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1、(10)申请公布号 CN 104326091 A (43)申请公布日 2015.02.04 C N 1 0 4 3 2 6 0 9 1 A (21)申请号 201410347117.7 (22)申请日 2014.07.21 13382293.2 2013.07.22 EP B64D 41/00(2006.01) B64C 1/14(2006.01) (71)申请人空中客车西班牙运营有限责任公司 地址西班牙马德里 (72)发明人卡洛斯卡萨多蒙泰罗 乔斯安吉拉埃尔纳尼兹曼里克 乔斯戈兰娜奥特罗 伊格纳西奥埃斯特班帕罗费边 米格尔安吉拉加莱戈洛伦佐 (74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任 公司。
2、 11021 代理人周晨 (54) 发明名称 经受负压的航空器舱室的排水杆 (57) 摘要 本发明提供一种排水杆，在不使用任何压力 控制激活装置和不对航空器的空气动力行为造成 重大扰乱的情况下，当舱室中的压力比外界压力 低时，排水杆能够有效地将容纳在舱室内的液体 排出到航空器之外。所述排水杆构造有截面面积 从所述舱室的底入口区域向其出口区域减小的横 截面，并且在气流方向上与所述舱室成锐角。 所述排水杆的入口和出口区域具有两个长度不同 的垂直的对称轴，所述入口区域设置有基本与所 述气流方向平行的较长对称轴。所述排水杆具有 相对于基本垂直于机身表面且经过所述入口区域 的较长对称轴的平面对称的构造。。
3、 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104326091 A CN 104326091 A 1/1页 2 1.一种排水杆(13)，即使当舱室(11)中的压力比大气压力低时所述排水杆也能够通 过重力将流体从航空器的一个舱室(11)排出到大气中，其中所述排水杆(13)在气流方向 上与所述舱室(11)成锐角，并且构造有截面面积从所述舱室(11)的底部区域中的入口 区域(15)向其出口区域(17)减小的横截面，其特征在于， -所述入口。
4、区域和出口区域(15、17)具有两个长度不同的垂直的对称轴(21、23、25、 27)； -所述入口区域(15)设置有基本与所述气流方向平行的较长对称轴(21)； -所述排水杆(13)具有相对于基本垂直于机身表面或机身包络面且经过所述入口区 域(15)的较长对称轴(21)的平面对称的构造； -所述出口区域(17)的较短轴(27)和较长轴(25)之间的比值在0.2至0.6之间。 2.如权利要求1所述的排水杆(13)，其特征在于，所述出口区域(17)设置在与所述入 口区域(15)的平面成60至120之间的角度的平面内，所述出口区域(17)的较长轴 (25)平行于所述入口区域(15)的平面，并且所述。
5、出口区域(17)在所述平面上的投影垂直 于所述入口区域(15)的较长轴(21)。 3.如权利要求2所述的排水杆(13)，其特征在于，所述角度在70至85之间。 4.如权利要求1至3中的任一项所述的排水杆(13)，其特征在于，所述入口区域(15) 具有椭圆形状，所述出口区域(17)具有椭圆、卵形或圆顶端矩形形状。 5.如权利要求1至4中的任一项所述的排水杆(13)，其特征在于，所述出口区域(17) 的面积和所述入口区域(15)的面积具有使得所述出口区域(17)和所述入口区域(15)的 面积之间的比值R是如下的比值的值，当所述排水杆(13)被填满时，排出所述舱室(11)中 的预定体积的流体所需的流。
6、量Qreq的值与由所述排水杆(13)所排出的流量Qprim的值相 匹配。 6.一种包括如权利要求1至5中的任一项所述的排水杆(13)的航空器。 权 利 要 求 书CN 104326091 A 1/4页 3 经受负压的航空器舱室的排水杆 技术领域 0001 本发明涉及一种经受负压的诸如辅助动力单元舱室或发动机舱等的航空器舱室 的排水杆。 背景技术 0002 航空器的辅助动力单元(APU)的已知排水系统包括用于将集聚在APU舱室中的任 何液体通过重力排出到大气中的杆或桅杆(mast)。 0003 典型地由APU自身生成的喷射泵机构所引起的APU舱室的通风效果之一是在APU 舱室中产生低压(APU舱。
7、室中的压力比外部低)。 0004 施加在排水系统中的压力的缺陷中的一些主要与装填排水杆的困难相关。也就 是，一旦其被液体填满，杆的排水能力是足够的，但是如果在杆被液体填满之前开始将空气 吸入到APU舱室中，因为APU舱室中的压力比外界低，所以由气流引入的压力阻碍液体的流 动，可能发生杆从未被填满或装填的情况。通常，进入到APU腔室空气几乎完全防止任何液 体流出，直到APU腔室内部的液体高度足以抵消APU腔室中的吸气，从而使得杆失效。一旦 达到此高度，只有降低杆的横截面对于排水才是有效的，并且另外，APU腔室中的液体高度 将与不包含排水杆的情况下达到的高度一样大。 0005 US 5,996,9。
8、38提出了一种排水系统，所述排水系统包括排水管，其在上端与液体 收集层流体连通，在下端与止回阀流体连通，该止回阀选择性地打开并且放置成尽可能地 靠近航空器的向舱外排水口。由收集层收集的液体被重力性地引导到排水管上端。当止回 阀上游的流体压位差由于航空器的操作条件超过排水口的流体压力时，止回阀构造成向流 体打开使得流体从管中排出到排水口之外。该排水系统因此与所述止回阀无关。 发明内容 0006 本发明的目的是提供排水杆，在不使用任何压力控制激活装置和不对航空器的空 气动力行为造成重大扰乱的情况下，当舱室中的压力比外界压力低时也当舱室中的压力比 外界压力高时，排水杆能够有效地将容纳在舱室内的液体排。
9、出到航空器之外。 0007 为了满足该目的，本发明的排水杆具有如下的特征： 0008 -所述排水杆构造有截面面积从所述舱室的入口区域向其出口区域减小的横截 面，并且在气流方向上与所述舱室成锐角。当所述舱室内部的压力在大气压力之下时，这 种结构有助于填满杆。 0009 -所述排水杆的入口和出口区域具有两个长度不同的垂直的对称轴，所述入口区 域设置有基本与所述气流方向平行的较长对称轴，所述排水杆具有相对于基本垂直于机身 表面或机身包络面且经过所述入口区域的较长对称轴的平面对称的构造。该构造使得排水 杆的阻力最小。 0010 -所述出口区域的较短轴和较长轴之间的比值在0.2至0.6之间。该特征对于具。
10、 有可操作地被填满的排水杆而言是必要的。 说 明 书CN 104326091 A 2/4页 4 0011 在一个实施例中，所述出口区域设置在与所述入口区域的平面成60至 120(优选地，70至85)之间的角度的平面内。所述出口区域的较长轴平行于所 述入口区域的平面，并且所述出口区域在所述平面上的投影垂直于所述入口区域(15)的 较长轴(21)。该特征有助于排水杆填满，因为在此位置具有出口区域气流主动地有助于排 水杆的填满。 0012 本发明的另一重要特征是在出口区域面积和入口区域面积之间设置有比值，该比 值可优化流体排出。该比值是如下的比值，当所述排水杆被填满时，该比值使得排出所述舱 室中的预。
11、定体积的流体而所需的流量Q req 的值与由所述排水杆所排出的流量Q prim 的值相匹 配。 0013 参考附图，从本发明的以下详细说明和所附权利要求中，本发明的其他期望特征 和优点将变得显而易见。 附图说明 0014 图1是航空器的APU舱室的已知排水系统的示意侧视图。 0015 图2是本发明的排水杆的示意立体图。 0016 图3是沿着图2的排水杆的对称面的剖视图。 0017 图4是示出根据排水杆的出口截面面积和入口截面面积之比R为函数的流量Q prim 和Q req 的变动的示意图。 具体实施方式 0018 图1示出了航空器的舱室11的集聚有液体的排水杆13，该排水杆13具有连接到 舱室。
12、11的底部区域的入口区域15和用于将所述液体排出到大气中的出口区域17。 0019 如图1所示，排水杆13在气流方向(箭头F)上相对于舱室11通常设置有锐角 。 0020 排水杆13的长度L和相对于入口区域15的平面的倾斜角度根据如下的公式 来控制舱室11中的液体的有效高度H eff ： 0021 g H eff g(H o +Lsin()P out -P in 0022 其中， 0023 ：室温环境下的液体密度； 0024 g：重力加速度； 0025 H eff ：从排水杆13的出口区域17开始测量的舱室11中的液体高度； 0026 P out ：舱室11外界的压力 0027 P in ：舱。
13、室11内部的压力。 0028 另一方面，H 0 是从排水杆13的入口区域15开始测量的舱室11中的液体高度。 0029 如在本发明的背景技术中已经说明的那样，如果P in P out 可能造成如图1所示的情 况，其中，杆13没有被完全填满，因为H 0 不足以补偿P in 和P out 之间的压差。 0030 当内部压力P in 比外部压力P out 小时，为了有效地排空舱室11，本发明提出使得排 水杆的截面面积从入口区域15朝向出口区域17减小，该构造符合一定的几何条件。 0031 排水杆13的截面面积的渐进式减小可促进其填装，因为被特定的中部区域的上 说 明 书CN 104326091 A 。
14、3/4页 5 游的支撑流量比该区域所能够容纳的流量大，促进了所述中部区域的上游的液体的集聚， 并且因此促进了排水杆13的填满。因此，防止空气进入到舱室11中，由飞溅到舱室11内 的液体形成的问题被解决。当H eff 足够大以足以补偿P in 和P out 之间的压差时，排水杆13被 完全填满。 0032 在如图2和3所示的实施例中，入口区域15具有带有对称轴21、23(轴21比轴 23长)的椭圆形状，出口区域17具有带有对称轴25、27的圆顶端矩形形状(轴25比轴27 长)，入口区域15和出口区域17之间的中间区域构造成使得排水杆13的外表面尽量光滑。 0033 出口区域17的较短对称轴27和。
15、较长对称轴25之间的比值在0.2至0.6之间。 发明人已经发现具有在上述比值范围内构造的出口区域17的排水杆13提供良好的填满 结果。所述比值适用于出口区域17的任何几何形状，特别适合于椭圆、卵形和圆顶端矩形 (dome-ended rectangular)形状。排水杆13关于平面A-A对称，该平面基本上垂直于机身 表面且经过入口区域15的较长对称轴21，并且出口区域17被放置在与入口区域15的平面 成60至120(优选地，75至85之间的)之间的角度的平面中。 0034 本发明的一个重要方面是出口区域17的面积和入口区域15的面积之间的比值R。 0035 由如下的公式来给出被排水杆13的出口。
16、区域17所排空的给定量的液体所必需的 流量Qreq： 0036 0037 其中，P(P in-P out)/(+*(H 0 +H 1 )为H 1 Lsen 0038 A out 出口区域17的面积 0039 C eff 出口区域17的有效面积的系数 0040 C Loss 排水杆13中的损耗系数 0041 因此流量Q req 与比值R无关。 0042 另一方面，使用公式TVolume/Q req 和使用0.1秒的时间间隔在迭代计算中可得 到排出时间。Volume起始于当排水杆13被填满时集聚的在舱室11中流体的体积。Q req 是 H 0 +H 1 的函数，因此对于每次迭代寻找新的H 0 的值。
17、，从之前的体积中减去在之前的0.1秒时 间间隔内排出的液体体积。该迭代处理一直持续到H 0 +H 1 0，并且总迭代时间T tot 是完全 地排空液体所需要的时间。 0043 比值R的最优值R opt 是Q req 的值符合函数Q prim 的值时的那个值(参见图4)，其中 Q prim 设定当排水杆13被填满时经由出口区域17所排出的流量，该Q prim 由如下的公式给出： 0044 0045 其中，P c 是排水杆13中的液体的主要波动系数。 0046 对于比值R比比值R opt 小的情况，H 0 和T tot 比它们的最优值大，对于比值R比比值 R opt 大的情况，H 0 和T tot 同样地比它们的最优值大，因为排水杆13没有被填满。 0047 假定待排出的体积是已知的，从而得出了上述的计算。如果排水杆13经受不同的 说 明 书CN 104326091 A 4/4页 6 排出体积，为提供用于所述参数最好的结果的体积而建立比值R。 0048 虽然已经参考多种实施例描述了本发明，但是从说明书中可以理解到可对元件、 变型或改进进行多种组合，并且这些组合在本发明的范围内。 说 明 书CN 104326091 A 1/2页 7 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104326091 A 2/2页 8 图3 图4 说 明 书 附 图CN 104326091 A 。