)的燃料箱(可選地定位燃料箱的外部)中；(E)高壓低溫栗，其定位在飛機(jī)掛架中或可選地定位在發(fā)動(dòng)機(jī)或吊艙上，從而使壓力增壓至低溫燃料(例如LNG)的臨界壓力之上。(F)當(dāng)氣態(tài)燃料系統(tǒng)不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，吹掃歧管系統(tǒng)可選地被燃料歧管用于以壓縮機(jī)CDP空氣吹掃燃料歧管。這將防止熱氣體由于周向壓力變化而被吸入到氣態(tài)燃料噴嘴中?？蛇x地，位于燃料噴嘴中或其附近的止回閥可防止熱氣體的吸入。(G)從箱和增壓栗延伸至發(fā)動(dòng)機(jī)掛架的低溫燃料(例如LNG)線路具有以下特征:(1)單壁或雙壁結(jié)構(gòu)。(2)真空隔熱或可選地低熱導(dǎo)率隔熱材料，例如氣凝膠。(3)可選的低溫冷卻器，從而在不加熱低溫燃料(例如LNG)箱的條件下使低溫燃料(例如LNG)流量再循環(huán)至箱中。(H)定位在掛架或發(fā)動(dòng)機(jī)上的高壓栗。這種栗將使低溫燃料(例如LNG)的壓力升高至足以將天然氣燃料注入到燃?xì)鉁u輪燃燒器中的水平。栗可使低溫液體(例如LNG)的壓力升高或不升高至低溫燃料(例如LNG)的臨界壓力(Pc)之上。
[0033]III。燃料存儲(chǔ)系統(tǒng)
圖1中所示的示例性飛機(jī)系統(tǒng)5包括例如圖3中所示的低溫燃料存儲(chǔ)系統(tǒng)10，其用于儲(chǔ)存低溫燃料。示例性低溫燃料存儲(chǔ)系統(tǒng)10包括具有第一壁23的低溫燃料箱22，122，第一壁23形成了能夠儲(chǔ)存低溫液體燃料12，例如LNG的存儲(chǔ)空間24。如圖3中示意性地所示，示例性低溫燃料存儲(chǔ)系統(tǒng)10具有能夠使低溫液體燃料12流入到儲(chǔ)存空間24中的流入系統(tǒng)32以及適合于從低溫燃料存儲(chǔ)系統(tǒng)10中傳送低溫液體燃料12的流出系統(tǒng)30。其還包括能夠從存儲(chǔ)空間24中的低溫液體燃料12中移除至少一部分(可能在儲(chǔ)存期間形成的)氣態(tài)燃料19的排氣系統(tǒng)40。
[0034]圖3中所示的示例性低溫燃料存儲(chǔ)系統(tǒng)10還包括再循環(huán)系統(tǒng)34，其適合于將未使用的氣態(tài)燃料19的至少一部分29返回到低溫燃料箱22中。在一個(gè)實(shí)施例中，再循環(huán)系統(tǒng)34包括低溫冷卻器42，其在未使用的氣態(tài)燃料19的部分29返回到低溫燃料箱22，122中之前冷卻它。低溫冷卻器42的操作的一種示例性操作如下:在一個(gè)示例性實(shí)施例中，來(lái)自燃料箱的蒸發(fā)氣體可利用反向蘭金制冷系統(tǒng)(也被稱為低溫冷卻器)進(jìn)行再冷卻。低溫冷卻器可由來(lái)自飛機(jī)系統(tǒng)5上的任何可用系統(tǒng)的電功率來(lái)驅(qū)動(dòng)，或者由地面功率系統(tǒng)，例如在停于登機(jī)口時(shí)可獲得的功率系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)。低溫冷卻器系統(tǒng)還可用于在雙燃料飛機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)101共同燃燒過(guò)渡期間使燃料系統(tǒng)中的液化天然氣再液化。
[0035]燃料存儲(chǔ)系統(tǒng)10還可包括安全釋放系統(tǒng)45，其適合于排出可能在低溫燃料箱22中形成的任何高壓氣體。在示例性實(shí)施例中，如圖3中示意性地所示，安全釋放系統(tǒng)45包括爆破盤46，其形成了第一壁23的一部分。爆破盤46是利用已知方法設(shè)計(jì)的一種安全特征，以便在燃料箱22的內(nèi)部超壓的情況下爆破，并釋放任何高壓氣體。
[0036]低溫燃料箱22可具有單壁結(jié)構(gòu)或多壁結(jié)構(gòu)。例如，低溫燃料箱22還可包括(例如見圖3)第二壁25，其基本上封裝了第一壁23。在箱的一個(gè)實(shí)施例中，在第一壁23和第二壁25之間存在間隙26，以便使箱隔熱，從而減少流過(guò)箱壁的熱量。在示例性實(shí)施例中，在第一壁23和第二壁25之間的間隙26中存在真空。真空可通過(guò)真空栗28來(lái)產(chǎn)生并保持。或者，為了給箱提供隔熱，在第一壁23和第二壁25之間的間隙26基本上可填充已知的隔熱材料27，例如氣凝膠。其它合適的隔熱材料也可使用。擋板17可被包含進(jìn)來(lái)，以控制箱中的液體運(yùn)動(dòng)。
[0037]圖3中所示的低溫燃料存儲(chǔ)系統(tǒng)10包括流出系統(tǒng)30，其具有傳送栗31。傳送栗可定位在靠近箱22的便利位置。為了減少低溫燃料中的熱傳導(dǎo)，優(yōu)選使傳送栗31定位在低溫燃料箱22中，如圖3中示意性地所示。排氣系統(tǒng)40排出可能在燃料箱22中形成的任何氣體。這些排出的氣體在飛機(jī)系統(tǒng)5中可以若干有效的方式加以利用。在圖3中示意性地顯示了一些。例如氣態(tài)燃料19的至少一部分可供給飛機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)100，用于發(fā)動(dòng)機(jī)中的冷卻或燃燒。在另一實(shí)施例中，排氣系統(tǒng)40至少將一部分氣態(tài)燃料19供給燃燒器，并進(jìn)一步將燃燒產(chǎn)物從燃燒器安全地排出至飛機(jī)系統(tǒng)5的外部。在另一實(shí)施例中，排氣系統(tǒng)40至少將一部分氣態(tài)燃料19供給輔助功率單元180，其為飛機(jī)系統(tǒng)5供給輔助功率。在另一實(shí)施例中，排氣系統(tǒng)40將至少一部分氣態(tài)燃料19供給產(chǎn)生功率的燃料電池182。在另一實(shí)施例中，排氣系統(tǒng)40至少將一部分氣態(tài)燃料19釋放至低溫燃料箱22的外部。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可將泡沫穩(wěn)定劑添加至低溫燃料傳送系統(tǒng)50中，以便最大限度地減小壓力脈沖和流體回路中的流動(dòng)不穩(wěn)定性，從而容許安全的發(fā)動(dòng)機(jī)操作并增強(qiáng)系統(tǒng)壽命。泡沫穩(wěn)定劑還可通過(guò)保持薄膜蒸發(fā)機(jī)制之外的蒸發(fā)過(guò)程并通過(guò)創(chuàng)造壓力損失機(jī)構(gòu)而改善液化天然氣混合物的蒸發(fā)穩(wěn)定性，從而將上游栗和下游燃料噴嘴隔離開。
[0039]典型地，泡沫穩(wěn)定劑可定位在傳送線路和構(gòu)件中，其中其有益于最大限度地減小壓力脈沖和流動(dòng)不穩(wěn)定性。本發(fā)明的實(shí)施例的泡沫穩(wěn)定劑可用于單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0040]大體上，泡沫穩(wěn)定劑可包括，但不局限于具有打開的或關(guān)閉的細(xì)胞狀結(jié)構(gòu)的固體材料，其具有極大體積百分比的充氣孔。氣孔可形成連通的網(wǎng)絡(luò)，其容許流體穿過(guò)它。由泡沫紐帶結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的高的表面面積和湍流可防止或減少蒸氣薄膜沿著流體通道的壁的成形。
[0041]泡沫穩(wěn)定劑可包括，但不局限于金屬或復(fù)合材料或其組合。金屬泡沫穩(wěn)定劑典型地具有高的多孔度，其容許非常輕的材料。例如，包括但不局限于鋁、鈦和鉭等金屬可用作泡沫穩(wěn)定劑。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，泡沫穩(wěn)定劑可通過(guò)泡沫的任一面上燜烤金屬片材而構(gòu)成，從而產(chǎn)生用于液化天然氣的流體通道。
[0042]泡沫穩(wěn)定劑的密度和氣孔尺寸可變化，以實(shí)現(xiàn)最佳的系統(tǒng)性能。例如，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的泡沫穩(wěn)定劑可具有大約0.1至大約1.5g/cm3或大約0.4至大約0.9g/cm3的密度。泡沫穩(wěn)定劑的氣孔尺寸可為大約0.5至大約15_，或者大約I至大約8_。
[0043]燃料存儲(chǔ)系統(tǒng)、包括燃料箱的構(gòu)件、以及示例性子系統(tǒng)和構(gòu)件的示例性操作描述如下。
[0044]天然氣以液體形式(LNG)存在于大約-162.22°C的溫度和大氣壓下。為了在客機(jī)、貨機(jī)、軍用飛機(jī)或一般航空飛機(jī)上保持這些溫度和壓力，下面所確定的特征按照選定的組合容許LNG實(shí)現(xiàn)安全、有效且成本有效的儲(chǔ)存。參照?qǐng)D3，這些包括:
(A)燃料箱21，22，其由合金，例如但不局限于鋁AL5456和更高強(qiáng)度的鋁AL5086或其它合適的合金構(gòu)成。
[0045](B)燃料箱21，22，其由輕質(zhì)復(fù)合材料構(gòu)成。
[0046](C)上面的箱21，22，其具有用于改善隔熱并極大地減少流向LNG流體熱量的雙壁真空特征。在主箱發(fā)生破壞的罕見的情況下，雙壁箱還用作安全容器裝置。
[0047](D)上面利用輕質(zhì)隔熱材料27，例如氣凝膠的備選實(shí)施例，以便最大限度地減小從周圍流向LNG箱和其內(nèi)容物的熱量。除了雙壁箱設(shè)計(jì)之外或替代雙壁箱設(shè)計(jì)，還可使用氣凝膠隔熱。
[0048](E)可選的真空栗28，其設(shè)計(jì)為用于雙壁箱之間空間的主動(dòng)抽氣。栗可用下者操作:LNG蒸發(fā)燃料、LNG、Jet-A,電功率或飛機(jī)可用的任何其它功率源。
[0049](F) LNG箱，其具有浸在主箱內(nèi)部的低溫栗31，用于減少對(duì)LNG流體的熱傳遞。設(shè)想栗可被電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)與栗共同定位在箱內(nèi)部；電動(dòng)機(jī)損失可能耗散在液化天然氣中，從而有助于利用額外蒸發(fā)氣體壓縮箱。
[0050](G) LNG箱，其具有一個(gè)或多個(gè)能夠在正常條件或緊急條件下從箱中移除LNG的排泄線路36。LNG排泄線路36連接在合適的低溫栗上，以便提高去除速率，超過(guò)由于LNG重力壓頭而引起的排泄速率。
[0051](H)LNG箱，其具有一個(gè)或多個(gè)排氣線路41，用于移除由于吸收來(lái)自外部環(huán)境的熱量而形成的氣態(tài)天然氣。這種排氣線路系統(tǒng)41通過(guò)使用單通安全閥或背壓閥39而使箱保持在所需的壓力下。
[0052](I) LNG箱，其具有與主排氣線路并行的安全減壓系統(tǒng)45，以防發(fā)生過(guò)壓情形。爆破盤是一種備選結(jié)構(gòu)或并行結(jié)構(gòu)46。減壓排氣口將氣態(tài)燃料引導(dǎo)至艙外。
[0053]可安裝類似的并行安全減壓系統(tǒng)47，以用于在箱壁可能破裂的情況下包圍低溫燃料箱的真空隔離空間，從而將燃料庫(kù)存泄至真空空間中，并使泄出的燃料閃式蒸發(fā)，使得如果不存在額外的安全減壓系統(tǒng)的話可能導(dǎo)致災(zāi)難性的過(guò)壓脈沖。
[0054](J)LNG燃料箱，其具有上面某些或全部設(shè)計(jì)特點(diǎn)，其幾何形狀設(shè)計(jì)為符合標(biāo)準(zhǔn)Jet-A輔助燃料箱相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)有包絡(luò)，例如商用飛機(jī)上所設(shè)計(jì)并可得到的那些。
[0055](K)LNG燃料箱，其具有上面某些或全部設(shè)計(jì)特點(diǎn)，其幾何形狀設(shè)計(jì)為符合并配合在傳統(tǒng)客機(jī)和貨機(jī)的下面貨艙中，例如商用飛機(jī)上發(fā)現(xiàn)的那些。
[0056](L)對(duì)現(xiàn)有飛機(jī)或新飛機(jī)的中心機(jī)翼箱22進(jìn)行修改，從而將LNG箱和結(jié)構(gòu)元件恰當(dāng)?shù)馗魡J開。
[0057](M)具有某些或所有上面設(shè)計(jì)特點(diǎn)的LNG燃料箱，其幾何形狀經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)，以符合并裝配在折角線機(jī)翼安裝的吊艙中，或者軍用飛機(jī)或直升機(jī)的機(jī)身外部的其它空氣動(dòng)力結(jié)構(gòu)中。
[0058]排氣和蒸發(fā)系統(tǒng)是利用已知方法來(lái)設(shè)計(jì)的。LNG的蒸發(fā)是一種吸收能量并冷卻箱和其內(nèi)容物的蒸發(fā)過(guò)程。蒸發(fā)的LNG可被各種不同的過(guò)程加以利用和/或消耗，在某些情況下為飛機(jī)系統(tǒng)提供有用功，在其它情況下出于更環(huán)保的設(shè)計(jì)而簡(jiǎn)單地燃燒燃料。例如，來(lái)自LNG箱的排氣主要由甲烷組成，并且用于以下任何或全部組合:
(A)轉(zhuǎn)向飛機(jī)APU(輔助功率單元)180。如圖3中所示，來(lái)自箱的氣態(tài)排氣線路串行或并行地轉(zhuǎn)向輔助功率單元，以用于燃燒器中使用。APU可為典型地在商用飛機(jī)和軍用飛機(jī)上發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)有APU，或者是單獨(dú)的APU，其專用于將蒸發(fā)的天然氣轉(zhuǎn)換成有用的電功率和/或機(jī)械功率。蒸發(fā)的天然氣壓縮機(jī)用于將天然氣壓縮至用于APU所需要的合適壓力。APU則為發(fā)動(dòng)機(jī)或A/C上的任何系統(tǒng)提供電功率。
[0059](B)轉(zhuǎn)送至一個(gè)或多個(gè)飛機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)101。如圖3中所示，天然氣排氣線路從LNG燃料箱轉(zhuǎn)送至一個(gè)或多個(gè)主燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)101，并在操作期間為發(fā)動(dòng)機(jī)提供額外的燃料源。天然氣壓縮機(jī)用于將排氣加壓至用于飛機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)所需要的合適的壓力。
[0060](C)燃燒。如圖3中所示，天然氣排氣線路從箱轉(zhuǎn)送至小的專用的排氣燃燒器190，其具有自身電火花點(diǎn)火系統(tǒng)。這樣就不會(huì)將甲烷釋放至大氣中。燃燒產(chǎn)物被排出，其導(dǎo)致更環(huán)