飞机空调系统.ppt

第一节 空调系统概述一、大气物理特性指大气的压力和温度随高度变化而变化的规律 : Ø标准大气压力随高度变化的规律(红线）Ø标准大气温度随高度变化的规律(黄线)标准大气Ø标准大气是由权威性机构颁布的一种“模式大气”，根 据实测资料，用简化方式近似地表示大气温度、压力 和密度等参数的平均垂直分布； Ø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； Ø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； Ø通用的国际标准大气的主要内容包括：Ø大气是静止的，空气是干燥洁净的理想气体；Ø海平面大气物理属性的主要常数：Ø 温度 t0=15℃ （T0=288.15K）Ø 空气密度 0 =1.225kg/m3Ø 空气压力 p0=101,325Pa（760mmHg）Ø 音速 a0=340.294m/sØ 标准重力加速度g0=9.80665m/s2Ø 干空气的气体常数R=287.05278J/K·kg 高 度温 度 压 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 -500291.4018.25107.47806.151.06071.28491.0489 0288.1515.00101.325760.001.00001.22501.0000 1000281.658.5089.876674.120.88701.11170.9075 2000275.152.0079.501596.300.78461.00660.8217 3000268.66-4.4970.121525.950.69200.90930.7423 4000262.17-10.9861.660462.490.60850.81940.6689 5000255.28-17.4754.048405.390.53340.73640.6012 6000249.19-23.9647.217354.160.46600.66010.5389 7000242.70-30.4541.105308.310.40570.59000.4817 8000236.22-36.9335.651267.400.35190.52580.4292 9000229.73-43.4230.800231.020.30400.46710.3813 10000223.25-49.9026.499198.760.26150.41350.3376 11000216.77-56.3822.699170.260.22400.36480.2978 12000216.65-56.5019.399145.500.19150.31190.2546 13000216.65-56.5016.579124.350.16360.26660.2176 14000216.65-56.5014.170106.280.14000.22790.1860 15000216.65-56.5012.11190.850.11950.19480.1590二、高空环境对人体生理影响Ø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 压和肺泡空气中的氧分压也会相应降低，血液中的氧 气饱和度就减少，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：头痛、反映迟钝、听 觉不灵、视力衰退、情绪不安、嘴唇指甲甲发紫等；Ø低压的危害 随着大气压力的降低，人体会出现高空胃肠气胀和高 空减压症； 当高度增加到19.2km时，大气压力降到47mmHg，此 压力下，水的沸点为37℃，即人体体温；在此压力下 ，人体体液沸腾，导致组织肿胀，人体损伤，此现象 航空医学称之为高空减压症。

Ø压力变化率和爆炸减压的危害Ø压力变化率太大，会产生耳鸣、晕眩、恶心；Ø人体对压力增加速率过大更为敏感，所以飞机下降时，耳疼 较严重Ø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Ø发生爆炸减压事故后的安全措施，Ø迅速将飞机下降到4,000m左右的安全高度；Ø尽快使用氧气设备Ø温度和湿度的影响：Ø环境温度和湿度对人体的温度和水分的平衡影响很大：Ø人体适宜温度为15-25 ℃；Ø湿度对人体影响主要是干燥，需供应饮料；Ø其他影响因素：Ø空气清洁度，Ø密封舱通风三 空调系统的功用Ø飞机座舱空调系统在各种不同的飞行状态和外界条件下， 使飞机的驾驶舱、旅客舱、设备舱及货舱具有良好的环境 参数，以保证飞行人员和乘客的正常工作条件和生活环境 、设备的正常工作及货物的安全； Ø民用客机是以保证座舱内的舒适性为目的的，空气调节主 要保证客舱内的微气候条件在舒适范围之内 Ø气密座舱（增压舱）技术 Ø它是将飞机座舱密封，然后给它供气增压，使舱内压力大 于外界大气压力，并对座舱空气参数进行调节，创造舒适 的座舱环境，以满足人体生理和工作的需要 Ø气密座舱的环境参数：Ø温度Ø压力Ø压力变化率Ø通风量机 型最大巡航高度座舱高度座舱余压座舱高 度 变化率ftmftm正常最大负余压psiPapsiPapsiPaft/minB7373700011277.6800 02438.47.8537798.6592951.06895300～500B7474200012801.6800 02438.48.9613639.25637771.06895300～500B767/7573600010972.8750022868.6592958.95617080.3～0.52068～3447300～500A3104100012496.8800 02438.48.3572278.8606740.53447350～500A32039000800 08.0 6MD-823700011277.6800 02438.47.7530908.055158300～700Bae-146280008534.46.2 5430926.55451610.32068调节 范围 1500～150Ty-1541100018006178266685Y-7600024002942032362400～6670.18mmHg/min现代喷气客机空调系统基本组成和 工作原理 增压气源压力调节和 关 断 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温度选择器压力控制器座舱 舱高度 余 高度 变化率 压第二节 气源系统Ø气源系统功用： Ø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、压力等参数后供入座舱， Ø发动机或机翼前缘等的防冰加温； Ø水系统、液压系统增压等。

Ø气源类型： Ø发动机压气机引气 Ø增压器引气 ØAPU引气 Ø地面气源车一、发动机引气Ø气源引自涡轮风扇发动机的压气机 Ø引气部位Ø低压级引气Ø高压级引气Ø目的：Ø为了减少对发动机功率的损耗，现代客机采用两级引气Ø低压级引气不足时，可以用高压级引气进行补充，此时低压级 有单向活门，防止反流 Ø交输供气：Ø由交输活门控制，装在两套系统的中间管道上；Ø用途：Ø任何一台发动机引气可供任一路空调系统工作； Ø启动发动机 Ø缺点：Ø污染气源；Ø对发动机性能有影响（功率损失） 二、增压器引气Ø利用发动机气源作动力驱动压 气机Ø利用发动机齿轮箱变速器带动增压器：Ø离心式Ø容积式三、气源系统的调节与控制 Ø引气压力调节装置——压力调节和关断活门Ø 功用：Ø引气开关，Ø可保持出口压力一定（为可控制的定值减压阀） Ø流量控制活门Ø组成：文氏管+调压器（组件活门）Ø原理： 利用调压器感受喉部压力和进口压力，进行比较，控 制活门开度，调节气体流量Ø文氏管特性：Ø当P2/P1≤0.528时，V2为音速，音速阻塞现象;Ø当P2/P1>0.528时，为亚音速流动，流量随P2/P1的增加而减小Ø流量控制活门可以根据不同的情况控制流向下游的空 气量。

第三节 温度控制系统空气循环式座舱温度控制基本原理： Ø 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，驱动温度控制活门，改变冷热路流量对比而控制温度温 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 舱高度 余 高度 变化率 压Ø温度控制系统主要附件：Ø温度控制活门Ø单活门式：活门只安装在热路上；Ø双活门式：马达同时驱动两个活门，两个活门运动方向相 反Ø电子式温度控制器（惠斯登电桥原理） ：Ø温度电桥，利用预定温度和实际温度的偏差，自动调节温 度控制活门开度，改变冷热路空气流量对比，控制座舱温 度Ø温升速率电桥，其作用是感受供入座舱空气的温度变化率 ，以控制温度控制活门的开启、关闭的速度，从而减小超 量量，防止出现温度波动 Ø极限温度控制电桥：作用是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，以确保安全 Ø制冷组件：Ø蒸发循环制冷装置Ø空气循环制冷装置电桥原理R1 R2R3 R4ABCD+-Ø蒸发循环制冷 利用制冷剂（冷媒）状态的变化完成热量的转移！ 制冷组件Ø热膨胀阀 感受蒸发器出口处的氟利昂温度，控制可变节流口从而自 动调节喷出的氟利昂量，以使蒸发器在最佳状态工作，控 制最有效的制冷效果。

Ø空气循环制冷系统Ø制冷原理：Ø利用冲压空气或风扇形成的冷气流对热空气 进行热交换而降温，并利用热空气在冷却涡 轮中膨胀作功而降温Ø系统基本组成：Ø热交换器Ø涡轮冷却器Ø涡轮冷却器类型Ø涡轮风扇式Ø涡轮压气机式Ø涡轮压气机风扇式涡轮风扇式Ø工作原理：热空气先经过热交换器降温，而后送入涡轮冷却器的涡轮 膨胀作功，消耗增压空气内能，使温度进一步降低涡轮带动的风扇 抽吸冷却空气通过热交换器，提高热交换效率Ø缺 点：高空制冷效率低涡轮压气机式Ø工作原理：压气机使由一级热交换器来的空气温度压力升高，之后经过二级热交换 器散热，最后进入涡轮剧烈膨胀作功，制冷效果好Ø缺点： 在地面开车和滑跑时散热差，帮需加单独的地面散热风扇涡轮压气机风扇式Ø集前两种系统优点于一身，散热效率高 空气循环制冷装置系统组成 Ø空气清洁器Ø水分离器Ø水分离器温度活门 （除/防冰）活塞式飞机空调加温系统Ø功用：Ø将外界环境空气进行加温之后送入客舱，用于小型飞机或早期飞机Ø形式Ø废气加温套筒式加温器；Ø燃烧加温器Ø维护注意事项：Ø座舱内应安装CO探测器；Ø经常进行探伤检查：将排气管拆下，充气后放入水中检查渗透情况第四节 压力控制系统Ø 压力控制原理：控制座舱排气量； Ø 绝对压力 放气活门开度的大小 Ø 压力变化率 放气活门开关的快慢 Ø 余压 监控信号 Ø 座舱压力制度 Ø 飞行过程中，座舱压力（座舱高度）随飞行高度（或外界大气压力）的变化 规律。

Ø 类型： Ø 三段式 Ø 直线式 Ø 压力控制器： Ø 气动式 Ø 电子式PPHH气动式座舱压力控制器Ø传感器：Ø真空膜盒：座舱绝对压力高度传感器；Ø开口膜盒：余压传感器；Ø带节流孔开口膜盒：座舱高度压力变化率传感器 Ø缺点：Ø在等余压调节段，在飞机爬升过程中，由于气动式压力调节器本身的缺陷，不 能进行压力变化率的调节Ø仅适用用于低空飞机！电子式座舱压力控制器压 力 控 制 器马达(交流/直流)放气活门 (开/关及速率)环境压力座舱压力巡航高度着陆高度Ø原理：Ø采用微处理机控制部件，输出电信号给马达， 通过马达控制放气活门的开关以及开关的速率 现代民航客机飞行高度/座舱高。