飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)課件

工程技術(shù)訓(xùn)練中心飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)6.1環(huán)境控制系統(tǒng)概述一、大氣物理特性大氣的壓力和溫度隨高度變化而變化的規(guī)律標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力隨高度變化的規(guī)律(紅線〕標(biāo)準(zhǔn)大氣溫度隨高度變化的規(guī)律(黃線)6.1-01HP/T

高度溫度壓力密度H(m)T(K)t(℃)P(kPa)P(mmHg)p/p0

(kg/m3)

/

0-1000294.6521.50113.93854.551.12441.34701.0996-500291.4018.25107.47806.151.06071.28491.04890288.1515.00101.325760.001.00001.22501.00001000281.658.5089.876674.120.88701.11170.90752000275.152.0079.501596.300.78461.00660.82173000268.66-4.4970.121525.950.69200.90930.74234000262.17-10.9861.660462.490.60850.81940.66895000255.28-17.4754.048405.390.53340.73640.60126000249.19-23.9647.217354.160.46600.66010.53897000242.70-30.4541.105308.310.40570.59000.48178000236.22-36.9335.651267.400.35190.52580.42929000229.73-43.4230.800231.020.30400.46710.381310000223.25-49.9026.499198.760.26150.41350.337611000216.77-56.3822.699170.260.22400.36480.297812000216.65-56.5019.399145.500.19150.31190.254613000216.65-56.5016.579124.350.16360.26660.217614000216.65-56.5014.170106.280.14000.22790.186015000216.65-56.5012.11190.850.11950.19480.15906.1-02二、高空環(huán)境對(duì)人體生理影響高空缺氧 隨著飛行高度的增加，大氣壓力下降，在大氣中氧分壓和肺泡空氣中的氧分壓也會(huì)相應(yīng)降低，血液中的氧氣飽和度減少，機(jī)體組織細(xì)胞得不到正常的氧氣供給，人身體出現(xiàn)各種不適情況：頭痛、反映遲鈍、聽(tīng)覺(jué)不靈、視力衰退、情緒不安、嘴唇指甲發(fā)紫等低壓的危害 隨著氣壓降低，人體會(huì)出現(xiàn)高空胃腸氣脹和高空減壓癥 例如： 當(dāng)高度增加到19.2km時(shí)，大氣壓力降到47mmHg，此壓力下水的沸點(diǎn)為37℃，即人體體溫；在此壓力下，人體體液沸騰，導(dǎo)致組織腫脹，人體損傷，此現(xiàn)象航空醫(yī)學(xué)稱之為高空減壓癥6.1-03壓力變化率和爆炸減壓的危害壓力變化率太大，會(huì)產(chǎn)生耳鳴、暈眩、惡心人體對(duì)壓力增加更為敏感，所以飛機(jī)下降時(shí)耳疼嚴(yán)重爆炸減壓，座艙在高空突然失密的情況下，壓力變化率極大，對(duì)人體產(chǎn)生極大危害發(fā)生爆炸減壓事故后的平安措施迅速將飛機(jī)下降到4,000m左右的平安高度盡快使用氧氣設(shè)備溫度和濕度的影響環(huán)境溫度和濕度對(duì)人體的溫度和水分的平衡影響很大人體適宜溫度為15-26℃〔最正確20-22℃〕濕度對(duì)人體影響主要是枯燥，需供給飲料其他影響因素臭氧/噪聲/空氣清潔度/密封艙通風(fēng)6.1-04三、氣密座艙的環(huán)境參數(shù)溫度21±3℃溫度場(chǎng)均勻壓力座艙高度8,000ft〔超過(guò)10,000ft有警告〕余壓控制是保證飛機(jī)飛行時(shí)結(jié)構(gòu)平安，不同飛機(jī)余壓規(guī)定值不同，與飛機(jī)最大使用高度有關(guān)壓力變化率爬升率≯500ft/min下降率≯350ft/min通風(fēng)量每小時(shí)換氣次數(shù)不低于25－30次〔約每2分鐘一次〕空氣流速0.2m/s6.1-06現(xiàn)代噴氣客機(jī)增壓氣源6.2-02一、發(fā)動(dòng)機(jī)引氣引氣部位：噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓壓氣機(jī)低壓級(jí)引氣&高壓級(jí)引氣低壓級(jí)引氣缺乏時(shí)，可以用高壓級(jí)引氣進(jìn)行補(bǔ)充，低壓級(jí)有單向活門(mén)，防止反流減少發(fā)動(dòng)機(jī)功率的損耗交輸供氣由交輸活門(mén)控制，裝在兩套系統(tǒng)的中間管道上用途任何一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)引氣可供任一路空調(diào)系統(tǒng)工作啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)缺點(diǎn)：污染氣源并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能有影響〔功率損失〕6.2-03二、空氣清潔器安裝部位一級(jí)熱交換器的入口處作用去除引氣中的雜質(zhì)，防止一級(jí)熱交換器堵塞構(gòu)造進(jìn)氣道周邊百葉窗式葉片控制活門(mén)〔利用襟翼位置電門(mén)來(lái)控制〕工作情況—高空關(guān)閉、低空翻開(kāi)當(dāng)襟翼放下到某一角度時(shí)，翻開(kāi)在地面主發(fā)供氣時(shí)翻開(kāi)APU和地面氣源供氣時(shí)關(guān)閉6.2-06引氣壓力調(diào)節(jié)裝置——壓力調(diào)節(jié)和關(guān)斷活門(mén)功用引氣開(kāi)關(guān)可保持出口壓力一定工作出口壓力45PSI過(guò)壓關(guān)斷180PSI反向關(guān)斷-0.18PSI溫度控制預(yù)冷器冷卻引氣〔風(fēng)扇〕出口氣溫450℉超溫關(guān)斷490℉三、氣源系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制6.2-07調(diào)節(jié)器流量控制活門(mén)組成〔組件活門(mén)〕文氏管調(diào)壓器原理〔節(jié)流原理〕調(diào)壓器感受喉部壓力和進(jìn)口壓差，控制活門(mén)開(kāi)度，調(diào)節(jié)氣體流量流量控制活門(mén)可以根據(jù)不同的情況控制流向下游的空氣量文氏管特性P2/P1≤0.528時(shí)，V2為音速，音速阻塞P2/P1>0.528時(shí)，為亞音速流動(dòng)，流量隨P2/P1的增加而減小6.2-086.3溫度控制系統(tǒng)空氣循環(huán)式座艙溫度控制根本原理溫度控制器接受預(yù)定溫度，管道預(yù)感器溫度和管道供氣極限溫度及座艙實(shí)際溫度進(jìn)行比較，輸出偏差電流，經(jīng)變換放大后，驅(qū)動(dòng)溫度控制活門(mén)，改變冷熱路流量比從而控制溫度溫度控制活門(mén)制冷組件混合室座艙溫度控制器人工控制電門(mén)溫度選擇器壓力控制器座艙高度余高度變化率壓6.3-01溫度控制系統(tǒng)主要附件溫度傳感器熱敏電阻傳感器〔負(fù)溫度系數(shù)，熱靈敏性較好〕電阻絲溫度傳感器〔正溫度系數(shù)〕熱電偶溫度傳感器〔電壓與熱端溫度成正比〕溫度控制活門(mén)單活門(mén)式：活門(mén)只安裝在熱路上雙活門(mén)式：馬達(dá)同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)活門(mén)，兩個(gè)活門(mén)運(yùn)動(dòng)方向相反電子式溫度控制器〔惠斯登電橋原理〕溫度電橋，利用預(yù)定溫度和實(shí)際溫度的偏差，自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度控制活門(mén)開(kāi)度，改變冷熱路空氣流量比照，控制座艙溫度溫升速率電橋，其作用是感受供入座艙空氣的溫度變化率，以控制溫度控制活門(mén)的開(kāi)啟、關(guān)閉的速度，從而減小超調(diào)量，防止溫度波動(dòng)極限溫度控制電橋：感受供入座艙的空氣溫度，與預(yù)定最高極限溫度比較，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定極限溫度值時(shí)，輸出信號(hào)使溫控活門(mén)向全冷方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以確保平安制冷組件蒸發(fā)循環(huán)制冷裝置空氣循環(huán)制冷裝置6.3-03一、蒸發(fā)循環(huán)制冷原理：利用制冷劑〔冷媒〕狀態(tài)的變化完成熱量的轉(zhuǎn)移制冷劑：氟利昂R12

制冷組件6.3-05二空氣循環(huán)制冷－簡(jiǎn)單式工作原理熱空氣先經(jīng)過(guò)熱交換器〔初級(jí)/二級(jí)〕降溫，而后送入渦輪冷卻器的渦輪膨脹作功，消耗增壓空氣內(nèi)能，使溫度近一步降低，渦輪帶動(dòng)的風(fēng)扇抽吸冷卻空氣通過(guò)熱交換器，提高熱交換效率特點(diǎn)地面/低空制冷效率高高空制冷效率低高空空氣稀薄，風(fēng)扇負(fù)載低6.3-09升壓式工作原理

壓氣機(jī)使由一級(jí)熱交換器來(lái)的空氣溫度壓力升高，經(jīng)過(guò)二級(jí)熱交換器散熱，最后進(jìn)入渦輪劇烈膨脹作功，制冷效果好特點(diǎn)高空制冷效果好在地面開(kāi)車和滑跑時(shí)散熱差，需加單獨(dú)的地面散熱風(fēng)扇6.3-103、渦輪壓氣機(jī)風(fēng)扇式〔三輪式〕集前兩種系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)于一身，制冷效率高6.3-11去混合室4、除濕系統(tǒng)低壓除水系統(tǒng)6.3-12低壓水別離器作用：別離和集聚即將進(jìn)入分配系統(tǒng)的空氣中的水汽構(gòu)造：凝結(jié)聚集套、旁通活門(mén)、堵塞指示器防冰方法壓差防冰活門(mén)：結(jié)冰后，防冰活門(mén)旁通渦輪冷卻器，除冰35℉溫控活門(mén)：調(diào)節(jié)進(jìn)入水別離器的空氣溫度，保持在冰點(diǎn)以上6.3-13典型飛機(jī)空調(diào)溫度控制系統(tǒng)6.3-206.4壓力控制系統(tǒng)根本任務(wù)保證在給定的飛行高度范圍內(nèi)，座艙的壓力及其壓力變化速率滿足人體生理要求壓力控制原理：控制座艙排氣規(guī)律絕對(duì)壓力放氣活門(mén)開(kāi)度的大小壓力變化率放氣活門(mén)開(kāi)關(guān)的快慢余壓監(jiān)控信號(hào)座艙壓力制度飛行過(guò)程中，座艙壓力〔座艙高度〕隨飛行高度的變化規(guī)律類型三段式直線式壓力控制器氣動(dòng)式電子式PHPH6.4-01氣動(dòng)式座艙壓力控制器傳感器真空膜盒：座艙絕對(duì)壓力高度傳感器開(kāi)口膜盒：余壓傳感器帶節(jié)流孔開(kāi)口膜盒：座艙高度壓力變化率傳感器缺點(diǎn)在等余壓調(diào)節(jié)段，在飛機(jī)爬升過(guò)程中，由于氣動(dòng)式壓力調(diào)節(jié)器本身的缺陷，不能進(jìn)行壓力變化率的調(diào)節(jié)僅適用于低速飛機(jī)6.4-02電子式座艙壓力控制器原理采用微處理機(jī)控制部件，輸出電信號(hào)給馬達(dá)，通過(guò)馬達(dá)控制放氣活門(mén)的開(kāi)關(guān)以及開(kāi)關(guān)的速率工作模式自動(dòng)模式備用模式人工直流模式人工交流模式壓力控制器馬達(dá)(交流/直流)放氣活門(mén)(開(kāi)/關(guān)及速率)環(huán)境壓力座艙壓力巡航高度著陸高度6.4-036.4-04壓力控制器根據(jù)環(huán)境壓力、座艙壓力、巡航高度和著陸機(jī)場(chǎng)高度確定飛機(jī)起飛、爬升、巡航、下降、著陸階段增壓控制規(guī)律，發(fā)出控制信號(hào)到排氣活門(mén)的馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)放氣活門(mén)馬達(dá)交流馬達(dá)——自動(dòng)與人工交流工作模式直流馬達(dá)——備用及人工直流工作模式排氣活門(mén)后排氣活門(mén)在工作過(guò)程中，后排氣活門(mén)經(jīng)常處于調(diào)節(jié)狀態(tài)，用以調(diào)節(jié)座艙內(nèi)的空氣壓力前排氣活門(mén)前排氣活門(mén)輔助后排氣活門(mén)工作，接收后排氣活門(mén)的控制信號(hào)主要附件現(xiàn)代民航客機(jī)自動(dòng)模式座艙壓力制度ABCDEFG地面預(yù)增壓/著陸預(yù)增壓0.25PSI

轉(zhuǎn)換壓力6.4-056.4-066.4-07工作程序起飛前，設(shè)定場(chǎng)壓、場(chǎng)溫、巡航高度、著陸機(jī)場(chǎng)高度等參數(shù)。飛行階段控制程序控制方法放氣活門(mén)位置A點(diǎn)不增壓程序飛行電門(mén)在“地”位起落架空地電門(mén)在“地”位全開(kāi)位B－C段預(yù)增壓程序飛行電門(mén)在“飛行”位起落架空地電門(mén)在“地”位由全開(kāi)關(guān)小到一定位置C－D段爬升程序飛行電門(mén)在“飛行”位起落架空地電門(mén)在“AIR”位隨飛行高度增加逐漸關(guān)小D－E段巡航程序巡航程序執(zhí)行等壓余壓控制關(guān)到最小開(kāi)度E－F段下降程序飛行電門(mén)在“飛行”位起落架空地電門(mén)在“AIR”位逐漸開(kāi)大F－G段預(yù)增壓程序飛行電門(mén)在“飛行”位起落架空地電門(mén)在“地”位開(kāi)到保證艙內(nèi)的預(yù)增壓壓力停機(jī)點(diǎn)不增壓飛行電門(mén)在“地”位起落架空地電門(mén)在“地”位全開(kāi)位6.4-08平安措施外釋壓活門(mén)〔平安活門(mén)〕控制最大余壓值，釋放超出最大余壓的壓力內(nèi)釋壓活門(mén)〔負(fù)釋壓活門(mén)〕防止出現(xiàn)過(guò)大的負(fù)余壓，當(dāng)PC<-1.0PSI時(shí)，翻開(kāi)壓力均衡活門(mén)壓力均衡活門(mén)允許空氣流進(jìn)或流出貨艙來(lái)保持貨艙壓力與客艙壓力一樣一個(gè)活門(mén)在飛機(jī)增壓中使空氣進(jìn)入貨艙另一個(gè)活門(mén)在飛機(jī)減壓中使空氣流出貨艙座艙高度警告當(dāng)座艙高度大于10，000英尺時(shí)，發(fā)出音響警告6.4-106.5貨艙加溫及電子設(shè)備艙的冷卻貨艙加溫目的保持貨艙溫度高于結(jié)冰溫度，防止凍壞貨物加溫方法利用座艙排氣對(duì)貨艙進(jìn)行加溫客艙內(nèi)的空氣在客艙內(nèi)吸收熱量之后，通過(guò)客艙側(cè)壁的腳部格柵排出，這些空氣流過(guò)貨艙側(cè)壁，防止貨艙由于受外界空氣溫度的影響而導(dǎo)致其溫度過(guò)低，然后這些空氣由座艙增壓系統(tǒng)的排氣活門(mén)抽吸，經(jīng)后貨艙壁板處排出機(jī)外不同部位，加溫方法不同前貨艙：設(shè)備冷卻空氣排氣加熱，并有恒溫控制中貨艙：利用客艙排氣加溫后貨艙：利用客艙排氣