1.一种机载燃油箱惰化系统,其特征是:包括油箱(005),所述油箱(005)的气体出口端连接有冷凝器(002),所述冷凝器(002)下游通过管道依次连接有第一阻火器(001)、第五截止阀(300)、第三换热器(301)、第四风扇(302)、第四压力调节阀(303)、第四气体流量传感器(304)、第四压力传感器(305)、磁致氧氮分离器(306),所述磁致氧氮分离器(306)富氧气体出口连接有气体压缩机(400),所述气体压缩机(400)出口通过管道连接有储气罐(401),所述储气罐(401)上还连接有第八止回阀(402)入口,所述第八止回阀(402)出口通过管道连接飞机发动机;所述磁致氧氮分离器(306)富氮气体出口通过管道连接有第六止回阀(307)、第四截止阀(012)、第三温度传感器(011)、第三风扇(010)、第三气体流量传感器(009)、第二换热器(008)、第三压力调节阀(007)、第二阻火器(006),最后连接到所述油箱(005);
所述第一阻火器(001)出口通过管道还连接有第二截止阀(200),所述第二截止阀(200)下游通过管道还连接有气体干燥器(201)、第二风扇(202)、第二压力调节阀(203)、第二气体流量传感器(204)、第二温度传感器(205)、第二压力传感器(206)、催化燃烧器(207),所述催化燃烧器(207)出口与第三止回阀(209)入口连接,所述第三止回阀(209)气体出口连接所述第四截止阀(012)的入口;所述催化燃烧器(207)空气入口与第三截止阀(208)气体出口连接,所述第三截止阀(208)入口连接大气;
还包括压气机(100),所述压气机(100)连通大气,所述压气机(100)气体出口通过管道依次连接有第一截止阀(101)、第一换热器(102)、第一风扇(103)、第一压力调节阀(104)、第一气体流量传感器(105)、第一温度传感器(106)、第一压力传感器(107)、膜分离器(108),所述膜分离器(108)的富氧气体出口通过管道连接到所述气体压缩机(400)的入口,所述膜分离器(108)的富氮气体出口通过管道连接到所述第四截止阀(012)的入口。
2.如权利要求1所述的机载燃油箱惰化系统,其特征是:所述油箱(005)内部安装有第四温度传感器(013)、第三压力传感器(014)、第一氧气浓度传感器(015)、氮气浓度传感器(016);所述储气罐(401)内部安装有第五温度传感器(403)、第五压力传感器(404)、第二氧气浓度传感器(405)。
3.如权利要求2所述的机载燃油箱惰化系统,其特征是:所述油箱(005)上部连接有第四止回阀(003)的入口,所述第四止回阀(003)的出口连接大气;所述冷凝器(002)的泄流口通过管道连接第五止回阀(004),所述第五止回阀(004)的出口连接到所述油箱(005)。
4.如权利要求3所述的机载燃油箱惰化系统,其特征是:还包括控制器(406),所述控制器(406)包含信号输入端和信号输出端;
所述第一气体流量传感器(105)、第一温度传感器(106)、第一压力传感器(107)、第二气体流量传感器(204)、第二温度传感器(205)、第二压力传感器(206)、第四温度传感器(013)、第三压力传感器(014)、第一氧气浓度传感器(015)、氮气浓度传感器(016)、第三气体流量传感器(009)、第三温度传感器(011)、第四气体流量传感器(304)、第四压力传感器(305)、第五温度传感器(403)、第五压力传感器(404)、第二氧气浓度传感器(405)均与所述控制器(406)的信号输入端连接;
所述控制器(406)信号输出端通过电缆连接所述第四压力调节阀(303)、第四风扇(302)、第三换热器(301)、第五截止阀(300)、第二截止阀(200)、第二风扇(202)、第二压力调节阀(203)、第三压力调节阀(007)、第二换热器(008)、第三截止阀(208)、第三风扇(010)、第四截止阀(012)、压气机(100)、第一截止阀(101)、第一换热器(102)、第一风扇(103)、第一压力调节阀(104)。
5.如权利要求4所述的机载燃油箱惰化系统,其特征是:所述控制器(406)为BP神经网络PID控制器。
6.一种机载燃油箱惰化方法,其特征是,包括如权利要求1至5任意一项权利要求所述的机载燃油箱惰化系统;
包括以下步骤:
1)地面滑行模式,通过催化燃烧惰化;
2)爬升和巡航模式,通过磁致氧氮分离惰化;
3)降落状态,通过从大气引气,膜分离惰化;
4)故障应急模式,同时进行催化燃烧惰化、磁致氧氮分离惰化、膜分离惰化;
控制器输出信号仅打开第二截止阀,从油箱中抽出的气体流经气体干燥器、第二风扇、第二压力调节阀、第二气体流量传感器、第二温度传感器、第二压力传感器充入催化燃烧器中,氧气等可燃气体在催化燃烧器中被消耗,剩余氮气、二氧化碳等惰性气体流经第三止回阀、第四截止阀、第三温度传感器、第三风扇、第三气体流量传感器、第二换热器、第三压力调节阀、第二阻火器流入油箱进行小流量常规惰化;即进行催化燃烧惰化;
若油箱内压力通过第三压力传感器检测到超过预设极限压力值,则控制器打开第四止回阀,将油箱内的废气排向外界大气,调整油箱内压力值;
另因冷凝器泄流口通过管道连接第五止回阀,并回流到油箱中,即在地面滑行状态下,油箱中含有的可燃混合气体燃气蒸汽、氧气、氮气、二氧化碳、水蒸气等,在抽吸作用下流经冷凝器后分为两路,一路冷凝形成液体后流经第五止回阀回流到油箱中,另一路混合低温干燥气体依次流经第一阻火器后通过管道连接截止阀,形成闭环式气体回路;
当控制器采集第三压力传感器检测到的压力范围在0.2~0.8bar之间且压力不断减小或保持不变时,控制器判断系统为爬升和巡航模式;
此时控制器输出信号仅打开第五截止阀,油箱中的可燃混合气体在抽吸作用下流经冷凝器后分为两路,一路冷凝形成液体后流经第五止回阀回流到油箱中,另一路混合低温干燥气体依次流经第一阻火器、第五截止阀、第三换热器、第四风扇、第四压力调节阀、第四气体流量传感器、第四压力传感器充入到磁致氧氮分离器中,被分离为富氮气体和富氧气体,富氧气体依次流经第七止回阀、气体压缩机注入到储气罐中,最终为发动机助燃;富氮气体依次流经第六止回阀、第四截止阀、第三温度传感器、第三风扇、第三气体流量传感器、第二换热器、第三压力调节阀、第二阻火器流入油箱进行小流量常规惰化;即进行磁致氧氮分离惰化;
当控制器采集第三压力传感器检测到的压力范围在0.2~1bar之间且压力不断增大至压力波动差小于0.1bar时,为降落模式;
此时控制器输出信号仅打开第一截止阀,通过压气机从外界大气引气,气体依次流经第一截止阀、第一换热器、第一风扇、第一压力调节阀、第一气体流量传感器、第一温度传感器、第一压力传感器充入到膜分离器中,被分离为富氮气体和富氧气体,富氧气体依次流经第一止回阀、气体压缩机注入到储气罐中,最终为发动机助燃;富氮气体依次流经第二止回阀、第四截止阀、第三温度传感器、第三风扇、第三气体流量传感器、第二换热器、第三压力调节阀、第二阻火器流入油箱进行大流量常规惰化。
7.如权利要求6所述的机载燃油箱惰化方法,其特征是:
当油箱内压力为0.8~1bar且压力波动差小于0.1bar时,为地面滑行模式;
当油箱压力为0.2~0.8bar且压力不断减小或保持不变时,为爬升和巡航模式;
当油箱内压力为0.2~1bar且压力不断增大至压力波动差小于0.1bar时,为降落模式;
当油箱压力从0.2~1bar之间变化,压力变化速度大于0.2bar/min时,为故障应急模式。
8.如权利要求7所述的机载燃油箱惰化方法,其特征是:
当催化燃烧器输入管道压力值大于0.2Mpa时,调节其压力至0.2Mpa以下;
当磁致氧氮分离器的输入管道压力值大于1Mpa时,调节其压力至1Mpa以下;
当膜分离器输入管道压力值大于0.5Mpa时,调节其压力至0.5Mpa以下;
当油箱内压力值大于0.12Mpa时,调节油箱惰化气体输入管道上的压力直至油箱内压力在0.12Mpa以下;
飞机地面滑行模式时,当催化燃烧器输入管道温度大于200℃时,停止催化燃烧惰化,并引入空气至催化燃烧器降温,此时开启磁致氧氮分离惰化模式,通过磁致氧氮分离继续惰化;
飞机爬升和巡航模式时,当油箱惰化气体输入管道上的温度大于40℃时,飞机油箱停止惰化气体的输入,并停止磁致氧氮分离惰化;
飞机降落模式时,当膜分离器输入管道温度大于80℃时,停止膜分离惰化,此时开启磁致氧氮分离惰化模式,通过磁致氧氮分离继续惰化。