現(xiàn)代民航客機座艙環(huán)境控制.ppt

第五章現(xiàn)代民航客機座艙環(huán)境控制,單 位： 大專教學(xué)部 科 目：飛機構(gòu)造 主 講： 付軍,5.1認識客機座艙小環(huán)境的實現(xiàn),一、高空飛行環(huán)境特點及對人體的影響 1.高空飛行的環(huán)境特點 1）隨著從地球表面向外層空間的延伸，大氣的密度和由此產(chǎn)生的壓力都逐漸降低，同時溫度也隨著高度的增加而不斷降低。 2）空氣溫度隨高度增加而均勻降低，其平均梯度為6.5 0C/km：空氣濕度隨高度增加而迅速減小，如高度為6km時，水蒸汽含量只有地面的1/10。 3）大氣壓力越接近地面，大氣壓力越大。 2.高空環(huán)境對人體生理的影響 高空環(huán)境對人體生理影響最大的物理參數(shù)是大氣的壓力和溫度,5.1認識客機座艙小環(huán)境的實現(xiàn),1）高空缺氧 2）低壓的危害：造成高空胃腸氣脹 3）壓力變化速度和爆炸減壓對人體生理的影響 （1）可能會造成肺部及毛細血管破裂出血 （2）會出現(xiàn)劇烈的耳痛、耳鳴、暈眩和惡心，嚴重時導(dǎo)致耳鼓膜破裂。 （3）爆炸減壓嚴重危及乘員和飛機的安全 4）氣溫度和濕度變化對人體生理的影響 5)其他環(huán)境參數(shù)對人體生理的影響 大氣中的臭氧、環(huán)境噪聲、空氣清潔度等對人體也有不同程度的影響。,2,2019/6/29,二、實現(xiàn)民航客機座艙小環(huán)境的基本技術(shù)措施,1.氣密座艙 氣密座艙又稱增壓座艙；是人為制造一個滿足飛行需要的座艙小環(huán)境 2.對氣密座艙的基本要求 （1）座艙內(nèi)空氣參數(shù)應(yīng)符合人體生理衛(wèi)生標準和一定舒適程度的要求。 （2）座艙應(yīng)具有一定的結(jié)構(gòu)強度，以保證空調(diào)系統(tǒng)工作安全可靠。 （3）座艙應(yīng)具有一定的氣密性。 3.民航客機座艙小環(huán)境空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)特點 （1）空氣調(diào)節(jié)裝置的重量應(yīng)盡可能輕。 （2）飛機內(nèi)空間小，空氣調(diào)節(jié)裝置的尺寸盡可能小 （3），必須保持滿足乘客舒適要求的最大供量。,3,2019/6/29,二、實現(xiàn)民航客機座艙小環(huán)境的基本技術(shù)措施,（4）適當增加座艙內(nèi)空氣的濕度。 (5)氣流輸入座艙內(nèi)時，流量有合適。 (6)飛機在高空飛行時應(yīng)對座艙進行增壓調(diào)節(jié)。 4供氧裝置 通常從4km左右開始進行供氧補給，以提高乘員吸入空氣的含氧濃度，提高氧氣分壓 三、氣密座艙的形式及環(huán)境參數(shù) 1氣密座艙的形式 1)大氣通風式氣密座艙,4,2019/6/29,圖5.1.1大氣通風式氣密座艙的控制原理,5,2019/6/29,二、實現(xiàn)民航客機座艙小環(huán)境的基本技術(shù)措施,2氣密座艙的環(huán)境參數(shù) 座艙的環(huán)境參數(shù)主要是指座艙空氣的溫度和壓力及它們的變化速率，另外還包括空氣的流量、流速、濕度、清潔度和噪聲等。 1）座艙溫度：舒適的座艙溫度為2022 2)座艙高度：座艙高度是指座艙內(nèi)空氣的絕對壓力值所涮 標準氣壓高度。大約在2.44km 3)座艙余壓：座艙內(nèi)部空氣的絕對壓力與外部大氣壓力之差就是座艙空氣的剩余壓力，簡稱余壓。62.7kPa。 4)座艙高度變化率： 單位時間內(nèi)座艙高度的變化速率稱為座艙高度變化率，它反映的是座艙內(nèi)壓力的變化速度。,6,2019/6/29,5.2空氣循環(huán)冷卻系統(tǒng)熱交換器的清洗,一、氣源系統(tǒng)與沖壓系統(tǒng) 民航客機座艙空氣循環(huán)冷卻系統(tǒng)的任務(wù)就是將用于座艙溫度和壓力的氣源，以熱交換器的原理通過沖壓空氣的冷卻作用得到一定壓力的冷卻空氣。 1.現(xiàn)代大中型民航客機氣源系統(tǒng) 現(xiàn)代民航飛機的氣源主要來自燃氣渦輪發(fā)動機壓氣機、APU或地面氣源，可用于空調(diào)和增壓系統(tǒng)供氣、機翼前緣及發(fā)動機前緣整流罩熱防冰、發(fā)動機的啟動、水箱及液壓油箱增壓氣源、驅(qū)動液壓泵等。 、,7,2019/6/29,一、氣源系統(tǒng)與沖壓系統(tǒng),圖5.2.1為典型的飛機氣源系統(tǒng)，它主要由三個部分組成，即高（中）壓引器控制和調(diào)壓關(guān)斷活門(PRSOV)部分。它有兩級引氣口，即中壓引氣口和高壓引氣口分別來自發(fā)動機高壓壓氣機的兩級。發(fā)動機在較高功率工作時，空氣從中壓引氣 口引出，此時高壓級活門關(guān)閉，防止空氣從高壓級向中壓級倒流。當發(fā)動機在低功率下工作時，中壓引氣壓力不足，則高壓級活門自動打開，由高壓引氣口供氣。 (1) PRSOV具有限制活門下游壓力的作用。 (2) PRSOV可以限制下游溫度。 (3) RSOV可以提供引氣關(guān)斷功能。,8,2019/6/29,圖5.2.1典型的飛機氣源系統(tǒng),9,2019/6/29,2.他形式的壓力氣源 1)機械驅(qū)動增壓器,10,2019/6/29,2)廢氣驅(qū)動渦輪增壓器 主要是借助活塞式發(fā)動機汽缸的排氣，熱空流過一個渦輪，沖擊渦輪使其轉(zhuǎn)動。 3)單獨的座艙壓縮機 主要用于燃氣渦輪發(fā)動機,11,2019/6/29,3.沖壓系統(tǒng) 作用是，利用飛彩 的氣流將飛機外部空氣引入到飛機內(nèi)部，來作為熱交換器的冷卻介質(zhì),12,2019/6/29,二、空氣循環(huán)冷卻系統(tǒng) 1.熱交換器的形式 熱載熱介質(zhì)性質(zhì)的不同，熱交換器可分為：空氣空氣熱交換器和空氣液體熱交換器。 空氣式熱換器有：順流式、逆流式和叉流式三種形式。 2.空氣循環(huán)冷卻系統(tǒng)的冷卻原理 1)渦輪風扇式冷卻系統(tǒng),13,2019/6/29,圖5.2.11渦輪壓氣機式冷卻系統(tǒng)原理圖,2）渦輪壓氣機式冷卻系統(tǒng) 原因如下： （1)在高空，發(fā)動機壓氣機出口壓力較低，為保證座艙增壓，壓氣機式冷卻系統(tǒng)可解決這個問題； （2)在高速飛行條件下，由于其渦輪膨脹比比渦輪通風式冷卻系統(tǒng)大，故其制冷能力大： （3)在相同制冷能力下，壓氣機式冷卻系統(tǒng)的供氣壓力或引氣量可以較小，故對飛機代償損失小，使發(fā)動機耗油小，經(jīng)濟性好； (4)壓氣機式冷卻系統(tǒng)的渦輪運轉(zhuǎn)平穩(wěn),14,2019/6/29,3)渦輪壓氣機風扇式冷卻系統(tǒng) 三輪式冷卻系統(tǒng)既吸收了渦輪壓氣機式系統(tǒng)供氣小、節(jié)省功率的優(yōu)點，又吸收了輪風扇式系統(tǒng)在地面也有冷卻能力的優(yōu)點。 三輪式渦輪冷卻器的結(jié)構(gòu)組成：,15,2019/6/29,3，座艙濕度控制 1）低壓除水 主要用于中小飛機 圖5.2.16為一種典型的低壓水分離器。這種水分離器的特點：沒有運動部件，構(gòu)造簡單、重量輕，正常工作情況下的流阻小，渦輪出口的反壓不大。分水效率高,16,2019/6/29,壓水分離器一般要采取一定的防冰措施，常用的防冰措施主要有兩種形式（圖5,2.17所示）,17,2019/6/29,2）高壓除水 原理如圖5.2.18 低壓和高壓除水形成水滴的機理是不一樣的。 特點：引氣量減少；沒有運動件、凝結(jié)網(wǎng)；制冷能力很高，效率高。 圖5.2.19為高壓水分離器的基本工作原理。,18,2019/6/29,三、了解蒸發(fā)循環(huán)冷卻系統(tǒng)與設(shè)備冷卻系統(tǒng) 1.蒸發(fā)循環(huán)冷卻系統(tǒng) 圖5.2.20為一個典型的蒸發(fā)循環(huán)冷卻原理圖。 2設(shè)備冷卻系統(tǒng) 設(shè)備冷卻系統(tǒng)的工作原理如圖5.2.21所示,19,2019/6/29,三、熱交換器的維護與清洗,采用的清洗方法有清洗液清洗法、蒸汽清洗法、超聲波清洗法等，也可同時采用幾種方法進行清洗。在清洗熱交換器之前，通常先用一定壓力的干燥清潔壓縮空氣將其表面及管道內(nèi)部的浮塵、污物及昆蟲等吹除，然后再采用一定的方法進一步清洗。 清洗液清洗法可采用TURC05975A清洗劑，蒸汽清洗法可采用TURG0527Sf或5279ANC清洗劑，也可以采用其他性能相近的清洗劑替代 運七飛機采用了如下的空氣熱交換器清洗程序。 (1)矯直彎曲的沖壓空氣肋片。 (2)用干燥、清潔的壓縮空氣從沖壓空氣流通管道彎頭處吹拂所有熱交換器芯片孔氣流方向從沖壓空氣出口至沖壓空氣進口,20,2019/6/29,三、熱交換器的維護與清洗,(3)使用1%濃度（體積含量）的TURC05279A或5279ANC水溶液與蒸汽酶鵜射流從熱交換器出口方向至沖壓空氣進口方向吹拂熱交換器，直到溶液均勻透過4器芯片為止。 (4)停止向蒸汽射流中加清洗劑溶液，繼續(xù)用濕蒸汽射流吹襲散熱器芯戶，以洗掉清洗劑溶液。 (5)在室溫下將空氣熱交換器完全浸沒在17%濃度（體積含量）的清洗劑水溶液室溫下保持24h，為達到最好效果應(yīng)不斷攪拌水溶液。 (6)用室溫、干凈的水沖洗熱交換器沖壓空氣通道及所有空氣進出口，直到空交換器出口的水流中無明顯清洗劑或其他污物時為止。 (7)擦干熱交換器外表面，反復(fù)旋轉(zhuǎn)、晃動熱交換器，以便盡可能多地使熱交賓內(nèi)的水分流出。 (8)清洗后，應(yīng)進行熱交換器的泄漏量和壓降試驗。 i,21,2019/6/29,22,2019/6/29,5.3座艙溫度均勻性檢查,一、流量控制 圖5.3.1為典型的流量控制活門。,23,2019/6/29,5.3座艙溫度均勻性檢查,二、溫度控制系統(tǒng) 作用：控制駕駛艙和客艙的溫度。以改變供往座艙的冷熱路空氣混合比例來實現(xiàn)。 實現(xiàn)方法：一種是通過調(diào)節(jié)流量控制活門，改變冷熱路空氣的流量比例進行控制，即純混合比控制；另一種是只對熱空氣流量控制來實現(xiàn) 如圖5.3.2所示，座艙溫度控制系統(tǒng)的基本組成,24,2019/6/29,5.3座艙溫度均勻性檢查,1溫度傳感器 類型：主要有座艙溫度傳感器、座艙供氣管道極限溫度傳感器和供氣管道預(yù)感溫度傳感器。 2電子式座艙溫度控制器 1)溫度電橋 2)預(yù)感電橋 3)極限溫度控制電橋 3.溫度控制 活門： 用于控制冷、熱路空氣的混合比例,25,2019/6/29,5.3座艙溫度均勻性檢查,三、座艙空氣的分配與再循環(huán)系統(tǒng) 1座艙空氣的分配系統(tǒng) 作用是將調(diào)節(jié)好的空調(diào)空氣輸送到各個艙區(qū) 2座艙空氣的再循環(huán)系統(tǒng)主要作用是通過對座艙空氣的再循環(huán)利用 由氣濾、再循環(huán)風扇、單向活門等組成,26,2019/6/29,三、座艙空氣的分配與再循環(huán)系統(tǒng),】 5.3.6波音777飛機駕駛艙空氣出口分布,圖5.3.7座艙空氣再循環(huán),27,2019/6/29,四、座艙空調(diào)系統(tǒng)的非正常工作及常見故障,1.座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的自動關(guān)斷 1)超溫關(guān)斷 2)熱交換器冷卻空氣流量過小關(guān)斷 3)起飛爬升過程中單發(fā)停車關(guān)斷 2.空調(diào)系統(tǒng)壓氣機出口空氣超溫故障（原因） (1) -級熱交換器冷卻空氣量不足； (2) -級熱交換器冷卻空氣通道堵塞；(3)引氣控制失效；(4)溫控活門或控制器失效。 壓氣機出口超溫的常用排除方法如下： (1)檢查沖壓冷卻空氣通道：(2)清洗一級散熱器； (3)在地面檢查地面散熱風扇； (4)檢查引氣及溫控活門等附件,28,2019/6/29,五、了解貨艙加溫系統(tǒng),1采用氣源系統(tǒng)的熱路空氣對貨艙加溫 圖5.3.8為A320前貨艙通風加溫系統(tǒng)圖 1)飛機在地面和飛機在空中，且座艙余壓不超過6.89 kPa。 2)飛機在空中，且座艙余壓超過6.89 kPa。,29,2019/6/29,五、了解貨艙加溫系統(tǒng),2.采用設(shè)備冷卻系統(tǒng)排出的熱空氣對貨艙加溫 5.3.9為波音777前貨艙加溫系統(tǒng)，它利用設(shè)備冷卻系統(tǒng)的排氣進行加溫 3.采用貨艙內(nèi)部的空氣進行循環(huán)加溫,30,2019/6/29,五、了解貨艙加溫系統(tǒng),31,2019/6/29,五、了解貨艙加溫系統(tǒng),32,2019/6/29,5.4座艙增壓系統(tǒng)的維護檢查,一、現(xiàn)代客機實現(xiàn)座艙增壓的基本途徑 1有關(guān)概念 (1)座艙的供氣量是指由空調(diào)系統(tǒng)供入座艙的空氣流量。 (2)座艙的控制排氣量是指可以通過排氣活門控制的向機外排出的空氣流量。 (3)座艙漏氣量是指由于實際座艙的相對密封性而導(dǎo)致的非排氣活門排出的艙內(nèi)空氣泄漏量。 2座艙增壓的基本途徑 一方面，座艙溫度控制系統(tǒng)不斷地把經(jīng)過調(diào)節(jié)的具有一定溫度和壓力的空氣供入座艙； 另一方面，座艙內(nèi)的空氣也會受控或不受控地被排出機外。,33,2019/6/29,二、座艙正常增壓控制 主要控制參數(shù)有座艙高度、座艙高度變化率及座艙余壓。 1座艙高度：是座艙內(nèi)的絕對壓力所對應(yīng)的距離海平面的高度 2.座艙高度變化率:反映的是單位時間內(nèi)座艙高度的變化情況，即座艙內(nèi)壓力的變化速,3.座艙余壓:是指座艙內(nèi)、外的壓力差，即座艙內(nèi)的壓力減去座艙外的大氣壓力.,34,2019/6/29,三、座艙自動增壓控制,座艙自動增壓控制系統(tǒng)如圖5.4.1所示。它由座艙增壓控制器控制。 1電子式增壓控制器 在電子式增壓控制器內(nèi)有三個主電路，即座艙高度控制電路、速率控制電路和壓差控制電路,35,2019/6/29,2.典型飛機座艙自動增壓控制,圖5,4.2為一個典型飛機的座艙壓力調(diào)節(jié)規(guī)律曲線 1)地面不增壓階段 2)地面預(yù)增壓階段 3)爬升階段 4)巡航階段 5)下降階段 6)著陸預(yù)增壓階段 7)停機不增壓階段,36,2019/6/29,四、應(yīng)急增壓控制,應(yīng)急增壓控制包括正壓釋壓活門、負壓活門和座艙高度警告系統(tǒng)。 1.正壓釋壓活門 2負壓活門 3.座艙高度警告系統(tǒng) 是飛機達到一定高度時對駕駛員的一種安全提示。,37,2019/6/29,五、氣動氣控式增壓控制系統(tǒng),1運七飛機座艙壓力規(guī)律 圖5.4.5為運七飛機的座艙壓力規(guī)律。圖中a-f線為標準大氣壓力曲線，曲線abcd則是飛機座艙壓力隨飛行高度的變化情況。一股分為以下三個階段。 (1)自由通風階段：低空500m以下。 (2)等壓階段：中空500m3500m。 (3)等余壓階段：高空3500m6000m。,38,2019/6/29,五、氣動氣控式增壓控制系統(tǒng),2氣動式座艙壓力調(diào)節(jié)裝置的基本結(jié)構(gòu)組成 圖5.4.6為氣動式座艙壓力調(diào)節(jié)裝置的基本結(jié)構(gòu),包括壓力調(diào)節(jié)盒（控制機構(gòu)）和氣活門（執(zhí)行機構(gòu)）兩個基本部分。,39,2019/6/29,3氣動式座艙壓力調(diào)節(jié)裝置工作原理,系統(tǒng)工作時，通過定徑孔進入壓力調(diào)節(jié)盒A腔內(nèi)為座艙空氣壓力，同時A腔內(nèi)空氣可經(jīng)活門1或活門2排入大氣，這兩個活門的開度控制排氣量的大小，即控制排力的大小。當飛機起飛及飛行高度變化時，絕對壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)和余壓調(diào)節(jié)機構(gòu)相繼工作，使調(diào)節(jié)盒A腔內(nèi)的壓力按一定規(guī)律變化，從而實現(xiàn)前述acde曲線的變化。 1)自由通風階段（a-c段） 2)等壓階段(c-d段) 3)等余壓階段（d-e段） 4)座艙壓力變化率的控制 (1)利用控制腔入口定徑孔限制壓力增長速率。 (2)利用控制腔出口定徑孔限制壓力降低速率。 (3)利用速率控制機構(gòu)限制壓力增長和降低速率。,40,2019/6/29,六、增壓故障排查及氣密性檢查前的準備工作,在進行增壓座艙氣密性檢查之前，要保證增壓座艙的氣密性是符合正常要求的。為此要先進行座艙增壓故障排查。 1座艙增壓故障排查 (1)對座艙進行過與氣密鉚接有關(guān)的補加工工作； (2)對飛機座艙玻璃更換三塊以上； (3)在座艙排故過程中，曾拆裝過有可能影響座艙氣密性的零組件。 2增壓座艙氣密性檢查前的準備工作 (1)拆除高度表、高度差傳感器、高空信號器、短波電臺的電源、氧氣瓶等敏感設(shè)，防止損害成品； (2)將從儀表上拆下的導(dǎo)管端頭及飛機上一些設(shè)備的通風導(dǎo)管口或密封接管嘴用堵塞堵?。?(3)取下動靜壓傳感器上的堵帽。,41,2019/6/29,六、增壓故障排查及氣密性檢查前的準備工作,3.增壓座艙氣密性檢查的注意事項 (1)檢查座艙氣密性時要嚴格注意安全，艙內(nèi)不得有人，無關(guān)人員不得靠近飛機 (2)機身蒙皮、玻璃窗和前起落架艙壁板產(chǎn)生凸起、變形及有響聲、破裂聲，立即停止試驗，放出壓力； (3)如果座艙內(nèi)有剩余壓力時，禁止打開艙門、拆下堵塞和進行排故工 (4)充壓設(shè)備管路上應(yīng)有應(yīng)急卸壓活門； (5)進入座艙的空氣要過濾干凈，防止油類和水分進入座艙 (6)為了保護機身蒙皮接縫處的密封膠，熱天宜選在清早或陰天時進行試驗檢查，環(huán)境氣溫低時，應(yīng)將座艙空氣加熱至1520以后再進行試驗。,42,2019/6/29,七、增壓艙氣密性試驗檢查,目前，地面檢查座艙氣密性的常用方法有三種 1.漏氣補償法：如圖5.4.7 2.座艙壓力降法 上述兩種方法中，漏氣補償法適用于容積小而漏氣量較大的座艙，座艙壓力降法適合于容積較大而漏氣量較小的情況，對于大中型客機，普遍采用的是壓力降法。,3座艙動壓試驗 以波音737-300為例，介紹基本試驗步驟： (1)選擇人工增壓方式。 (2)記錄座艙溫度、外部環(huán)境溫度和壓力。 (3)關(guān)閉排氣活門。 (4)調(diào)節(jié)排氣活門的位器，以得到適宜的座艙壓力變化速率。 (5)當座艙余壓達到27.6 kPa (4psi)時，完全關(guān)閉排氣活門 (6)關(guān)閉空調(diào)組件和APU。,43,2019/6/29,七、增壓艙氣密性試驗檢查,(7)記錄座艙壓力從27.6kPa (4psi)降低到17.2kPa (2.5psi)過程中各對應(yīng)時間及座艙余壓（表5.4.2），至少記錄四組數(shù)據(jù)。,(8)根據(jù)所測得的時間、余壓數(shù)據(jù)，在“增壓座艙泄漏速率檢查曲線”（圖5.4.8）擬合出一條試驗曲線。如果所擬合出的試驗曲線位于“增壓座艙泄漏速率檢查曲線”上部，則說明座艙空氣的泄漏速率是滿足密封性要求的，否則不滿足要求。,44,2019/6/29,七、增壓艙氣密性試驗檢查,在增壓座艙的壓降過程中，要仔細檢查門窗邊緣、玻璃、衛(wèi)生間隔板、地管的接管嘴、機身氣密蒙皮對接處、前起落架座艙等部位，同時，還要仔細檢查電纜、導(dǎo)管、密封插頭和天線的氣密接頭部位。用涂刷中性肥皂水的方法，或采用探測器指示儀來檢查有無明顯漏氣的部位。即使座艙壓力降低的時間符合規(guī)定要求，也不允許有用手能感覺到的明顯漏氣現(xiàn)象。對有明顯漏氣的地方，應(yīng)修理排除。 應(yīng)該指出的是，在座艙余壓相等的情況下，飛機停放于地面時空氣的泄漏在空中飛行時是不相同的。,45,2019/6/29,5.5高壓氧氣瓶的正常維護,一、飛機氧氣系統(tǒng)的組成 飛機氧氣系統(tǒng)由機組氧氣 系統(tǒng)、乘客氧氣系統(tǒng)和手提氧氣設(shè)備三部分組 成，如圖5.5.1所示。,二、機組氧氣系統(tǒng) 1機組氧氣系統(tǒng)的組成 包括氧瓶、壓力傳感器、減壓調(diào)節(jié)器（減壓活門）、關(guān)斷活門、氧氣面罩和調(diào)節(jié)器、（駕駛艙）毒瓶壓力表等,46,2019/6/29,5.5高壓氧氣瓶的正常維護,1，當要拆開氧氣系統(tǒng)進行維護時，要先將關(guān)斷活門關(guān)閉。 圖5.5.3為氧氣瓶超壓排放口在飛機上的不同位置 2氧氣瓶 氧氣瓶分為高壓氧氣瓶和低壓氧氣瓶，現(xiàn)代民航客機大多采用高壓氧氣瓶。,47,2019/6/29,5.5高壓氧氣瓶的正常維護,氧氣瓶頭部有壓力表、關(guān)斷活門、減壓活門和壓力傳感器。圖5.5.4為高壓氧氣瓶的組成,3氧氣面罩如圖5.5.5所示，主要組成部件包括供氧控制手柄、應(yīng)急控制旋鈕、試驗手柄、固定軟管充氣控制手柄、氧氣流動指示器、鼻面罩、調(diào)節(jié)器、護目鏡和通氣活門等,48,