飛行器空調系統及操作飛行器空調系統的方法

2023-07-16 10:19:16

飛行器空調系統及操作飛行器空調系統的方法
【專利摘要】本發明公開飛行器空調系統及操作飛行器空調系統的方法。該飛行器空調系統包括允許環境空氣穿過其流動的環境空氣供應管道，連接至環境空氣供應管道且適於冷卻流過環境空氣供應管道的環境空氣的環境空氣冷卻設備，連接至環境空氣冷卻設備且可連接至飛行器艙來允許將被環境空氣冷卻設備冷卻的環境空氣供應至飛行器艙的環境空氣排放管道，以及製冷裝置。製冷裝置包括允許兩相製冷劑穿過其流動的製冷劑迴路，且設計成在兩相製冷劑流過製冷劑迴路時將其從液體聚集態轉變成氣體聚集態，然後再從氣體聚集態轉變回液體聚集態。製冷裝置的製冷劑迴路適於將冷卻能量供應至環境空氣冷卻設備。
【專利說明】飛行器空調系統及操作飛行器空調系統的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及飛行器空調系統和操作飛行器空調系統的方法。
【背景技術】
[0002]所謂的基於空氣的空調系統，如在例如DE102008053320A1和US2010/101251A1或者DE102010054448A1和W02012/079756A2中描述的空調系統，目前通常在商用飛行器中用來對飛行器艙進行空調。飛行器空調系統起到適當地冷卻或加熱飛行器艙的作用及起到適當地將新鮮空氣供應到飛行器艙內來確保規定的最低比例的氧氣存在於飛行器艙中的作用。進一步地，利用飛行器空調系統調節飛行器艙內的溼度。此外，在飛行器的飛行操作期間，飛行器空調系統用於給飛行器艙增壓，以便將飛行器艙內的壓力維持在與飛行器巡航高度處的環境壓力相比升高的水平。
[0003]基於空氣的空調系統通常包括空調單元，該空調單元被布置在例如飛行器的翼根部並且被提供由壓縮機產生或從飛行器的引擎或輔助動力單元(APU)排出的壓縮工藝空氣。在飛行器的飛行操作期間，通常使用引擎引氣來向飛行器空調系統的空調單元供應壓縮工藝空氣。然而，在飛行器的地面操作期間，通常向飛行器空調系統的空調單元供應來自飛行器的輔助動力單元的壓縮工藝空氣。在該空調單元中，當工藝空氣流過至少一個熱交換器以及各壓縮和膨脹單元時，其被冷卻和膨脹。離開空調單元的被冷卻的工藝空氣最終被供應至混合室，在這裡其與從待進行空調的飛行器區中再循環的再循環空氣混合。經由各個混合空氣管道將來自混合室的混合空氣供應至待進行空調的飛行器區，待進行空調的飛行器區可以被分為多個空調區域。

【發明內容】

[0004]本發明的目的旨在指定一種能以高能效和高安全水平操作的飛行器空調系統。進一步，本發明的目的旨在提供一種操作這種飛行器空調系統的方法。
[0005]該目的是通過具有權利要求1的特徵的飛行器空調系統和具有權利要求10的特徵的操作飛行器空調系統的方法實現的。
[0006]飛行器空調系統包括環境空氣供應管道，該環境空氣供應管道允許環境空氣穿過該環境空氣供應管道流動。所述環境空氣供應管道可以直接連接至環境大氣。然而，還可想像，所述環境空氣供應管道從進一步的環境空氣傳導管道或衝壓空氣通道分岔開。環境空氣向所述環境空氣供應管道內的供應可以由合適的閥控制。所述飛行器空調系統進一步包括環境空氣冷卻設備，所述環境空氣冷卻設備連接至所述環境空氣供應管道並且適於冷卻流過所述環境空氣供應管道的環境空氣。例如，所述環境空氣冷卻設備可以包括熱交換器，該熱交換器允許將冷卻能量傳遞給流過所述環境空氣供應管道的環境空氣。
[0007]所述飛行器空調系統的環境空氣排放管道連接至所述環境空氣冷卻設備，並且可連接至飛行器艙，以便允許被所述環境空氣冷卻設備冷卻的環境空氣向所述飛行器艙的供應。根本上，所述環境空氣排放管道可以適於將流過所述環境空氣排放管道的環境空氣直接供應至所述飛行器艙。然而，優選地，所述環境空氣排放管道可經由混合單元連接至所述飛行器艙，其中流過所述環境空氣排放管道的環境空氣與從所述飛行器艙再循環的再循環空氣混合，然後將被處理的環境空氣和再循環空氣的混合物引導至所述飛行器艙。
[0008]進一步，所述飛行器空調系統包括包含製冷劑迴路的製冷裝置，所述製冷劑迴路允許兩相製冷劑流過所述製冷劑迴路流動。所述製冷裝置被設計為在所述兩相製冷劑流過所述製冷劑迴路時將所述兩相製冷劑從液體聚集態轉變成氣體聚集態，然後再從氣體聚集態轉變回液體聚集態。換言之，在所述製冷裝置的所述製冷劑迴路中循環的兩相製冷劑是，在釋放冷卻能量給冷卻能量消耗者時從液體聚集態轉變成氣體聚集態並然後轉變回液體聚集態的製冷劑。所述兩相製冷劑可以是例如R134A(CH2F-CF3)、C02、R-245fa(l, I, I, 3，3-五氟丙烷)或者低壓HFC製冷劑。
[0009]所述製冷裝置的所述製冷劑迴路適於將冷卻能量供應至所述環境空氣冷卻設備。因此，在所述飛行器空調系統中，流過所述環境空氣供應管道的環境空氣構成冷卻能量消耗者，該冷卻能量消耗者被供應在將流過所述製冷裝置的所述製冷劑迴路的所述兩相製冷劑從液體聚集態轉變成氣體聚集態時釋放的冷卻能量。在配備上面描述的所述飛行器空調系統的飛行器中，向所述飛行器艙提供環境空氣。進一步，由於用兩相製冷劑操作的所述製冷裝置的高冷卻能力，所述飛行器空調系統可以以極高的能效操作。
[0010]所述飛行器空調系統的製冷裝置可以包括製冷劑壓縮機，該製冷劑壓縮機用於壓縮穿過所述製冷裝置的所述製冷劑迴路循環的所述兩相製冷劑。所述製冷劑壓縮機可以例如以離心式壓縮機的形式設計。進一步，所述製冷裝置可以包括製冷劑液化器，該製冷劑液化器用於液化穿過所述製冷裝置的所述製冷劑迴路循環的所述兩相製冷劑。優選地，所述製冷劑液化器熱聯接至衝壓空氣通道，使得可以將來自流過所述衝壓空氣通道的衝壓空氣的冷卻能量供應至所述製冷劑液化器。例如，所述製冷劑液化器可以以設置在所述衝壓空氣通道中的熱交換器的形式設計。此外，所述製冷裝置可以包括膨脹閥。
[0011]在所述飛行器空調系統的優選實施例中，所述環境空氣冷卻設備是以設置在所述製冷裝置的所述製冷劑迴路中的製冷劑蒸發器的形式設計的。例如，所述環境空氣冷卻設備可以包括熱交換器，其中使流過所述環境空氣供應管道的環境空氣與穿過所述製冷裝置的所述製冷劑迴路循環的兩相製冷劑互相熱接觸。當所述兩相製冷劑流過所述環境空氣冷卻設備的所述熱交換器時，所述兩相製冷劑從液體聚集態轉變成氣體聚集態，從而將冷卻能量排出至經由所述環境空氣供應管道供應至所述環境空氣冷卻設備的環境空氣。
[0012]所述製冷裝置可以包括控制單元，該控制單元適於控制製冷劑裝置的操作，即控制所述製冷劑壓縮機、所述製冷劑液化器、所述膨脹閥和所述製冷劑蒸發器，使得在所述冷卻裝置中運行的冷蒸發過程實質上在製冷劑的兩相區域中運行，由此等溫線和等壓線重合。結果，過程收斂至理論上最優的卡諾過程。這允許優化製冷裝置的效率和冷卻能力。
[0013]所述飛行器空調系統可以進一步包括引氣供應管道，該引氣供應管道允許從引擎或APU排出的引氣穿過所述引氣供應管道流動。引氣穿過所述引氣供應管道的流動可以例如利用合適的閥控制。進一步，可以存在引氣渦輪機，該引氣渦輪機由流過所述引氣供應管道的引氣驅動。優選地，所述引氣渦輪機聯接至所述製冷裝置的所述製冷劑壓縮機，以便驅動所述製冷裝置的所述製冷劑壓縮機。因此，在所述飛行器空調系統中，從飛行器的引擎或輔助動力單元排出的引氣不被引入所述飛行器艙內，而是用於驅動所述製冷裝置的所述製冷劑壓縮機。因此，配備基於空氣的空調系統的飛行器能夠配備根據本發明的飛行器空調系統，而無需過多的系統改變。所述引氣渦輪機可以依照所述製冷劑壓縮機的驅動要求來特殊地設計，因此能夠高效率地操作。結果，需要從飛行器的引擎或輔助動力單元排出從較少的引氣，減少了配備該飛行器空調系統的飛行器的燃料消耗量。例如，所述引氣渦輪機與所述製冷劑壓縮機可以設置在共同的軸上。
[0014]所述飛行器空調系統可以進一步包括引氣排放管道，該引氣排放管道連接至所述引氣渦輪機並且可進一步連接至環境大氣，以便允許經由所述引氣供應管道向所述引氣渦輪機供應的引氣在通過所述引氣渦輪機之後被排放至環境大氣。如果需要，所述引氣排放管道可以直接連接至環境大氣。然而，優選地，所述引氣排放管道通向如上所述的、起到將衝壓空氣供應至用於對穿過所述製冷裝置的所述製冷劑迴路循環的所述兩相製冷劑進行冷卻的製冷劑液化器的作用的所述衝壓空氣通道內。例如，所述引氣排放管道可以通向位於所述製冷劑液化器下遊和將在下文更詳細地描述的預冷卻器上遊的所述衝壓空氣通道。
[0015]在所述飛行器空調系統的所述環境空氣供應管道中可以設置環境空氣壓縮機。所述環境空氣壓縮機可以以離心式壓縮機的形式設計。優選地，所述環境空氣壓縮機包括多個壓縮機級，例如兩個壓縮機級。可以提供允許旁通所述多個壓縮機級中至少一個壓縮機級的至少一個旁通布置。包括多個壓縮機級的環境空氣壓縮機特別適於以恆定的壓力水平提供壓縮環境空氣，儘管向所述環境空氣壓縮機供應的環境空氣的壓力在飛行器的不同巡航高度處變化。例如，當飛行器在地面上或在低空巡航時，第一壓縮機級可以被旁通，並且可以將流過所述環境空氣供應管道的環境空氣直接供應至所述環境空氣壓縮機的第二壓縮機級。相反，當飛行器在高空巡航且因此環境空氣的壓力低時，可以將流過所述環境空氣供應管道的環境空氣供應至所述環境空氣壓縮機的第一壓縮機級來進行預壓縮，之後將環境空氣供應至所述環境空氣壓縮機的第二壓縮機級來被壓縮至所需的壓力水平。
[0016]進一步，在所述環境空氣供應管道中可以設置預冷卻器。優選地，所述預冷卻器被設置在所述環境空氣冷卻設備上遊的環境空氣供應管道中，並且起到在將環境空氣供應至所述環境空氣冷卻設備以前對流過所述環境空氣供應管道的環境空氣進行預冷卻的作用。可以提供旁通布置，該旁通布置在不需要預冷卻環境空氣的情況下允許流過所述環境空氣供應管道的環境空氣旁通所述預冷卻器。優選地，所述預冷卻器熱聯接至所述衝壓空氣通道，所述衝壓空氣通道還起到向所述製冷裝置的所述製冷劑液化器提供冷衝壓空氣的作用。與所述製冷劑液化器相似，所述預冷卻器可以以熱交換器的形式設計並且可以設置在所述衝壓空氣通道中。
[0017]在飛行器的飛行操作期間，在所述衝壓空氣通道的入口區域中積聚的衝壓壓力提供環境空氣到所述衝壓空氣通道內的供應。為確保環境空氣在飛行器的地面操作期間也穿過所述衝壓空氣通道的充分流動，在所述衝壓空氣通道中，例如在位於所述製冷劑液化器和所述預冷卻器下遊的所述衝壓空氣通道中可以設置傳送設備，所述傳送設備可以例如以風扇或風機的形式設計。所述傳送設備可以被所述引氣渦輪機驅動。例如，所述傳送設備可以與所述弓丨氣渦輪機設置在共同的軸上。
[0018]在所述飛行器空調系統的優選實施例中，所述環境空氣壓縮機聯接至所述引氣渦輪機，以便被所述引氣渦輪機驅動。例如，所述環境空氣壓縮機可以與所述引氣渦輪機設置在共同的軸上。[0019]在所述飛行器空調系統的所述環境空氣排放管道中可以設置水分離器。例如，所述水分離器可以以高壓分離器的形式設計，並且布置在位於所述環境空氣冷卻設備的下遊的所述環境空氣排放管道中，以便去除當環境空氣蒸汽在所述環境空氣冷卻設備中冷卻時從環境空氣蒸汽中冷凝的液態水。在所述水分離器中從所述環境空氣蒸汽中去除的液態水可以被排放到所述衝壓空氣通道內，以便與流過所述衝壓空氣通道的衝壓空氣一起被排放給環境大氣。
[0020]進一步，在所述環境空氣排放管道中可以設置環境空氣渦輪機。所述環境空氣渦輪機起到將環境空氣膨脹到可以將環境空氣供應至所述飛行器艙的壓力的作用。例如，所述環境空氣渦輪機可以設置在位於所述水分離器的下遊和混合單元的上遊的所述環境空氣排放管道中，其中環境空氣在被供應至所述飛行器艙以前與從所述飛行器艙再循環的再循環空氣混合。所述環境空氣渦輪機可以與所述引氣渦輪機設置在共同的軸上，因此與所述引氣渦輪機一起可以起到驅動所述製冷劑壓縮機、所述環境空氣壓縮機和在所述衝壓空氣通道中設置的所述傳送設備中至少一個的作用。
[0021]在操作飛行器空調系統的方法中，引導環境空氣穿過環境空氣供應管道流動。利用環境空氣冷卻設備冷卻流過所述環境空氣供應管道的環境空氣。經由環境排放管道將被所述環境空氣冷卻設備冷卻的環境空氣供應至飛行器艙。將來自製冷裝置的製冷劑迴路的冷卻能量供應至所述環境空氣冷卻設備，所述製冷劑迴路允許兩相製冷劑穿過所述製冷劑迴路流動，並且將所述製冷裝置設計成在所述兩相製冷劑流過所述製冷劑迴路時將所述兩相製冷劑從液體聚集態轉變成氣體聚集態，然後再從氣體聚集態轉變回液體聚集態。
[0022]所述製冷裝置可以包括製冷劑壓縮機、製冷劑液化器和/或膨脹閥。可以將來自流過衝壓空氣通道的衝壓空氣的冷卻能量供應至與所述衝壓空氣通道熱聯接的所述製冷劑液化器。
[0023]流過所述環境空氣供應管道的環境空氣可以利用以設置在所述製冷裝置的所述製冷劑迴路中的製冷劑蒸發器的形式設計的環境空氣冷卻設備來進行冷卻。
[0024]可以引導從引擎或輔助動力單元排出的引氣穿過引氣供應管道流動。所述製冷裝置的所述製冷劑壓縮機可以利用由流過所述引氣供應管道的引氣驅動的且聯接至所述製冷裝置的所述製冷劑壓縮機的引氣渦輪機來驅動。
[0025]經由所述引氣供應管道向所述引氣渦輪機供應的引氣在通過引氣渦輪機後可以經由與所述引氣渦輪機連接且可與環境大氣連接的引氣排放管道被排放到環境大氣。優選地，所述引氣排放管道通向所述衝壓空氣通道。
[0026]在所述環境空氣供應管道中可以設置環境空氣壓縮機和預冷卻器中至少一個。優選地，所述環境空氣壓縮機包括多個壓縮機級。可以將來自流過所述衝壓空氣通道的衝壓空氣的冷卻能量供應至與所述衝壓空氣通道熱聯接的所述預冷卻器。
[0027]在操作飛行器空調系統的方法的優選實施例中，所述引氣渦輪機驅動所述製冷劑壓縮機、環境空氣壓縮機和用於傳送衝壓空氣穿過所述衝壓空氣通道的傳送設備中至少一個。
[0028]另外，在所述環境空氣排放管道中可以設置環境空氣渦輪機，所述環境空氣渦輪機將環境空氣膨脹至可以向所述飛行器艙供應環境空氣的壓力。所述環境空氣渦輪機可以驅動所述製冷劑壓縮機、所述環境空氣壓縮機和在所述衝壓空氣通道中設置的所述傳送設備中至少一個。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]現在參考所附示意圖更詳細地描述本發明的優選實施例，其中:
[0030]圖1示出飛行器空調系統的示意圖示。
【具體實施方式】
[0031]根據圖1的飛行器空調系統10包括環境空氣供應管道12。環境空氣供應管道12從衝壓空氣通道14處分岔，其中環境空氣從衝壓空氣通道14到環境空氣供應管道12內的供應由閥16控制。在閥16的下遊，在環境空氣供應管道12中設置環境空氣壓縮機18，環境空氣壓縮機18起到壓縮流過環境空氣供應管道12的環境空氣的作用。
[0032]環境空氣壓縮機18包括第一壓縮機級18a和第二壓縮機級18b。包括第一旁通閥20、旁通管道22和第二旁通閥24的旁通布置起到如果需要則旁通第一壓縮機級18a的作用。在飛行器空調系統10的操作期間，環境空氣壓縮機18被操作，以便將流過環境空氣供應管道12的環境空氣壓縮至基本恆定的壓力水平。當配備有飛行器空調系統10的飛行器在地面上操作並且因此流過環境空氣供應管道的環境空氣的壓力相對高時，第一壓縮機級18a可以被旁通。在飛行器的飛行操作期間，流過環境空氣供應管道12的環境空氣的壓力相對低。因此，首先將環境空氣提供給第一壓縮機級18a，在第一壓縮機級中環境空氣被預壓縮，之後將環境空氣引導到第二壓縮機級18b，在第二壓縮機級中環境空氣最終被壓縮到所需的壓力。
[0033]在環境空氣壓縮機18的下遊，在環境空氣供應管道12中設置預冷卻器26。預冷卻器26起到對流過環境空氣供應管道12的環境空氣進行預冷卻的作用，並且如果不需要環境空氣的預冷卻，則可以利用旁通閥28和旁通管道30旁通環境空氣。預冷卻器26是以在衝壓空氣通道14中設置的熱交換器的形式設計的。因此，在預冷卻器26中經由環境空氣供應管道12供應至預冷卻器26的環境空氣通過將熱量從環境空氣傳遞到流過衝壓空氣通道14的衝壓空氣而被冷卻。
[0034]在預冷卻器26的下遊，環境空氣供應管道12通向環境空氣冷卻設備32。當環境空氣流過環境空氣冷卻設備32時，環境空氣被冷卻到所需的溫度。當環境空氣在環境空氣冷卻設備32中冷卻時從環境空氣的流中冷凝的液態水，在設置在環境空氣冷卻設備32下遊的環境空氣排放管道36中的水分離器34中與環境空氣的流分離。在根據圖1的飛行器空調系統10的實施例中，水分離器34是以高壓分離器的形式設計的。在水分離器34中與環境空氣的流分離的液態水經由水排放管道38排放到衝壓空氣通道14中。在衝壓空氣通道14中，液態水與流過衝壓空氣通道14的衝壓空氣一起被傳送通過衝壓空氣通道14，並且最終被排放給環境大氣40。
[0035]環境空氣排放管道36將環境空氣冷卻設備32連接至飛行器艙42。在水分離器34的下遊，在環境空氣排放管道36中設置環境空氣渦輪機44，環境空氣渦輪機44起到將流過環境空氣排放管道36的環境空氣膨脹到可以將環境空氣供應至飛行器艙42的所需壓力的作用。在將在環境空氣渦輪機44中膨脹的環境空氣引入飛行器艙42之前，在環境空氣渦輪機44中膨脹的環境空氣在混合單元46中與經由再循環空氣管道48從飛行器艙42再循環到混合單元46內的再循環空氣混合。環境空氣和再循環空氣的混合物最終從混合單元46中引入飛行器艙42內。其中設置有控制閥52和膨脹閥54的配平空氣管道50從環境空氣壓縮機18下遊的環境空氣供應管道12分岔開，並且通向混合單元46下遊的環境空氣排放管道36，控制閥52用於控制通過配平控制管道50的配平空氣的流。
[0036]飛行器空調系統10進一步包括配備有製冷劑迴路58的製冷裝置56。兩相製冷劑，例如 R134A(CH2F-CF3)、C02、R-245fa (1，1，1，3，3-五氟丙烷(I, I, I, 3，3-Pentafluoropropane))或者低壓HFC製冷劑，循環通過製冷裝置56的製冷劑迴路58。在製冷劑迴路58中設置製冷劑壓縮機60、製冷劑液化器62和膨脹閥64。製冷劑壓縮機60是以離心式壓縮機的形式設計的，並且起到壓縮流過製冷劑迴路58的兩相製冷劑的作用。製冷劑液化器62是以熱交換器的形式設計的，並且設置在衝壓空氣通道14中，使得當兩相製冷劑流過製冷劑液化器62時，兩相製冷劑被流過衝壓空氣通道14的衝壓空氣冷卻。
[0037]環境空氣冷卻設備32是以設置在製冷裝置56的製冷劑迴路58中的製冷劑蒸發器的形式設計的。因此，經由環境空氣供應管道12供應至環境空氣冷卻設備32的環境空氣在環境空氣冷卻設備32中，在由於來自流過環境空氣供應管道12的環境空氣的熱能的傳遞的原因而使兩相製冷劑從液體聚集態轉變成氣體聚集態時由兩相製冷劑釋放的冷卻能量冷卻。環境空氣冷卻設備32是以熱交換器的形式設計的，並且提供流過製冷裝置56的製冷劑迴路58的兩相製冷劑與經由環境空氣供應管道12供應至環境空氣冷卻設備32的環境空氣之間的熱接觸。然而，製冷劑迴路58與環境空氣不流體連通。
[0038]飛行器空調系統10進一步包括引氣供應管道66，引氣供應管道66將從飛行器的引擎68排出的引氣供應至引氣渦輪機70。穿過引氣供應管道66的引氣的流利用閥72控制。引氣渦輪機70被設置在與環境空氣渦輪機44、環境空氣壓縮機18的第一壓縮機級18a和第二壓縮機級18b以及製冷裝置56的製冷劑壓縮機60共同的軸上。因此，引氣渦輪機70和環境空氣渦輪機44提供驅動能量來驅動環境空氣壓縮機18的第一壓縮機級18a和第二壓縮機級18b以及製冷裝置56的製冷劑壓縮機60。
[0039]引氣渦輪機70和環境空氣渦輪機44還設置在與傳送設備74共同的軸上，傳送設備72是以風扇的形式設計的且設置在衝壓空氣通道14中。傳送設備74起到傳送衝壓空氣通過衝壓空氣通道14的作用，特別是在飛行器的地面操作期間。通過衝壓空氣通道14的衝壓空氣的流利用閥76控制，閥76例如可以是以衝壓空氣通道吸氣瓣的形式設計的。
[0040]最後，飛行器空調系統10包括引氣排放管道78，引氣排放管道78與引氣渦輪機70連接並且通向衝壓空氣通道14。經由引氣排放管道78和衝壓空氣通道14，經由引氣供應管道66供應至引氣渦輪機70的引氣，在穿過引氣渦輪機70以後被排放到環境大氣40。如從圖1中顯而易見的，引氣排放管道78通向位於製冷劑液化器62下遊的但位於預冷卻器26上遊的衝壓空氣通道14，使得流過預冷卻器26的環境空氣被來自流過衝壓空氣通道14的衝壓空氣和經由引氣排放管道78排放到衝壓空氣通道14內的膨脹引氣的冷卻能量傳遞冷卻。
【權利要求】
1.一種飛行器空調系統(10)，包括: 環境空氣供應管道(12)，允許環境空氣穿過所述環境空氣供應管道(12)流動； 環境空氣冷卻設備(32)，連接至所述環境空氣供應管道(12)並且適於冷卻流過所述環境空氣供應管道(12)的環境空氣； 環境空氣排放管道(36)，連接至所述環境空氣冷卻設備(32)並且能連接至飛行器艙(42)，以便允許被所述環境空氣冷卻設備(32)冷卻的環境空氣向所述飛行器艙(42)的供應；以及 製冷裝置(56)，包括製冷劑迴路(58)，所述製冷劑迴路(58)允許兩相製冷劑穿過所述製冷劑迴路(58)流動，所述製冷裝置(56)被設計成在所述兩相製冷劑流過所述製冷劑迴路(58)時將所述兩相製冷劑從液體聚集態轉變成氣體聚集態並且然後再從氣體聚集態轉變回液體聚集態，所述製冷裝置(56)的所述製冷劑迴路(58)適於將冷卻能量供應給所述環境空氣冷卻設備(32)。
2.如權利要求1所述的飛行器空調系統， 其中所述製冷裝置(56)包括製冷劑壓縮機(60)、製冷劑液化器(62)和膨脹閥(64)中至少一個，其中所述製冷劑液化器(62)優選地熱聯接至衝壓空氣通道(14)，以便將來自流過所述衝壓空氣通道(14)的衝壓空氣的冷卻能量供應給所述製冷劑液化器(62)。
3.如權利要求1所述的飛行器空調系統， 其中所述環境空氣冷卻設備(32)是以設置在所述製冷裝置(56)的所述製冷劑迴路(58)中的製冷劑蒸發器的形式設計的。
4.如權利要求2所述的飛行器空調系統，進一步包括: 引氣供應管道(66)，允許從引擎(68)或輔助動力單元排出的引氣穿過所述引氣供應管道(66)流動；以及 引氣渦輪機(70)，被流過所述引氣供應管道(66)的所述引氣驅動，並且聯接至所述製冷裝置(56)的所述製冷劑壓縮機(60)，以便驅動所述製冷裝置(56)的所述製冷劑壓縮機(60)。
5.如權利要求1所述的飛行器空調系統，進一步包括: 引氣排放管道(78)，連接至所述引氣渦輪機(70)並且能連接至環境大氣(40)，以便允許經由所述引氣供應管道(66)供應至所述引氣渦輪機(70)的引氣在通過所述引氣渦輪機(66)之後被排放至環境大氣(40)，其中所述引氣排放管道(78)優選地通向所述衝壓空氣通道(14)。
6.如權利要求1所述的飛行器空調系統， 其中環境空氣壓縮機(18)和預冷卻器(26)中至少一個被設置在所述環境空氣供應管道(12)中，其中所述環境空氣壓縮機(18)優選地包括多個壓縮機級(18a、18b)。
7.如權利要求6所述的飛行器空調系統， 其中所述預冷卻器(26)熱聯接至所述衝壓空氣通道(14)，以便將來自流過所述衝壓空氣通道(14)的衝壓空氣的冷卻能量供應至所述預冷卻器(26)。
8.如權利要求6所述的飛行器空調系統， 其中所述環境空氣壓縮機(18)聯接至所述引氣渦輪機(70)，以便由所述引氣渦輪機(70)驅動。
9.如權利要求1所述的飛行器空調系統， 其中水分離器(34)和環境空氣渦輪機(44)中至少一個被設置在所述環境空氣排放管道(36)中。
10.一種操作飛行器空調系統(10)的方法，包括以下步驟: 引導環境空氣穿過環境空氣供應管道(12)流動； 利用環境空氣冷卻設備(32)冷卻流過所述環境空氣供應管道(12)的環境空氣； 經由環境空氣排放管道(16)將被所述環境空氣冷卻設備(32)冷卻的所述環境空氣供應至飛行器艙； 將來自製冷裝置(56)的製冷劑迴路(58)的冷卻能量供應至所述環境空氣冷卻設備(32)，所述製冷劑迴路(58)允許兩相製冷劑穿過所述製冷劑迴路(58)流動，並且所述製冷裝置(56)被設計成在所述兩相製冷劑流過所述製冷劑迴路(58)時將所述兩相製冷劑從液體聚集態轉變成氣體聚集態，並且然後再從氣體聚集態轉變回液體聚集態。
11.如權利要求10所述的方法， 其中所述製冷裝置(56)包括製冷劑壓縮機(60)、製冷劑液化器(62)和膨脹閥(64)中至少一個，其中優選地將來自流過衝壓空氣通道(14)的衝壓空氣的冷卻能量供應至與所述衝壓空氣通道(14)熱聯接的所述製冷劑液化器(62)。
12.如權利要求10所述的方法， 其中利用以設置在所述製冷裝置(56)的所述製冷劑迴路(58)中的製冷劑蒸發器的形式設計的環境空氣冷卻設備(32)，冷卻流過所述環境空氣供應管道(12)的環境空氣。
13.如權利要求11所述的方法，進一步包括: 引導從引擎(68)或輔助動力單元排出的引氣穿過引氣供應管道(66)流動；以及 利用由流過所述引氣供應管道(66)的引氣驅動的且與所述製冷裝置(56)的所述製冷劑壓縮機(60)聯接的引氣渦輪機(70)，驅動所述製冷裝置(56)的所述製冷劑壓縮機(60)。
14.如權利要求10所述的方法，進一步包括: 在經由所述引氣供應管道(66)供應至所述引氣渦輪機(70)的引氣通過所述引氣渦輪機(70)之後，將引氣經由連接至所述引氣渦輪機(70)的並且能連接至環境大氣(40)的引氣排放管道(78)排放至環境大氣(40)，其中所述引氣排放管道(78)優選地通向所述衝壓空氣通道(14)。
15.如權利要求10所述的方法， 其中將環境空氣壓縮機(18)和預冷卻器(26)中至少一個設置在所述環境空氣供應管道(12)中，其中所述環境空氣壓縮機(18)優選地包括多個壓縮機級(18a、18b)。
16.如權利要求10所述的方法， 其中優選地將來自流過所述衝壓空氣通道(14)的衝壓空氣的冷卻能量供應至與所述衝壓空氣通道(14)熱聯接的所述預冷卻器(26)。
17.如權利要求15所述的方法， 其中所述引氣渦輪機(70)驅動所述環境空氣壓縮機(18)。
【文檔編號】B64D13/08GK103832593SQ201310596675
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2012年11月23日
【發明者】弗蘭克·克林佩勒, 斯特芬·格萊, 烏爾裡克·黑塞 申請人:空中巴士作業有限公司