CN113955123A - 飞机除湿*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于飞机的除湿***，包括：压气机，压气机入口连通到飞行器内部的一预定区域；蒙皮换热器，蒙皮换热器与压气机出口连通，以接收来自压气机的第一机内气流，并且蒙皮换热器构造成接纳机外空气，蒙皮换热器构造成使第一机内气流与机外气流之间进行热交换；回热器，回热器布置成与蒙皮换热器连通，以接收来自蒙皮热换器的第一机内气流，并且回热器构造成接纳第二机内气流，以使第一机内气流和第二机内气流之间进行热交换，流出回热器的第一机内气流用作除湿气流。根据本发明的除湿***热量的综合利用，实现节能的效果，并且，对飞机气动阻力影响小。

Description

飞机除湿***

技术领域

本发明涉及民用航空技术领域，尤其涉及一种飞机的除湿***。

背景技术

飞机在高空飞行时，绝热隔声层所采用的玻璃纤维棉容易吸收客舱排气中析出的游离水。此外，飞机蒙皮及与蒙皮相连的金属结构件温度非常低，在这些部位就会产生冷凝水或结冰，从而导致飞机重量增加，隔热层的隔热和隔音性能降低。目前，民用飞机机身除湿措施为将飞机蒙皮与舱室绝热隔声层之间设计为封闭通道的夹层，利用热空气通入其中进行保温防止产生冷凝水，并由位于座舱顶部的送风管路送入客舱，如图1所示，其中飞机除湿***主要功能就是对进入飞机蒙皮与舱室绝热隔声层之间的封闭通道、飞机座舱等空间的热空气进行除湿干燥，防止封闭通道的空气产生冷凝水，保护机体结构，避免隔热层吸湿增重。

目前有两种方案对飞机进行除湿，一种方案为转轮除湿***，另一种方案为利用制冷组件和电子设备舱排气除湿的干燥***。

转轮除湿***如图3所示，该***包括过滤器、处理风机、再生风机、再生加热器、及转轮等。除湿***在风机抽吸力作用下从货舱三角区引气，分为两路并由过滤器进行过滤处理，一路空气经过除湿转轮后，水蒸气被除湿转轮中的多孔介质吸附而驻留在除湿转轮中，经处理后的空气成为干燥空气，通过上升管和笛形管分配至客舱顶部天花板，以及客舱两侧的夹层，形成气体保温层，抑制绝热隔声层吸湿；另一路空气经再生加热器加热为高温空气，通过除湿转轮后将多孔介质内的水蒸气带走，并通过排气活门排至机外。除湿转轮在驱动马达的作用下，部分多孔介质先不断吸湿，而后又被干燥再生。然而，在该方案中，由于多孔介质再生需要的温度为80-150℃,加热器耗电量较大，带来功率提取燃油代偿损失。此外，若机身采用复合材料,再生气温度较高，不能直接排放。

在上海飞机设计研究院孙学德提出的《一种用于飞机内的干燥***》(公布号：CN102179140 A)中，提出一种利用制冷组件和利用电子设备舱排气进行除湿的干燥(除湿)***，如图4所示，该***包括：制冷组件，热交换器和分配管路。湿空气通过制冷组件后进行第一次除湿从而降低其绝对湿度，第一次除湿后的空气进入到热交换器，热交换器用于将电子设备舱排出的热的废气和制冷组件排出的冷的新鲜空气进行热交换从而进行第二次除湿以降低其相对湿度得到干燥空气，干燥空气通过分配管路输送至机身夹层内。然而在该方案中，由于第一次除湿利用制冷组件对新鲜空气进行除湿，制冷组件需要抽引发动机高温高压空气，带来发动机引气燃油代偿损失。

综合来看，以上两种方案均会造成燃油代偿损失，经济性不高；因此，亟待提出一种新型的耗电量低、能量损耗小、可靠性高的除湿***。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明提供了一种用于飞机尤其是民航飞机的除湿***，包括：压气机，所述压气机具有压气机入口和压气机出口，所述压气机入口连通到所述飞行器内部的一预定区域；蒙皮换热器，所述蒙皮换热器与所述压气机出口连通，以接收来自所述压气机的第一机内气流，并且所述蒙皮换热器构造成接纳机外空气，所述蒙皮换热器构造成使所述第一机内气流与所述机外气流之间进行热交换；回热器，所述回热器布置成与所述蒙皮换热器连通，以接收来自所述蒙皮热换器的第一机内气流，并且所述回热器构造成接纳第二机内气流，以使第一机内气流和所述第二机内气流之间进行热交换，流出所述回热器的所述第一机内气流用作除湿气流。

根据本发明的另一个方面，所述预定区域为飞机的货舱三角区。

根据本发明的再一个方面，所述蒙皮换热器具有相互之间实现换热作用的第一流路和第二流路，所述第一内机气流沿所述第一流路流动，所述机外气流沿所述第二流路流动；所述回热器包括具有相互之间实现换热作用的第三流路和第四流路，所述第一内机气流沿所述第三流路流动，所述第二机内气流沿所述第四流路流动；其中，所述第一流路的入口连接到所述压气机的出口，所述第一流路的出口连接到所述第三流路的入口，所述第三流路的出口连通到所述飞机的蒙皮和绝热隔声层之间的夹层。

根据本发明的再一个方面，所述除湿***包括排气结构，所述第四流路的入口连通到电子设备舱和/或盥洗室，所述第四流路的出口连接到所述排气结构。

根据本发明的再一个方面，流出所述回热器的所述第四流动的出口通向两个支路，所述两个支路中的一个支路经舱内活门通向排气活门，所述两个中另外一个支路直接通向舱外活门。

根据本发明的再一个方面，所述第二机内气流为来自所述电子设备舱和/或盥洗室的气流。

根据本发明的再一个方面，还包括用于抽吸所述第二机内气流使之进入所述回热器的驱动装置，所述驱动装置包括排气风扇。

根据本发明的再一个方面，还包括设置在所述压气机上游的过滤器，来自所述预定区域的气流经过所述过滤器后流入所述压气机。

根据本发明的再一个方面，所述蒙皮换热器中设置有集水滤网，以对第一机内气流进行除湿。

与现有的飞机除湿***相比，根据本发明的除湿***带来了多个优点。

首先，根据本发明的除湿***结构简单，可靠性高。仅需要增加一个压气机和蒙皮换热器，即可实现良好的除湿效果，能够在整个飞行包线内满足飞机的除湿需求。

其次，根据本发明的除湿***实现了热量的综合利用，除湿过程充分利用电子设备舱和盥洗室排气中的余热。来自货舱三角区的空气先在除湿换热器中把自身的热量传递给外界空气，然后在回热器中吸收电子设备舱和盥洗室中的余热，实现节能的效果。

第三，根据本发明的除湿***对飞机气动阻力影响小。与外界空气的换热通过蒙皮换热器实现，不需要在机身额外开口，降低了气动阻力带来影响。

附图说明

为了更完全理解本发明，可参考结合附图来考虑示例性实施例的下述描述，附图中：

图1示出了适用根据本发明的除湿***的飞机机舱的截面图。

图2示出了根据本发明的较佳实施例的除湿***的示意图。

图3示出了现有技术中的一种除湿***的示意图。

图4示出了现有技术中的另一种除湿***的示意图。

附图标记列表

10除湿***

11过滤器

12压气机

15蒙皮换热器

151滤网

16回热器

17电子设备舱

18盥洗室

19排气风扇

20机内活门

21机外活门

22排气活门

23机身蒙皮

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

图1示出了飞机机舱的横截面图。客舱和货舱分别位于机身的上方和下方，下方货舱两侧为货舱三角区。机舱的最外层为蒙皮，而内部为绝热隔声层，两者之间形成了夹层。从图1中可以看到，货舱三角区靠近蒙皮的一侧铺设有绝热隔声层。根据较佳实施例的飞机除湿***10形成热空气通入夹层中，以便进行保温防止产生冷凝水。

图2示出了根据本发明较佳实施例的新型飞机除湿***10。该飞机除湿***10主要包括：压气机12、蒙皮换热器15和回热器16。

压气机12可以采用轴流式电动压气机，并且主要布置成将飞机内部一预定区域的机内气体(即第一机内气流)送入到蒙皮换热器15。具体地，压气机12具有压气机入口和压气机出口，压气机入口通过管路连通到飞机内部的预定区域。根据本发明的较佳实施例，预定区域特别地为货舱三角区，如图1所示。货舱三角区与客舱是流体连通的，客舱内的空气能够经由货舱三角区排出机舱外。由于货舱三角区也设有绝热隔声层，因此，货舱三角区的空气温度接近客舱内的空气温度。

进一步地，在根据本发明较佳实施例的除湿***10中，压气机出口与蒙皮换热器连通，以接收由压气机12输送的机内气流。

蒙皮换热器15以飞机外部的低温空气作用冷源，以降低来自货舱三角区的机内气体的绝对湿度。通常情况下，由于货舱三角区靠近蒙皮的一侧铺设有绝热隔声层，因此，该区域的空气温度与客舱内的空气温度是比较接近的，而飞机外部的空气的温度与之相比则要低得多，因此，这两股气流之间能够实现有效的热交换。

蒙皮换热器15具有相互之间实现换热作用的第一流路和第二流路，来自货舱三角区的第一机内气流沿第一流路流动，机外气流则沿第二流路流动，因此，当来自货舱三角区的第一机内空气和飞机外部空气两股气流过蒙皮换热器15时两者之间会发生热量的转移，这将使得第一机内气流的温度降低，并且降低了气流中空气的湿度。

具体地，蒙皮换热器15的热边可以采用板翅式形式，外界空气通过蒙皮换热器15的外蒙皮冷却压气机出口的空气；经过蒙皮换热器15冷却后的空气析出冷凝水，冷凝水和空气随着空气气流通过集水滤网151后，冷凝水通过集水滤网151后形成低温干燥空气，绝对湿度降低，形成第一次除湿。

进一步地，在根据本发明较佳实施例的除湿***10中，在第一机内气流的下游，回热器16布置成与蒙皮换热器15连通，以接收来自蒙皮换热器15的第一机内气流，并且回热器16构造成接纳另一股温度相对较高的机内气流(即第二机内气流)，以使两股机内气流在回热器16内实现热交换。

具体地，回热器16包括具有相互之间实现换热作用的两条流路，以下称为第三流路和第四流路，第一内机气流流出蒙皮换热器15后进入回热器16沿第三流路流动，温度相对较高的第二机内气流沿第四流路流动，这样，第一机内气流经过回热器16加热后便变成温度较高的干燥空气。随后，干燥空气就被送入到飞机机舱外侧的机身蒙皮23与内侧的绝热隔声层之间的夹层，形成除湿循环回路。

特别地，另一股温度相对较高的机内气流可以来自电子设备舱17和/或盥洗室18的排气。

优选地，从图2中可以看到，在压气机12的上游，除湿***10还设置了一个过滤器11，该过滤器11的出口与压气机12的入口相连接。该过滤器11对来自于货舱三角区的空气进行过滤，以提高气流的洁净度，也对后续的装置起到保护作用。

根据本发明的除湿***10将蒙皮换热器15和回热器16串联布置，来自货舱三角区的温度较高、湿度较大的空气构成第一机内气流，该股气流在压气机12的驱动作用下流经蒙皮换热器15，而蒙皮换热器15的冷边流体为外界温度较低的冲压空气，湿度较大的第一机内气流经蒙皮换热器15冷却后温度下降，由于湿空气的含湿能力随温度下降而降低，随着第一机内气流的温度借助于机外气流的低温而下降，当第一内机气流达到露点温度后，空气中的水蒸气开始凝结，产生析湿，空气中的水蒸气凝结成水滴并被集水滤网151收集后排出机外，绝对湿度下降，由此，第一机内气流在蒙皮换热器15内实现一次除湿。利用经过一次除湿后的低温空气，继续流过回热器16，温度升高，相对湿度相比除湿前进一步减小，从而借助于回热器16实现了第一内机气流的二次除湿。

此外，如图2所示，除湿***10还包括用于抽吸第二机内气流使之进入所述回热器16的驱动装置，较佳地，驱动装置为排气风扇19，由此，能利用排气风扇19来抽吸电子设备舱17和/或盥洗室18中的气体。

除湿***10在排气风扇19的下游还包括用于第二机内气流的排气结构。较佳地，该排气结构主要包括两个支路，其中一个支路布置成将排气风扇19出口的第二机内气流引导到机内活门20，并进一步排到排气活门22附近，再通过排气活门22排出机外；另外一个支路布置成将流出排气风扇19的第二机内气流直接通过机外活门21排出机外。

当飞机处于地面上时，机内活门20关闭，机外活门21开启，电子设备舱17空气通过机外活门21排出机外；在飞机处于高空飞行情况下，机外活门21关闭，机内活门20开启，回热器16流出的第二机内气流被送入到排气活门22附近，并在飞机内外压差的作用下通过排气活门22排出机外。

采用根据本发明的除湿***10，当飞机在低空飞行或地面热天时，外界空气温度较高，湿度较大，除湿***10的蒙皮换热器15中无冷凝水产生，接着空气在回热器16中被加热，温度升高，相对湿度减小，达到防止析湿的目的。飞机从高空飞行降到低空飞行或地面时，蒙皮温度仍然较低，而外界空气温度较高，湿度较大，被回热器16加热后的空气经过飞机结构夹层时，不会产生凝结水，起到保护蒙皮内侧绝热隔声层的效果。

本发明的技术方案解决了现有方案中经济性差、加热温度高、热气不能直接排放的问题，提出了一种利用飞机外界空气和电子设备舱17与盥洗室18的机内废气余热除湿的新型除湿***10。

本发明在进行一次除湿时利用机外空气作为冷源，对货舱三角区空气进行降温除湿，与图4所示的现有技术相比不需要制冷组件进行降温，同时也无需发动机引气，降低了由于发动机引气带来的燃油代偿损失。

本发明的除湿***采用蒙皮换热器15，与图4所示的现有技术相比不需要冲压空气风道，无需在机身蒙皮开口，降低了冲压空气带来的燃油代偿损失。

此外，本方案采用电子设备舱17和盥洗室18排气余热进行二次除湿，与图3所示的现有技术相比无需耗电，解决了现有技术中存在的经济性差的问题。在本发明中采用电子设备舱和盥洗室18排气余热进行二次除湿，与图3所示的现有技术相比排气温度低，解决了热气不能直接排放的问题。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于飞机的除湿***，包括：

压气机，所述压气机具有压气机入口和压气机出口，所述压气机入口连通到所述飞行器内部的一预定区域；

蒙皮换热器，所述蒙皮换热器与所述压气机出口连通，以接收来自所述压气机的第一机内气流，并且所述蒙皮换热器构造成接纳机外气流，所述蒙皮换热器构造成使所述第一机内气流与所述机外气流之间进行热交换；

回热器，所述回热器布置成与所述蒙皮换热器连通，以接收来自所述蒙皮热换器的第一机内气流，并且所述回热器构造成接纳第二机内气流，以便在所述回热器内使第一机内气流和所述第二机内气流之间进行热交换，流出所述回热器的所述第一机内气流用作除湿气流。

2.如权利要求1所述的用于飞机的除湿***，其特征在于，所述预定区域为飞机的货舱三角区。

3.如权利要求1所述的用于飞机的除湿***，其特征在于，所述蒙皮换热器具有相互之间实现换热作用的第一流路和第二流路，所述第一内机气流沿所述第一流路流动，所述机外气流沿所述第二流路流动；

所述回热器包括具有相互之间实现换热作用的第三流路和第四流路，所述第一内机气流沿所述第三流路流动，所述第二机内气流沿所述第四流路流动；

其中，所述第一流路的入口连接到所述压气机的出口，所述第一流路的出口连接到所述第三流路的入口，所述第三流路的出口连通到所述飞机的蒙皮和绝热隔声层之间的夹层。

4.如权利要求3所述的用于飞机的除湿***，其特征在于，所述除湿***包括排气结构，

所述第四流路的入口连通到电子设备舱和/或盥洗室，所述第四流路的出口连接到所述排气结构。

5.如权利要求3所述的用于飞机的除湿***，其特征在于，流出所述回热器的所述第四流动的出口通向两个支路，所述两个支路中的一个支路经舱内活门通向排气活门，所述两个中另外一个支路直接通向舱外活门。

6.如权利要求1-3中任一项所述的用于飞机的除湿***，其特征在于，

所述第二机内气流为来自电子设备舱和/或盥洗室的气流。

7.如权利要求1所述的用于飞机的除湿***，其特征在于，还包括用于抽吸所述第二机内气流使之进入所述回热器的驱动装置，所述驱动装置包括排气风扇。

8.如权利要求1所述的用于飞机的除湿***，其特征在于，还包括设置在所述压气机上游的过滤器，来自所述预定区域的气流经过所述过滤器后流入所述压气机。

9.如权利要求1所述的用于飞机的除湿***，其特征在于，所述蒙皮换热器中设置有集收滤网，以对第一机内气流进行除湿。

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