空调系统飞机结构与系统.ppt
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1、空调系统空调系统张宏伟张宏伟环境控制系统概述环境控制系统概述大气物理特性大气物理特性大气的压力和温度随高度变化而变化的规律大气的压力和温度随高度变化而变化的规律v标准大气压力随高度变化的规律标准大气压力随高度变化的规律(红线红线)v标准大气温度随高度变化的规律标准大气温度随高度变化的规律(绿线绿线)HP/T标准大气 v国际航空界根据对北纬4050区域的地球大气多年观测的结果,加以模型化,给出的一种假想的大气模型。v国际性组织颁布的称为国际标准大气,国家颁布的称为国家标准大气。v标准大气是作为校准飞机航行仪表和比较飞机性能的依据。v我国于1980年由国家标准总局发表了中华人民共和国国家标准大气(
2、30km以下部分)(GB1920-1980)。规定起点H=0处为海平面,其对应的标准大气参数为:空气温度 t0=15(288.15K)=59空气压强 p0=101325 牛米2=29.92英寸汞柱=1013毫巴空气密度0=1.2250 千克米3=0.002377磅秒2/英寸4音速a0=340.294 米秒=661.5kts重力加速度 g0=9.807米/秒2=32.17英尺/秒2 高高 度度温温 度度 压压 力力密密 度度H(m)T(K)t()P(kPa)P(mmHg)(p/p0)(kg/m3)(/0)-1000294.6521.50113.93854.551.12441.34701.0996
3、-500291.4018.25107.47806.151.06071.28491.04890288.1515.00101.325760.001.00001.22501.00001000281.658.5089.876674.120.88701.11170.90752000275.152.0079.501596.300.78461.00660.82173000268.66-4.4970.121525.950.69200.90930.74234000262.17-10.9861.660462.490.60850.81940.66895000255.28-17.4754.048405.390.533
4、40.73640.60126000249.19-23.9647.217354.160.46600.66010.53897000242.70-30.4541.105308.310.40570.59000.48178000236.22-36.9335.651267.400.35190.52580.42929000229.73-43.4230.800231.020.30400.46710.381310000223.25-49.9026.499198.760.26150.41350.337611000216.77-56.3822.699170.260.22400.36480.297812000216.
5、65-56.5019.399145.500.19150.31190.254613000216.65-56.5016.579124.350.16360.26660.217614000216.65-56.5014.170106.280.14000.22790.186015000216.65-56.5012.11190.850.11950.19480.1590高空环境对人体生理影响高空环境对人体生理影响v高空缺氧高空缺氧随着飞行高度的增加,大气压力下降,在大气中氧分压随着飞行高度的增加,大气压力下降,在大气中氧分压和肺泡空气中的氧分压也会相应降低,血液中的氧气饱和肺泡空气中的氧分压也会相应降低,血液
6、中的氧气饱和度减少,机体组织细胞得不到正常的氧气供应,人身和度减少,机体组织细胞得不到正常的氧气供应,人身体出现各种不适情况:体出现各种不适情况:头痛、反映迟钝、听觉不灵、视力衰退、情绪不安、嘴头痛、反映迟钝、听觉不灵、视力衰退、情绪不安、嘴唇指甲发紫等唇指甲发紫等高度范围高度范围(kmkm)0 0 3 33 3 5 55 5 7 77 7 影响程度影响程度无症无症状状区区代偿代偿区区障碍障碍区区危险危险区区高空环境对人体生理影响高空环境对人体生理影响v低压的危害低压的危害v随着气压降低,人体会出现高空减压症随着气压降低,人体会出现高空减压症高空胃肠气胀高空胃肠气胀高空栓塞高空栓塞皮肤组织气肿
7、皮肤组织气肿 v压力变化率和爆炸减压的危害压力变化率和爆炸减压的危害压力变化率太大,会产生耳鸣、晕眩、恶心压力变化率太大,会产生耳鸣、晕眩、恶心人体对压力增加更为敏感,所以飞机下降时耳疼严重人体对压力增加更为敏感,所以飞机下降时耳疼严重爆炸减压,座舱在高空突然失密的情况下,压力变化率爆炸减压,座舱在高空突然失密的情况下,压力变化率极大,对人体产生极大危害极大,对人体产生极大危害发生爆炸减压事故后的安全措施发生爆炸减压事故后的安全措施v迅速将飞机下降到迅速将飞机下降到4,000m左右的安全高度左右的安全高度v尽快使用氧气设备尽快使用氧气设备v温度和湿度的影响温度和湿度的影响环境温度和湿度对人体的
8、温度和水分的平衡影响很大环境温度和湿度对人体的温度和水分的平衡影响很大人体适宜温度为人体适宜温度为15-26(最佳(最佳20-22)湿度对人体影响主要是干燥,需供应饮料湿度对人体影响主要是干燥,需供应饮料v其他影响因素其他影响因素臭氧臭氧/噪声噪声/空气清洁度空气清洁度/密封舱通风密封舱通风克服高空环境的措施v供氧装置 v气密座舱(又称增压座舱)三、气密座舱的环境参数三、气密座舱的环境参数温度温度 1526 温度场均匀温度场均匀压力压力v座舱高度座舱高度 8,000ft(超过(超过10,000ft有警告)有警告)v余压控制是保证飞机飞行时结构安全,不同飞机余压余压控制是保证飞机飞行时结构安全,
9、不同飞机余压规定值不同,与飞机最大使用高度有关规定值不同,与飞机最大使用高度有关压力变化率压力变化率v爬升率爬升率 500ft/min v下降率下降率 350ft/min通风量通风量v每小时换气次数不低于每小时换气次数不低于2530 次(约每次(约每2 分钟一次)分钟一次)v空气流速空气流速 0.2m/s 现代喷气客机空调系统现代喷气客机空调系统基本组成和工作原理基本组成和工作原理 增增压压气源气源压力压力调节调节和和关断关断活门活门流量控制活门温度控制活门制冷组件混合室座舱温 度控制器人工控制电门人工控制电门温 度 选择器压力控制器座舱 高度 余高度 变化率 压6.2 气源系统气源系统v气源
10、系统功用气源系统功用向座舱提供增压气源,并对供入的空气进行压力、流量向座舱提供增压气源,并对供入的空气进行压力、流量及温度的控制,然后经空调组件调节其温度、压力等参及温度的控制,然后经空调组件调节其温度、压力等参数后供入座舱数后供入座舱发动机或机翼前缘等的防冰加温发动机或机翼前缘等的防冰加温水系统、液压系统增压等水系统、液压系统增压等v气源系统组成气源系统组成增压供气源增压供气源v发动机压气机引气发动机压气机引气v增压器引气增压器引气vAPU引气引气v地面气源车地面气源车供气参数控制供气参数控制v压力压力/流量流量/温度温度现代喷气客机增压气源现代喷气客机增压气源发动机压气机引气压力调节压力调
11、节关断活门关断活门高压级高压级引气活门引气活门引气调节器引气调节器预冷器预冷器预冷调节器预冷调节器引气电门引气电门低压级引气低压级引气高压级引气高压级引气风扇风扇高压高压压气机压气机到用压系统到用压系统高压引气控制高压引气控制器器来自空调系统的关断信号来自空调系统的关断信号来自发动机灭火电门信号来自发动机灭火电门信号发动机引气发动机引气v引气部位:喷气发动机的高压压气机引气部位:喷气发动机的高压压气机低压级引气低压级引气&高压级引气高压级引气低压级引气不足时,可以用高压级引气进行补充,低压级低压级引气不足时,可以用高压级引气进行补充,低压级有单向活门,防止反流有单向活门,防止反流减少发动机功率
12、的损耗减少发动机功率的损耗v交输供气交输供气由交输活门控制,装在两套系统的中间管道上由交输活门控制,装在两套系统的中间管道上用途用途v任何一台发动机引气可供任一路空调系统工作任何一台发动机引气可供任一路空调系统工作 v启动发动机启动发动机v缺点:污染气源并对发动机性能有影响(功率损失)缺点:污染气源并对发动机性能有影响(功率损失)发动机引气发动机引气v引气控制引气控制发动机压气机引气由压力调节和关断活门(简称发动机压气机引气由压力调节和关断活门(简称“PRSOV”)控制。)控制。v引气关断引气关断引气异常关断引气异常关断空调系统故障关断空调系统故障关断发动机火警关断发动机火警关断人工关断人工关
13、断APU引气vAPU引气可以用于地面空调、起动发动机v另外在飞机起飞或复飞时,为了减少发动机功率的损耗,常常用APU引气代替发动机引气v双引气警告灯APU引气活门打开时是不允许再打开主发动机引气活门用APU供气起动发动机时,双引气警告灯亮,这是正常情况其他类型的供压气源 v地面气源v座舱增压器v引气压力调节装置引气压力调节装置压力调节和关断活门压力调节和关断活门 气源系统的调节与控制气源系统的调节与控制 关闭线圈打开线圈保持簧片锁定电磁活门v引气压力调节装置引气压力调节装置压力调节和关断活门压力调节和关断活门 功用功用v引气开关引气开关v可保持出口压力一定可保持出口压力一定工作工作v出口压力出
14、口压力 45PSIv过压关断过压关断 180PSIv反向关断反向关断-0.18PSI温度控制温度控制v预冷器冷却引气(风扇)预冷器冷却引气(风扇)v出口气温出口气温 450v超温关断超温关断 490 气源系统的调节与控制气源系统的调节与控制 空气清洁器空气清洁器v作用作用清除引气中的杂质,防止一级热交换器堵塞清除引气中的杂质,防止一级热交换器堵塞v构造构造进气道周边百叶窗式叶片进气道周边百叶窗式叶片控制活门(利用襟翼位置电门来控制)控制活门(利用襟翼位置电门来控制)v工作情况工作情况高空关闭、低空打开高空关闭、低空打开当襟翼放下到某一角度时,打开当襟翼放下到某一角度时,打开在地面主发供气时打开
15、在地面主发供气时打开APU和地面气源供气时关闭和地面气源供气时关闭控制活门控制活门脏空气脏空气清洁空气清洁空气发动机引气发动机引气外界大气外界大气流量控制活门流量控制活门v组成(组成(组件活门组件活门)文氏管文氏管调压器调压器v控制方法控制方法进口进口/喉部压差法喉部压差法喉部静压与总压比较法喉部静压与总压比较法进口静压进口静压P P1 1喉部静压喉部静压P P2 2总压总压P P*气流气流进口进口/喉部压差法喉部压差法v文氏管特性文氏管特性P2/P10.528时,时,V2为音速,为音速,音速阻塞音速阻塞P2/P10.528时,为亚音速流时,为亚音速流动,流量随动,流量随P2/P1的增加而的增
16、加而减小减小v原理(原理(节流原理节流原理)调压器感受喉部压力和进调压器感受喉部压力和进口压差,控制活门开度,口压差,控制活门开度,调节气体流量调节气体流量流量控制活门可以根据不流量控制活门可以根据不同的情况控制流向下游的同的情况控制流向下游的空气量空气量Q Q0 0.528 1 P0 0.528 1 P2 2/P/P1 1最大流量最大流量流量调节器流量调节器活门作动机构活门作动机构节流活门节流活门引气流量调节原理节流法引气流量调节原理节流法空调下游系统空调下游系统喉部静压与总压比较法喉部静压与总压比较法典型组件活门-喉部静压与总压比较喉部静压与总压比较法法座舱压力传感器基准压力调节器上游压力
17、传感器控制腔锥形阀真空膜盒6.3 温度控制系统温度控制系统 空气循环式座舱温度控制基本原理空气循环式座舱温度控制基本原理v温度控制器接受预定温度,管道预感器温度和管道供气极限温温度控制器接受预定温度,管道预感器温度和管道供气极限温度及座舱实际温度进行比较,输出偏差电流,经变换放大后,度及座舱实际温度进行比较,输出偏差电流,经变换放大后,驱动温度控制活门,改变冷热路流量比从而控制温度驱动温度控制活门,改变冷热路流量比从而控制温度温度控制活门制冷组件混合室座舱温 度控制器人工控制电门温 度选择器压力控制器座舱 高度 余高度 变化率 压温度控制系统主要附件温度控制系统主要附件v温度传感器温度传感器热
18、敏电阻传感器热敏电阻传感器(负温度系数,热灵敏性较好)(负温度系数,热灵敏性较好)电阻丝温度传感器(正温度系数)电阻丝温度传感器(正温度系数)热电偶温度传感器(电压与热端温度成正比)热电偶温度传感器(电压与热端温度成正比)v温度控制活门温度控制活门单活门式:活门只安装在热路上单活门式:活门只安装在热路上双活门式:马达同时驱动两个活门,两个活门运动方向相反双活门式:马达同时驱动两个活门,两个活门运动方向相反v电子式温度控制器(电子式温度控制器(惠斯登电桥原理惠斯登电桥原理)温度电桥温度电桥,利用预定温度和实际温度的偏差,自动调节温度控制活门开,利用预定温度和实际温度的偏差,自动调节温度控制活门开
19、度,改变冷热路空气流量对比,控制座舱温度度,改变冷热路空气流量对比,控制座舱温度温升速率电桥温升速率电桥,其作用是感受供入座舱空气的温度变化率,以控制温度,其作用是感受供入座舱空气的温度变化率,以控制温度控制活门的开启、关闭的速度,从而减小超调量,防止温度波动控制活门的开启、关闭的速度,从而减小超调量,防止温度波动极限温度控制电桥极限温度控制电桥:感受供入座舱的空气温度,与预定最高极限温度比:感受供入座舱的空气温度,与预定最高极限温度比较,当达到预定极限温度值时,输出信号使温控活门向全冷方向转动,较,当达到预定极限温度值时,输出信号使温控活门向全冷方向转动,以确保安全以确保安全 v制冷组件制冷
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