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8第八章 飛機空調(diào)系統(tǒng)8.1概述一、制造空中座艙環(huán)境的技術(shù)措施為了確保飛行安全,改善空中人員的生活和工作條件,一般可承受以下兩類措施:1、供氧裝置供氧方式對于民用飛機來說僅適用于低速的螺旋槳類飛機,或者為噴氣客機氣密座艙的一種補充方式,如給機組人員或病員補充供氧,或者當座艙失去氣密時用氧氣面罩作為應急供氧。2、氣密座艙〔又稱增壓艙〕它是將飛機座艙密封,然后給它供氣增壓,使艙內(nèi)壓力大于外界大氣壓力,并對座艙空氣參數(shù)進展調(diào)整,制造舒適的座艙環(huán)境,以滿足人體生理和工作的需要。這是一種高空飛行時安全而有效的措施,是當代民用飛機普遍承受的一種方式。當座艙增壓后,機身構(gòu)造承受拉111信號,向機組成員發(fā)出警告,它表示座艙壓力不能再低,此時必需實行措施。座艙余壓Δpc座艙內(nèi)部空氣確實定壓力p與外部大氣壓c力pH即Δp=pp。c c H正常狀況下,余壓值為正,但在某些特別情況下,也可能會消滅負余壓。某一飛機所能承受的最大余壓值取決于其座艙的構(gòu)造強度,并與爆炸減壓對人體的影響有關。飛行中飛機所承受的余壓值與飛行高度有關。國際航空運輸協(xié)會的醫(yī)學手冊規(guī)定,亞音速噴氣式客機的最400~440mmHg〔7.7~8.5psi490mmH〔9.5psi隨著客機使用升限的提高和對舒適性要求的提高,客機的Δpc
有增大的趨勢,如波音747-400和MD-11飛機的最大余壓值達psi。座艙空氣的壓力變化率dpc
/dt1飛機在爬升或下降過程中,由于其座艙高度隨飛行高度的變化,以及座艙供氣流量的突然變化,都能導致座艙壓力產(chǎn)生變化。座艙壓力對時間的變化率dpc
/dt稱為座艙壓力變化率。座艙壓力變化率過大時,輕者使人耳腔苦痛不適,重者產(chǎn)生航空中耳氣壓癥,嚴峻時可能引起耳膜穿孔。所以,除確定壓力外,壓力變化率也是一個極為重要的參數(shù)。生理試驗證明,對于一般安康人而言,人體對座艙壓力變化率的耐受力氣,主要打算于壓力變化率的大小及其作用時間。對于大約為153m/min〔近似2.5m/s〕的垂直上升速度〔相當于0.22~0.23mmHg/s的壓力降低速度,以及92m/mi〔近似1.5m/s〔相當于0.13~0.14mmHg/s的壓力增長速度,它們對人體可以長時間作用而不致產(chǎn)生航空中耳氣壓癥。3、供氣量滿足座艙通風換氣要求,通風換氣次數(shù)不能25-30/小時。2氣源系統(tǒng)對于大氣通風式的旅客機的座艙來說,為了對氣密座艙進展溫度把握、壓力調(diào)整以及進展通風換氣,需要不斷向座艙進展增壓供氣。氣源系統(tǒng)在向座艙供給氣源的同時,還對所供入的空氣進展壓力、流量及溫度的控制,然后經(jīng)空調(diào)組件調(diào)整其溫度、壓力等參數(shù)后供入座艙,或用作發(fā)動機或機翼前緣等的防冰加溫。一、氣源系統(tǒng)的根本構(gòu)形座艙空氣調(diào)整系統(tǒng)的氣源分系統(tǒng)由增壓供氣源和供氣參數(shù)把握兩局部組成。增壓供氣源向座艙供入清潔度符合要求的空氣,以滿足座艙內(nèi)增壓、調(diào)整溫度和通風換氣的要求。在安裝有噴氣式發(fā)動機的飛機上,一般是采用從發(fā)動機壓氣機引氣。為使從發(fā)動機壓氣機3的引氣對飛機功率消耗和燃油消耗最小,很多現(xiàn)代客機都承受了兩個引氣口,即中壓引氣口和高壓引氣口。在飛行時由中壓級引氣,而在中壓引氣口壓力缺乏時用高壓級引氣,如圖8-1。8-1發(fā)動機壓氣機引氣示意圖承受發(fā)動機壓氣機引氣是現(xiàn)代旅客機氣源系統(tǒng)的主要形式,如波音737-300型飛機在5級和9級壓氣機的位置處有兩個引氣口,在起飛、爬升和大局部的巡航狀態(tài)從第5級引氣,當?shù)冢导壱龤獠荒軡M足要求時,則用第9級引4氣。發(fā)動機壓氣機引氣的氣源系統(tǒng)在發(fā)動機工作、引氣把握開關翻開的狀況下,就可以向空調(diào)系統(tǒng)和防冰排雨等系統(tǒng)供給空氣,因此該系統(tǒng)構(gòu)造簡潔、重量輕,而且可以獲得較高的供氣壓力。但是這種直接從發(fā)動機壓氣機引氣的方法會對發(fā)動機的性能造成確定的影響,引氣參數(shù)也會受到發(fā)動機工況的影響,另外發(fā)動機中滑油的泄漏等會對引氣造成污染。二、現(xiàn)代噴氣式客機增壓空氣的來源及用途現(xiàn)代噴氣式客機增壓空氣的主要來源是發(fā)動機壓氣機引氣,它是飛機正常飛行時的主要氣源,在地面和空中確實定條件下可以使用關心動力裝置APU引氣;在地面還可以使用地面氣源。這就是現(xiàn)代客機增壓空氣的三個來源。增壓空氣的主要用途可以歸納為四個方面,即用于飛機座艙的空調(diào)與增壓,飛機翼面前緣及發(fā)動機進氣道前緣的熱氣防冰,發(fā)5動機起動用氣源,以及飲用水、燃油及液壓油箱等系統(tǒng)的增壓。座艙空氣調(diào)整系統(tǒng)座艙加溫系統(tǒng)飛機在飛行時,由于直接引入沖壓空氣的溫度低,應對座艙內(nèi)的空氣進展加溫,因此加溫系統(tǒng)最早在低速飛機上得到應用。常承受的單獨的座艙加溫方法有以下幾種:燃燒加溫器圖8-2為這種加溫器的原理圖。加溫器為具有兩個小室的加溫爐,在油泵作用下,將具有確定壓力的燃油噴射到燃燒室時,使其霧化,這種霧狀的燃油與從沖壓空氣進氣口進來的空氣混合燃燒,供向座艙的空調(diào)空氣通過燃燒室的四周被加熱后,供入座艙。燃油自動供給到燃燒室,其供油量依據(jù)流入座艙的空氣溫度而調(diào)整。燃燒室燃燒后的氣體被排出機外,以防止一氧化碳污染座艙空氣。點火局部一般6為壓力電門,當燃燒室內(nèi)有確定壓力的空氣供應時,電火花塞自動點火。供氣的溫度把握則承受熱敏開關周期性地把握供向燃燒室的供油活門的通與斷,以到達預定的溫度。這種加溫器還有自動切斷燃油供給的保險措施?;鸹ㄋǎ?2)噴嘴;(3)供向燃燒室的空氣;(4)加溫器殼體;(5)燃燒室;(6)環(huán)形加溫器8-2汽油燃燒加溫器原理圖電加溫器電加溫器一般作為噴氣式飛機關心的加溫設備,它只有在確定的飛行狀態(tài)下,如下滑、爬升時才使用,有的飛機在地面停機狀態(tài)亦可使用。7電加溫器有空氣管道加溫器和電輻射板兩種形式??諝夤艿兰訙仄鞯男问绞窃诠艿纼?nèi)裝有一系列的電阻元件,通電時,該元件發(fā)熱對通過管道的空氣加溫。電輻射板由壁板和底板組成,在這些板上嵌有電阻絲,當電阻絲通電時,電阻絲及板外表發(fā)熱,通過輻射對座艙加-707飛機的客艙電加溫作為空氣安排系統(tǒng)的補充,用于客艙里空氣安排系統(tǒng)不易達到的冷區(qū)的加溫,如應急艙口、局部客艙地板及客貨兩用機的主貨艙門局部。電加溫裝置常用作給玻璃加溫,而且這種方法是預防玻璃蒙上水汽的最好方法,其原理是將玻璃外表加熱高于空氣的露點溫度;承受電加溫的方法還可以同時防止玻璃外外表的結(jié)冰。廢氣加溫器圖8-3為利用發(fā)動機排氣作為熱源的加溫系統(tǒng)示意圖。由于活塞式發(fā)動機排氣是通過較長的排氣管排出的,因此,這種加溫系統(tǒng)是非常有效的。帶有縱向肋片的內(nèi)管被發(fā)動機排出8的廢氣加溫后,與冷空氣進展熱交換,使供入座艙的空氣溫度上升。一般活塞式發(fā)動機排出廢氣溫度可達600~800℃,冷空氣通過內(nèi)管加100℃。廢氣加溫器構(gòu)造簡潔,而且不需消耗額外的能量。但假設發(fā)動機的排氣管有裂紋,可能導致一氧化碳進入座艙,消滅一氧化碳中毒,因此對承受這種加溫系統(tǒng)的飛機應常常對排氣管進展探傷檢查,而且還應裝有一氧化碳探測器,應當定期進展一氧化碳探測試驗。8-3廢氣加溫器示意圖9制冷系統(tǒng)一、空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)現(xiàn)代大局部旅客機都廣泛承受了空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)。1、簡潔式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)圖8-4為實際應用的簡潔式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)原理圖。從圖中可以看出由發(fā)動機或座艙增壓器引出的高溫高壓空氣,先經(jīng)過初級熱交換器和其次級熱交換器冷卻,然后在渦輪中膨脹降溫,供向座艙空調(diào)系統(tǒng)。在系統(tǒng)中,渦輪、初級和其次級熱交換器串聯(lián)在一條主供氣管道上,而熱交換器又與風扇串聯(lián)在一條沖壓空氣管道上,渦輪所驅(qū)動的風扇抽吸熱交換器的冷邊空氣。108-4簡潔式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)2、升壓式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)升壓式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)也稱為渦輪-壓氣機式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)。圖8-5為實際應用升壓式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)的原理圖。從發(fā)動機壓氣機或由發(fā)動機帶動的座艙增壓器送來的空氣,先經(jīng)過初級熱交換器預冷后再次被壓縮,并經(jīng)過其次級熱交換器,然后流入冷卻渦輪,在冷卻渦輪中空氣膨脹到所需的座艙空氣壓力,同時將熱能轉(zhuǎn)換為軸功率并用于帶動升壓式裝置的壓氣機。升壓式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)中-737及MD-82等中型飛機承受的就是這種冷卻系統(tǒng)。8-5升壓式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)113、三輪式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)三輪式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)也稱為渦輪-壓氣機-風扇式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)。圖8-6為該系統(tǒng)的原理圖,該系統(tǒng)綜合考慮了以上兩種系統(tǒng)的優(yōu)缺點,改善了升壓式系統(tǒng)的地面停機或低速飛行時的制冷量小的缺點,在熱交換器的沖壓空氣邊裝設風扇,同時也解決了簡潔式空氣循環(huán)系統(tǒng)的高空渦輪超轉(zhuǎn)的問題?,F(xiàn)代飛機使用的三輪式空氣循環(huán)機使用的是空氣軸承,這免除了檢查滑油油量等的日常維護工作。12圖8-6 三輪式空氣循環(huán)式制冷系統(tǒng)這種系統(tǒng)與升壓式系統(tǒng)相比有以下優(yōu)點:不要求特地的動力驅(qū)動風扇;由于沒有單獨的風扇,在牢靠性、重量與外形等方面均具有起優(yōu)越性。這種系統(tǒng)已廣泛用于波音747-400-757、波音-767A-300BA-310、A-320等先進的旅客機。4、帶有濕度把握的空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)為保證和避開座艙內(nèi)消滅過大的水汽,機件應使進入座艙的空氣為比較枯燥的空氣,為排解空氣中過多的水分,在空調(diào)組件內(nèi)設有水分別器,當增壓空氣通過水分別器時,一般可將其中的大局部水分除去。從水分別器分出來的水分,通過導管引出,然后噴射到熱交換器的沖壓空氣邊去,這樣可以提高熱交換器的冷卻13效率。圖8-7為帶有水分別器的空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)的示意圖,水分別器位于冷卻渦輪的下游,這樣的水分別系統(tǒng)稱為低壓除水系統(tǒng)。8-7帶有水分別器的空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)從圖中可以看出,在渦輪前空氣雖然經(jīng)受了較大的壓力和溫度的變化,但只要空氣溫度不低于露點,其含濕量是不變的,變化的只是去相對濕度,空氣始終在干工況下工作,經(jīng)過渦輪后,假設空氣的溫度降至低于其露點,則空氣14進入了過飽和的霧化區(qū),這時空氣中多余的水蒸汽會馬上分散,而從空氣中分別出來,從而使得進入座艙的空氣的含濕量降低。波音-737和MD-82等飛機承受的就是這種安裝在渦輪出口的低壓水分別器。圖8-8為基于升壓式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)的高壓除水系統(tǒng),其高壓除水局部除渦輪冷卻器外,還包含有回熱器、冷凝器和高壓水分別器等。158-8基于升壓式的高壓除水系統(tǒng)二、蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)是利用液態(tài)制冷劑的相變來吸取空氣中的熱量,它可使系統(tǒng)中的空氣在進入座艙或設備艙之前顯著地降低溫度。應留意氟利昂在使用、維護時的有關事項。三、復合式制冷系統(tǒng)為了擴大空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)的使用范圍,滿足飛機在地面及巡航時的各種制冷要求,同時也為了發(fā)揮空氣循環(huán)和蒸發(fā)循環(huán)系統(tǒng)的各自優(yōu)點,可以將這兩種系統(tǒng)組合在一起,如美國洛克西德公司“伊列克特拉”旅客機就是承受這種系統(tǒng),該系統(tǒng)包括簡潔式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)和蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)兩局部。水分別器空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)中的低壓水分別器安裝在渦輪冷卻器的出口,當濕空氣通過渦輪冷卻器之后,由于其溫度降至低于露點溫度,所16以空氣中析出水分來,通過低壓水分別器后,大局部析出的水分被分別出來。波音737-300飛機就是安裝的這種低壓水分別器,圖8-9為其示意圖,其用來分別和集聚馬上進入安排系統(tǒng)的空氣中的水蒸汽。這種水分別器是一個圓柱室,包括進口和出口殼體組件,進口殼體組件又包括一個在圓錐體金屬分散器支柱上的分散聚攏器、旁通活門組件和一個指示器。出口殼體組件由一個收聚室、一塊導流板和機外排水裝置組成。指示器由一個彈力活塞、一個置于密閉殼體內(nèi)的指示器盤和一個色碼蓋組成。當堵塞時,通過的氣流受阻并引起上流壓力上升。從而迫使活塞軸上的圓盤向指示器蓋的紅色窗口運動,當圓盤處于紅色區(qū)域內(nèi)時,說明需要更換濾布。當壓力超過旁通活門的彈力時,活門翻開,旁通了渦輪冷卻器。在維護中,當混合活門處于全冷位置工作時,觀看指示器,假設指示器圓盤進入紅色范圍,分散器濾布則需更換。該水分別器具有35℉把握系統(tǒng),調(diào)整進入水分別器的空氣溫度,以防止水17分在8-9波音737-300水分別器分散殼體上結(jié)冰??諝庋h(huán)系統(tǒng)中的高壓水分別器安裝在渦輪冷卻器進口之前,并在冷凝器之后,也就是說濕空氣通過冷凝器之后,由于冷凝器傳熱外表的溫度低于空氣的露18點溫度,所以空氣中的水蒸汽被分散出水分來,通過高壓水分別器后,絕大局部析出的水分被分別出來。高壓水分別器有各種形式,圖8-10為A-320水分別器最常使用而分水效率又高。8-10A-32019這種型式的高壓水分別器主要由靜止的旋流器、帶有很多小孔的內(nèi)殼體和外殼體所組成的。所謂旋流器是一個徑向有確定安裝角的許多傾斜葉片組成的固定導套,分水作用主要在這里產(chǎn)生。含有水珠的氣流通過高壓水分別器的旋流器后,氣流將在內(nèi)殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn),由于水珠的動能大,把水珠甩向帶有小孔的內(nèi)殼體壁面,并在其構(gòu)造內(nèi)部〔內(nèi)殼體與外殼體之間的槽內(nèi)〕把水分收集起來,而后通過引射泵排向空氣熱交換器冷邊的空氣流中去。座艙溫度把握系統(tǒng)座艙溫度把握就是使座艙內(nèi)的空氣溫度保持在要求的預定溫度范圍內(nèi)。現(xiàn)代飛機的座艙溫度把握系統(tǒng)承受微型計算機把握,除把握空調(diào)組件出口空氣溫度外,還對座艙分區(qū)域進行溫度把握,因而構(gòu)成組件溫度把握器和區(qū)域溫度把握器。座艙溫度把握系統(tǒng)20座艙溫度把握氣系統(tǒng)原理如圖8-11為避開輸入座艙空氣溫度過高使乘員受到傷害及產(chǎn)生不舒適感,因此入口管道溫度要加以限制,一般常裝有最高溫度限制電路作為溫度把握器的一個組成局部。同樣,為了對座艙溫度的滯后作用進展校正,也裝有入口管道溫度預感器。另外還裝有管道溫度傳感器,供給人工監(jiān)視和人工操縱指示。218-11座艙溫度把握系統(tǒng)感器的位置,溫度傳感器應安裝在把握精度要求較高的地方,抱負狀況下客機的座艙溫度傳感器應裝于客艙有人空間的中心。在客艙中,空氣流速一般較低,為了減小溫度時間常數(shù),通常用小風扇或引射裝置來增大通過傳感器的空氣速度。座艙溫度把握系統(tǒng)的主要附件一、溫度傳感器〔座艙或管道內(nèi)的空氣〕的溫度,并將溫度信號轉(zhuǎn)換為電氣〔電阻、電勢、位移、變形等信號,輸入把握器,它是信號轉(zhuǎn)換元件。座艙溫度控制系統(tǒng)中常用的溫度傳感器有電傳感器、雙金屬傳感器。1、電傳感器這一類傳感器一般使用熱敏電阻。222、雙金屬溫度傳感器雙金屬溫度傳感器是由兩種線膨脹系數(shù)相差很大的金屬片貼合〔焊接或鉚接〕而成。有平片、螺旋形等多種外形。當溫度變化時,由于兩種金屬的線變形量相差很大,雙金屬片發(fā)生扭撓,其扭撓變形量與溫度成函數(shù)關系。當與溫度開關相連時,可以隨著溫度上升或降低,使其接通或斷開,或使系統(tǒng)由一種工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換成另一種工作狀態(tài)。二、溫度把握器類。氣動式把握器〔放大器〕根本上和氣動作動器一樣,它與充氣感壓箱協(xié)作使用,即其把握和作動動力均為氣源。電氣式和電子式溫度把握器的信號采樣和比較常用惠斯通電橋或其變異電路,以得到和溫度偏差或變化速率成比例的電壓信號。常用的有三種比較典型的電橋,即溫度電橋、預感電橋和最高溫度限制電橋。溫度把握系統(tǒng)的附件還包括執(zhí)行機構(gòu)。執(zhí)23行機構(gòu)由把握活門及其作動器組成,座艙溫度把握系統(tǒng)中常用的把握活門有如圖8-12的蝶形活門、閘板活門和菌形活門〔平板活門。8-12常用的把握活門空氣的溫度調(diào)整。增多,電子設備的散熱量也愈來愈大,因此為保證電子設備的正常工作,對電子設備的冷卻問題也顯得更加重要。24一般來說,電子設備能在高于人體所能承受的環(huán)境溫度下牢靠地工作〔電子設備艙的排氣38~71oC特別狀況。因此,為削減發(fā)動機的引氣量、減小制冷系統(tǒng)的工作負荷,現(xiàn)代大型客機普遍承受座艙排氣對電子設備進展冷卻。貨艙加溫的目的是保持機身下的貨艙溫度高于結(jié)冰溫度,防止凍壞貨物。一般來說,現(xiàn)代客機的貨艙都是承受座艙排氣進展加溫的。座艙壓力把握系統(tǒng)座艙壓力把握系統(tǒng)的根本任務就是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度滿足人體生理要求。一、座艙壓力制度座艙壓力隨高度的靜態(tài)變化關系,通常稱為座艙壓力制度。下面簡要介紹波音-737飛機的壓力制度。圖8-13為波音-737飛機座艙壓力調(diào)整的基本規(guī)律,圖中左側(cè)曲線的縱坐標為高度〔包括25飛行高度和座艙高度行剖面曲線;右側(cè)曲線的縱坐標為高度,橫坐標為環(huán)境壓力,即標準大氣壓力曲線。從圖中可以看出,飛機起飛后座艙壓力連續(xù)變化,只有到達預定巡航高度時才到達余壓把握值。圖8-13波音-73726從左圖的飛行剖面曲線可以看出,在從起飛、爬高、巡航到著陸的整個飛行過程,飛行高度和座艙高度〔座艙壓力〕相對于時間的關系規(guī)律,飛行高度用虛線表示,座艙高度用實座艙高度較高意味著座艙壓力相對較低。在正常工作狀況下,巡航時座艙壓力與飛機所在高度處的外界大氣壓力之差約為7.8psi。在飛機上升和下降期間,座艙壓力的變化與飛行高度上升和下降成比例變化。右圖是飛機所在飛行高度外界空氣確實定壓力與高度的關系曲線。由曲線可以看出,隨飛行高度的增大,大氣壓力減小,即飛機上升時其環(huán)境壓力下降。30,000ft氣壓力是4.36psi,余壓為7.8psi,因此,這時座艙內(nèi)的空氣壓力為4.36+7.8=12.16(psi),這相當于座艙高度5,150ft。二、座艙壓力把握系統(tǒng)的類型目前,旅客機座艙壓力把握系統(tǒng)有多種類型,依據(jù)系統(tǒng)的把握部件〔壓力把握器〕與執(zhí)行部件〔排氣活門〕的工作原理,主要可分成27以下幾類:氣動式,如運七飛機的座艙增壓系-707和BAe-146飛機;微機電動式,如波音-737、757、767和A-310等飛機的座艙增壓系統(tǒng)。這里就如何實現(xiàn)前述的壓力制度簡要介紹氣動式壓力把握裝置和微機把握的電動式座艙增壓裝置?!惨弧硽鈩邮阶搲毫Π盐障到y(tǒng)1、氣動式座艙壓力調(diào)整裝置的根本構(gòu)造8-14構(gòu)原理,它包括壓力調(diào)整盒〔把握機構(gòu)〕和排氣活門〔執(zhí)行機構(gòu)〕兩個根本局部。壓力調(diào)整盒是一個密封盒,盒內(nèi)有確定壓力調(diào)整機構(gòu)和余壓調(diào)整機構(gòu)。確定壓力調(diào)整機構(gòu)由活門1、彈簧1和真空膜盒組成;余壓調(diào)整機構(gòu)由活門2、彈簧2和壓差膜盒組成。壓力調(diào)整盒上有與座艙空氣p 連通的小孔,稱為定c徑孔,還有通大氣的管路。排氣活門是由壓力調(diào)整盒把握工作的,它由膜片1、膜片2、彈簧3和活門3組成。膜片1上腔與調(diào)整盒A腔相通,下腔則與座艙空氣連通,經(jīng)過放氣活門可將座艙空氣排放到座艙外面去。288-14氣動式座艙壓力調(diào)整裝置原理圖2、氣動式座艙壓力調(diào)整裝置的工作原理系統(tǒng)工作時,通過定徑孔壓力調(diào)整盒A腔內(nèi)為座艙空氣壓力,同時A腔內(nèi)的空氣可經(jīng)活門1或2排入大氣,這兩個活門的開度把握排氣量的大小,即把握A腔壓力的大小。當飛機起29飛及飛行高度變化時,確定壓力調(diào)整機構(gòu)和余壓調(diào)整機構(gòu)相繼工作,使調(diào)整盒A腔內(nèi)的壓力按確定規(guī)律變化,從而實現(xiàn)前述壓力制度中acde自由通風區(qū)在到達調(diào)定的起始增壓高度之前,余壓機構(gòu)的活門2處在關閉位置,余壓把握機構(gòu)不起作用,而確定壓力調(diào)整機構(gòu)的活門1在真空膜盒收縮的帶動下處于全開位,這樣座艙空氣通過定徑孔進入調(diào)整盒后可以無阻礙地通過活門1進入大氣,所以調(diào)整盒內(nèi)不增壓,即處于自由通風狀態(tài)。在這種狀況下,由于存在有空氣流淌的阻力,實際的座艙壓力〔等于A腔壓力〕4~5mmHg。等確定壓力調(diào)整區(qū)隨著飛行高度的增加,當?shù)竭_起始增壓高度后,確定壓力調(diào)整機構(gòu)的真空膜盒由于壓力調(diào)整盒內(nèi)壓力的漸漸降低而漸漸膨脹,使活門1接近關閉,這時A腔壓力與起始增壓高度上的壓力一樣。實際上,由于空調(diào)組件仍在不斷地向座艙供氣,所以活門1在確定時間內(nèi)會保存一個小的開度以起節(jié)流作用,不過此開度也隨飛行增加而漸漸減小,節(jié)流作用漸漸加大,因30此調(diào)整盒內(nèi)余壓增大,此時,活門2仍不參與cd段的工作狀況。等余壓調(diào)整當飛行高度連續(xù)上升,在座艙余壓到達預定值的高度之后,活門1關死,余壓調(diào)整機構(gòu)開頭工作。由于壓差膜盒內(nèi)腔通大氣,外腔為壓力調(diào)整盒的壓力p,在兩者形成的壓差作用下a〔高度增加,壓差增大,壓差膜盒使活門2左移而翻開,保持調(diào)整盒內(nèi)的壓力p與外界大a氣壓力p之差值不變,這即是等余壓調(diào)整。與h此同時,由于調(diào)整盒A腔確實定壓力隨飛機爬高而下降,確定壓力調(diào)整機構(gòu)便使活門1關閉而退出工作。在上述幾種狀況下,排氣活門的工作都是受調(diào)整盒把握的,膜片1的上腔〔B腔〕通調(diào)整A331要座艙壓力略微超過調(diào)整盒的壓力,就可將排氣活門3翻開,使座艙空氣排出。由此可見,排氣活門機構(gòu)可以使座艙壓力近似地等于調(diào)整盒A腔的壓力。這樣,當飛行高度變化時,座艙壓力就能跟隨調(diào)整盒內(nèi)的壓力按一樣的規(guī)律31變化。所以,對氣動式座艙增壓系統(tǒng)而言,飛機座艙壓力的調(diào)整規(guī)律,實際上就是壓力調(diào)整盒內(nèi)壓力的調(diào)整規(guī)律。座艙壓力變化率的把握座艙供氣量的變化將引起座艙壓力變化率的變化。同時,飛機飛行狀態(tài)的變化也將引起dp/dt隨垂直升c降速度v的變化而變化;此外,飛機在地面滑y跑起飛時,由于飛機姿勢的轉(zhuǎn)變,排氣活門出口反壓的變化,也會引起座艙壓力的波動。如何把握dp/dtc是按調(diào)整器A腔的壓力把握的,排氣活門只是它的一個隨動執(zhí)行機構(gòu),所以與上述壓力大小的調(diào)整原理類似,只要限制A腔的壓力變化率dp/dtdp/dt。A c〔二〕微機電動式座艙壓力把握系統(tǒng)這種座艙壓力把握系統(tǒng)承受微處理機作為把握部件,它能依據(jù)預先調(diào)定的座艙參數(shù)與實際的飛行狀態(tài)及外界環(huán)境參數(shù),為系統(tǒng)供給自動和非自動增壓程序;系統(tǒng)的執(zhí)行局部是由電動馬達驅(qū)動的排氣活門,它接收把握指令,以-737飛機的增壓系統(tǒng)為例介紹如下。321、組成和功能飛機的座艙增壓系統(tǒng)分為正常壓力把握和非正常壓力把握兩大局部。正常壓力把握具有四種工作模式:自動模正常工作為自動模式,備用模式為半自動,作為自動模式的備份,兩個人工模式分別通過獨立的電馬達直接把握排氣活門,作為自動與備用模式的備份。全部工作模式都通過調(diào)整排氣活門的位置,保持座艙壓力為要求值。正常飛p為cpsi。非正常狀況下的壓力把握由外釋活門〔即安全活門〔負壓活門作為執(zhí)行元件。外釋壓活門為氣動式,用來防止座艙余壓p>8.5psi,內(nèi)釋壓活門用來防止座艙內(nèi)負余c壓超過1psi。此外,當座艙高度h超過c10,000ft度警告信號。前后排氣活門的構(gòu)造一樣,它們是一種由一個溝通馬達和一個直流馬達分別帶動的活門機而在備用及人工直流工作模式操縱直流馬達。33任一馬達工作時,另一馬達的離合器脫開。在工作過程中,后排氣活門常常處于調(diào)整狀態(tài),用以調(diào)整座艙內(nèi)的空氣壓力,當它在全開位置時,可以回收一局部推力,但飛機在巡航時,活門開度很小,這樣可以滿足發(fā)動機經(jīng)濟性的要求。前排氣活門關心后排氣活門工作,它接收后排氣活門的把握信號,當后排氣活門距全關位0.5度時,前排氣活門關閉;當后排氣活門從關位翻開到大于4.5度時,前排氣活門翻開。2自開工作模式時的壓力制度8-138-15給出了波音-737飛機座艙增壓系統(tǒng)自開工作模式時的壓力制度。自開工作模式是正常狀況下的工作模式,只要駕駛員在壓力把握面板上通過“著陸高度”旋鈕選定著陸機場的高度〔相應的著陸高度值顯示在數(shù)字顯示器上選定飛機的巡航高度〔巡航高度值顯示在數(shù)字顯示器上個自動增壓程序,其輸出信號用于操縱排氣活34門的溝通馬達工作。起飛和著陸信號是由起落架的“空中/地面”感應電門自動給出的。358-15典型的自動方式座艙增壓壓力制度由圖可見,在飛機起飛離地前,其座艙高度大約低于跑道場壓0.1psi(189ft)。這種在起飛前〔還包括著陸后〕使座艙壓力比機場場壓還高的增壓方式叫做座艙預增壓。隨后,飛機開頭爬升程序,依據(jù)壓力把握器計算出的座艙壓力指令工作,隨著飛行高度增加,座艙高度增加,座艙壓力減小。為什么要對飛機進展預增壓呢?其主要目的是為了防止飛機姿勢突然轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生座艙壓力波動。由于飛機姿勢轉(zhuǎn)變時,如飛機起飛由引起排氣活門的開度變化,從而導致座艙壓力波動;當預增壓后,排氣活門接近關閉,在起飛抬起前輪時刻,沖壓氣流不會對排氣活門產(chǎn)生影響。所以,波音系列飛機和麥道、空中客車等系列飛機都有預增壓功能,使座艙內(nèi)預先36建立微小的余壓值。飛機巡航過程中,增壓系統(tǒng)進入等壓把握階段。假設巡航高度選定值低于或等于28,000ft時,把握最大余壓為7.45psi;假設選定巡航高度大于28,000ft7.8psi。飛機從巡航轉(zhuǎn)入下降時,壓力把握系統(tǒng)給出下降程序,座艙高度將從等壓程序下降到大約比調(diào)定的著陸機場場壓低300ft的高度。將座艙壓力增高一點,也是為了確保進場著陸時排氣活門處于關閉狀態(tài),從而避開座艙壓力消滅波動。爬升時,座艙高度上升的最大速率為500ft/min350ft/min。飛機下降時的座艙高度最大變化速率小于上升時的座艙高度最大變化速率,這是符合人體對壓力變化快慢的適應性的。自動模式工作程序飛行前,按要求調(diào)定著陸機場高度和巡航高度,這時排氣活門全開,座艙處于自由通風狀態(tài),即為圖中壓力制度的起始點?;袝r,關閉全部艙門,駕駛員將“空/地”電門放在“空中”位,座艙開頭預增壓。37/序。爬升程序自動把握座艙高度變化率使之與飛機爬升率成比例;當飛機平飛時,座艙高度保持適時值。巡航階段實行等壓程序,當壓力把握器感受到外界環(huán)境壓力與選定的“飛行高度”標準大氣壓力之差等于或小于0.25psi時,爬升程序完畢而自動轉(zhuǎn)換到巡航程序。巡航程序是一種“恒定壓力”程序,它是依據(jù)座艙
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