DE3627910A1 - Luftfahrzeug mit in einem separaten anlagenraum angeordneten zu kuehlenden einrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Luftfahrzeug mit in einem separaten Anlagenraum angeordneten zu kühlenden Einrichtungen und einem Lufteinlauf zum Einfangen von Stauluft für eine Klimaanlage oder dergleichen.

In Luftfahrzeugen ist es üblich, aus selbständig arbei­ tenden Einheiten bestehende Anlagen, wie Klimaanlagen einzusetzen und in einem besonderen Anlagenraum unter­ zubringen. Solche Anlagen erzeugen beim Betrieb aber auch Wärme, die zweckmäßigerweise durch Ventilation mit Umgebungsluft abzuführen ist. Eine wirkungsvolle Abführung dieser Wärme erfordert somit eine sich mit dem Betrieb der Klimaanlage und den Flugbedingungen in weiten Grenzen ändernde Luftmenge, da z.B. beim Boden­ betrieb mit voller Klimaleistung erheblich mehr Wärme als beim Fliegen in großen Höhen mit hoher Geschwindig­ keit abzuführen ist. Ursache für diesen unterschied­ lichen zur Wärmeabfuhr erforderlichen Luftbedarf ist zum einen die in großen Höhen herrschende geringere Umgebungstemperatur und zum anderen die mit der Flugge­ schwindigkeit zunehmende Wärmeabfuhr von der Außenwand des Flugzeuges insbesondere der Außenwand des Anlagen­ raumes.

Eine Belüftung des Anlagenraumes über feste Be- und Entlüftungsöffnungen in der Außenwand eines Luftfahr­ zeuges müßte so ausgelegt sein, daß die bei maximaler Klimaleistung und geringster natürlicher Wärmeabfüh­ rung anfallende Wärme abgeführt würde. Dies würde aber bedeuten, daß der Anlagenraum bei anderen Bedingungen zuviel Kühlluft erhalten würde, was einen unnötigen Luftwiderstand für das Flugzeug und eine zu starke Kühlung dieses Raumes bedeuten würde. Es ist zwar möglich, die zur Wärmeabfuhr durch Ventilation erfor­ derliche Luftmenge mit einer zusätzlichen temperaturge­ steuerten Regeleinrichtung zu beeinflussen, was aber Mehraufwand und weiteres Gewicht bedeuten würde und vom Gesichtspunkt der Ausfallsicherheit unbefriedigend wäre.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die in einem Anlagenraum eines Luftfahrzeuges untergebrachten Einrichtungen mit einem geregelten Luftstrom zur Wärme­ abfuhr zu versorgen. Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Wandung des Luftein­ laufs eine oder mehrere mit dem Anlagenraum in Ver­ bindung stehende Öffnungen zum Abzweigen von Ventilati­ onsluft vorgesehen sind.

In vielen Fällen weist der Einlauf Klappen zur Rege­ lung der einzufangenden Luftmenge auf, wodurch der Einlauf an die unterschiedlichen Betriebspunkte der betreffenden Anlage angepaßt wird. Bei derartigen Ein­ läufen sind die Öffnungen erfindungsgemäß derart ange­ ordnet, daß auch der abgezweigte Luftstrom durch die Klappen geregelt wird.

Die erfindungsgemäße Maßnahme hat den Vorteil, daß damit ein Anlagenraum auf sehr einfache Weise mit Ventilationsluft versorgt werden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine wirksame Regelung der Wärmeabführung aus einem Anlagenraum ohne nennenswerten Zusatzaufwand durch Ausnutzung der bei vielen Einläufen ohnehin vorhandenen Regelungsklappen realisierbar ist. Dabei können die Öffnungen als Lö­ cher 15, die eine Perforation bilden oder quer zur Strömung verlaufende Schlitze ausgebildet sein, die innerhalb eines annähernd dreieckförmigen Bereiches an­ geordnet sind.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Das Prinzip eines Ventilationsschlitze aufwei­ senden weit geöffneten Lufteinlaufs für eine Klimaanlage,

Fig. 2 einen verengten Lufteinlauf gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Lufteinlauf mit perforierter Wandung und

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Lufteinlauf.

Wie die Darstellungen nach Fig. 1 bis Fig. 4 zeigen, handelt es sich bei dem dort abgebildeten Luftein­ lauf 10 um einen in der Außenwand 11 eines Luftfahrzeu­ ges angeordneten, "NACA-Einlauf" (Staukreis), dessen Höhe H mit Regelungsklappen 12, 13 verringert oder ver­ größert werden kann. In einer oder beiden Seitenwänden dieses Lufteinlaufs 10 sind Schlitze 14 bzw. Perforati­ onslöcher 15 vorgesehen, die eine Verbindung zu dem Anlagenraum 16 der Klimaanlage herstellen. Die Schlit­ ze 14 gemäß Fig. 1 und Fig. 2 sind im Bereich der durch die Regelungsklappen 12, 13 sich ergebenden Ein­ schnürung angeordnet und nehmen längenmäßig mit zuneh­ mender Entfernung von der Einschnürung derart ab, daß der mit Schlitzen 14 versehene Bereich annähernd ein Dreieck bildet, dessen Spitze nahe der Kante 11 a des Einlaufs 10 liegt. Die der Spitze gegenüberliegende Seite des Dreiecks wird im Prinzip durch die Klappen 12, 13 gebildet. Diese Dreieckform zeigt auch der durch die Bohrungen 15 perforierte Bereich gemäß Fig. 3. Aus Fig. 3 ist darüber hinaus zu erkennen, daß die Lochgrö­ ßen mit zunehmender Annäherung an die Klappen 12 und 13 anwachsen. Hiermit kann ein vorbestimmter Verlauf für den Massendurchsatz der Ventilationsluft erzielt werden, was bei den Schlitzen 14 durch eine sich ver­ größernde Breite ebenfalls möglich ist. Die Öffnun­ gen 14, 15 können auch derart ausgebildet sein, daß die Breite der Schlitze 14 und/oder der Durchmesser der Löcher 15 sich mit zunehmender Entfernung stromauf und stromab von der Mitte des mit Öffnungen 14, 15 versehe­ nen Bereiches verringern. Fig. 1 zeigt den Luftein­ lauf 10 bei weit geöffneter Stellung der Regelungsklap­ pen 12, 13. In dieser Stellung schnüren die Klappen 12, 13 die innere Strömung des Einlaufs 10 nicht ein. Aus der Darstellung nach Fig. 1 ist auch zu erkennen, daß die Schlitze 14 zum Durchströmen von Ventilationsluft frei sind. Diese Klappenstellung entspricht der Belüf­ tungssituation beim Betrieb einer Klimaanlage am Bo­ den. Die Klappenstellung nach Fig. 2 zeigt einen einge­ engten Lufteinlauf 10 mit teilweise abgedeckten Schlit­ zen, was einem Betrieb der Klimaanlage einschließlich Lüftung während eines Fluges entspricht. Aus den Dar­ stellungen nach Fig. 1 und Fig. 2 ist darüber hinaus zu erkennen, daß beim Bodenbetrieb, und zwar aufgrund des Unterdruckes im Lufteinlauf Ventilationsluft aus dem Anlagenraum 16 gesaugt wird, wohingegen im Fluge aufgrund des im Lufteinlauf herrschenden Überdruckes Ventilationsluft in den Anlagenraum 16 einströmt.

Die erfindungsgemäße Ventilation hat bei einer Klima­ anlage den Vorteil, daß die erforderliche Luftmenge für die Ventilation der Anlage der Stauluftmenge bzw. dem Massendurchsatz der Klimaanlage proportional ist.

Diese günstige Verknüpfung ergibt sich bei Verwendung sog. "NACA-Einläufe" für den Betrieb der Klimaanlage.

Bei solchen Lufteinläufen ist der Widerstand dann mini­ mal, wenn der Querschnitt des Einlaufs dem Massendurch­ satz der durchströmenden Luft angepaßt ist. Da sich aber der Luftdurchsatz mit den Arbeitsbedingungen der Klimaanlage ändert, ist es notwendig, den Querschnitt des Einlaufs mit Hilfe der Regelungsklappen zu ändern.

Bei hohen Belastungen der Klimaanlage, hohen Außentem­ peraturen und geringer Fluggeschwindigkeit vergrößern die Regelungsklappen den Einlaufquerschnitt, wohinge­ gen bei kleiner Belastung der Klimaanlage, niedriger Außentemperatur und größerer Fluggeschwindigkeit der Einlaufquerschnitt verkleinert wird. Die Erfindung nutzt daher die zur Regelung der Luftzuführung für die Klimaanlage eingesetzten Klappen auch zur Regelung der Ventilationsluft, indem die Klappen 12, 13 die Öffnun­ gen 14, 15 bei fortschreitender Einschnürung des Ein­ laufs 10 zunehmend abdecken. Dabei wird der Umstand genutzt, daß die Luftmenge für die Kühlung der betref­ fenden Einrichtungen der für den Betrieb der Klimaan­ lage notwendigen Klimaluft proportional ist. Dabei kann es zusätzlich sinnvoll sein, den Öffnungen im Lufteinlauf auf der Innenseite des Anlagenraumes strö­ mungsabhängige Vorrichtungen, z.B. geneigte Kiemen nachzuordnen, welche den Austrittskoeffizienten für die Ventilationsluft erhöhen und den Eintrittskoeffizi­ enten verringern. Hierdurch kann zusätzlicher Einfluß auf die mit der Ventilation zusammenhängende Abfuhr der Betriebswärme bei unterschiedlichen Betriebszustän­ den, beispielsweise im Bodenbetrieb oder im Flugbe­ trieb, genommen werden.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf Klimaanlagen beschränkt, sondern sie erstreckt sich vielmehr auf alle anderen an Bord eines Luftfahrzeuges befindlichen zu kühlenden Einrichtungen, wie elektronische Geräte und dergleichen.

Claims (9)

1. Luftfahrzeug mit in einem separaten Anlagenraum angeordneten zu kühlenden Einrichtungen und einem Regelungsklappen aufweisenden Lufteinlauf zum Ein­ fangen von Stauluft für eine Klimaanlage oder der­ gleichen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung des Lufteinlaufs (10) eine oder meh­ rere mit dem Anlagenraum (16) in Verbindung stehen­ de Öffnungen (14, 15) zum Abzweigen von Ventilations­ luft vorgesehen sind.

2. Luftfahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Luftein­ lauf Regelungsklappen zum Regeln des Massendurchsat­ zes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (14, 15) derart angeordnet sind, daß auch der abgezweigte Luftstrom durch die Klap­ pen (12, 13) geregelt wird.

3. Luftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Öffnungen als quer zur Strömung in einer oder in beiden Seitenwänden des Lufteinlaufes (10) liegende Schlitze (14) ausge­ bildet sind.

4. Luftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Öffnungen eine in einer oder in beiden Seitenwänden des Lufteinlau­ fes (10) angeordnete flächenartige Perforation (15) bilden.

5. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die flä­ chenartige Perforation bildenden Löcher (15) mit zu­ nehmender Annäherung an die Regelungsklappen (12, 13) einen anwachsenden Durchmesser aufweisen.

6. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Schlit­ ze (14) oder die Löcher die Perforation (15) bil­ den, innerhalb eines dreieckigen Bereiches angeord­ net sind, dessen Spitze nahe der Kante (11 a) des Lufteinlaufes (10) liegt und dessen der Spitze ge­ genüberliegende Gerade im Prinzip durch die Klap­ pen (12, 13) gebildet ist.

7. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Schlitze (14) und/oder der Durchmesser der die Perforation bildenden Löcher (15) sich mit zunehmen­ der Entfernung von der Mitte des mit Öffnungen (14, 15) versehenen Bereiches in beiden Richtungen (stromauf und stromab) verringern.

8. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Öffnun­ gen (14, 15) im Lufteinlauf (10) auf der Innenseite des Anlagenraumes (16) strömungsabhängige Vorrich­ tungen, vorzugsweise geneigte Kiemen zugeordnet sind, welche einen großen Austrittskoeffizienten und einen kleinen Eintrittskoeffizienten für die Ventilationsluft bewirken.

9. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die im Lufteinlauf (10) angeordneten Regelungsklappen (12, 13) die Öffnungen (14, 15) mit fortschreitender Ein­ schnürung des Lufteinlaufs (10) zunehmend abdecken.