具有二氢输送管和用于所述输送管的嵌入通道的飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器领域，尤其是能源为液态或气态二氢的飞行器，无论该能源用于供应燃料电池还是用于直接供应发动机的燃烧室。因此，本发明涉及一种具有二氢输送管和允许输送管经过的嵌入通道的飞行器。

背景技术

已知在飞行器中使用二氢作为能源。二氢被储存在贮存部中，输送管将二氢从贮存部输送向消耗设备，如燃料电池或发动机的燃烧室。

在二氢沿该运输管泄漏的情况下，且为了避免围绕泄漏区域产生可燃混合物，有必要提供专用设备。

因此，可以消除点火所必需的氧化剂(环境空气中含有的氧气)的存在，并以惰性气体替代它。

还可以使泄漏区域通风以限制混合物中的二氢比例，从而保持低于可燃性阈值。

当运输管较长时，将此类设备放置就位会导致飞行器在质量、成本、能耗和物理集成限制方面的严重不利，因此有必要提供用于对每个设备的正确运行进行实时监控的系统。

发明内容

本发明的目的是提出一种具有二氢输送管和嵌入通道的飞行器，该嵌入通道允许输送管经过，同时通过在飞行阶段期间使用被动通风来确保在发生泄漏的情况下排出二氢。

为此，提出了一种飞行器，该飞行器具有二氢在其中流动的至少一个输送管，并且对于每个输送管，具有容纳所述输送管的嵌入通道，其中，嵌入通道具有沟槽和盖，该沟槽具有底部和与底部相对的开口，该盖覆盖沟槽的开口，其中，该盖构成与围绕飞行器的外部空气直接接触的飞行器外壁，并且其中，该盖具有穿过该外壁且允许二氢向外行经的通风窗。

通过这种布置，即使在二氢泄漏到嵌入通道中的情况下，也会自动向外排出二氢。

有利地，每个通风窗被由透气材料制成的止挡件关闭，该透气材料不可渗透外部水而可渗透存在于嵌入通道中的二氢。

有利地，所述或每个沟槽在底部具有至少一个低点，对于每个低点，飞行器具有排出管，排出管的第一端在低点处流体连接到沟槽，而排出管的第二端朝向飞行器的外部敞开，并且排出管在第一端与第二端之间具有下降坡度。

有利地，飞行器具有通风系统，该通风系统布置成加热外部空气并将由此加热的空气送入每个嵌入通道中。

有利地，通风系统具有朝向飞行器前部敞开的进气口、在入口与每个嵌入通道之间流体连接的换气通道、以及容纳在换气通道中的至少一个加热装置。

有利地，换气通道具有左舷侧子通道和右舷侧子通道，左舷侧子通道在换气通道的第一侧上延伸并供应第一嵌入通道，右舷侧子通道在换气通道的第二侧上延伸并供应第二嵌入通道，在每个子通道中有辅助加热装置，进气口具有配备有风扇的中心孔、与左舷侧子通道相关联的左舷侧向孔和与右舷侧子通道相关联的右舷侧向孔，还存在选择系统，该选择系统布置成一方面确保左舷侧子通道和第一嵌入通道交替地经由左舷侧向孔或经由中心孔供应，另一方面确保右舷侧子通道和第二嵌入通道经由右舷侧向孔或经由中心孔交替供应。

有利地，选择系统具有左舷侧门和右舷侧门，并且每个门能够在第一位置与第二位置之间运动，在第一位置重，门关闭中心孔的供应所述门所在侧的部分，而不关闭对应于所述门所在侧的侧向孔，在第二位置中，门关闭对应于所述门所在侧的侧向孔，而不关闭中心孔的供应所述门所在侧的部分。

有利地，该沟槽具有中间地板，其将沟槽分离成上沟槽和下沟槽，输送管紧固在上沟槽中，来自通风系统的热空气在下沟槽中循环，中间地板具有穿过它的孔。

附图说明

通过阅读以下对一个示例性实施例的描述，本发明的上述特征及其他特征将变得更加清楚，所述描述参考附图给出，附图中：

图1是根据本发明的飞行器的俯视图；

图2是图1中的飞行器的机身沿线II－II剖切的剖视图；

图3是图1中的飞行器的机身沿线III－III剖切的剖视图；

图4是图3中的翼盒的放大视图；

图5是根据本发明的嵌入通道的立体图；

图6是在本发明的实施例的背景下实施的通风系统的俯视图。

具体实施方式

图1示出了飞行器100，其具有两侧紧固机翼104的机身102。在每个机翼104下方紧固至少一个推进系统106。

按照惯例，X方向是飞行器100的纵向方向，Y方向是飞行器100的横向方向，其在飞行器处于地面上时是水平的，Z方向是飞行器在地面上时的竖直方向或竖直高度，这三个方向X、Y和Z相互正交。

此外，术语“前”和“后”应相对于当推进系统106运行时飞行器100的向前运动的方向来考虑，该方向由箭头107示意性示出。

在这里呈现的本发明的实施例中，每个推进系统106包括电动马达、安装在所述电动马达的驱动轴上的推进器108和向马达供电的燃料电池。

向燃料电池供应氧气和二氢以产生电力。

在另一实施例中，推进系统106可以采用喷气发动机的形式，其在燃烧室中燃烧的燃料是二氢。

飞行器100还具有二氢贮存器110，在这种情况下，该贮存器设置在机身的后部，但也可以设置在飞行器100的另一部分中。二氢可以是液态或气态。

为了输送二氢，飞行器100具有至少一个输送管112a－b，二氢在其中流动。出于易于实施的原因，输送管112a－b较佳地设置在飞行器100的顶部，并因此在其顶部沿着机身102和机翼104延伸。

在图1所示的本发明的实施例中，存在输送管112a，其在贮存器110与消耗二氢的消耗设备(燃料电池、喷气发动机)之间延伸并将二氢从贮存器110输送向消耗设备的，并且存在输送管112b，其在消耗设备与贮存器110之间延伸并且例如在消耗设备未消耗掉所提供的所有二氢的情况下将二氢从消耗设备输送向贮存器110。然而，也可以提供两个输送通道，以构成将二氢输送到马达的两条并行供应管线。

图2示出了带有输送管112a－b的机身102的剖视图，而图3示出了带有输送管112a－b的机翼104的剖视图。

在图2中所示的实施例中，输送管112a－b容纳在紧固到机身102的蒙皮外的模块中，但是它们可以直接集成在机身102中，正如图3中沿机翼104循环的输送管112a－b的情况一样，在这种情况下，输送管被容纳在机翼104的盒中。

图4示出了图3的放大图，但以下给出的适用于机翼104的描述也可以适用于机身102，图5示出了本发明的具体实施例的立体图。

对于每个输送管112a－b，飞行器100具有嵌入通道200a－b，所述输送管112a－b容纳在其中。

嵌入通道200a－b具有沟槽202和盖204，沟槽202具有底部和与底部相对的开口，盖204通过至少部分地关闭沟槽202的开口来覆盖它。因此，输送管112a－b容纳在底部与盖204之间。输送管112a－b通过诸如套环之类的任何适当方式紧固到沟槽202。

在图2至图5所示的本发明的实施例中，沟槽202具有梯形截面，但是具有不同形状的截面也是可能的。

盖204构成飞行器100的外壁，即，其与围绕飞行器100的外部空气直接接触。盖204通过任何适当的紧固装置，例如在本例中为螺栓210，紧固到飞行器100的外壁。

盖204具有穿过其的通风窗206，该通风窗206允许二氢尤其是在输送管112a－b泄漏的情况下向外经过，这进而限制了嵌入通道200a－b中的二氢浓度以及与二氢的存在相关的风险。较佳地，盖204相对于底部处于上部位置，即在其上方。

通过这种布置，即使在二氢泄漏到嵌入通道200a－b中的情况下，二氢也自动向外排出，这是由于气态二氢的低密度和在盖204的上部中存在通风窗206而自然完成的，而不需要放置风扇，由此获得简单且轻量的安装。因此，在由于二氢的存在而发生起火的情况下，与运动的环境空气直接接触可以通过吹灭火焰来限制起火的程度。此外，这种布置还使得可以在爆发起火的情况下将火焰限制在沟槽202中，从而保护附近环境。

此外，在每个嵌入通道200a－b中放置单个输送管112a－b防止了由于对应输送管112a－b中的泄漏而在嵌入通道200a－b内产生的起火损坏另一嵌入通道200B的输送管112a－b。

为了限制通风窗206对飞行中的飞行器100的阻力的影响，每个通风窗206被由可渗透二氢的材料制成的止挡件208关闭，即止挡件208不可渗透不能进入嵌入通道200a－b的外部水，而尤其可渗透存在于嵌入通道200a－b中并且可向外排出的二氢。止挡件208例如由聚丙烯或聚乙烯制成。

在发生起火的情况下为了避免由于止挡件208的存在而使起火保持限制在嵌入通道200a－b中，每个止挡件208由在热作用下易于破裂的材料构成，例如聚丙烯或聚乙烯。通过在热作用下破裂，止挡件208构成使得可以在需要时打开通风窗206以便吹灭火焰的可熔部件。具体地，止挡件208的材料被选择成当沟槽202内的温度达到低于沟槽202和安装在沟槽202中的输送管112a－b的最大可接受温度的值时，即，沟槽202和输送管112a－b的完整性不再得到保证的温度时，止挡件208的材料破裂。

在超压的情况下，也可以设置盖204在超压作用下破裂，从而限制沟槽202断裂的风险。为此，例如通过实现更薄的区域来使盖204的抗撕裂性低于沟槽202的抗撕裂性。也可以设置破裂发生在盖204的紧固装置处，例如通过使用超过一定压力就会断裂的可熔螺栓。

在沟槽202中发生起火的情况下，并且为了限制起火向飞行器100内蔓延的风险，沟槽202由耐火材料制成，更具体地，由即使在沟槽202发生起火时也能够保持其机械特性的材料制成。该材料例如是钛、钛合金或具有不耐火的芯但覆盖有如岩棉或陶瓷之类的耐火保护层的材料。

沟槽202在底部具有至少一个低点212，这使得可以将可能已积聚在沟槽202中的水排向一个或多个低点212。然后，飞行器100对于每个低点212具有排出管214，该排出管的第一端在低点212处流体连接到沟槽202，而其第二端朝向飞行器100的外部敞开，其中，排出管214在第一端与第二端之间具有下降坡度，以在重力作用下排出由此被收集的水。

在地面上，排出管214使得能够排出水，并且在飞行中，当存在通风窗206和止挡件208时，第一端与第二端之间的压力差允许嵌入通道200a－b穿过通风窗206和止挡件208进行额外的自然换气，它们较佳地是透气的。

当存在通风窗206和止挡件208时，为了避免在通风窗206上以及因此在止挡件208上出现冰，这会阻止二氢的经过，飞行器100具有在这种情况下在机翼104的接头处设置在飞行器100的上部的通风系统600，该通风系统使得可以引入外部空气以加热该外部空气并将由此被加热的空气送入每个嵌入通道200a－b中。

在图6中所示的本发明的实施例中，通风系统600具有加热装置，该加热装置尤其在寒冷条件下启动，以防止在存在通风窗206和止挡件208时在二者上产生冰。

图6示出了通风系统600的具体实施例。

通风系统600具有进气口602，该进气口朝向飞行器100的前部敞开，以便在飞行器100向前运动或停止时收集外部空气。

通风系统600具有换气通道604，其流体连接在入口602与每个嵌入通道200a－b之间，在这种情况下，嵌入通道的数量为六个，即每个机翼104有两个，机身102有两个。

因此，进气口602向换气通道604提供外部空气，换气通道604将这些空气分配到每个嵌入通道200a－b中。

飞行器100还具有容纳在换气通道604中的至少一个加热装置606，例如加热电阻。因此，当加热装置606被加热时，穿过换气通道604的空气被加热并流入每个嵌入通道200a－b中。因此热空气穿过每个嵌入通道200a－b，并且这避免了在通风窗206上出现冰、或者当存在任何冰时将其融化。

加热装置606可以根据外侧温度变化而自动启动，或者由飞行器100的飞行员手动启动。

在此处示出的本发明实施例中，换气通道604具有左舷侧子通道和右舷侧子通道，左舷侧子通道在换气通道604的第一侧延伸并供应在其侧上的第一嵌入通道200a，右舷侧子通道在换气通道604的第二侧延伸并供应在其侧上的第二嵌入通道200b。在此实施例中，加热装置606也是双重的，其中每个子通道中具有辅助加热装置。

进气口602分为三个孔：中心孔602a、对于每个子通道而言的侧向孔602b－c(左舷侧上的602b和右舷侧上的602c)，即与左舷侧子通道相关的左舷侧向孔602b和与右舷侧子通道相关的右舷侧向孔602c。

中心孔602a配备有风扇608，当其运作时，其穿过中心孔602a吸入外部空气，以将外部空气推入每个子通道。特别地，当飞行器100在地面上时，该操作更为适合。

通风系统600也具有选择系统610，其使得可以选择经由哪个孔602a－c来供应哪个子通道。

因此，选择系统610一方面确保经由左舷侧孔602b或经由中心孔602a交替供应左舷侧子通道和左舷侧上的第一嵌入通道200a，另一方面确保经由左舷侧孔602c或经由中心孔602a交替供应右舷侧子通道和右舷侧上的第二嵌入通道200b。

在这种情况下，选择系统610具有两个门612a－b，即左舷侧门612a和右舷侧门612b。每个门612a－b能够在第一位置与第二位置之间运动，在第一位置中，门612a－b关闭中心孔602a的供应所述门612a－b所在侧的部分，而不关闭对应于所述门612a－b所在侧的侧向孔602b－c，在第二位置中，门612a－b关闭对应于所述门612a－b所在侧的侧向孔602b－c，而不关闭中心孔602a的供应所述门612a－b所在侧的部分。

在图6中示出的本发明实施例中，左舷侧门612a处于第二位置，而右舷侧门612b处于第一位置，但在正常操作中，两个门612a－b一起操作，因此同时处于第一位置，或同时处于第二位置。

当两个门612a－b处于第一位置时，中心孔602a被关闭，而侧向孔602b－c没有被关闭，空气穿过这些侧向孔602b－c。特别地，当飞行器100处于飞行中，并且外部空气由于飞行器100的向前运动而进入侧向孔602b－c时，这种操作更为适合。

当两个门612a－b处于第二位置时，中心孔602a没有被关闭，而侧向孔602b－c被关闭，空气穿过中心孔602a。特别地，当飞行器100在地面上，并且外部空气由于风扇608而进入中心孔602a时，这种操作更为适合。

每个门612a－b从一个位置到另一位置的运动由例如飞行器100的飞行员来控制，并通过例如电动马达之类的驱动装置来实现。

为了避免将输送管112a－b紧固在嵌入通道200a－b中的附接件干扰来自通风系统600的可能被重新加热的空气的流动，沟槽202具有中间地板620(图5)。中间地板620与底部有一段距离，将沟槽202分隔成上沟槽和下沟槽，输送管112a－b紧固在上沟槽中，来自通风系统600的空气在下沟槽中循环。上沟槽在中间地板620与盖204之间延伸，下沟槽在底部与中间地板620之间延伸。

为了使空气从下沟槽朝行经向上沟槽，中间地板620具有穿过其的孔622，使得可以根据这些孔的排列来确保上沟槽的均匀通风、或根据要求将加热定位在特定位置。