成本。
此外,飞机货舱内通常会装大量的行李或货物,这些行李和货物占据了货舱内的大多数空间。因此对货舱通风空气加热时,由于通风空气会被货物阻挡、隔断,很难在货舱内流通。进一步地,由于货舱底部堆放货物,货舱底部无法被加热。因此,目前的飞机货舱通风加热的方式,无法对货舱底部加热,货舱通风加热效果容易受到货舱内装载货物的影响,货舱温度难以控制,货舱内的温度均匀性也非常差。
图1示出了飞机货舱的横截面图。如图1所示,货舱顶部为客舱地板下部夹层,货舱两侧是货舱三角区,货舱三角区与客舱相通,客舱内的空气经由货舱三角区排出机舱外。货舱三角区靠近蒙皮的一侧铺设有绝热隔声层。因此,货舱三角区的空气温度与客舱内的空气温度非常接近。
此外,如图1所示货舱底部靠近飞机的腹部,由于飞机底部铺设绝热层时,由于容易积水受潮,遭到腐蚀,飞机货舱底部通常不铺设绝热隔声层。另一方面,由于货舱底部的金属结构件导热性非常好,因此,飞机货舱底部的温度在巡航状态下非常低,飞机货舱底部是货舱UA值(用于计算散热量和热载荷)最大的区域。因此,货舱底部占了飞机货舱散热量的绝大部分,货舱底部也是飞机巡航状态下温度最低的区域。
所以,对货舱加热时,若能减小货舱底部散热量,就可大大提高货舱的通风加热效率,改善货舱内顶部热、下部冷的温度分层现象,也可以克服直接给货舱通空气效率低的缺点。
目前,民航飞机货舱加热采用的都是对货舱通风空气加热的方式。有的飞机是在货舱通风管道的入口端加装加热器,对货舱通风空气进行加热;有的飞机是对货舱的通风空气进行热配平。这两种方式需要消耗飞机的电能或来自发动机的热配平空气,最终都会间接地增加飞机的燃油消耗量。另外,这两种货舱加热方式都受货舱内部装载货物的影响,通风空气流通不畅,货舱的加热效率低,货舱底部散热量大,货舱内温度均匀性差。
发明内容
基于上述考量,本发明目的在于提供一种在商用飞机上使用的,提高货舱加热效率的通风方式。同时,也需减少货舱通风加热过程中加热器的使用和热配平空气的使用,降低飞机的燃油消耗率,起到改善货舱加热效果和降低飞机燃油消耗的双重效果。
为此,提出了一种用于通风加热飞机货舱的***,所述***包括:第一温度传感器,其用于检测货舱内的温度;加热风扇;换热器;通风风扇;加热元件,其安装在货舱地板下部;以及控制器,其用于当所述货舱内的温度低于温度设定值时确定所述加热风扇的转速并且启动所述加热风扇;其中,所述加热风扇将热空气通入所述换热器的热边,以加热经过所述换热器的冷边的来自货舱内和货舱周围区域的空气,以产生货舱通风空气;并且其中,经过所述换热器的热边的热空气经由所述加热元件被分配至所述货舱底部,以对所述货舱底部进行加热,并且所述加热所述货舱的通风空气经由所述通风风扇被分配至所述货舱内,以对所述货舱进行加热。
优选地,所述***还包括第二温度传感器,其用于检测所述换热器的热边的热空气的温度,并且所述控制器还用于根据所述换热器的热边的热空气的温度和所述货舱内的温度确定所述加热风扇的转速。
优选地,所述第一温度传感器和/或所述第二温度传感器是空调***部件。
优选地,所述***还包括活门,其位于所述加热风扇的上游,并且所述控制器还用于当所述货舱内的温度低于温度设定值时打开所述活门,以允许所述换热器的热边的热空气通入所述加热风扇。
优选地,所述控制器还用于当所述货舱内的温度高于所述温度设定值时关闭所述活门和所述加热风扇,并且所述换热器的热边的热空气经由排气管道被直接排至排气活门,或停止提供所述热空气。例如关闭加热设备。
优选地,对所述货舱底部进行加热后的所述换热器热边的热空气被排至所述排气活门。
优选地,所述通风风扇、所述加热元件和所述排气管道为飞机空调***部件。
优选地,所述加热元件包括以下中的至少一项:笛型管、通风槽、以及具备通风加热功能的货舱地板。
优选地,经过加热风扇后进入换热器热边的热空气可以是来自电子设备舱的散热空气,或经由其他加热设备加热后获得的热空气,或来自APU、发动机等气其他高温热源的热空气。
通过本发明能够改善货舱加温和运送活物的通风加热方式,有效改善货舱内巡航阶段温度偏低的通风方式,解决货舱加热效果差、燃油消耗大的缺点。
具体地,通过依据本发明的方法设计的货舱通风加热***,可以减小加热器或配平热空气的使用,充分利用电子设备的散热空气或通过其他热源获得的热空气,增加飞机的燃油经济性。同时,本发明可以弥补单独通过向货舱内部输送热空气的通风加热***的不足(即通风空气容易受内部装载货物的影响,通风不畅,不能对货舱底部进行加热,加热效率低),改善货舱的加热通风效率。
进一步地,本发明中的热空气可以来自飞机内部的电子设备散热空气。正常情况下,电子设备舱的通风散热空气在完成对电子设备的冷却通风后,就会通过排气管道和活门排到飞机外部,电子设备的这部分热能就会被浪费掉,本发明中的货舱通风加热***可以有效地利用电子设备散热所释放出的热能,提高飞机的能源利用率,间接地降低飞机的燃油消耗率。
本发明的各个方面将通过下文中的具体实施例的说明而更加清晰。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更加明显:
图1示出了飞机货舱的横截面图;
图2示出了根据本发明的一个实施例的用于通风加热飞机货舱的***的示意图;
图3示出了根据本发明的一个实施例的加热元件;以及
图4示出了根据本发明的另一个实施例的加热元件。
在图中,贯穿不同的示图,相同或类似的附图标记表示相同或相对应的部件或特征。
具体实施方式
图2示出了根据本发明的一个实施例的用于通风加热飞机货舱的***的示意图。
如图2所示,安装在货舱内的温度传感器2检测到货舱内的温度低于温度设定值时,控制单元3根据该货舱内的温度和温度传感器4测得的热空气15的温度,打开活门17,并且确定加热风扇5的转速,并启动加热风扇5,将热空气15输入换热器6。
优选地,热空气15是来自电子设备舱的散热空气。当然也可以是经过加热器加热的热空气,或者是来自APU、发动机的热空气。
优选地,用于检测货舱温度的温度传感器2和用于检测电子设备舱的热空气温度的温度传感器4为空调***部件。
仍参照图2,热空气15进入换热器6的热边(沿水平方向),而来自货舱周围区域11和货舱16的内部的空气进入换热器6的冷边(沿垂直方向)。在此,通过换热器6使用在热边的热空气15对上述在冷边的来自货舱周围区域11和货舱16的内部的空气进行加热,以产生货舱通风空气18。
随后,经过换热器6加热后的货舱通风空气18被通风风扇1分配至货舱16内部。而经过换热器6后的热空气15经由安装在货舱地板13下部的加热元件7被分配到货舱底部,对保温性能差,散热量高的货舱地板13进行加热。优选地,该加热元件7可以是笛型管、通风槽、以及具备通风加热功能的货舱地板。
接着,这部分热空气15经由排气管道8和安装在飞机蒙皮12上的排气活门10排到飞机外部。
优选地,上述风扇、排气管道为飞机空调***部件。
而当上述***关闭时,例如当温度传感器2检测到货舱16内部空气温度高于设定值时,控制单元3将发出信号,关闭风扇5和活门17,停止对货舱通风空气18和货舱地板13进行加热,仅仅通过通风风扇1对货舱进行通风。在此,货舱通风风扇1将来自货舱16内部和货舱周围区域11的空气再次通过空气分配管道14将货舱通风空气输送至货舱16内部。
图3示出了根据本发明的一个实施例的加热元件。图4示出了根据本发明的另一个实施例的加热元件。图3示出了笛型管。图4示出了通风槽。在此,笛型管可以安装在货舱底部,以加热货舱地板。替代地,也可以在货舱地板内集成安装通风槽。优选地,上述笛型管、通风槽为飞机空调***部件。
因此,依据本发明的空气分配***还能够为货舱底部输送热空气。该***可以根据货舱内部温度传感器检测到的货舱内部温度,及货舱内的温度和设定温度的差异,实时地启动货舱通风加热***,更高效地对货舱进行加热。
下文将对货舱通风加热方式的方法进行描述,该方法包括如下步骤(本领域技术人员应当理解下述方法的某些步骤并无先后之分):
1)在货舱内的安装温度传感器,用于检测货舱内的温度为控制单元提供货舱温度的实时监控。当货舱温度低于温度设定值时,控制单元根据另一温度传感器测得的热空气(排气)的温度,确定加热风扇的转速,并启动加热风扇,从而将热空气输入换热器的热边。通过换热器的热边中的热空气对换热器的冷边中的来自货舱周围区域和货舱的内部的货舱通风空气进行加热。经过换热器加热后的货舱通风空气被通风风扇分配至货舱内。
2)在货舱通风管道上安装换热器,该换热器用于对来自货舱周围区域和货舱的内部的空气进行加热,当货舱内的温度传感器检测到的温度低于设定值时,控制单元启动加热风扇,将热空气通入换热器的热边。
3)加热风扇的转速由安装在加热风扇上游的温度传感器测得的热空气的温度和在货舱内部温度确定的货舱热载荷确定。
4)在货舱底部安装加热货舱地板用的笛型管,或在货舱地板内集成安装通风槽,经过换热器热边的热空气经由这些笛型管、通风槽、或其它具备通风加热功能的货舱地板,加热货舱地板,间接地减少货舱底部的散热量。
5)对货舱底部进行加热后的空气经由货舱底部和货舱后部的排气活门排到飞机外部。
6)当货舱加热功能处于关闭状态时,电子设备舱的散热空气通过专门的排气管道排至飞机排气活门附近,然后排到飞机外部。替代地,可以关闭热空气热源,停止提供热空气。
需要说明的是,上述实施例仅是示范性的,而非对本发明的限制。任何不背离本发明精神的技术方案均应落入本发明的保护范围之内,这包括使用在不同实施例中出现的不同技术特征,方法可以进行组合,以取得有益效果。

Claims (9)

1.一种用于通风加热飞机货舱的***,所述***包括:
第一温度传感器,其用于检测货舱内的温度;
加热风扇;
换热器;
通风风扇;
加热元件,其安装在货舱地板下部;以及
控制器,其用于当所述货舱内的温度低于温度设定值时确定所述加热风扇的转速并且启动所述加热风扇;
其中,所述加热风扇将热空气通入所述换热器的热边,以加热经过所述换热器的冷边的来自货舱内和货舱周围区域的空气,以产生加热所述货舱的通风空气;
并且其中,经过所述换热器的热边的热空气经由所述加热元件被分配至所述货舱底部,以对所述货舱底部进行加热,并且所述加热所述货舱的通风空气经由所述通风风扇被分配至所述货舱内,以对所述货舱进行加热。
2.根据权利要求1所述的***,其特征在于,所述***还包括第二温度传感器,其用于检测所述换热器的热边的热空气的温度,并且所述控制器还用于根据所述换热器的热边的热空气的温度和所述货舱内的温度确定所述加热风扇的转速。
3.根据权利要求2所述的***,其特征在于,所述第一温度传感器和/或所述第二温度传感器是空调***部件。
4.根据权利要求1所述的***,其特征在于,所述***还包括活门,其位于所述加热风扇的上游,并且所述控制器还用于当所述货舱内的温度低于温度设定值时打开所述活门,以允许所述换热器的热边的热空气通入所述加热风扇。
5.根据权利要求4所述的***,其特征在于,所述控制器还用于当所述货舱内的温度高于所述温度设定值时关闭所述活门和所述加热风扇,并且所述换热器的热边的热空气经由排气管道被直接排至排气活门,或停止提供所述热空气。
6.根据权利要求5所述的***,其特征在于,对所述货舱底部进行加热后的换热器的热边的热空气被排至所述排气活门。
7.根据权利要求6所述的***,其特征在于,所述通风风扇、所述加热元件和所述排气管道为飞机空调***部件。
8.根据权利要求1所述的***,其特征在于,所述加热元件包括以下中的至少一项:笛型管、通风槽、以及具备通风加热功能的货舱地板。
9.根据权利要求1所述的***,其特征在于,所述热空气是来自电子设备舱的散热空气。
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