飞行器燃料系统、飞行器及操作飞行器的方法与流程

本公开涉及飞行器燃料系统。

背景技术：

1、飞行器包括用以储存和利用飞行器燃料的燃料系统。然而，飞行器燃料的使用会产生排向大气中的不希望的排放物。期望改进飞行器燃料系统以促进减少不希望的排放物。

技术实现思路

1、本公开的第一方面提供了一种飞行器燃料系统，其包括第一箱和第二箱。第一箱设置在飞行器的内部内，并且通过燃料管线流体连接至燃料消耗部件。第二箱位于飞行器的外部上，并且在沿着燃料管线、位于第一箱与燃料消耗部件之间的注射位置处流体连接至燃料管线。飞行器燃料系统被配置为使得第二箱的内容物可选择性释放到燃料管线中。

2、第一箱可以填充有飞行器燃料。第二箱可以填充有飞行器燃料添加剂。由此，第二箱的内容物可以与第一箱的不同。由此，飞行器燃料系统能够进行多燃料操作，在多燃料操作中，基于第一箱的内容物和第二箱的内容物可以向燃料消耗部件提供不同的燃料。第二箱的内容物可以选择性地释放到燃料管线中，以供燃料消耗部件使用。例如，第二箱可以储存未稀释的飞行器燃料添加剂。当需要时，未稀释的飞行器燃料添加剂可以与通过燃料管线从第一箱输送到燃料消耗部件的飞行器燃料混合。因此，在期望的时间，例如当飞行器在地面操作时，比如在装载、卸载、滑行、进行维护等过程中，燃料消耗部件被提供有并消耗飞行器燃料和燃料添加剂共混物。这可以减少不希望的排放物，比如煤烟、氮氧化物、硫氧化物或其他非二氧化碳排放物。在随后的时间，当不需要或不希望使用第二箱的内容物时，可以终止第二箱的内容物到燃料管线中的释放，并且例如可以仅向燃料消耗部件提供第一箱的内容物。

3、通过将第二箱设置在飞行器的外部上，第二箱可以利用飞行器上原本未使用的空间。特别地，这可以使飞行器燃料系统适合改装到现有飞行器中，因为与第二箱在内部提供在飞行器内的系统相比，飞行器的内部架构可能无需修改或以其他方式减少修改，以安装第二箱。通过将注射位置布置成沿着燃料管线在第一箱与燃料消耗部件之间，为容纳第二箱而必须对现有燃料系统进行修改的程度也被最小化或以其他方式减少，因为第二箱及其燃料供应装置利用了现有部件。此外，通过将注射位置布置在沿着燃料管线的这样的中间位置，可以减少燃料系统相对于第二箱的内容物的暴露。例如，第一箱不接纳第二箱的内容物。这在第二箱的内容物可能对第一箱具有不利影响的情况下是有用的。

4、本文使用的“飞行器燃料”指的是常规的航空燃料，比如jet a或jet a1燃料，其通常是基于烃、并且特别是基于煤油的燃料。本文使用的“飞行器燃料添加剂”指的是为了比如减少不希望的排放物之类的目的而添加至飞行器燃料的物质。本文所述的飞行器燃料添加剂还可以包括例如结冰抑制剂、腐蚀抑制剂、金属钝化剂、抗静电添加剂和杀生物剂。飞行器燃料添加剂可以以浓缩、未稀释或未共混的形式储存在第二箱中。结构体可以替代性地储存呈共混的形式的飞行器燃料添加剂，其中，飞行器燃料添加剂与飞行器燃料共混。为了简洁，飞行器燃料添加剂与飞行器燃料的所得混合物在本文中可以被简称为“添加剂燃料共混物”。此外，除非另有说明，否则对“燃料添加剂”的提及应理解为指的是未共混或已共混的形式。例如，储存燃料添加剂的结构体可以意味着正在储存添加剂燃料共混物，或者正在储存未稀释的燃料添加剂。第二箱可以储存替代性类型的飞行器燃料，比如saf。“saf”指的是合成的或可持续的航空燃料，它们是飞行器燃料的替代性形式，其可以是非石油基的并且被设计成用于替代常规飞行器燃料。例如，这些可源自生物质。saf可以与燃料添加剂混合。

5、本文使用的“燃料箱”指的是用于储存飞行器燃料的储存容积。因此，第一箱可以被视为燃料箱。第二箱储存未稀释的飞行器燃料添加剂，并且可能本身不储存飞行器燃料。然而，在第二箱储存飞行器燃料（比如通过储存添加剂燃料共混物）的示例中，第二箱也可被视为燃料箱。本文使用的“燃料导管”指的是燃料管线的可操作成将燃料从燃料箱输送到燃料消耗部件的元件，比如燃料管道。从第一箱到燃料消耗部件的燃料管线预期包括一个或更多个燃料导管；在存在的情况下，给送管线、再填充管线等也预期包括燃料（或更一般地，流体）导管。本文使用的“燃料消耗部件”指的是例如通过燃烧来利用燃料而产生机械能或电能的部件。应当理解，“燃料消耗部件”指的是构造成消耗燃料的部件，而“燃料消耗部件”并不要求该部件处于消耗燃料的状态。燃料消耗部件例如可以是辅助动力单元，其可操作成产生用于例如除推进之外的操作的能量。燃料消耗部件可以是飞行器的喷气发动机。应当理解，飞行器燃料系统可以包括构造成将多个燃料箱流体连接至多个燃料消耗部件的燃料管线。

6、可选地，第二箱通过给送管线连接至燃料管线，给送管线从第二箱延伸并在沿着燃料管线、位于第一箱与燃料消耗部件之间的注射位置处与燃料管线汇合。以这种方式，第二箱可以定位在距燃料管线一定距离处，比如在飞行器上原本未利用的空间。给送管线包括一个或更多个燃料导管，其将燃料从第二箱的位置输送到注射位置。在其他示例中，第二箱直接与沿着燃料管线的注射位置接合，并且没有用于例如在注射位置处将第二箱连接至燃料管线的任何明显长度的燃料导管。

7、可选地，飞行器燃料系统被配置为使得第二箱的内容物可选择性地释放到燃料管线中，这意味着飞行器燃料系统被配置为以可切换的方式防止燃料从第一箱流动，同时允许燃料从第二箱流动到燃料消耗部件。这例如可以通过位于注射位置的管道歧管控制，或者通过控制多个输入端（分别来自第一箱和第二箱）到共同输出端（通向燃料消耗部件）的一些其他方式控制，比如控制在第一箱和第二箱本身处的相应的阀。在一些示例中，在存在从第一箱到燃料消耗部件的流动时释放第二箱的内容物，使得第二箱的内容物与第一箱的内容物混合。例如，在第二箱包含未稀释的飞行器燃料添加剂的情况下，其可以在注射位置处注射到来自第一箱的燃料中。在第二箱包含添加剂燃料共混物的示例中，来自第一箱的流动可以如上所述完全停止，而来自第二箱的添加剂燃料共混物则在注射位置处被释放到燃料管线中并提供给燃料消耗部件。因此，应当理解，“注射位置”指的是燃料管线中的第二箱流体连接到燃料管线中的点，并且为了将第二箱的内容物提供给燃料消耗部件并不一定需要来自第一箱通过燃料管线的流动。

8、可选地，飞行器燃料系统包括用于第一箱的第一再填充端口，以及用于第二箱的第二再填充端口，第二再填充端口与第一再填充端口分开。这可以允许第一箱和第二箱彼此独立地再填充。由于第一箱和第二箱可以被独立填充，它们可以同时被再填充，这可以减少填充第一箱和第二箱花费的总时间。此外，由于第二箱可以填充与第一箱不同的内容物，因此每个再填充端口可以特定于每个箱的相应内容物。每个再填充端口是可以与相应的源系统（例如，用于经由第一再填充端口向第一箱提供燃料的一些燃料源）接合的可以外部接近的结构。源系统可被视为相应箱的内容物的外部供应装置。

9、可选地，飞行器燃料系统包括从第二再填充端口到第二箱的再填充管线。第二再填充端口可以定位成距第二箱一定距离处。再填充管线包括一个或更多个燃料导管，以将燃料从第二再填充端口输送到第二箱。存在再填充管线可以允许将第二箱定位在例如原本未利用的位置，并且因此为储存提供了期望位置，而第二再填充端口可以定位在对于源系统（比如对于地面上的技术人员）更容易接近的位置。

10、可选地，再填充管线的至少一部分形成给送管线的至少一部分。例如，再填充管线和给送管线可以共享共同的燃料导管部分。例如，与具有单独的再填充管线和给送管线相比，这可以减少燃料系统的总空间占用。

11、可选地，第二再填充端口位于第二箱的壳体中。这可以最小化或以其他方式减少第二再填充端口与第二箱之间的距离。在一些示例中，第二再填充端口可以直接与第二箱的内部容积接合。

12、可选地，第二再填充端口位于飞行器的下侧上。通过将第二再填充端口定位在飞行器的下侧上，第二再填充端口可以更容易接近地面上的源系统。当飞行器着陆时，飞行器的下侧可被视为至少部分面向地面的表面。

13、可选地，燃料消耗部件是飞行器的发动机，并且注射位置在发动机的高压燃料泵或高压截止阀内。这将最小化或以其他方式减少从注射位置到燃料消耗部件的距离，从而减少第一箱和燃料管线相对于第二箱的内容物的暴露。这还允许第二箱的内容物例如由于通过燃料管线的传播距离较短而更快地生效。

14、可选地，燃料消耗部件是飞行器的发动机，并且第二箱至少部分设置在飞行器的发动机短舱内。这将第二箱定位成紧邻燃料消耗部件，从而减少了第二箱的内容物到达燃料消耗部件的行程时间。这可以允许第二箱的内容物具有更即时的影响。此外，将第二箱定位在发动机短舱上可以使第二箱更容易从地面接近，从而例如使第二箱的再补充燃料更容易。在这样的示例中，第二箱可以构造成储存未稀释的燃料添加剂，并且注射位置可以在发动机的高压燃料泵或高压截止阀内。

15、可选地，第二箱的容积小于100升。与较大的箱相比，这可以减少空气动力学影响，并且可以意味着第二箱更容易整合到飞行器中。在一些示例中，箱的容积小于10升，例如，并且在一些这样的示例中，箱构造成储存飞行器燃料添加剂。在一些这样的示例中，箱的容积小于100升，比如小于10升，并且设置在发动机短舱上。

16、可选地，第二箱设置在发动机短舱的上部部分上、靠近发动机的支承挂架。这可以利用原本未被占用的空间，并且可以允许第二箱安装成紧邻机翼的硬点。

17、可选地，第二箱设置在发动机短舱的侧部部分上、靠近发动机燃料分配系统。如先前所讨论，这可以减少第二箱到发动机的距离，并且可以由于发动机的易于接近的特性而促进更直接的再补充燃料。

18、可选地，第二箱设置在飞行器的机身上。

19、可选地，第二箱的容积在100升与1000升之间。这可以允许第二箱储存大量体积的例如添加剂燃料共混物。第二箱可以被定尺寸成使得其容纳足够量的燃料添加剂，以在相关联的操作时间框架内执行操作。例如，相关联的操作时间框架可能与飞行器将在地面操作的预期持续时间有关。因此，第二箱可以储存足够的添加剂燃料共混物，以供飞行器在地面上操作时的燃料消耗部件使用。

20、可选地，第二箱沿着机身的上部部分的中心线定位。例如，将第二箱居中定位可以通过确保第二箱的储存的内容物相对于飞行器的中心线的对称重量分布，来最小化或减少对飞行器的操纵性能的影响。

21、可选地，第二箱连接至另一个燃料消耗部件。以这种方式，第二箱可以操作成向多于一个燃料消耗部件提供其内容物。飞行器补充燃料系统可以独立控制对燃料消耗部件和另一个燃料消耗部件的供应。

22、可选地，另一个燃料消耗部件是飞行器的辅助动力单元。燃料消耗部件可以是飞行器的发动机。在其他示例中，燃料消耗部件是飞行器的辅助动力单元。

23、可选地，燃料消耗部件是飞行器的辅助动力单元，并且第二箱构造成储存具有燃料添加剂的saf。

24、可选地，第二箱被划分为第一子储存箱和第二子储存箱。由此，第二箱可以分开储存两种不同的物质。

25、可选地，第一子储存箱流体连接至通向燃料消耗部件的燃料管线，并且第二子储存箱流体连接至另一个燃料消耗部件。以这种方式，第二箱可以分开地但在共同容积内储存供燃料消耗部件和另一个燃料消耗部件使用的物质。

26、可选地，第一子储存箱流体连接至通向燃料消耗部件的燃料管线，并且第二子储存箱流体连接至通向燃料消耗部件的另一个燃料管线。以这种方式，第二箱可以分开地但在共同容积内储存供燃料消耗部件使用的两种不同物质。每个子储存箱的内容物可以独立地选择性释放，以供燃料消耗部件使用。

27、可选地，第二箱容纳在整流罩中。由此，可以改善飞行器的空气动力学性能。

28、可选地，整流罩承载诸如以下各者中的任一者的功能装置：边条、滑油热交换器、皮托管、天线、滑油加注硬件或照明单元。例如，整流罩上未利用的空间由此可以用于一些其他目的。

29、可选地，飞行器燃料系统包括控制单元，控制单元可操作成控制第二箱的内容物到燃料管线中的释放。这可以包括一个或更多个处理装置和一个或更多个传感器，例如，以实现某种形式的控制方案。

30、可选地，飞行器燃料系统的第一箱储存飞行器燃料，并且第二箱储存飞行器燃料添加剂。这可以允许在第一操作窗口期间使用飞行器燃料，并且在第二操作窗口期间使用第二箱的例如可以包括未稀释的飞行器燃料添加剂或添加剂燃料共混物的内容物。第一操作窗口例如可以是在飞行器在空中并处于巡航高度的情况下的时间，而第二操作窗口例如可以是当飞行器在地面操作时。

31、可选地，飞行器燃料系统的第二箱储存未稀释的飞行器燃料添加剂。这可以允许储存在第一箱中并通过燃料管线输送到燃料消耗部件的飞行器燃料在注射位置与未稀释的飞行器燃料添加剂混合，并与添加的飞行器燃料添加剂一起输送到燃料消耗部件。这意味着，与在第二箱中储存燃料添加剂共混物相比，第二箱可以储存相对小体积的液体，而燃料消耗部件获得使用燃料添加剂共混物的益处。

32、可选地，飞行器燃料系统的第二箱的第一子储存箱储存飞行器燃料添加剂，并且飞行器燃料系统的第二箱的第二子储存箱储存与第一子储存箱不同的物质。如前所述，第二箱由此可操作成在共同容积中储存不同的物质。

33、可选地，第二子储存箱储存可持续航空燃料。可持续航空燃料可以是例如合成石蜡燃料。

34、本公开的第二方面提供了一种包括根据第一方面的飞行器燃料系统的飞行器。飞行器能够利用多种类型的燃料：储存在第一箱中的第一燃料，以及储存在第二箱中或源自第二箱的内容物的第二燃料（比如第二箱中的将与来自第一箱的第一燃料混合的未稀释的飞行器燃料添加剂）。

35、可选地，飞行器的飞行器燃料系统的第一箱储存飞行器燃料，并且第二箱储存飞行器燃料添加剂。

36、可选地，飞行器的飞行器燃料系统的第二箱储存未稀释的飞行器燃料添加剂。

37、可选地，飞行器的第二箱的第一子储存箱储存飞行器燃料添加剂，并且飞行器的第二箱的第二子储存箱储存与第一子储存箱不同的物质。

38、可选地，飞行器的第二箱的第二子储存箱储存可持续航空燃料。

39、本公开的第三方面提供了一种操作飞行器的方法。该方法包括：首先在第一箱中提供飞行器燃料，第一箱在飞行器的内部内；在第二箱中提供飞行器燃料添加剂，第二箱位于飞行器的外部上，第二箱的内容物与第一箱的内容物不同；以及由飞行器的燃料消耗部件使用第二箱的内容物。根据对第一方面和第二方面的讨论，该方法便于飞行器的多燃料操作。该方法还可以包括使用第一箱的内容物而不使用第二箱的内容物的步骤，比如在第二箱的内容物未被选择性释放到燃料管线中的情况下。应当理解，第二箱的内容物与第一箱的内容物不同。

40、可选地，在第一箱中提供飞行器燃料包括经由与第一箱相关联的第一再填充端口向第一箱填充飞行器燃料；以及在第二箱中提供飞行器燃料添加剂包括经由与第二箱相关联的第二再填充端口向第二箱填充飞行器燃料添加剂，第二再填充端口与第一再填充端口分开。如结合第一方面所讨论，这允许每个箱同时再填充，这可以减少再填充每个箱花费的总时间。

41、可选地，该方法可以使用第一方面的飞行器燃料系统和/或第一方面的飞行器来执行。

42、本公开的各方面中的任何一方面的可选特征可以在适当的情况下同样地应用于本公开的各方面中的任何其他方面。特别地，应当理解，关于第一方面的飞行器燃料系统的特征的描述也适用于根据第二方面的包括飞行器燃料系统的飞行器。此外，针对第一方面和第二方面的特征的功能描述可以相应地形成根据第三方面的方法的一部分。