用于飞行器的自主空气调节系统的制作方法

本发明涉及在温度和压力方面的飞行器机舱空气调节的领域，并且更具体地涉及自主供电的空气调节系统。

背景技术：

1、为了在机舱中获得适合于人类的压力和温度条件，在飞行器中产生经调节空气是必要的。这种经调节空气的产生是通过压缩设备进行的。

2、压缩设备可以由从推进引擎或从辅助动力单元排出的引擎引气(bleed air)提供动力。

3、然而，在一些飞行器中，引擎引气不存在或者不能用作能量源。然后需要电动地给压缩设备供电，并且这可以由飞行器的电网完成。然而，飞行器装备的现有电网使用115v的相对低的ac电压，而压缩机要求具有540v的更高电压的dc电源。因此，经由飞行器电网向压缩设备供应电能需要在配电架构方面以及在称为电力核心的集中电力管理设备方面对这种现有电网进行大量修改。这样的修改是特别受限制的。

4、因此，期望克服现有技术的这些缺点。

5、特别地，期望提供一种解决方案，该解决方案使得有可能以简单的方式对产生经调节空气的压缩机供电而不改变飞行器的现有电网。还期望提供一种易于集成到飞行器中的解决方案。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提出一种用于飞行器的自主空气调节系统，包括主压缩机，该主压缩机对从飞行器外部引入的空气进行压缩并供应经压缩空气，所述经压缩空气的第一部分被注入到飞行器的机舱中以便在压力和温度方面对机舱空气进行调节，并且该自主空气调节系统包括向主压缩机供应机械能的第一电动机。该系统还包括燃料电池堆，该燃料电池堆通过由主压缩机供应的经压缩空气的第二部分被供应空气，该燃料电池堆供应电能以给第一电动机供电。

2、因此，有可能通过由自主空气调节系统自身提供的电力供应自主地执行机舱空气调节，从而避免修改飞行器的现有电网的需要。

3、根据一个特定实施例，所述系统还包括第一热交换器，其执行由主压缩机供应的经压缩空气与从飞行器外部引入的空气之间的热交换，该第一热交换器位于主压缩机的下游并且位于燃料电池堆和飞行器机舱的上游。

4、根据一个特定实施例，主压缩机还由第一涡轮机供应机械能，第一涡轮机在其入口处接收由主压缩机供应经压缩空气的第三部分并且位于第一热交换器下游。

5、根据特定实施例，该系统还包括闭合冷却回路，热传递流体在该闭合冷却回路中循环。该冷却回路被布置成冷却燃料电池堆和第一电动机，并且还被布置成允许从飞行器外部引入的空气与热传递流体之间的热交换，以便冷却该热传递流体。

6、根据一个特定实施例，该系统还包括副压缩机，该副压缩机位于主压缩机和燃料电池堆之间并且压缩由主压缩机供应的经压缩空气的第二部分。

7、根据一个特定实施例，副压缩机由第二涡轮机供应机械能，第二涡轮机在其入口处接收来自燃料电池堆的经压缩空气。

8、根据一个特定实施例，系统还包括第二电动机，第二电动机由燃料电池堆提供的电能供电，第二电动机向副压缩机提供机械能。

9、根据一个特定实施例，该系统还包括控制器，该控制器被配置成实现用于调节经压缩空气温度、压力和流速参数的算法并且被配置成向该系统的有源元件发送控制命令，这些有源元件提供用于对经压缩空气的流速、压力和温度的控制功能。

10、根据一个特定实施例，该系统还包括开关，其被配置成将第一电气组装件和第二电气组装件二者择一地电连接至燃料电池堆，第一电气组装件被设计成将电力供应至该系统，第二电气组装件被设计成将电力供应至系统外部的装备并且在飞行器中提供安全功能。

11、本发明还涉及一种包括此类自主空气调节系统的飞行器。

技术特征：

1.一种用于飞行器的自主空气调节系统(100)，包括：

2.如权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，所述系统还包括第一热交换器(13)，其执行由所述主压缩机(10)供应的所述经压缩空气与从所述飞行器(1)外部引入的空气之间的热交换，所述第一热交换器(13)位于所述主压缩机(10)的下游且位于所述燃料电池堆(16)和所述飞行器机舱(17)的上游。

3.如权利要求2所述的系统(100)，其特征在于，所述主压缩机(10)还由第一涡轮机(12)供应机械能，所述第一涡轮机(12)在其入口处接收由所述主压缩机(10)供应的所述经压缩空气的第三部分并且位于所述第一热交换器(13)下游。

4.如权利要求1到3中一项所述的系统(100)，其特征在于，还包括闭合冷却回路(18)，热传递流体在所述闭合冷却回路中循环，所述冷却回路(18)被布置成冷却所述燃料电池堆(16)和所述第一电动机(11)并且还被布置成允许从所述飞行器(1)外部引入的空气与所述热传递流体之间的热交换，以便冷却所述热传递流体。

5.如权利要求1到4中任一项所述的系统(100)，其特征在于，所述系统还包括副压缩机(30)，所述副压缩机(30)位于所述主压缩机(10)和所述燃料电池堆(16)之间并且压缩由所述主压缩机(10)供应的所述经压缩空气的所述第二部分。

6.如前一权利要求所述的系统，其特征在于，所述副压缩机由第二涡轮机(32)供应机械能，所述第二涡轮机(32)在其入口处接收来自所述燃料电池堆(16)的经压缩空气。

7.如前一权利要求所述的系统(100)，其特征在于，还包括第二电动机(31)，所述第二电动机由所述燃料电池堆(16)提供的电能供电，所述第二电动机(31)向所述副压缩机(30)提供机械能。

8.如权利要求1到7中任一项所述的系统(100)，其特征在于，还包括控制器(40)，所述控制器(40)被配置成实现用于调节经压缩空气温度、压力和流速参数的算法并且被配置成向所述系统的有源元件(9、111、31、171、16)发送控制命令，所述有源元件提供用于对所述经压缩空气的流速、压力和温度的控制功能。

9.如权利要求1到8中任一项所述的系统(100)，其特征在于，还包括开关(46)，所述开关被配置成将第一电气组装件(201)和第二电气组装件(401)二者择一地电连接至所述燃料电池堆(16)，所述第一电气组装件(201)被设计成将电力供应至所述系统(100)，所述第二电气组装件(401)被设计成将电能供应至所述系统外部的装备(423)并且在所述飞行器中提供安全功能。

10.一种飞行器(1)，其包括至少一个如权利要求1到9中任一项所述的自主空气调节系统(100)。

技术总结一种用于飞行器的自主空气调节系统(100)，包括：压缩机(10)，其压缩环境空气并供应经压缩空气，所述经压缩空气的第一部分被注入到该飞行器的机舱(17)中以便在压力和温度方面调节机舱(17)空气。该自主系统(100)还包括向该压缩机(10)提供机械能的电动机(11)。该系统包括燃料电池堆(16)，该燃料电池堆通过由该压缩机(10)供应的经压缩空气的第二部分被供应空气并且供应电能，该电动机(11)通过由该燃料电池堆(16)供应的电能而被供电。因此，自主地执行机舱空气调节，从而避免改变飞行器的现有电网的需求。技术研发人员：T·约瑟特,D·波里埃,H·巴曼受保护的技术使用者：空中客车简化股份公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11