ES2248496T3 - Procedidmiento y dispositivo de inactivacion de un deposito de carburante de aeronave. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de inactivación de un depósito de carburante de aeronave, en el que se produce un aire enriquecido en gas inerte, a partir de una fuente de aire comprimido interna a dicha aeronave, y se admite el citado aire enriquecido en el depósito que contiene el carburante, en el que, durante al menos una fase de crucero de un vuelo de la aeronave, se produce una primera fracción de aire que posee un primer nivel (T1) de gas inerte superior a un nivel teórico de seguridad, y se admite esta primera fracción en el depósito (12) con un primer caudal, y, durante una fase de descenso (34) de dicho vuelo, se produce una segunda fracción de aire enriquecido, que posee un segundo nivel (T2) de gas inerte sensiblemente inferior a dicho primer nivel (T1), y se admite en el depósito, a un segundo caudal sustancialmente superior a dicho primer caudal, la segunda fracción y aire ambiental, en una mezcla que presenta un contenido de gas inerte inferior al citado nivel teórico.

Description

Procedimiento y dispositivo de inactivación de un depósito de carburante de aeronave.

La presente invención se refiere a un procedimiento de inactivación de un depósito de carburante de aeronave.

La invención contempla cualquier tipo de aeronaves, en particular aviones y helicópteros. Se aplica a cualquier tipo de vuelos, tanto de tipo civil como militar.

Durante el vuelo de una aeronave, existe un riesgo permanente de inflamación de los vapores de carburante. La ocurrencia de esta inflamación, puede ser reducida con la inyección en el depósito de un gas inerte que permita rebajar el porcentaje de oxígeno que se encuentra presente, por debajo de un nivel determinado. Una vez alcanzado este último, la mezcla presente en el depósito no es sensiblemente más explosiva. Un procedimiento de este tipo se describe, por ejemplo, en el documento WO-A-99/34106.

Se conoce igualmente el hecho de producir, a bordo de la aeronave, un aire enriquecido con nitrógeno o, en otras palabras, empobrecido de oxígeno. Una producción de este tipo se lleva a cabo por medio de un aparato que recurre a membranas permeables, o bien a tamices moleculares. Este aparato, que está en comunicación con una fuente de aire comprimido interna del avión, permite proporcionar, por una parte, una fracción de aire de salida enriquecido en oxígeno, y por otra parte, una fracción de aire de salida enriquecido en gas inerte, especialmente en nitrógeno. Esta última fracción se inyecta en el interior del depósito, con el fin de asegurar la inactivación.

Esta solución conocida presenta, sin embargo, ciertos inconvenientes. En efecto, para disponer de una protección completa, la inactivación del depósito debe producirse durante la totalidad del vuelo. Esto implica realizar aparatos de suministro de aire enriquecido en gas inerte, cuya masa y voluminosidad son importantes, lo que induce a un incremento de peso correspondiente de la aeronave. Por otra parte, tales aparatos tienen un coste elevado. Por último, necesitan un consumo de aire a presión significativo, lo que provoca una disminución de la potencia global de la aeronave, en la medida en que este consumo limita la propulsión de ésta.

El documento WO-A-00/00389, a nombre de la solicitante, describe un procedimiento y un dispositivo de inactivación del depósito de carburante de una aeronave con el suministro de flujos variables de mezclas gaseosas enriquecidas en gas inerte a niveles siempre superiores a un valor nominal de
seguridad.

El documento EP-A-0405597 describe una disposición de permeabilización que incluye diferentes haces de fibras utilizables, parcialmente o en su totalidad, para suministrar caudales variables de mezclas gaseosas enriquecidas en nitrógeno y utilizables en particular para la inactivación del depósito de carburante de la aeronave.

La invención se propone llevar a cabo un procedimiento que, asegurando una inactivación fiable de los vapores contenidos en el depósito de carburante, recurre a elementos mecánicos, cuyo tamaño y masa son reducidos con relación a la técnica anterior, y que implican un consumo de aire comprimido más bajo que en la técnica conocida.

A este efecto, tiene por objeto un procedimiento de inactivación según la reivindicación 1.

La invención permite alcanzar los objetivos mencionados anteriormente. De este modo, si se desea conferir una protección completa a la aeronave, es necesario inactivar el depósito durante la totalidad del vuelo, es decir, las fases de despegue y ascenso, después la de crucero, y por último la de descenso y aterrizaje.

Sin embargo, la fase más embarazosa, en términos de cantidad de gases a generar, resulta ser la descendente. En efecto, esta fase va acompañada de una elevación de la presión atmosférica y, por este motivo, de un aumento correspondiente de la masa de gas contenido en el volumen ocupado por la fase gaseosa, en el depósito. Se trata por tanto de inyectar una masa suplementaria de gas inerte, con el fin de compensar tal aumento. El descenso constituye así la fase determinante, con vistas al dimensionamiento de los aparatos de generación de aire enriquecido en gas inerte.

La invención prevé proporcionar, durante la fase de crucero que se produce a altitud elevada, un aire fuertemente enriquecido en gas inerte, a un nivel superior al nivel teórico para el que se eliminan los riesgos de explosión.

Conviene observar que esta medida no supone, sin embargo, ningún coste complementario significativo. En efecto, durante esta fase de crucero, la cantidad de aire enriquecido que se ha de producir, es particularmente baja, puesto que no corresponde más que sensiblemente a la sustitución del carburante consumido.

Según la invención, al final de la fase de crucero, los depósitos de la aeronave contienen un aire cuyo nivel de gas inerte es elevado o, en otras palabras, que está particularmente empobrecido en oxígeno. En esas condiciones, resulta entonces aconsejable inyectar, durante el descenso, un aire cuyo nivel de gas inerte sea inferior al nivel teórico de seguridad, al que se ha hecho mención en lo que antecede.

Este aire poco enriquecido en gas inerte, obtenido por dilución con el aire del ambiente, será mezclado entonces con el aire particularmente enriquecido, inyectado primitivamente en el depósito durante la fase de crucero. Se concibe que una operación de mezcla de este tipo conducirá a la obtención de un aire cuyo nivel de gas inerte estará próximo al nivel de seguridad citado anteriormente.

A título de ejemplo, resulta así posible proporcionar, durante la fase de crucero, un aire que contiene alrededor del 2% de oxígeno y, durante la fase de descenso, un aire que contiene el 12% de oxígeno.

El hecho de inyectar, durante el descenso, un aire cuyo nivel de gas inerte sea relativamente bajo, resulta particularmente ventajoso desde el punto de vista económico. De este modo, puesto que esta fase de descenso corresponde a una demanda máxima de gas inerte, es posible conferir al aparato de generación de aire enriquecido dimensiones sensiblemente reducidas con relación a la técnica anterior.

Esta reducción del tamaño de los equipos permite reducir con ello la masa, así como los costes de fabricación. Además, permite disminuir el consumo de aire, tomado del circuito de la aeronave, lo que no afecta al rendimiento de este último más que en una pequeña medida.

Según otras características de la invención:

- la relación entre el segundo caudal y el primer caudal está comprendida entre 2,5 y 5;

- el segundo nivel de gas inerte está comprendido entre el 86 y el 95%.

La invención va a ser descrita aquí seguidamente, con referencia a los dibujos anexos, dados únicamente a título de ejemplo no limitativo, en los que:

- la figura 1 es una vista esquemática que ilustra un dispositivo de inactivación de un carburante de aeronave, conforme a la invención, y

- la figura 2 es una curva que ilustra las variaciones del nivel, de gas inerte, del aire inyectado en el depósito, en función de la fase de vuelo.

El dispositivo de inactivación, representado en la figura 1, comprende un aparato 2, susceptible de producir un aire enriquecido en gas inerte, en particular nitrógeno. Este aparato, que es por ejemplo acorde con alguno de los comercializados por la sociedad L'AIR LIQUIDE, está equipado con varias membranas 4, dispuestas en paralelo, haciendo referencia a la salida del gas que por el mismo circula.

De forma convencional, es posible hacer variar el nivel de gas inerte, suministrado a la salida de este aparato. A este efecto, algunas de las membranas 4 pueden ser cortocircuitadas, en el sentido que el aire admitido a la entrada de este aparato no escape a través de las membranas consideradas. Como variante, resulta igualmente posible restringir el caudal de gas de salida, con el fin de aumentar el nivel de nitrógeno.

Resulta asimismo posible sustituir el aparato de membranas 2 por un aparato de adsorción de variación de presión que hace uso de tamices moleculares. En esta hipótesis, éste es, por ejemplo, conforme con alguno de los comercializados por la sociedad LITTON.

El aparato 2 está puesto en comunicación, por medio de una línea 6, provista de un filtro 8, con una fuente de aire comprimido 9, interna de una aeronave. Una fuente de este tipo está formada, por ejemplo, por el circuito de acondicionamiento de esa aeronave, o bien por medio de un dispositivo de toma con motor.

La salida del aparato 2 comprende una línea, no representada, por el interior de la cual circula aire enriquecido en oxígeno. Esta salida incluye igualmente un conducto 10 que desemboca en un depósito 12 de la aeronave, por cuyo interior circula aire enriquecido en nitrógeno. Una línea 13, puesta en comunicación con el exterior, permite dirigir el aire ambiente al depósito 12.

El conducto 10 está equipado con una válvula 14, susceptible de recibir una señal de comando 16, desde un órgano de comando 18. Además, un captador 20, que permite medir el nivel de oxígeno que circula por el conducto 10, ha sido situado aguas abajo de la válvula 14.

El funcionamiento del dispositivo, descrito aquí anteriormente, va a ser explicado en lo que sigue.

Durante una fase considerada de vuelo de la aeronave, la válvula 14 posee un nivel de consigna, que permite inyectar, en el depósito 12, un aire enriquecido en gas inerte, a un nivel determinado. Así, en una fase de despegue y de subida de la aeronave, el aire enriquecido admitido en el depósito 12, por medio del conducto 10, posee por ejemplo un nivel de oxígeno del 2%. Durante un vuelo de crucero, a altitud sensiblemente estacionaria, este nivel de oxígeno del aire enriquecido en gas inerte, se mantiene constante, al 2%.

Durante un cambio de fase de vuelo, la consigna aplicada a la válvula 14 se modifica. A este efecto, una señal 16, de comando del estado de la válvula 14, se dirige hacia esta última a partir del órgano de comando 18. Una señal de ese tipo puede ser ordenada, por ejemplo, por el piloto, o bien estar ligada a los índices de descenso o de subida de la aeronave, o bien incluso estar ligada a las diferencias de presión existentes entre el depósito 12 y la atmósfera.

Una vez que la válvula 14 ha recibido esta señal 16, la misma es maniobrada automáticamente, con el fin de permitir la salida, por el conducto 10, de un aire enriquecido en nitrógeno, cuyo nivel es conforme con la nueva consigna.

A este respecto, el captador 20, que es por ejemplo un analizador de oxígeno, asegura una regulación en bucle cerrado de este nivel de oxígeno o, en otras palabras, de gas inerte. A este efecto, este captador 20 transmite una orden a la válvula 14, que adapta en continuo los diferentes parámetros de las membranas 4, con el fin de obtener el nivel deseado de gas inerte admitido en el depósito 12.

La figura 2 ilustra las variaciones, en función de la fase de vuelo, del nivel de gas inerte, del aire inyectado en el depósito 12. En este gráfico se han ilustrado, con trazos continuos, las variaciones del nivel de gas inerte en función del tiempo y, con trazos mixtos, las variaciones de altitud de la aeronave en función del tiempo.

Durante la fase principal del vuelo, en otras palabras la fase de crucero, el nivel de gas inerte se mantiene en un valor T_{1} muy elevado, correspondiente a una fracción de oxígeno muy baja, próxima a un nivel del 1 al 2%. De este modo, al final de esta fase de crucero 32, el depósito contiene, además del carburante, una fase gaseosa particularmente empobrecida en oxígeno.

Así pues, una vez que ha comenzado la fase de descenso 34, el nivel de gas inerte, en el aire inyectado al depósito 12, se lleva a un valor T_{2}, sensiblemente inferior al valor T_{1} correspondiente a la fase estacionaria 32. Esto significa, en otras palabras, que el nivel de oxígeno del aire inyectado en el depósito, durante este descenso 34, es sensiblemente superior al del aire inyectado durante la fase de crucero 32.

De este modo, resulta aconsejable inyectar un aire, cuyo nivel de oxígeno esté próximo al 12%, es decir un valor superior al requerido teóricamente con el fin de evitar cualquier explosión de los vapores de carburante. Una posibilidad de ese tipo está asegurada por el hecho de que, durante la fase anterior de vuelo estacionario 32, se había inyectado aire particularmente empobrecido en oxígeno. De ese modo, la mezcla resultante de las inyecciones durante las fases 32 y 34 posee un nivel de oxígeno inferior o igual al que se requiere para librarse de cualquier riesgo de explosión.

La inyección de un aire, cuyo nivel de oxígeno esté alrededor del 12%, se realiza admitiendo aire ambiental en el depósito, por medio de la línea 13. De este modo, es posible diluir, por medio de este aire ambiental, un aire cuyo nivel de oxígeno está próximo al 9%, suministrado por el aparato 2.

Durante la fase estacionaria 32, el caudal de aire inyectado es sensiblemente inferior al admitido en el depósito, durante la fase de descenso 34. De este modo, si se consideran fijos los parámetros de funcionamiento del aparato 2, tales como la presión, la temperatura y la altitud, la relación entre el segundo caudal, relativo al descenso, y el primer caudal, relativo a la fase estacionaria, está comprendida entre 2,5 y 5.

En efecto, durante la fase estacionaria 32, este caudal corresponde sensiblemente a la sustitución del carburante consumido. Por el contrario, durante el descenso 34, este caudal contribuye, por una parte, a sustituir este carburante consumido y, por otra parte, a hacer que se incremente la masa de gas presente en el depósito, con el fin de compensar la elevación de la presión atmosférica durante un descenso de ese tipo.

Como muestra esta figura 2, el nivel de gas inerte del aire inyectado durante la fase de subida 30, está próximo al de T_{1} correspondiente a la fase estacionaria 32. Sin embargo, resulta aconsejable inyectar durante esta fase de subida 30, un aire cuyo nivel de gas inerte sea superior a T_{1}.

La invención no se limita a los ejemplos descritos y representados.

De este modo, es posible inyectar, durante la fase de vuelo estacionario 32, un aire cuyo nivel de gas inerte varía ligeramente en función de los parámetros de vuelo, todo ello manteniendo un valor netamente superior al valor de seguridad.

Además, es aconsejable detener la inyección de aire fuertemente enriquecido, un poco antes del final de la fase estacionaria, con el fin de proceder a la admisión de aire enriquecido más débilmente. Resulta asimismo posible continuar la admisión de aire fuertemente enriquecido, al principio de la fase de descenso.

Claims (5)

1. Procedimiento de inactivación de un depósito de carburante de aeronave, en el que se produce un aire enriquecido en gas inerte, a partir de una fuente de aire comprimido interna a dicha aeronave, y se admite el citado aire enriquecido en el depósito que contiene el carburante, en el que, durante al menos una fase de crucero de un vuelo de la aeronave, se produce una primera fracción de aire que posee un primer nivel (T_{1}) de gas inerte superior a un nivel teórico de seguridad, y se admite esta primera fracción en el depósito (12) con un primer caudal, y, durante una fase de descenso (34) de dicho vuelo, se produce una segunda fracción de aire enriquecido, que posee un segundo nivel (T_{2}) de gas inerte sensiblemente inferior a dicho primer nivel (T_{1}), y se admite en el depósito, a un segundo caudal sustancialmente superior a dicho primer caudal, la segunda fracción y aire ambiental, en una mezcla que presenta un contenido de gas inerte inferior al citado nivel teórico.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo nivel (T_{2}) es de alrededor del 88%.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque la relación entre el segundo caudal y el primer caudal está comprendida entre 2,5 y 5.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se regula el nivel de gas inerte del aire enriquecido en función de una señal (16) correspondiente a la fase de vuelo de la aeronave.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se admite en el depósito la citada primera fracción de aire enriquecido, igualmente durante una fase de subida (30) del vuelo de la aeronave.