用在航空器组件中的除湿系统及其组装方法.pdf

本发明提供了用在航空器组件中的除湿系统及其组装方法。所述系统包括：导热构件，所述导热构件连接至所述航空器组件的外蒙皮；以及管道，所述管道至少部分地包围所述导热构件，以便在所述管道和所述导热构件之间限定空气流动通道。所述导热构件被配置为将所述外蒙皮的温度传递至经由所述空气流动通道输送的潮湿空气。

权利要求书
1.  一种用在航空器组件(102)中的除湿系统(222)，所述除湿系统包括：
导热构件(230)，所述导热构件连接至所述航空器组件的外蒙皮(218)；以及
管道(238)，所述管道至少部分地包围所述导热构件，以便在所述管道和所述导热构件之间限定空气流动通道(240)，所述导热构件被配置为将所述外蒙皮的温度传递至经由所述空气流动通道输送的潮湿空气(244)。

2.  根据权利要求1所述的除湿系统(222)，其中，所述导热构件(230)被配置为冷凝来自所述潮湿空气(244)的湿气。

3.  根据权利要求2所述的除湿系统(222)，其中，所述导热构件(230)包括外表面(237)，所述外表面被配置为收集从所述潮湿空气(244)冷凝的湿气中的至少一部分湿气。

4.  根据权利要求2所述的除湿系统(222)，其中，当所述外蒙皮(218)的温度降低时，所述导热构件(230)降低至促使所冷凝的湿气冷冻的第一温度，并且当所述外蒙皮的温度升高时，所述导热构件升高至促使所冷凝的湿气融化的第二温度。

5.  根据权利要求1所述的除湿系统(222)，该除湿系统还包括真空系统(226)，所述真空系统与所述管道(238)以流动连通的方式连接，并且所述真空系统被配置为在所述管道中产生负压，以抽吸所述潮湿空气(244)穿过限定在所述管道中的至少一个空气进口(242)。

6.  根据权利要求1所述的除湿系统(222)，该除湿系统还包括吸入系统(228)，所述吸入系统与所述管道(238)以流动连通的方式连接，并且所述吸入系统被配置为从所述管道排走流体。

7.  根据权利要求6所述的除湿系统(222)，其中，所述吸入系统(228)包括：
与所述管道(238)以流动连通的方式连接的蓄液槽(246)；以及
与所述蓄液槽以流动连通的方式连接的通风系统(248)，其中，所述吸入系统被配置为在所述蓄液槽中产生低于所述管道中的压力的压力。

8.  根据权利要求7所述的除湿系统(222)，其中，所述蓄液槽(246)还包括与舱底(214)以流动连通的方式连接的出口(252)。

9.  根据权利要求1所述的除湿系统(222)，其中，所述航空器组件(102)包括 具有顶部(210)的机身(200)，所述顶部被配置为将所述潮湿空气(244)接收在所述顶部中，所述管道(238)被定向为使得限定在该管道中的至少一个空气进口(242)与所述顶部以流动连通的方式连接。

10.  一种组装用在航空器组件(102)中的除湿系统(222)的方法，所述方法包括：
将导热构件(230)连接至所述航空器组件的外蒙皮(218)；以及
用管道(238)至少部分地包围所述导热构件，以便在所述管道和所述导热构件之间限定空气流动通道(240)，其中，所述导热构件被配置为将所述外蒙皮的温度传递至经由所述空气流动通道输送的潮湿空气(244)。

说明书用在航空器组件中的除湿系统及其组装方法
技术领域
本公开内容的领域总体涉及除湿系统，更具体地，涉及用在可以运行在变化的环境条件下的交通工具中的除湿系统。
背景技术
至少一些已知的座舱增压式航空器使用环境控制系统(“ECS”)以在飞行期间维持座舱增压并且控制座舱温度。由于在航空器座舱中高的乘员密度，ECS通常将外部空气从发动机输送到航空器座舱以给座舱增压。这种空气供应称为“引气”。一些已知系统在空气在飞行期间被分配到座舱以及驾驶舱之前使用空气调节组合件对引气进行调节。调节空气一般经过由多个组件形成的空气分配系统进行分配，所述组件包括诸如管道、阀和风扇的部件。
调节空气的湿气含量至少部分取决于围绕航空器的周围条件。当调节空气被分配通过空气分配系统时，可能因各种环境因素而导致湿气的存在。例如，在闷热潮湿的环境下，湿气可以流过空气调节组合件、穿过空气分配系统以及在空气分配管道的内表面上形成水滴。此外，湿气可能由乘客呼吸和/或出汗而形成，并且冷凝以在航空器的寒冷的暴露结构上形成水滴。在飞行期间，航空器的外蒙皮可以达到零度以下的温度，所述零度以下的温度可以使得积聚的水滴冷冻在寒冷的暴露结构上。当航空器进入较温暖的气候时，冷冻水滴融化并且可能通过在航空器座舱的顶棚和壁板中限定的内部衬里缺口进入座舱和/或滴在乘客上。
发明内容
本公开内容的一方面提供了一种用在交通工具中的除湿系统。所述系统包括：导热构件，所述导热构件连接至所述交通工具的外蒙皮；以及管道，所述至少部分地包围所述导热构件，以便在所述管道和所述导热构件之间限定空气流动通道。所述导热构件被配置为将所述外蒙皮的温度传递至经由所述空气流动通道输送的潮湿空气。
本公开内容的另一方面提供了一种航空器组件。所述航空器组件包括：机身，所述机身包括外蒙皮；以及除湿系统。所述除湿系统包括：导热构件，所述导热构件连接至所述机身的外蒙皮；以及管道，所述至少部分地包围所述导热构件，以便在所述管道和所述导热构件之间限定空气流动通道。所述导热构件被配置为将所述外蒙皮的温度传递至经由所述空气流动通道输送的潮湿空气。
本公开内容的又一方面提供了一种组装用在航空器组件中的除湿系统的方法。所述方法包括：将导热构件连接至航空器组件的外蒙皮；以及用管道至少部分地包围所述导热构件，以便在所述管道和所述导热构件之间限定空气流动通道。所述导热构件被配置为将所述外蒙皮的温度传递至经由所述空气流动通道输送的潮湿空气。
附图说明
图1是示例性航空器生产和使用方法的流程图。
图2是示例性航空器的框图。
图3是示例性航空器机身的横截面图。
图4是图3中示出的航空器机身的沿区域4截取的放大横截面图。
图5是图3中示出的航空器机身的立体剖视图。
具体实施方式
本文描述的实施方案涉及用在运行在变化的环境条件下的交通工具中的除湿系统。在示例性实施方案中，所述除湿系统包括：导热构件，所述导热构件连接至所述交通工具的外蒙皮；以及管道，所述管道至少部分地包围所述导热构件。当交通工具运行在相对寒冷的环境下时，所述导热构件的温度降低为促使将来自交通工具中的潮湿空气的湿气冷凝和收集在所述导热构件的表面上。在一些实施方案中，所述外蒙皮达到水的凝固点以下的温度，从而使得湿气冷凝并冷冻在所述导热构件的表面上。当交通工具运行在相对温暖的环境下时，所述导热构件的温度升高为促使融化来自所述导热构件的湿气。然后所述管道收集融化的湿气，并促使将所述融化的湿气输送远离交通工具中的湿敏部件以及降低湿气进入座舱并到达坐在座舱中的乘客上的风险。
参见附图，可以在航空器制造和使用方法100(在图1中示出)的环境下并通过航空器102(在图2中示出)描述本公开内容的实施方案。在试制(包括规格和设计 104)期间，可以在制造过程期间使用航空器102的数据，可以采购与机体(airframe)关联的其他材料106。在生产期间，进行航空器102的部件和子组件制造108以及系统集成110，之后航空器102进入其认证和交付过程112。一旦成功地满足和完成机体认证，航空器102可以投入使用114。在由用户投入使用时，航空器102被安排有定期、常规和例行的维护和检修116，例如，包括改装、结构变形以及重新装饰。在替代的实施方案中，可以通过除航空器之外的交通工具来实施制造和使用方法100。
与航空器制造和/使用100关联的每个部分和过程都可以由系统集成商、第三方和/或运营商(例如用户)执行或完成。为了该说明的目的，系统集成商可以无限制性地包括许多航空器制造商以及主要系统分包公司；第三方可以无限制性地包括许多销售商、分销商以及供应商；运营商可以为航空公司、租赁公司、军事团体、服务组织等。
如图2所示，通过方法100生产的航空器102可以包括机体118，所述机体具有多个系统120和内部122。高级系统120的实施例包括推进系统124、电气系统126、液压系统128和/或环境系统130中的一个或多个。还可以包括许多其他系统。
本文实施的装置和方法可以被用在方法100的一个或多个阶段期间。例如，对于与部件生产过程108对应的部件或子组件可以以与在航空器102在投入使用的同时生产的部件或子组件类似的方式被制作或制造。此外，一个或多个装置实施方案、方法实施方案或它们的组合可以用在生产阶段108和110期间，例如，通过大大加快航空器102的组装和/或大大降低航空器102的组装成本。类似地，一个或多个装置实施方案、方法实施方案、或者它们的组合可以用在航空器102被检修或维护的时候，例如，在例行维护和检修116期间。
如本文使用的，术语“航空器”可以包括，但不限于仅包括：飞机、无人驾驶飞行器(UAV)、滑翔机、直升机和/或在空域中穿行的其他物体。另外，在替代的实施方案中，本文描述的航空器制造和使用方法可以用在制造和/或使用运行中。
图3是可以用在航空器102(图2中示出)中的示例性航空器机身200的横截面图。在示例性实施方案中，航空器机身200包括：位于地板横梁204上方的上部凸角(lobe)202；以及位于地板横梁204下方的下部凸角206。上部凸角202包括客舱208和顶部210，下部凸角206包括货舱212和舱底214。航空器机身200还包括客舱侧壁216、限定航空器机身200的外边界(未示出)的外蒙皮218、以及限定在所 述客舱侧壁和所述外蒙皮之间的侧壁空间220。在示例性实施方案中，外蒙皮218在航空器102运行期间受到变化的环境条件。
图4为航空器机身200沿区域4截取的放大横截面图，图5是航空器机身200的立体剖视图。在示例性实施方案中，航空器机身200包括位于其中的除湿系统222。更具体地，除湿系统222包括位于航空器机身200的顶部210中的管道组件224，以及与管道组件224以流动连通的方式连接的真空系统226和吸入系统228。
在示例性实施方案中，管道组件224包括连接至外蒙皮218并至少部分地沿航空器机身200的长度L延伸的导热构件230。更具体地，导热构件230包括：连接至外蒙皮218的内表面234的第一部分232；以及至少部分延伸进顶部210中的第二部分236。第二部分236具有使得除湿系统222如本文所述的那样起作用的横截面形状。例如，第二部分236所具有的横截面形状能促使增加导热构件230的外表面237的表面面积。增加外表面237的表面面积有可能增加可能收集在该外表面上的冷凝湿气的量。在示例性实施方案中，第二部分236具有基本圆柱形的横截面形状。
导热构件230可以由使得除湿系统222如本文所述的那样起作用的任何材料制成。在示例性实施方案中，所述材料是轻的以便于降低导热构件230对航空器102的燃油效率的影响，并且具有使得导热构件230的温度与外蒙皮218的温度基本一致的导热性。因此，当航空器102运行在相对温暖或寒冷的环境下时，导热构件230的温度会升高或降低。用来制作导热构件230的示例性材料包括但不限于铝。
除湿系统222还包括连接至外蒙皮218并至少部分地沿航空器机身200的长度L延伸的管道238。替代地，管道238可以直接连接至导热构件230的第一部分232。管道238至少部分地包围导热构件230，以便在二者之间限定空气流动通道240。管道238也可以包括空气进口242，该空气进口将空气流动通道240与顶部210以流动连通的方式连接。空气进口242可以具有使得除湿系统222像本文描述的一样起作用的形状。在示例性实施方案中，空气进口242为基本连续的缝隙(未示出)，所述缝隙沿航空器机身200的长度L延伸。管道238被定向为使空气进口242与顶部210以流动连通的方式连接。
管道238可以由使得除湿系统222如本文所述的那样起作用的任何材料制成。在示例性实施方案中，用来制作管道238的材料比用来制作导热构件230的材料具有低导热性。因此，收集在导热构件230上的冷凝湿气会比收集在管道238上的多。
如上所述，真空系统226与管道组件224以流动连通的方式连接。更具体地，真空系统226促使在管道238中产生负压，以将潮湿空气244从顶部210经由空气进口242抽进空气流动通道240。真空系统226可以为能够在上述位置之间移动流体(诸如空气)的任何系统。示例性真空系统226包括但不限于风扇组件。
如上所述，吸入系统228与管道组件224以流动连通的方式连接。更具体地，吸入系统228促使在管道238中产生负压，以从所述管道排走流体。吸入系统包括：与管道238以流动连通的方式连接的蓄液槽246；以及与蓄液槽246以流动连通的方式连接的通风系统248。蓄液槽246包括限定在其中的入口250、第一出口252和第二出口254。入口250与限定在管道238中的多个排放出口256经由多个第一排放管线258以流动连通的方式连接。此外，第一出口252与舱底214经由第二排放管线260以流动连通的方式连接，并且第二出口254与通风系统248经由吸入管线262以流动连通的方式连接。在舱底214中接收流体和/或废物，并以预定间隔定期地排空舱底。此外，虽然除湿系统222被示为包括单个蓄液槽246，但是除湿系统222可以具有任意数量的蓄液槽，以便于从管道238接收流体。
在示例性实施方案中，通风系统248促使在蓄液槽246中产生小于管道238中的压力的压力，以将流体从管道238抽到蓄液槽246和/或舱底214。示例性通风系统248包括但不限于厕所走廊通风系统(LGVS)，用于把废气从航空器102中的厕所、盥洗池、走廊、隔间和/或冷冻机送走。通风系统248促使在吸入管线262内保持相对稳定的负压，以使得废气经由所述吸入管线送走，而不论其方位。替代地，可以使用航空器102中已存在的风扇组件(未示出)在蓄液槽246内产生负压。此外，替代地，吸入管线262可以直接连接至第一排放管线258，以促使将管道238中的流体抽到蓄液槽246和/或舱底214。
在一些实施方案中，由吸入系统228产生的负压处于约5英寸水柱(in.H2O)和约8英寸水柱的范围内。替代地，吸入系统228内的负压可以为如本文所述的促使废气的移动的任意压力。因此，吸入系统228基本上消除了将第一排放管线258定向为重力自流进料定向以使得液体和/或湿气朝蓄液槽246流动的必要性。
在运行中，潮湿空气244被抽进航空器机身200的顶部210(图3中示出)中，以使得除湿系统222从潮湿空气244除去湿气。更具体地，上循环风扇(未示出)从客舱208(图3中示出)朝顶部210抽吸潮湿空气244。除湿系统222的管道组件224 位于航空器机身200的顶部210中，使得管道238的空气流动通道240与顶部210以流动连通的方式连接。
除湿系统222可选择性地运行在第一运行模式和第二运行模式之间运行。例如，真空系统226运行为在第一运行模式下在管道238中产生负压，并且吸入系统228运行为在第二运行模式下在管道238中产生负压。因此，真空系统226和吸入系统228基于围绕航空器102的环境条件相互独立运行。在示例性实施方案中，当航空器102运行在相对寒冷的环境条件下时，除湿系统222运行在第一运行模式下。例如，当航空器102飞行以及当外蒙皮218的温度可以达到零度以下的温度时，除湿系统222运行在第一运行模式下。当上循环风扇将潮湿空气244抽进顶部210中时，真空系统226运行为将潮湿空气244经由空气进口242抽进空气流动通道240中。
导热构件230由大致响应于外蒙皮218的温度变化的材料制成，以便导热构件230将外蒙皮218的温度传递至经由空气流动通道240输送的潮湿空气244。更具体地，当外蒙皮218的温度因航空器102运行在相对寒冷的环境中而降低时，导热构件230促使来自潮湿空气244的湿气冷凝。当外蒙皮218和导热构件230的温度降低到所冷凝的湿气的凝固点之下时，至少一部分湿气被收集和冷冻在导热构件230的外表面237上。因此，例如，基本不含湿气的空气然后可以循环用在客舱208中。
在示例性实施方案中，当航空器102运行在相对温暖的环境中时，除湿系统222运行在第二运行模式中。例如，当航空器102不使用时以及当外蒙皮218的温度增加到湿气的凝固点之上时，除湿系统222运行在第二运行模式中。更具体地，当外蒙皮218的温度因航空器102运行在相对温暖的环境中而升高时，导热构件230促使来自外表面237的冷冻湿气融化。因此，从外表面237去除的流体被收集在管道238中并且使用吸入系统228将所述流体从所述管道排走。
本文还包括一种组装用在航空器组件102中的除湿系统222的方法。所述方法包括：将导热构件230连接至航空器组件102的外蒙皮218；以及用管道238至少部分地包围导热构件230，以使得在管道238和导热构件230之间限定空气流动通道240。导热构件230被配置为将外蒙皮218的温度传递至经由空气流动通道240输送的潮湿空气244。更具体地，连接导热构件230包括：将导热构件230的第一部分232连接至外蒙皮218的内表面234；以及将导热构件230的第二部分236至少部分地延伸进航空器组件102的顶部210中。
所述方法还包括：使导热构件230和管道238中的至少一者沿航空器组件102的长度L延伸；以及将管道238定向为在该管道中限定的至少一个空气进口242与航空器组件102的顶部210以流动连通的方式连接。此外，所述方法包括：将真空系统226与管道238以流动连通的方式连接，其中真空系统226被配置为在管道238中产生负压以抽吸潮湿空气244穿过所述至少一个空气进口242；以及使吸入系统228与管道238以流动连通的方式连接，其中吸入系统228被配置为在管道238中产生负压以从管道238排走流体。
文中描述的实施方案涉及用在交通工具(诸如航空器)中的除湿系统。所述除湿系统包括：连接至航空器的外蒙皮的导热构件；以及至少部分地包围所述导热构件的管道。当航空器运行在相对寒冷和温暖环境下时，所述导热构件将所述外蒙皮的温度传递至与所述导热构件接触的潮湿空气。当所述航空器运行在相对寒冷的环境下时，所述导热构件促使来自潮湿空气的湿气冷凝。因此，文中描述的所述系统促使以简单且成本高效的方式对循环穿过所述航空器的空气进行除湿。
此外，本公开内容包括根据以下条款的实施方式：
条款1、一种用在交通工具中的除湿系统，所述系统包括：导热构件，所述导热构件连接至所述交通工具的外蒙皮；以及管道，所述管道至少部分地包围所述导热构件，以便在所述管道和所述导热构件之间限定空气流动通道，所述导热构件被配置为将所述外蒙皮的温度传递至经由所述空气流动通道输送的潮湿空气。
条款2、根据条款1所述的除湿系统，其中，所述导热构件被配置为冷凝来自所述潮湿空气的湿气。
条款3、根据条款2所述的除湿系统，其中，所述导热构件包括外表面，所述外表面被配置为收集从所述潮湿空气冷凝的湿气中的至少一部分湿气。
条款4、根据条款2所述的除湿系统，其中，当所述外蒙皮的温度降低时，所述导热构件降低至促使所冷凝的湿气冷冻的第一温度，并且当所述外蒙皮的温度升高时，所述导热构件升高至促使所冷凝的湿气融化的第二温度。
条款5、根据条款1所述的除湿系统，该除湿系统还包括真空系统，所述真空系统与所述管道以流动连通的方式连接，并且所述真空系统被配置为在所述管道中产生负压，以抽吸所述潮湿空气穿过限定在所述管道中的至少一个空气进口。
条款6、根据条款1所述的除湿系统，该除湿系统还包括吸入系统，所述吸入系 统与所述管道以流动连通的方式连接，并且所述吸入系统被配置为从所述管道排走流体。
条款7、根据条款6所述的除湿系统，其中，所述吸入系统包括：与所述管道以流动连通的方式连接的蓄液槽；以及与所述蓄液槽以流动连通的方式连接的通风系统，其中，所述吸入系统被配置为在所述蓄液槽中产生低于所述管道中的压力的压力。
条款8、根据条款7所述的除湿系统，其中，所述蓄液槽还包括与舱底以流动连通的方式连接的出口。
条款9、一种航空器组件，该航空器组件包括：机身，所述机身包括外蒙皮；以及除湿系统，所述除湿系统包括：导热构件，所述导热构件连接至所述机身的所述外蒙皮；以及管道，所述至少部分地包围所述导热构件，以便在所述管道和所述导热构件之间限定空气流动通道，其中，所述导热构件被配置为将所述外蒙皮的温度传递至经由所述空气流动通道输送的潮湿空气。
条款10、根据条款9所述的航空器组件，其中，所述机身还包括顶部，所述顶部被配置为将潮湿空气接收在所述顶部中，所述管道被定向为使得限定在所述管道中的至少一个空气进口与所述顶部以流动连通的方式连接。
条款11、根据条款9所述的航空器组件，其中，所述导热构件被配置为冷凝来自所述潮湿空气的湿气。
条款12、根据条款11所述的航空器组件，其中，所述导热构件包括外表面，所述外表面被配置为收集从所述潮湿空气冷凝的湿气中的至少一部分湿气。
条款13、根据条款11所述的航空器组件，其中，当所述外蒙皮的温度降低时，所述导热构件降低至促使所冷凝的湿气冷冻的第一温度，并且当所述外蒙皮的温度升高时，所述导热构件升高至促使所冷凝的湿气融化的第二温度。
条款14、根据条款9所述的航空器组件，该航空器组件还包括真空系统，所述真空系统与所述管道以流动连通的方式连接，并且所述真空系统被配置为在所述管道中产生负压，以抽吸所述潮湿空气穿过限定在所述管道中的至少一个空气进口。
条款15、一种组装用在航空器组件中的除湿系统的方法，所述方法包括：将导热构件连接至所述航空器组件的外蒙皮；以及用管道至少部分地包围所述导热构件，以便在所述管道和所述导热构件之间限定空气流动通道，其中，所述导热构件被配置为将所述外蒙皮的温度传递至经由所述空气流动通道输送的潮湿空气。
条款16、根据条款15所述的方法，该方法还包括：使所述导热构件和所述管道中的至少一者沿所述航空器组件的机身的长度延伸。
条款17、根据条款15所述的方法，其中，连接导热构件包括：将所述导热构件的第一部分连接至所述外蒙皮的内表面；以及将所述导热构件的第二部分至少部分地延伸进所述航空器组件的顶部中。
条款18、根据条款15所述的方法，该方法还包括：将所述管道定向为使得限定在该管道中的至少一个空气进口与所述航空器组件的顶部以流动连通的方式连接。
条款19、根据条款18所述的方法，该方法还包括：将真空系统与所述管道以流动连通的方式连接，其中，所述真空系统被配置为在所述管道中产生负压以抽吸所述潮湿空气穿过所述至少一个空气进口。
条款20、根据条款15所述的方法，该方法还包括：将吸入系统与所述管道以流动连通的方式连接，其中所述吸入系统被配置为在所述管道中产生负压以从所述管道排走流体。
该书面描述使用实施例公开了多个实施方案(包括最佳实施方式)，还使用实施例使得本领域技术人员能够实施所述多个实施方案，这包括制造和使用任意设备或系统以及执行任意包含的方法。本公开内容的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员容易想到的其他实施例。这些其他实施例意在位于权利要求的范围内，如果它们具有与权利要求的文字表达相同的结构元件，或者它们包括与权利要求的文字表达形式上不同的等同结构元件。