第六章飞机座舱环境控制系统

第6章飞机座舱环境控制系统飞机机体与系统第6章飞机座舱环境控制系统座舱环境控制概述飞机气源系统座舱增压系统座舱空气调节系统作业练习课程小结

第6章飞机座舱环境控制系统一、座舱环境控制概述座舱环境控制概述高空飞行的原因高空飞行对人的影响大气压力与高度的关系座舱环境的要求（1）座舱压力的要求（2）座舱温度湿度的要求（3）座舱换气的要求第6章飞机座舱环境控制系统一、座舱环境控制概述座舱环境控制概述高空飞行的原因（1）高空飞行的有利条件无云且风速、风向稳定，气象条件好；燃气涡轮发动机耗油率低，经济性好。（2）高空飞行的不利因素缺氧、低压、低温。为了利用高空飞行的有利条件，克服不利因素，现代运输机通常采用气密座舱和空调系统，才能保证乘员的生理需求和安全舒适。第6章飞机座舱环境控制系统一、座舱环境控制概述座舱环境控制概述高空飞行对人的影响（1）高空缺氧10000英尺（3000米）轻度缺氧，血液含氧饱和度为90％，长时间停留感头疼和疲劳。15000英尺（4500米）中度缺氧，血液含氧饱和度为81％，感嗜睡、头疼，嘴唇和指甲发紫，视力和判断力减弱，气促和心跳加快以及情绪变化。22000英尺（6700米）严重缺氧，血液含氧饱和度为68％，人会产生惊厥，丧失意识直至死亡。25000英尺（7600米）血液含氧饱和度为50～55％，人在5分钟内失去知觉。第6章飞机座舱环境控制系统一、座舱环境控制概述座舱环境控制概述高空飞行对人的影响（1）高空缺氧缺氧程度与视觉机能减退的关系高度(m)视觉机能1200夜视力↓3000空间视觉↓4500视觉辨别↓视敏度↓5500昼间视力↓6000视野缩小↓第6章飞机座舱环境控制系统一、座舱环境控制概述座舱环境控制概述高空飞行对人的影响（2）高空低气压胃肠胀气大气压力降低时，胃肠道内气体迅速膨胀，来不及排出引起腹胀、腹痛。高空减压病组织体液中溶解的氮气析出形成气泡，堵塞血管或压迫局部组织，引起关节痛、皮肤瘙痒或刺痛、咳嗽、胸痛等。压力变化率太大，会产生耳鸣、晕眩、恶心人体对压力增加更为敏感，所以飞机下降时耳疼严重（压耳）

第6章飞机座舱环境控制系统一、座舱环境控制概述座舱环境控制概述高空飞行对人的影响（2）高空低气压体液沸腾气压高度19000米时，组织体液开始沸腾，皮下组织气肿、心脏扩张受损而导致死亡。爆炸减压气压迅速降低导致减压综合症和肺损伤。其危害性取决于减压时间和余压大小。发生爆炸减压事故后的安全措施迅速将飞机下降到3,000m左右的安全高度尽快使用氧气设备第6章飞机座舱环境控制系统一、座舱环境控制概述座舱环境控制概述高空飞行对人的影响（3）高空低温体温下降，出现寒战、手脚僵硬，主观上不能忍受，工作效率下降。

第6章飞机座舱环境控制系统一、座舱环境控制概述座舱环境控制概述大气压力与高度的关系

第6章飞机座舱环境控制系统一、座舱环境控制概述座舱环境控制概述座舱环境的要求（1）座舱压力的要求座舱高度Hc：座舱内空气绝对压力所对应的海拔高度。舒适座舱高度：0~2400米（0~8000英尺）安全座舱高度：3000米（10000英尺）最大座舱高度：4500米（15000英尺）座舱高度（压力）变化率的要求座舱高度变化率dHc/dt：座舱高度的变化快慢程度。上升率≤500英尺/分钟下降率≤350英尺/分钟座舱余压：飞机气密座舱内外大气压力之差。干线客机：最大余压为7~9PSI（约0.5~0.63kg/cm2）支线客机：最大余压为5~7PSI（约1.75kg/cm2）

第6章飞机座舱环境控制系统一、座舱环境控制概述座舱环境控制概述座舱环境的要求（2）座舱温度湿度的要求飞机座舱空调温度一般在17～24℃。短时飞行（低于4小时）旅客机座舱低湿度影响不明显，相反应对向客舱的供气进行除水处理。（3）座舱通风换气的要求用于保证座舱空气压力、温度和新鲜度；换气次数不少于25～30次/小时（4）座舱气密性的要求气密座舱漏气的程度。（5）增压座舱强度的要求根据压差载荷和总体受力特点设计。

第6章飞机座舱环境控制系统座舱环境控制概述飞机气源系统座舱增压系统座舱空气调节系统作业练习课程小结

第6章飞机座舱环境控制系统二、飞机气源系统飞机气源系统飞机引气的来源飞机引气的功用引气的调节与控制典型飞机气源系统举例（1）B737气源系统（2）B747气源系统第6章飞机座舱环境控制系统二、飞机气源系统飞机气源系统飞机引气的来源（1）气源系统的定义气源系统是提供具有一定流量、压力和温度的增压空气到用压系统。（2）飞机引气的来源现代民航喷气式客机的气源主要来自发动机压气机、辅助动力装置（APU）或地面气源。飞机正常飞行时的气源是由发动机压气机引气提供的；在地面和空中一定条件下可使用辅助动力装置引气；在地面还可以使用地面气源。。

第6章飞机座舱环境控制系统二、飞机气源系统飞机气源系统飞机引气的来源（2）飞机引气的来源发动机引气

APU引气地面气源车

第6章飞机座舱环境控制系统二、飞机气源系统飞机气源系统飞机引气的来源（2）飞机引气的来源发动机引气——活塞发动机引气（废气涡轮增压器）

第6章飞机座舱环境控制系统二、飞机气源系统飞机气源系统飞机引气的来源（2）飞机引气的来源发动机引气——涡轮发动机引气（压气机引气）

采用压气机引气是现代旅客机气源系统的主要形式，双转子涡轮风扇发动机的压气机分为低压压气机和高压压气机。为了降低从压气机引气对发动机功率造成的损耗，并使燃油消耗最小，许多现代客机都采用两级引气，即从高压压气机的低压级和高压级分别引气

压气机引气会损失发动机功率，降低发动机性能。

第6章飞机座舱环境控制系统二、飞机气源系统飞机气源系统飞机引气的来源（2）飞机引气的来源发动机引气——涡轮发动机引气（压气机引气）

第6章飞机座舱环境控制系统二、飞机气源系统飞机气源系统飞机引气的来源（2）飞机引气的来源

APU引气和地面气源车

第6章飞机座舱环境控制系统二、飞机气源系统飞机气源系统飞机引气的功用

空调与增压

气热防冰

发动机启动

饮用水、燃油及

液压油箱等系统

的增压

飞机的气动液压泵（ADP）、前缘襟翼气动马达和大型飞机的货舱加热

第6章飞机座舱环境控制系统二、飞机气源系统飞机气源系统飞机引气的调节与控制气源系统由增压供气源和供气参数控制两部分组成。供气参数控制主要有以下功能：

限制引气压力

限制引气温度

提供引气关断功能

第6章飞机座舱环境控制系统二、飞机气源系统飞机气源系统典型飞机气源系统举例——B737

第6章飞机座舱环境控制系统二、飞机气源系统飞机气源系统典型飞机气源系统举例——B737

B737飞机在第5级和9级压气机

的位置处有两个引气口

在正常情况下，空气从低压级

引气口引出，此时高压级引气

关闭；当发动机在低功率下工

作时，低压引气压力不足，则

高压级引气活门自动打开，由

高压级引气口供气。第6章飞机座舱环境控制系统二、飞机气源系统飞机气源系统典型飞机气源系统举例——B747

B747飞机在第8级和14级压气机的位置处有两个引气口

在正常情况下，空气从中压级引气口引出，此时高压级引气关闭；当发动机在低功率下工作时，中压引气压力不足，则高压级引气活门自动打开，由高压级引气口供气。第6章飞机座舱环境控制系统二、飞机气源系统飞机气源系统典型飞机气源系统举例——B747气源系统的调节与控制

来自发动机压气机的引气经过压力调节关断活门（PRSOV），它主要有三个作用：限制活门下游压力限制下游温度提供引气关断功能第6章飞机座舱环境控制系统二、飞机气源系统飞机气源系统典型飞机气源系统举例——B747引气温度控制

引气温度控制由预冷器系统完成包括预冷器及其控制活门预冷器作用限制限制引气温度。第6章飞机座舱环境控制系统二、飞机气源系统飞机气源系统典型飞机气源系统举例——B747引气温度控制

引气温度控制由预冷器系统完成包括预冷器及其控制活门预冷器作用限制限制引气温度。第6章飞机座舱环境控制系统二、飞机气源系统飞机气源系统典型飞机气源系统举例——B747引气压力控制

引气压力控制由压力调节和关断活门（简称“PRSOV”）完成。PRSOV活门及控制器本身并不具有专门的限温装置，它的限温控制是通过减小PRSOV活门的开度来实现的。当预冷器下游（热路）温度过高时，PRSOV活门会逐渐关小。第6章飞机座舱环境控制系统座舱环境控制概述飞机气源系统座舱增压系统座舱空气调节系统作业练习课程小结

第6章飞机座舱环境控制系统三、座舱增压系统座舱增压系统

座舱增压的原理座舱增压的方法座舱压力要求座舱增压制度座舱增压调节方式座舱增压应急处置第6章飞机座舱环境控制系统三、座舱增压系统座舱增压系统座舱增压的原理增压空气由座舱空气分配系统供入座舱，为座舱加温后，经排气活门排出机外。排气量应增大，座舱内压力下降；排气量应减小，座舱内压力升高。排气活门的排气量取决于活门的开度和座舱内外的压差。座舱内绝对压力大小取决于排气活门的开启程度，座舱压力变化率取决于排气活门的开启（或关闭）速率。

第6章飞机座舱环境控制系统三、座舱增压系统座舱增压系统座舱增压的方法座舱压力影响因素空气净流入量＝供气量－排气量－漏气量净流入量>0，压力↑；净流入量越大，压力增加越快。反之，亦然。座舱调压的基本方法（座舱压力控制系统）控制排气活门开度，调节座舱排气量大小。

第6章飞机座舱环境控制系统三、座舱增压系统座舱增压系统座舱压力要求座舱高度：座舱压力的另一种表示方法。座舱内空气的绝对压力值所对应的标准气压高度。CCAR25.841、FAR25.841规定当飞机以最大飞行高度飞行时，座舱及行李舱的气压高度不得超过2400米（8000ft）。座舱爬升率不超过500ft/min座舱下降率不超过350ft/min

第6章飞机座舱环境控制系统三、座舱增压系统座舱增压系统座舱压力要求CCAR25.841、FAR25.841规定旅客机座舱调压系统至少必须装有两个排气活门、两个安全活门、紧急释压活门、负压释压活门、自动或人工压力调节器以及显示座舱高度、余压和座舱高度变化率的仪表和座舱高度警告装置。余压：座舱内外部空气的压力差IATA规定亚音速客机的最大压差范围是在400-440mmhg

第6章飞机座舱环境控制系统三、座舱增压系统座舱增压系统座舱压力制度

座舱压力制度是指飞机座舱内压力（即座舱高度）随飞机飞行高度的变化关系，又称为座舱调压规律。座舱压力制度表示座舱压力控制系统处于平衡状态时的静态调节特性。目前民航飞机常用的压力制度有两种：适用于低速飞机的三段式压力制度和现代客机采用的直线式（或近似直线式）压力制度。

第6章飞机座舱环境控制系统三、座舱增压系统座舱增压系统座舱压力制度

三段式压力制度

第6章飞机座舱环境控制系统三、座舱增压系统座舱增压系统座舱压力制度

直线式压力制度

第6章飞机座舱环境控制系统三、座舱增压系统座舱增压系统座舱增压调节方法气动式压力调节控制信号为气压信号。排气活门开关动力是控制气压（基准气压）与座舱压力之差。缺点：精度较差；易卡滞。电子电动式压力调节控制信号：电信号排气活门开关动力：电动机特点：可以自动工作，也可以人工控制

第6章飞机座舱环境控制系统三、座舱增压系统座舱增压系统座舱增压调节方法压力调节自动模式

第6章飞机座舱环境控制系统三、座舱增压系统座舱增压系统座舱增压应急处置故障：自动失效处置：转为备用故障：备用也失效处置：转为人工增压失效原因活门失效；结构受损伤；引气失效等尽快按程序戴上氧气面罩，用人工方式尽快关闭排气活门；必要时紧急下降到安全高度或最大航路安全高度。

第6章飞机座舱环境控制系统座舱环境控制概述飞机气源系统座舱增压系统座舱空气调节系统作业练习课程小结

第6章飞机座舱环境控制系统四、座舱空气调节系统座舱空气调节系统

制冷原理制冷系统分类座舱温度控制系统座舱湿度控制系统座舱空气调节系统举例第6章飞机座舱环境控制系统四、座舱空气调节系统座舱空气调节系统为什么要制冷？

座舱气源系统引气通常是经过压缩的空气，根据物理学知识，压缩空气会使空气温度升高，引气系统的温度调节装置主要是限制过高的引气温度，使引气达到舒适的温度仍需要对引气进行制冷降温。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

第6章飞机座舱环境控制系统四、座舱空气调节系统座舱空气调节系统制冷系统分类外循环制冷系统（冷气来自外部空气）

优点：引入空气为新鲜空气，有利于保持座舱空气含氧量。缺点：损失较多的发动机功率内循环制冷系统（冷气来自座舱内部空气循环再冷却）优点：损失较少的发动机功率缺点：引入空气为座舱内部空气，使空气混种，降低含氧量。

第6章飞机座舱环境控制系统四、座舱空气调节系统座舱空气调节系统制冷系统分类——外循环制冷系统

简单式空气循环制冷系统（小飞机）原理：由发动机或座舱增压器引出的高温高压空气，先经过初级热交换器和第二级热交换器冷却，然后在涡轮中膨胀降温，供向座舱空调系统。涡轮所驱动的风扇抽吸热交换器的冷边空气。

第6章飞机座舱环境控制系统四、座舱空气调节系统座舱空气调节系统制冷系统分类——外循环制冷系统

简单式空气循环制冷系统（小飞机）组成：热交换器——散热、冷却涡轮冷却器（ACM）：涡轮——降温、冷却风扇——消耗涡轮输出功，地面时抽吸外界环境空气优点：地面具有制冷能力缺点：引气压力应较高；高空飞行时易出现涡轮超转第6章飞机座舱环境控制系统四、座舱空气调节系统座舱空气调节系统制冷系统分类——外循环制冷系统

升压式空气循环制冷系统（中型飞机）原理：引气先经过初级热交换器预冷后再次被压气机压缩，并经过第二级热交换器，然后流入冷却涡轮，在冷却涡轮中空气膨胀到所需的座舱空气压力，同时将热能转换为轴功率并用于带动升压式装置的压气机第6章飞机座舱环境控制系统四、座舱空气调节系统座舱空气调节系统制冷系统分类——外循环制冷系统

升压式空气循环制冷系统（中型飞机）组成：热交换器——散热、冷却涡轮冷却器（ACM）：涡轮——降温、冷却压气机——消耗涡轮输出功，提高涡轮进口压力优点：引气压力较低时可获得相应的制冷量；高空飞行时不会出现涡轮超转。缺点：在地面无制冷能力第6章飞机座舱环境控制系统四、座舱空气调节系统座舱空气调节系统制冷系统分类——外循环制冷系统

三轮式空气循环制冷系统（大型飞机）原理：在升压式空气循环系统的基础上增加风扇，可以由压气机带动风扇提供冲压空气，增加地面运行能力第6章飞机座舱环境控制系统四、座舱空气调节系统座舱空气调节系统制冷系统分类——外循环制冷系统

升压式空气循环制冷系统（大型飞机）组成：热交换器——散热、冷却涡轮冷却器（ACM）：涡轮——降温、冷却压气机——消耗涡轮输出功，提高涡轮进口压力风扇——地面时提供热交换器的冷却空气优点：引气压力较低时可获得相应的制冷量；高空飞行时不会出现涡轮超转；在地面有制冷能力第6章飞机座舱环境控制系统四、座舱空气调节系统座舱空气调节系统制冷系统分类——内循环制冷系统

原理：利用液态制冷剂的相变来吸收空气中的热量，它可使系统中的空气在进入座舱或设备舱之