飞机空调系统PPT课件

1、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: 标准大气压力随高度变化的规律(红线） 标准大气温度随高度变化的规律(黄线)第1页/共33页标准大气 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； 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； 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； 通用的国际标准大气的主要内容包括： 大气是静止的，空气是干燥洁净的理想气体； 海平面大气物理属性的主要常数： 温度 t0=15 （T0=288.15K） 空气密度 0 =1.2

2、25kg/m3 空气压力 p0=101,325Pa（760mmHg） 音速 a0=340.294m/s 标准重力加速度g0=9.80665m/s2 干空气的气体常数 R=287.05278J/Kkg 第2页/共33页 高 度温 度 压 力密 度H(m)T(K)t()p(kPa)p(mmHg)p/p0(kg/m3)/0-1000294.6521.50113.93854.551.12441.34701.0996-500291.4018.25107.47806.151.06071.28491.04890288.1515.00101.325760.001.00001.22501.00001000281

3、.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.

4、59000.48178000236.22-36.9335.651267.400.35190.52580.42929000229.73-43.4230.800231.020.30400.46710.381310000223.25-49.9026.499198.760.26150.41350.337611000216.77-56.3822.699170.260.22400.36480.297812000216.65-56.5019.399145.500.19150.31190.254613000216.65-56.5016.579124.350.16360.26660.217614000216.6

5、5-56.5014.170106.280.14000.22790.186015000216.65-56.5012.11190.850.11950.19480.1590第3页/共33页二、高空环境对人体生理影响 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； 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

6、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。第4页/共33页 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； 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。 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。 发生爆炸减压事故后的安全措施， 迅速将飞机下降到4,000m左右的安全高度； 尽快使用氧气设备。 温度和湿度的影响： 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15-25 ； 湿度对人体影响主要是干燥，需供应饮料； 其他影响因素： 空气清洁度， 密封舱通风。第5

7、页/共33页三 空调系统的功用 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； 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。 气密座舱（增压舱）技术 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。 气密座舱的环境参数： 温度 压力 压力变化率 通风量第6页/共33页 机型最大巡航高度座舱高度座舱余压座舱高度变化率ftmftm

8、正常最大负余压psiPapsiPapsiPaft/minB7373700011277.680002438.47.8537798.6592951.06895300500B7474200012801.680002438.48.9613639.25637771.06895300500B767/7573600010972.8750022868.6592958.95617080.30.520683447300500A3104100012496.880002438.48.3572278.8606740.53447350500A3203900080008.06MD-823700011277.68000243

9、8.47.7530908.055158300700Bae-146280008534.46.25430926.55451610.32068调节范围1500150Ty-1541100018006178266685Y-76000240029420323624006670.18mmHg/min第7页/共33页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8页/共33页第二节 气源系统 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、流量及温度的控制，然

10、后经空调组件调节其温度、压力等参数后供入座舱， 发动机或机翼前缘等的防冰加温； 水系统、液压系统增压等。 气源类型： 发动机压气机引气 增压器引气 APU引气 地面气源车第9页/共33页一、发动机引气气源引自涡轮风扇发动机的压气机引气部位低压级引气高压级引气目的：为了减少对发动机功率的损耗，现代客机采用两级引气低压级引气不足时，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。交输供气：由交输活门控制，装在两套系统的中间管道上；用途：任何一台发动机引气可供任一路空调系统工作； 启动发动机。缺点：污染气源；对发动机性能有影响（功率损失） 。第10页/共33页二、增压器引气利用发动机气源作

11、动力驱动压气机利用发动机齿轮箱变速器带动增压器：离心式容积式第11页/共33页三、气源系统的调节与控制 引气压力调节装置压力调节和关断活门 功用： 引气开关， 可保持出口压力一定（为可控制的定值减压阀） 流量控制活门 组成：文氏管+调压器（组件活门） 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。 文氏管特性： 当P2/P10.528时，V2为音速，音速阻塞现象; 当P2/P10.528时，为亚音速流动，流量随P2/P1的增加而减小。 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12页/共33页第三节 温度控制系统空气循环式座舱温度控制基本原理： 温

12、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 压第13页/共33页 温度控制系统主要附件： 温度控制活门 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 电子式温度控制器（惠斯登电桥原理） ： 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 温升速率电桥，其作用是感受供入座舱空气的温度变化

13、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 。 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。 制冷组件： 蒸发循环制冷装置 空气循环制冷装置第14页/共33页电桥原理R1 R2R3 R4ABCD+-第15页/共33页 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！ 制冷组件第16页/共33页 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。 第17页/共33页 空气循环制冷系统

14、 制冷原理： 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 系统基本组成： 热交换器 涡轮冷却器 涡轮冷却器类型 涡轮风扇式 涡轮压气机式 涡轮压气机风扇式第18页/共33页涡轮风扇式 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。 缺 点：高空制冷效率低第19页/共33页涡轮压气机式 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。 缺点： 在地面开车和滑跑时

15、散热差，帮需加单独的地面散热风扇。第20页/共33页涡轮压气机风扇式 集前两种系统优点于一身，散热效率高 第21页/共33页空气循环制冷装置系统组成 空气清洁器 水分离器 水分离器温度活门 （除/防冰）第22页/共33页活塞式飞机空调加温系统 功用： 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。 形式 废气加温套筒式加温器； 燃烧加温器。 维护注意事项： 座舱内应安装CO探测器； 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23页/共33页第四节 压力控制系统 压力控制原理：控制座舱排气量； 绝对压力 放气活门开度的大小 压力变化率 放气活门开关的快慢 余压

16、监控信号 座舱压力制度 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。 类型：三段式直线式 压力控制器： 气动式 电子式PPHH第24页/共33页气动式座舱压力控制器 传感器： 真空膜盒：座舱绝对压力高度传感器； 开口膜盒：余压传感器； 带节流孔开口膜盒：座舱高度压力变化率传感器 缺点： 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。 仅适用用于低空飞机！第25页/共33页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 原理： 采用微处理机控制部件，输出电信号给马达

17、，通过马达控制放气活门的开关以及开关的速率。第26页/共33页现代民航客机飞行高度/座舱高度制度ABCDEFG第27页/共33页工作程序飞机起飞前，按要求设定场压、场温、巡航高度、着陆机场高度等参数。飞行阶段控制程序控制方法放气活门位置A点不增压程序飞行电门在“地”位起落架空地电门在“地”位放气活门全开BC段预增压程序飞行电门在“飞行”位起落架空地电门在“地”位放气活门由全开关小到一定位置CD段爬升程序飞行电门在“飞行”位起落架空地电门在“AIR”位放气活门随飞行高度增加逐渐关小DE段巡航程序巡航程序执行等压余压控制放气活门关到最小开度EF段下降程序飞行电门在“飞行”位起落架空地电门在“AIR

18、”位放气活门放气活门逐渐开大FG段预增压程序飞行电门在“飞行”位起落架空地电门在“地”位放气活门开到保证舱内的预增压压力第28页/共33页第五节 空调系统维护座舱增压系统工作检查：压力调节器工作检查；释压活门、内释压活门工作检查；座舱气密性检查，动压试验；座舱完整性强度检查，静压试验。动压试验：给座舱增压到规定的压力后，停止增压，用压力表测定在规定时间间隔内压力的下降数值是否在维护手册规定的范围内，以检查座舱气密性。静压实验：给座舱增压到规定的实验值，并保持压力稳定，观察飞机蒙皮外部有无裂纹、变形、凸起，铆钉是否有变形松动等情况。座舱增压故障查找：故障分析图表：在飞机维护手册中给出的一种图表，该图表给出了常见故障的可能原因、查找程序和排除方法。故障分析图表使用方法：1. 在表中找