DE102008026093B4

DE102008026093B4 - System und Verfahren zur Ventilation einer Flugzeugkabine

Info

Publication number: DE102008026093B4
Application number: DE102008026093.2A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Reisbach Sven
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2028-05-31
Also published as: US8328607B2; DE102008026093A1; US20090298408A1

Abstract

System (10) zur Ventilation einer Flugzeugkabine mit:
– einem Luftzufuhrrohr (12), das mit einer Luftquelle verbunden ist, und
– einer Mehrzahl von Luftverteilungsleitungen (14a–14h), die von dem Luftzufuhrrohr (12) abzweigen, wobei das Ventilationssystem (10) in einem ersten Betriebszustand dazu eingerichtet ist, die das Luftzufuhrrohr (12) durchströmende Luft unmittelbar aus den Luftverteilungsleitungen (14a–14h) in die Flugzeugkabine auszublasen, und wobei zumindest ein Teil der Luftverteilungsleitungen (14a–14h) in einem zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems (10) mit im ersten Betriebszustand des Ventilationssystems (10) aus dem Flugzeug entfernten Anschlussleitungen (20a, 20e) verbunden ist, welche die das Luftzufuhrrohr (12) durchströmende Luft in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten, im ersten Betriebszustand des Ventilationssystems (10) aus dem Flugzeug entfernten Luftauslässen (22a, 22e) zuführen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System sowie ein Verfahren zur Ventilation einer Flugzeugkabine.
In Frachtflugzeugen eingesetzte Systeme zur Ventilation einer als Frachtraum genutzten Flugzeugkabine umfassen derzeit üblicherweise ein unmittelbar unterhalb der Kabinendecke installiertes Piccolorohr. Das Piccolorohr ist mit einer Mehrzahl von Luftauslassöffnungen versehen, durch die das Piccolorohr durchströmende Luft aus dem Piccolorohr in die Flugzeugkabine ausgeblasen werden kann. Ein Ventilationssystem mit einem Piccolorohr als zentrales Element zur Zufuhr von Ventilationsluft in eine Flugzeugkabine zeichnet sich durch ein geringes Gewicht und ein geringes Einbauraumvolumen aus. Darüber hinaus werden bei einem derartigen Ventilationssystem Luftausblasgeschwindigkeiten von bis zu 15 m/s erreicht. Aufgrund des Ausblaswinkels der Luft aus dem Piccolorohr kommt es in der Flugzeugkabine zu einer intensiven Luftvermischung, die eine Steuerung von verschiedenen Temperaturzonen nahezu unmöglich macht.
Aufgrund ihrer in einem Frachtflugzeug in vorteilhafter Weise nutzbaren hohen Luftausblasgeschwindigkeiten sind mit einem Piccolorohr ausgestattete Ventilationssysteme für einen Einsatz in einem Passagierflugzeug dagegen ungeeignet. Bei einer Luftausblasgeschwindigkeit aus dem Piccolorohr von bis zu 15 m/s könnten in einem Passagierbereich der Flugzeugkabine unter Umständen Luftgeschwindigkeiten von über 2 m/s auftreten. Diese Luftgeschwindigkeiten liegen jedoch deutlich über dem Komfortgrenzwert für Personen von ca. 0,35 m/s.
Aus diesem Grund werden in Passagierflugzeugen üblicherweise Ventilationssysteme mit einem im Bereich der Decke der Flugzeugkabine angeordneten zentralen Luftzufuhrrohr sowie einer Vielzahl von mit dem zentralen Luftzufuhrrohr verbundenen Zweigleitungen eingesetzt. Die Zweigleitungen leiten die Luft zu in der Flugzeugkabine verteilten Luftauslässen, wobei die Luftauslässe jeweils so angeordnet und dimensioniert sind, dass im Bereich der Luftauslässe ein gewünschter Volumenstrom, ein gewünschter Luftaustrittswinkel sowie eine gewünschte maximale Luftausblasgeschwindigkeit realisiert wird. Nachteile bekannter, für einen Einsatz in Passagierflugzeugen geeigneter Ventilationssysteme sind ihr verhältnismäßig hohes Gewicht und ihr großer, insbesondere von den Zweigleitungen beanspruchter Einbauraumbedarf.
Bei einem Flugzeug, das, je nach Bedarf, sowohl als Frachtflugzeug als auch für den Personentransport eingesetzt werden soll, besteht daher das grundsätzliche Problem, dieses Flugzeug mit einem Ventilationssystem auszustatten, das in beiden Anwendungsfällen den an das Ventilationssystem gestellten Leistungsanforderungen gerecht wird. Beispielsweise ist es bekannt, ein für eine Mischanwendung als Frachter und für den Personentransport vorgesehenes Flugzeug mit einem Ventilationssystem auszustatten, das ein vollwertiges Passagierkabinenluftversorgungssystem mit Zweigleitungen und in der Flugzeugkabine verteilten Passagierluftauslässen umfasst. Wenn dieses Flugzeug als Frachtflugzeug genutzt werden soll, werden die für den Personentransport installierten Kabineneinbauten entfernt. Das Passagierkabinenluftversorgungssystem verbleibt jedoch größtenteils im Flugzeug, um die Umbauzeit zu verkürzen. Zusätzlich werden zur Realisierung der für den Frachttransport erwünschten hohen Luftausblasgeschwindigkeiten in die Flugzeugkabine Injektorluftauslässe an die zentrale Luftversorgung des Ventilationssystems angeschlossen.
Die FR 1 073 651 A offenbart ein System, bei dem zum Beheizen einer Flugzeugkabine Luft aus einer Rohrleitung über Düsen in Rohrstücke eingeblasen wird. Die Rohrstücke leiten die Luft in einen Zwischenraum zwischen einer Flugzeugaußenhaut und einer Isolation. Aus dem Zwischenraum kann die Luft durch Schlitze, die sich im Bereich einer Decke der Flugzeugkabine entlang einer Längsachse der Flugzeugkabine erstrecken, in die Flugzeugkabine eingeblasen werden. In den Rohrstücken sind jeweils Ventilklappen angeordnet, die im geschlossenen Zustand ein Einblasen der Luft in die Rohrstücke unterbinden. Zum Belüften der Flugzeugkabine mit kalter Luft werden die Ventilklappen geschlossenen, so dass sich die von den Düsen ausgeblasene kalte Luft im Bereich eines Bodens der Flugzeugkabine verteilt. Dadurch wird eine Luftzirkulation in dem Zwischenraum verhindert und die Luft in dem Zwischenraum wirkt als Isolationsschicht zwischen der sehr kalten Flugzeugaußenhaut und der Isolation.
Die FR 852 358 A offenbart ein Luftleitungsrohr, von dem sich Luftabzweigungsleitungen in etwa in einem Winkel von 30° nach hinten erstrecken.
Die FR 866 604 A offenbart ein System, bei dem durch einen Lüfter erwärmte Luft über einen Leitungskanal in Seitenwänden einer Flugzeugkabine angeordneten Luftverteilern zugeführt wird. Die Luftverteiler blasen die Luft in die Kabine ein. Der Leitungskanal ist in einem Bereich unter einem Boden der Flugzeugkabine angeordnet.
Die DE 103 61 654 A1 offenbart ein Verfahren zum Klimatisieren einer Flugzeugkabine, bei dem ein Luftstrahl im Bereich einer Decke in die Kabine geleitet wird und der Einblaswinkel und der Impuls abhängig von der Einblastemperatur verändert werden können.
De US 5,897,079 A beschreibt ein Flugzeug mit quadratischen Fenstern.
Die vorliegende Erfindung ist auf die Aufgabe gerichtet, ein System sowie ein Verfahren zur Ventilation einer Flugzeugkabine anzugeben, die in einem Flugzeug, das sowohl als Frachtflugzeug als auch für den Personentransport eingesetzt werden soll, in beiden Anwendungsfällen eine optimale Ventilation und mehrzonige Temperatursteuerung der Flugzeugkabine ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe umfasst ein erfindungsgemäßes System zur Ventilation einer Flugzeugkabine ein mit einer Luftquelle verbundenes Luftzufuhrrohr. Im Betrieb des erfindungsgemäßen Ventilationssystems durchströmt von der Luftquelle bereitgestellte Luft das Luftzufuhrrohr. Von dem Luftzufuhrrohr zweigt eine Mehrzahl von Luftverteilungsleitungen ab. In einem ersten Betriebszustand ist das erfindungsgemäße Ventilationssystem dazu eingerichtet, die das Luftzufuhrrohr durchströmende Luft unmittelbar aus den Luftverteilungsleitungen in die Flugzeugkabine auszublasen. In einem zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems ist dagegen zumindest ein Teil der Luftverteilungsleitungen mit im ersten Betriebszustand des Ventilationssystems aus dem Flugzeug entfernten Anschlussleitungen verbunden, welche die das Luftzufuhrrohr durchströmende Luft in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten, im ersten Betriebszustand des Ventilationssystems aus dem Flugzeug entfernten Luftauslässen zuführen.
Im ersten Betriebszustand des erfindungsgemäßen Ventilationssystems ist es nicht erforderlich, dass die Anschlussleitungen und die mit den Anschlussleitungen verbundenen Luftauslässe im Flugzeug installiert sind. Statt dessen wird im ersten Betriebszustand des Ventilationssystems allein durch das Luftzufuhrrohr und die Luftverteilungsleitungen eine ordnungsgemäße Funktion des Ventilationssystems gewährleistet. Wenn das Ventilationssystem in seinem ersten Betriebszustand betrieben werden soll, kann das Ventilationssystem daher besonders leichtgewichtig und einbauraumsparend ausgeführt sein. Darüber hinaus können im ersten Betriebszustand des erfindungsgemäßen Systems zur Ventilation einer Flugzeugkabine, ähnlich wie bei einem mit einem Piccolorohr ausgestatteten Ventilationssystem, hohe Luftausblasgeschwindigkeiten von bis zu 15 m/s realisiert werden. Durch die hohen Luftausblasgeschwindigkeiten sowie eine im Folgenden noch näher erläuterte Optimierung des Luftausblaswinkels wird durch das erfindungsgemäße Ventilationssystem eine Luftvermischung in der Flugzeugkabine optimiert und die Temperatursteuerung in der Flugzeugkabine erleichtert. In seinem ersten Betriebszustand ist das erfindungsgemäße Ventilationssystem somit besonders gut geeignet, einer als Frachtraum genutzten Flugzeugkabine Ventilationsluft zuzuführen.
Im zweiten Betriebszustand des erfindungsgemäßen Systems zur Ventilation einer Flugzeugkabine kann die das Luftzufuhrrohr durchströmende Luft dagegen über die in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten Luftauslässe mit einer deutlich verringerten Luftausblasgeschwindigkeit in die Flugzeugkabine zugeführt werden. Ein Luftvolumenstrom durch die Luftauslässe, ein Austrittswinkel der Luft aus den Luftauslässen und/oder eine maximale Luftausblasgeschwindigkeit aus den Luftauslässen kann/können so gesteuert werden, dass Personen, die sich in der Flugzeugkabine aufhalten, die Ventilation als komfortabel empfinden. Insbesondere kann die Steuerung dieser Parameter so erfolgen, dass die Luftgeschwindigkeiten in Bereichen der Flugzeugkabine, in denen sich Personen befinden, 0,35 m/s nicht überschreiten. Infolgedessen ist der Betrieb des erfindungsgemäßen Ventilationssystems in seinem zweiten Betriebszustand insbesondere dann vorteilhaft, wenn das System zur Ventilation einer für den Transport von Personen vorgesehenen Flugzeugkabine eingesetzt werden soll.
Das erfindungsgemäße System zur Ventilation einer Flugzeugkabine ermöglicht in einem Flugzeug, das, je nach Bedarf, als Fracht- oder Passagierflugzeug eingesetzt werden soll, in beiden Anwendungsfällen des Flugzeugs eine optimale Ventilation der Flugzeugkabine. Darüber hinaus ist ein in seinem ersten Betriebszustand betriebenes erfindungsgemäßes Ventilationssystem auf einfache und zeitsparende Art und Weise für den Betrieb in seinem zweiten Betriebzustand umrüstbar. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die Anschlussleitungen und die Luftauslässe im Flugzeug zu installieren und die Anschlussleitungen mit den Luftverteilungsleitungen zu verbinden. In ähnlicher Weise kann ein in seinem zweiten Betriebszustand betriebenes erfindungsgemäßes Ventilationssystem auf einfache und zeitsparende Weise für den Betrieb im ersten Betriebszustand umgerüstet werden, da es hierzu lediglich erforderlich ist, die Anschlussleitungen von den Luftverteilungsleitungen zu trennen. Die Anschlussleitungen sowie die Luftauslässe können aus dem Flugzeug entfernt werden. Der im zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems von den Anschlussleitungen und den Luftauslässen beanspruchte Einbauraum kann dann im ersten Betriebszustand des Ventilationssystems in vorteilhafter Weise zur Vergrößerung der Frachttransportkapazität des Flugzeugs genutzt werden. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilationssystems sind die Anschlussleitungen und die Luftauslässe jedoch so dimensioniert und hinter der Flugzeugstruktur angeordnet, dass sie auch dann, wenn das Ventilationssystem in seinem ersten Betriebszustand betrieben wird, im Flugzeug verbleiben können, ohne die Frachttransportkapazität des Flugzeugs einzuschränken. Ein Ausbau der Anschlussleitungen und der Luftauslässe ist dann nur erforderlich, wenn das Gewicht des in seinem ersten Betriebszustand arbeitenden Ventilationssystems besonders gering gehalten werden soll.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems zur Ventilation einer Flugzeugkabine gegenüber einem mit einem konventionellen Piccolorohr ausgestatteten Ventilationssystem besteht darin, dass die mit dem Luftzufuhrrohr verbundenen Luftverteilungsleitungen des erfindungsgemäßen Ventilationssystems für eine Ausrichtung der Luftströmung senkrecht zu einer Hauptluftströmungsrichtung durch das Luftzufuhrrohr und damit für eine Optimierung des Ausblaswinkels der Luft aus dem Luftzufuhrrohr sorgen. Im Gegensatz dazu reicht bei der Verwendung eines konventionellen Piccolorohrs die Wanddicke des Rohrs nicht aus, um den das Piccolorohr durchströmenden Luftstrom um 90° umzulenken. Dadurch entstehen in der mittels des Piccolorohrs belüfteten Flugzeugkabine stärkere Längsströmungen. Im Gegensatz dazu bildet sich in einer mit dem erfindungsgemäßen Ventilationssystem in seinem ersten Betriebszustand ventilierten Flugzeugkabine eine deutlich zweidimensionalere Strömung aus, so dass ein Luftaustausch in Längsrichtung minimiert wird. Innerhalb einzelner in Längsrichtung der Flugzeugkabine angeordneter Temperaturzonen kommt es dagegen aufgrund der hohen Luftausblasgeschwindigkeiten zu einer sehr intensiven Luftvermischung. Dies ermöglicht eine gleichmäßigere Ventilation und eine gleichmäßigere Frischluftversorgung in allen Bereichen der Flugzeugkabine. Darüber hinaus wird die Temperatursteuerung in der Flugzeugkabine erleichtert.
Das erfindungsgemäße System zur Ventilation einer Flugzeugkabine kann vollständig, das heißt über die gesamte Länge des Luftzufuhrrohrs, in seinem ersten Betriebszustand oder seinem zweiten Betriebszustand betrieben werden. Alternativ dazu ist es jedoch auch denkbar, das System teilweise in seinem ersten und teilweise in seinem zweiten Betriebszustand zu betreiben. Beispielsweise können in einem ersten Abschnitt des Luftzufuhrrohrs mit dem Luftzufuhrrohr verbundene Luftverteilungsleitungen dazu genutzt werden, die das Luftzufuhrrohr durchströmende Luft unmittelbar in die Flugzeugkabine einzublasen. In einem zweiten Abschnitt des Luftzufuhrrohrs mit dem Luftzufuhrrohr verbundene Luftverteilungsleitungen können dagegen mit entsprechenden Anschlussleitungen und Luftauslässen verbunden sein, um der Flugzeugkabine die das Luftzufuhrrohr durchströmende Luft über die Anschlussleitungen und die Luftauslässe zuzuführen. Das erfindungsgemäße Ventilationssystem kann daher auch in besonders vorteilhafter Weise in einem Flugzeug eingesetzt werden, dessen Kabine teilweise als Frachtraum und teilweise als Passagierkabine genutzt wird. Durch die einfache Umrüstung des Ventilationssystems kann die Aufteilung der Flugzeugkabine in Frachtraum und Passagierkabine, je nach Bedarf, flexibel erfolgen.
Darüber hinaus ist es denkbar, das erfindungsgemäße System zur Ventilation einer Flugzeugkabine in einer Art ”Mischbetriebszustand” zu betreiben. Wenn das erfindungsgemäße Ventilationssystem in einem ”Mischbetriebszustand” betrieben werden soll, ist lediglich ein Teil der Luftverteilungsleitungen über entsprechende Anschlussleitungen mit in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten Luftauslässen verbunden. Bei einer derartigen Konfiguration des erfindungsgemäßen Ventilationssystems kann ein Teil der der Flugzeugkabine zuzuführenden Luft unmittelbar aus den Luftverteilungsleitungen mit einer hohen Luftausblasgeschwindigkeit in die Flugzeugkabine zugeführt werden. Ein Teil der der Flugzeugkabine zuzuführenden Luft wird der Flugzeugkabine dagegen mit einer geringeren Luftausblasgeschwindigkeit über die Luftauslässe zugeführt.
Vorzugsweise erstrecken sich die Luftverteilungsleitungen stutzenförmig von dem Luftzufuhrrohr. Die Luftverteilungsleitungen können dann auf besonders einfache zeit- und damit kostensparende Art und Weise mit entsprechenden Anschlussleitungen verbunden werden, wenn das erfindungsgemäße Ventilationssystem in seinem zweiten Betriebszustand betrieben werden soll. Eine einfache Verbindung der Luftverteilungsleitungen mit entsprechenden Anschlussleitungen wird insbesondere dann ermöglicht, wenn die Anschlussleitungen in Form flexibler Schläuche ausgebildet sind.
Die Luftverteilungsleitungen können derart mit dem Luftzufuhrrohr des erfindungsgemäßen Systems zur Ventilation einer Flugzeugkabine verbunden sein, dass sie sich in einem Winkel von ungefähr 30° relativ zu einer Umfangsfläche des Luftzufuhrrohrs geneigt erstrecken. Eine derartige Gestaltung des Luftzufuhrrohrs und der Luftverteilungsleitungen ermöglicht sowohl im ersten als auch im zweiten Betriebszustand des erfindungsgemäßen Ventilationssystems eine optimierte Luftströmungsführung.
Im in einem Flugzeug montierten Zustand des erfindungsgemäßen Ventilationssystems kann sich eine erste Gruppe von Luftverteilungsleitungen von der Umfangsfläche des Luftzufuhrrohrs im Wesentlichen in Richtung einer ersten Flugzeugkabinenseitenwand erstrecken. Alternativ oder zusätzlich dazu kann sich eine zweite Gruppe von Luftverteilungsleitungen im in einem Flugzeug montierten Zustand des erfindungsgemäßen Ventilationssystems von der Umfangsfläche des Luftzufuhrrohrs im Wesentlichen in Richtung einer zweiten Flugzeugkabinenseitenwand erstrecken. Durch eine derartige Ausgestaltung des Luftzufuhrrohrs und der Luftverteilungsleitungen wird die Luft im ersten Betriebszustand des Ventilationssystems in Richtung der Flugzeugkabinenseitenwände ausgeblasen, wodurch sich insbesondere dann, wenn sich das Luftzufuhrrohr im in einem Flugzeug montierten Zustand des Ventilationssystems im Wesentlichen mittig im Bereich einer Decke der Flugzeugkabine erstreckt, eine optimale Verteilung der der Flugzeugkabine zuzuführenden Ventilationsluft realisieren lässt. Im zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems können die Luftverteilungsleitungen dagegen aufgrund ihrer seitlichen Ausrichtung auf einfache Art und Weise mit entsprechenden Anschlussleitungen verbunden werden.
Im in einem Flugzeug montierten Zustand des erfindungsgemäßen Ventilationssystems sind die Luftauslässe vorzugsweise im Bereich der ersten und/oder der zweiten Flugzeugkabinenseitenwand angeordnet. Im Bereich der Flugzeugkabinenseitenwände angeordnete Luftauslässe ermöglichen die Ausbildung einer Luftströmung in der Flugzeugkabine mit Luftwalzen ähnlich denen, die bei einer konventionellen Mischlüftung in einem Passagierflugzeug entstehen. Darüber hinaus können im Bereich der Flugzeugkabinenseitenwände angeordnete Luftauslässe auch in Flugzeugen zum Einsatz kommen, die nicht mit einer Deckenverkleidung versehen sind. Beispielsweise können die Luftauslässe im Bereich der Flugzeugkabinenseitenwände oberhalb der Fenster positioniert werden.
Im in einem Flugzeug montierten Zustand des erfindungsgemäßen Systems zur Ventilation einer Flugzeugkabine ist vorzugsweise zumindest in einem Teilbereich der Flugzeugkabine in jedem zweiten Spantfeld der Flugzeugkabine, das heißt in jedem zweiten von zwei zueinander benachbarten Spanten begrenzten Bereich der Flugzeugkabine ein Luftauslass vorgesehen. Eine derartige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ventilationssystems gewährleistet im zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems eine ausreichende Luftzufuhr in die Flugzeugkabine. Gleichzeitig bleibt eine gewisse Flexibilität im Kabinendesign sowie im Aufbau des Ventilationssystems erhalten, da eine Verschiebung einzelner Luftauslässe in ein bisher nicht mit einem Luftauslass versehenes Spantfeld möglich ist. Beispielsweise können nur in bestimmten Bereichen der Flugzeugkabine zu positionierende Einbauten Verschiebungen der Luftauslässe von einem Spantfeld in ein benachbartes Spantfeld notwendig machen. Darüber hinaus können nicht mit einem Luftauslass versehene Spantfelder einer Flugzeugseitenwand zur Aufnahme von eigentlich zur Anordnung im Bereich der gegenüberliegenden Flugzeugseitenwand vorgesehenen Luftauslässen genutzt werden, falls sie dort, beispielsweise im Bereich einer Tür oder dergleichen nicht installiert werden können. Dadurch kann sichergestellt werden, dass stets die gleiche Luftmenge in die einzelnen Bereiche der Flugzeugkabine eingebracht werden kann, ohne die Luftausblasgeschwindigkeit aus den Luftauslässen übermäßig zu erhöhen.
Das Luftzufuhrrohr kann im in einem Flugzeug montierten Zustand des erfindungsgemäßen Ventilationssystems im Wesentlichen mittig oder außermittig im Bereich einer Decke der Flugzeugkabine angeordnet sein. Eine Anordnung des Luftzufuhrrohrs im Bereich der Flugzeugkabinendecke ermöglicht eine besonders einbauraumsparende Installation des Luftzufuhrrohrs und der Luftverteilungsleitungen sowie der im zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems mit den Luftverteilungsleitungen zu verbindenden Anschlussleitungen.
In zumindest einem Teil der Luftverteilungsleitungen kann eine Blende angeordnet sein. Die Blende dient dazu, die Strömungseigenschaften der aus den Luftverteilungsleitungen austretenden Luftströmung wie gewünscht zu steuern. Vorzugsweise ist die Blende dazu eingerichtet, die Luftverteilungsleitung bei Bedarf auch vollständig zu verschließen. Dadurch kann im zweiten Betriebszustand des erfindungsgemäßen Ventilationssystems verhindert werden, dass die das Luftzufuhrrohr durchströmende Luft der Flugzeugkabine in unerwünschter Weise, das heißt mit einer unerwünscht hohen Luftausblasgeschwindigkeit, aus Luftverteilungsleitungen zugeführt wird, die nicht mit einer entsprechenden Anschlussleitung verbunden sind. Dadurch wird eine besonders flexible Ausgestaltung sowie ein besonders flexibler Betrieb des erfindungsgemäßen Ventilationssystems ermöglicht.
Die in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten Luftauslässe können einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweisen. Einen quadratischen Querschnitt aufweisende Luftauslässe bieten bei minimierter Kantenlänge eine größtmögliche Fläche und sind daher besonders gut geeignet, niedrige Luftausblasgeschwindigkeiten in die Flugzeugkabine zu realisieren. Falls gewünscht oder erforderlich, können die in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten Luftauslässe jedoch auch jeden beliebigen anderen Querschnitt aufweisen.
Das erfindungsgemäße System zur Ventilation einer Flugzeugkabine umfasst vorzugsweise ferner eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung des Luftzufuhrrohrs an einer Flugzeugstruktur. Vorzugsweise ist die Befestigungseinrichtung dazu eingerichtet, das Luftzufuhrrohr im ersten Betriebszustand des Ventilationssystems in einer ersten Stellung an der Flugzeugstruktur zu befestigen und das Luftzufuhrrohr im zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems in einer zweiten Stellung an der Flugzeugstruktur zu befestigen. Vorzugsweise ist das Luftzufuhrrohr, wenn es sich in seiner zweiten Stellung befindet, relativ zu seiner ersten Stellung verdreht. In der ersten Stellung des Luftzufuhrrohrs sind das Luftzufuhrrohr und insbesondere die mit dem Luftzufuhrrohr verbundenen Verteilungsleitungen vorzugsweise so orientiert, dass eine optimale Belüftung der Flugzeugkabine durch die Luftverteilungsleitungen ermöglicht wird. In der zweiten Stellung des Luftzufuhrrohrs können die mit dem Luftzufuhrrohr verbundenen Luftverteilungsleitungen dagegen auf besonders einfache und einbauraumsparende Weise mit entsprechenden Anschlussleitungen zur Verbindung der Luftverteilungsleitungen mit den in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten Luftauslässen verbunden werden. Die Befestigungseinrichtung kann beispielsweise in Form einer Schelle oder mehrerer Schellen ausgebildet sein, die eine einfache Verdrehung des Luftzufuhrrohrs zwischen seiner ersten und seiner zweiten Stellung ermöglicht/ermöglichen.
Wenn das erfindungsgemäße Ventilationssystem so gestaltet ist, dass das Luftzufuhrrohr bei einem Betriebszustandswechsel des Ventilationssystems zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung bewegt wird, kann das Luftzufuhrrohr, insbesondere dann, wenn das Ventilationssystem auch in einem ”Mischbetriebszustand” betrieben werden soll, mehrteilig mit relativ zueinander verdrehbaren Abschnitten ausgebildet sein. Ein erster Abschnitt des Luftzufuhrrohrs kann dann beispielsweise in seiner ersten Stellung an der Flugzeugstruktur befestigt sein, um den Betrieb eines dem ersten Luftzufuhrrohrabschnitt zugeordneten Teils des Ventilationssystems in seinem ersten Betriebszustand zu ermöglichen. Ein zweiter Abschnitt des Luftzufuhrrohrs kann dagegen in seiner zweiten Stellung an der Flugzeugstruktur befestigt sein, um den Betrieb eines dem zweiten Luftzufuhrrohrabschnitt zugeordneten Teils des Ventilationssystems in seinem zweiten Betriebszustand zu ermöglichen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ventilation einer Flugzeugkabine mittels eines Ventilationssystems umfasst die folgenden Schritte: Zuführen von Luft von einer Luftquelle in ein Luftzufuhrrohr und Verteilen der das Luftzufuhrrohr durchströmenden Luft auf eine Mehrzahl von Luftverteilungsleitungen, die von dem Luftzufuhrrohr abzweigen. In einem ersten Betriebszustand des Ventilationssystems wird die das Luftzufuhrrohr durchströmende Luft unmittelbar aus den Luftverteilungsleitungen in die Flugzeugkabine ausgeblasen. In einem zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems führen dagegen im ersten Betriebszustand des Ventilationssystems aus dem Flugzeug entfernte Anschlussleitungen, die mit zumindest einem Teil der Luftverteilungsleitungen verbunden sind, die das Luftzufuhrrohr durchströmende Luft in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten, im ersten Betriebszustand des Ventilationssystems aus dem Flugzeug entfernten Luftauslässen zu.
Wenn die das Luftzufuhrrohr durchströmende Luft unmittelbar aus den Luftverteilungsleitungen mit einer hohen Ausblasgeschwindigkeit in die Flugzeugkabine ausgeblasen wird, ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut zur Ventilation einer als Frachtraum genutzten Flugzeugkabine geeignet. Im Gegensatz dazu kann das erfindungsgemäße Verfahren dann, wenn die das Luftzufuhrrohr durchströmende Luft der Flugzeugkabine über die Anschlussleitungen und die in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten Luftauslässe mit einer geringeren Ausblasgeschwindigkeit zugeführt wird, in besonders vorteilhafter Weise zur Ventilation einer als Passagierkabine genutzten Flugzeugkabine eingesetzt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zur Ventilation einer Flugzeugkabine wird nun anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert, von denen
1 eine dreidimensionale Darstellung eines Luftzufuhrrohrs eines Systems zur Ventilation einer Flugzeugkabine zeigt, das mit einer Mehrzahl von Luftverteilungsleitungen verbunden ist, die von dem Luftzufuhrrohr abzweigen;
2a eine schematische Darstellung der Luftströmungsverteilung in einem mit einem konventionellen Piccolorohr ausgestatteten System zur Ventilation einer Flugzeugkabine zeigt;
2b eine schematische Darstellung der Luftströmungsverteilung in einem mit einem Luftzufuhrrohr und Luftverteilungsleitungen gemäß 1 ausgestatteten System zur Ventilation einer Flugzeugkabine zeigt;
3 ein Luftzufuhrrohr und Luftverteilungsleitungen gemäß 1 in einem ersten Betriebszustand eines Systems zur Ventilation einer Flugzeugkabine zeigt;
4 ein Luftzufuhrrohr und Luftverteilungsleitungen gemäß 1 in einem zweiten Betriebszustand eines Systems zur Ventilation einer Flugzeugkabine zeigt; und
5 ein Systems zur Ventilation einer Flugzeugkabine in einem zweiten Betriebszustand und im in einem Flugzeug montierten Zustand zeigt.
In den Figuren ist ein System zur Ventilation einer Flugzeugkabine allgemein mit 10 bezeichnet. Das Ventilationssystem 10 umfasst ein mit einer nicht näher veranschaulichten Luftquelle verbundenes Luftzufuhrrohr 12. Im Betrieb des Ventilationssystems 10 wird das Luftzufuhrrohr 12 von Luft durchströmt. Das Luftzufuhrrohr 12 ist in den 1, 3, 4 und 5 mit einem runden Querschnitt gezeigt. Das Luftzufuhrrohr 12 kann jedoch auch einen ovalen oder einen beliebigen anderen Querschnitt aufweisen.
Von dem Luftzufuhrrohr 12 zweigt eine Mehrzahl von stutzenförmig ausgebildeten Luftverteilungsleitungen 14a–14h ab. Im in einem Flugzeug im Bereich einer Decke 15 der Flugzeugkabine montierten Zustand des Luftzufuhrrohrs 12 und der Luftverteilungsleitungen 14a–14h erstreckt sich eine erste Gruppe von Luftverteilungsleitungen 14a–14d im Wesentlichen in Richtung einer ersten Flugzeugkabinenseitenwand 16. Eine zweite Gruppe von Luftverteilungsleitungen 14e–14h erstreckt sich dagegen im in einem Flugzeug montierten Zustand des Luftzufuhrrohrs 12 und der Luftvertei-lungsleitungen 14a–14h im Wesentlichen in Richtung einer zweiten Flugzeugkabinenseitenwand 18 (siehe 5). Die Luftverteilungsleitungen 14a–14h sind in einem Winkel von ungefähr 30° relativ zu einer Umfangsfläche des Luftzufuhrrohrs 12 geneigt. Falls erforderlich oder gewünscht, ist jedoch auch eine anderweitige Orientierung der Luftverteilungsleitungen 14a–14h relativ zur Umfangsfläche des Luftzufuhrrohrs 12 möglich.
In einem ersten Betriebszustand des Ventilationssystems 10 wird die das Luftzufuhrrohr 12 durchströmende Luft unmittelbar aus den Luftverteilungsleitungen 14a–14h mit einer hohen Luftausblasgeschwindigkeit von bis zu 15 m/s in die Flugzeugkabine zugeführt (siehe 3). Diese hohen Luftausblasgeschwindigkeiten in die Flugzeugkabine sorgen für eine Optimierung der Luftvermischung in der Flugzeugkabine und erleichtern somit die Temperatursteuerung in der Flugzeugkabine. In seinem ersten Betriebszustand ist das Ventilationssystem 10 somit besonders zur Ventilation einer als Frachtraum genutzten Flugzeugkabine geeignet.
Wenn das Ventilationssystem 10 in seinem ersten Betriebszustand betrieben werden soll, ist die Bereitstellung von Anschlussleitungen 20a, 20e und Luftauslässen 22a, 22e nicht erforderlich. Vielmehr ist es für ein zum Betrieb in seinem ersten Betriebszustand vorgesehenes Ventilationssystem 10 ausreichend, wenn das System 10 mit einem Luftzufuhrrohr 12 sowie mit dem Luftzufuhrrohr 12 verbundenen Luftverteilungsleitungen 14a–14h ausgestattet ist. Das Ventilationssystem 10 zeichnet sich dann durch ein besonders geringes Gewicht und ein besonders geringes Einbauvolumen aus.
Darüber hinaus kommt, insbesondere dann, wenn das Ventilationssystem 10 in seinem ersten Betriebszustand betrieben wird, in vorteilhafter Weise zur Geltung, dass die mit dem Luftzufuhrrohr 12 verbundenen Luftverteilungsleitungen 14a–14h für eine Ausrichtung der Luftströmung aus den Luftverteilungsleitungen 14a–14h senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung der Luft durch das Luftzufuhrrohr 12 sorgen (siehe 2b). Im Gegensatz dazu reicht in einem mit einem konventionellen Piccolorohr 24 ausgestatteten Ventilationssystem eine Wanddicke des Piccolorohrs 14 nicht aus, um die das Piccolorohr 24 durchströmende Luft beim Austritt aus in dem Piccolorohr 24 vorgesehenen Luftauslassöffnungen 26a–26h um 90° umzulenken (siehe 2a). Das Ventilationssystem 10 ermöglicht aufgrund der Luftströmungsverteilung durch die Luftverteilungsleitungen 14a–14h somit die Ausbildung einer deutlich zweidimensionaleren Strömung in der mit Ventilationsluft versorgten Flugzeugkabine als ein mit einem konventionellen Piccolorohr ausgestattetes System. Dadurch wird ein Luftaustausch in der Flugzeugkabine in Längsrichtung vermindert, so dass eine gleichmäßigere Ventilation der Flugzeugkabine und damit und eine gleichmäßigere Frischluftversorgung in allen Bereichen der Flugzeugkabine realisierbar wird.
In einem zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems 10 sind die Luftverteilungsleitungen 14a–14h dagegen mit entsprechenden Anschlussleitungen 20a, 20e verbunden (siehe 4). Die Anschlussleitungen 20a, 20e führen die aus den Luftverteilungsleitungen 14a–14h austretende Luft in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten Luftauslässen 22a, 22e zu (siehe 5). Im zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems 10 wird die Luftströmung im Bereich der Luftauslässe 22a, 22e so gesteuert, dass ein gewünschter Luftvolumenstrom, ein gewünschter Luftaustrittswinkel aus den Luftauslässen 22a, 22e sowie eine gewünschte maximale Luftausblasgeschwindigkeit aus den Luftauslässen 22a, 22e in die Flugzeugkabine realisiert wird. Insbesondere werden diese Parameter so gesteuert, dass die Luftgeschwindigkeit in einem Bereich der Flugzeugkabine, in der sich Personen aufhalten können, 0,35 Meter pro Sekunde nicht überschreitet. In seinem zweiten Betriebszustand ermöglicht das Ventilationssystem 10 daher die Ventilation einer als Passagierkabine genutzten Flugzeugkabine.
Um ein in seinem ersten Betriebszustand betriebenes Ventilationssystem 10 für den Betrieb in seinem zweiten Betriebszustand umzurüsten, ist es lediglich erforderlich, ggf. die Anschlussleitungen 20a, 20e sowie die Luftauslässe 22a, 22e im Flugzeug zu installieren und die Anschlussleitungen 20a, 20e mit den entsprechenden Luftverteilungsleitungen 14a, 14e zu verbinden. Eine besonders einbauraumsparende Installation der Anschlussleitungen 20a, 20e wird dann ermöglicht, wenn die Anschlussleitungen 20a, 20e in Form flexibler Schläuche ausgebildet sind und das Luftzufuhrrohr 12 mit den daran angeschlossenen Luftverteilungsleitungen 14a–14h vor der Verbindung der Anschlussleitungen 20a, 20e mit den entsprechenden Luftverteilungsleitungen 14a, 14e um 180 Grad gedreht wird (siehe 3 und 4).
Da das Luftzufuhrrohr 12 mit den Luftverteilungsleitungen 14a bis 14h mittels einer in Form einer Schelle ausgebildeten Befestigungsvorrichtung (in den Figuren nicht gezeigt) an einer Flugzeugstruktur befestigt ist, kann das Luftzufuhrrohr 12 mit den Luftverteilungsleitungen 14a–14h auf einfache Art und Weise durch Lösen der Schelle aus seiner für den Betrieb des Ventilationssystems 10 im ersten Betriebszustand optimierten ersten Stellung in seine für den Betrieb des Ventilationssystem 10 in seinem zweiten Betriebszustand optimierte zweite Stellung bewegt werden.
In ähnlicher Weise kann ein System 10 zur Ventilation einer Flugzeugkabine, das in seinem zweiten Betriebszustand betrieben wird, auf einfache und zeitsparende Art und Weise für den Betrieb in seinem ersten Betriebszustand umgerüstet werden. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die Verbindung zwischen den Anschlussleitungen 20a, 20e und den entsprechenden Luftverteilungsleitungen 14a, 14e zu lösen und, falls gewünscht, aus Gewichtsreduktionsgründen die Anschlussleitungen 20a, 20e sowie die Luftauslässe 22a, 22e aus dem Flugzeug zu entfernen.
Wie der 5 zu entnehmen ist, sind die Luftauslässe 22a, 22e des Ventilationssystems 10 im Bereich der Flugzeugkabinenseitenwände 16, 18 oberhalb von in 5 nicht veranschaulichten Fenstern angeordnet und weisen einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt auf. Eine derartige seitliche Anordnung der Luftauslässe 22a, 22e ist auch dann möglich, wenn in der Flugzeugkabine keine Deckenverkleidung installiert ist. Obwohl in den 3–5 jeweils lediglich zwei Anschlussleitungen 20a, 20e und lediglich jeweils zwei Luftauslässe 22a, 22e veranschaulicht sind, ist bei dem Ventilationssystem 10 im in einem Flugzeug montierten Zustand zumindest in einem Teilbereich der Flugzeugkabine in jedem zweiten Spantfeld der Flugzeugkabine ein Luftauslass vorgesehen. Dadurch wird eine ausreichende Luftzufuhr in die Flugzeugkabine gewährleistet und gleichzeitig eine gewisse Flexibilität hinsichtlich des Designs der Flugzeugkabine und des Ventilationssystems 10 gewährleistet.
In den Luftverteilungsleitungen 14a–14h sind jeweils in den Figuren nicht veranschaulichte Blenden angeordnet. Die Blenden dienen der Steuerung der Luftströmung durch die Luftströmungsverteilungsleitungen 14a–14h. Grundsätzlich ist es möglich, alle Luftverteilungsleitungen 14a–14h mit entsprechenden Blenden auszustatten. Alternativ dazu können jedoch auch lediglich ausgewählte Luftverteilungsleitungen 14a–14h mit entsprechenden Blenden versehen sein. Die Blenden sind so gestaltet, dass sie bei Bedarf ein vollständiges Verschließen der Luftverteilungsleitungen 14a–14h ermöglichen.
Grundsätzlich können alle Luftverteilungsleitungen 14a–14h im zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems 10 mit entsprechenden Anschlussleitungen 20a, 20e verbunden sein. Alternativ dazu können im zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems 10 dagegen jedoch auch lediglich ausgewählte Luftverteilungsleitungen 14a–14h mit entsprechenden Anschlussleitungen 20a, 20e verbunden sein. Nicht mit entsprechenden Anschlussleitungen 20a, 20e verbundene Luftverteilungsleitungen 14a–14h können entweder mittels einer Blende verschlossen werden oder Luft in die Flugzeugkabine ausblasen, um eine Art ”Mischbetriebszustand” des Ventilationssystems 10 zu realisieren.
Ferner kann das Ventilationssystem 10 vollständig, das heißt über die gesamte Länge des Luftzufuhrrohrs 12, in seinem ersten Betriebszustand oder seinem zweiten Betriebszustand betrieben werden. Alternativ dazu ist es jedoch auch denkbar, das System 10 teilweise in seinem ersten und teilweise in seinem zweiten Betriebszustand zu betreiben. Beispielsweise können in einem ersten Abschnitt des Luftzufuhrrohrs 12 mit dem Luftzufuhrrohr 12 verbundene Luftverteilungsleitungen 14a–14h dazu genutzt werden, die das Luftzufuhrrohr 12 durchströmende Luft unmittelbar in die Flugzeugkabine einzublasen. In einem zweiten Abschnitt des Luftzufuhrrohrs 12 mit dem Luftzufuhrrohr 12 verbundene Luftverteilungsleitungen 14a–14h können dagegen mit entsprechenden Anschlussleitungen 20a, 20e und Luftauslässen 22a, 22e verbunden sein, um der Flugzeugkabine die das Luftzufuhrrohr 12 durchströmende Luft über die Anschlussleitungen 20a, 20e und die Luftauslässe 22a, 22e zuzuführen. Das Ventilationssystem 10 kann dann auch in einem Flugzeug eingesetzt werden, dessen Kabine teilweise als Frachtraum und teilweise als Passagierkabine genutzt wird.

Claims

System (10) zur Ventilation einer Flugzeugkabine mit: – einem Luftzufuhrrohr (12), das mit einer Luftquelle verbunden ist, und – einer Mehrzahl von Luftverteilungsleitungen (14a–14h), die von dem Luftzufuhrrohr (12) abzweigen, wobei das Ventilationssystem (10) in einem ersten Betriebszustand dazu eingerichtet ist, die das Luftzufuhrrohr (12) durchströmende Luft unmittelbar aus den Luftverteilungsleitungen (14a–14h) in die Flugzeugkabine auszublasen, und wobei zumindest ein Teil der Luftverteilungsleitungen (14a–14h) in einem zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems (10) mit im ersten Betriebszustand des Ventilationssystems (10) aus dem Flugzeug entfernten Anschlussleitungen (20a, 20e) verbunden ist, welche die das Luftzufuhrrohr (12) durchströmende Luft in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten, im ersten Betriebszustand des Ventilationssystems (10) aus dem Flugzeug entfernten Luftauslässen (22a, 22e) zuführen.
Ventilationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Luftverteilungsleitungen (14a–14h) stutzenförmig von dem Luftzufuhrrohr (12) erstrecken.
Ventilationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftverteilungsleitungen (14a–14h) in einem Winkel von ungefähr 30° relativ zu einer Umfangsfläche des Luftzufuhrrohrs (12) geneigt sind.
Ventilationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine erste Gruppe von Luftverteilungsleitungen (14a–14d) im in einem Flugzeug montierten Zustand des Ventilationssystems (10) in Richtung einer ersten Flugzeugkabinenseitenwand (16) erstreckt und/oder sich eine zweite Gruppe von Luftverteilungsleitungen (14e–14h) im in einem Flugzeug montierten Zustand des Ventilationssystems (10) in Richtung einer zweiten Flugzeugkabinenseitenwand (18) erstreckt.
Ventilationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftauslässe (22a, 22e) im in einem Flugzeug montierten Zustand des Ventilationssystems (10) im Bereich der ersten und/oder der zweiten Flugzeugkabinenseitenwand (16, 18) angeordnet sind.
Ventilationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im in einem Flugzeug montierten Zustand des Ventilationssystems (10) zumindest in einem Teilbereich der Flugzeugkabine in jedem zweiten Spantfeld der Flugzeugkabine ein Luftauslass (22a, 22e) vorgesehen ist.
Ventilationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftzufuhrrohr (12) im in einem Flugzeug montierten Zustand des Ventilationssystems (10) im Bereich einer Decke der Flugzeugkabine angeordnet ist.
Ventilationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Teil der Luftverteilungsleitungen (14a–14h) eine Blende angeordnet ist.
Ventilationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten Luftauslässe (22a, 22e) einen quadratisch geformten Querschnitt aufweisen.
Ventilationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung des Luftzufuhrrohrs (12) an einer Flugzeugstruktur, wobei die Befestigungseinrichtung dazu eingerichtet ist, das Luftzufuhrrohr (12) im ersten Betriebszustand des Ventilationssystems (10) in einer ersten Stellung an der Flugzeugstruktur zu befestigen und das Luftzufuhrrohr (12) im zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems (10) in einer relativ zu der ersten Stellung gedrehten zweiten Stellung an der Flugzeugstruktur zu befestigen.
Verfahren zur Ventilation einer Flugzeugkabine mittels eines Ventilationssystems (10) mit den Schritten: – Zuführen von Luft von einer Luftquelle in ein Luftzufuhrrohr (12) und – Verteilen der das Luftzufuhrrohr (12) durchströmenden Luft auf eine Mehrzahl von Luftverteilungsleitungen (14a–14h), die von dem Luftzufuhrrohr (12) abzweigen, wobei die das Luftzufuhrrohr (12) durchströmende Luft in einem ersten Betriebszustand des Ventilationssystems (10) unmittelbar aus den Luftverteilungsleitungen (14a–14h) in die Flugzeugkabine ausgeblasen wird, und wobei in einem zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems (10) im ersten Betriebszustand des Ventilationssystems (10) aus dem Flugzeug entfernte Anschlussleitungen (20a, 20e), die mit zumindest einem Teil der Luftverteilungsleitungen (14a–14h) verbunden sind, die das Luftzufuhrrohr (12) durchströmende Luft in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten, im ersten Betriebszustand des Ventilationssystems (10) aus dem Flugzeug entfernten Luftauslässen (22a, 22e) zuführen.