温度控制系统飞机结构与系统课件

温度控制系统主讲人：袁先垚《飞机结构与系统》01.温控原理02.温控主要组件目录contents温度控制系统座舱温度控制就是使座舱内的空气温度保持在要求的预定温度范围内。现代飞机的座舱温度控制系统采用微型计算机控制，为机上人员在各种飞行条件下提供适宜的座舱环境温度。一、温控原理从流量控制活门来的一定流量的空气，通过温度控制活门分成两路。一路到制冷组件使其降温，称为“冷路”，另一路不经制冷，称为“热路”。温度控制器接受预定的温度和座舱反馈的实际温度，进行比较后，输出与温度偏差成正比的电流，控制温度控制活门，调节冷热路流量,从而进行温度控制。为减小温度调节过程中的超调量，在控制系统中加入温度变化速率反馈，由管路上的温度预感器提供输入信号。温度控制系统是个闭环的电子式温度伺服系统。当供气管道温度过高时，供气极限温度传感器向温度控制器发出信号，驱动温度控制活门向冷路全开方向转动。当温度控制器出现故障时,可进行人工温度控制，即驾驶员直接通过人工温控电门向温度控制活门发送控制信号,控制座舱温度的变化。二、温控主要组件1）温度传感器作用是感受所控制对象的温度，并将温度信号转换为电气、位移、变形等信号，输入控制器，是信号感受和转换元件。现代飞机座舱温度控制系统中常用的温度传感器为电传感器，一般使用热敏电阻温度传感器，是一种负温度系数的电阻，即随着温度的升高，电阻值减小。在室温情况下，其灵敏度高,工作温度范围大。温度控制系统的温度传感器主要有座舱温度传感器、供气管道预感温度传感器和供气管道极限温度传感器。二、温控主要组件座舱温度控制的指挥中心，它接收来自座舱温度传感器、供气管道温度传感器、供气管道极限温度传感器及温度选择器过来的信号，经过合成放大后向温度控制活门发出指令，控制活门的开度。2）温度控制器电子式座舱温度控制器的基本工作原理是电桥原理。控制器内设有三个电桥，即温度电桥、预感电桥和极限温度控制电桥。二、温控主要组件3）温度控制活门用于控制空调系统冷、热路空气的混合比例。有双活门和单活门两种类型。二、温控主要组件4）制冷组件作用是降低冷路中空气的温度，为温度控制系统提供冷空气。现代飞机空调系统的制冷组件按工作原理分为蒸发循环制冷组件和空气循环制冷组件两种。航空蒸发循环制冷系统与地面制冷设备中的蒸发压缩式制冷循环工作原理一致：是利用制冷剂的相态变化来带走空气中的热量，它可使系统中的空气温度在进入座舱或设备舱之前就显著地降低。早期采用氟利昂作为制冷剂，因氟利昂对环境破坏较大，现釆用对臭氧没有破坏作用的四氟乙烷作为氟利昂的替代品。二、温控主要组件①蒸发循环制冷二、温控主要组件蒸发循环制冷系统的主要部件包括压缩机、冷凝器、制冷剂容器、热膨胀阀和蒸发器等。蒸发循环制冷原理压缩机是蒸发循环制冷系统的核心元件，作用是将来自蒸发器的低压气态制冷剂增压，变为高压气态；高压制冷剂经管道流入冷凝器，通过冷凝器向外散热液化成高压液体，制冷剂的液化潜热由冷凝器散发给周围介质；高压液体制冷剂流向容器进口，然后通过内部管路流出容器，确保流向下游的制冷剂中不含气泡；高压液态制冷剂流向热膨胀阀，经膨胀后，变为低压液态制冷剂，流入蒸发器；在蒸发器内，低压液态制冷剂蒸发吸热，变为低压气体，将流经散热器的热空气降温为冷空气，供向座舱。制冷剂从散热器流岀后，应完全变为低压蒸气，再经过管道进入压缩机。二、温控主要组件制冷剂在蒸发循环系统内往复循环，利用其相态的变化，不断从蒸发器吸收热量,然后将热量输送到冷凝器散发出去，因此，蒸发循环制冷原理又被称为“热泵”原理。二、温控主要组件蒸发循环制冷系统的制冷系数较高，经济性好；受外界环境变化的影响不大，基本上与飞行速度和高度无关；制冷温度控制精确，可把制冷效果准确地调定在所需要的点上；解决了地面停机和低空除湿问题。但该系统整套系统质量较大且可维护性相对差。蒸发循环制冷系统在早期民航机上获得普遍应用，目前民航飞机上已经很少作为空调系统的单独制冷系统使用。优点：缺点：二、温控主要组件②空与循环制冷主要是采用由发动机带动的座舱增压器或者直接由发动机引出的高温高压空气经过热交换器初步冷却后再经过涡轮进行膨胀，对外做功带动同轴的压气机、风扇或其他装置，高压空气中的热能就转变为机械功,本身的温度和压力大大降低，从而达到降温制冷的目的。1.空气循环制冷原理二、温控主要组件设备的重量轻、成本低、调节和控制方便、可靠性较高、检查和维护的工作量小、附件在飞机上的安排没有特殊要求，特别是其制冷介质（空气）可以输入座舱用于增压，使座舱通风、增压和冷却可由同一系统来完成。其性能系数、温度调节精度以及地面停机时系统工作的可靠性等方面不如蒸发循环制冷系统。由于其冷空气引入的是外界冲压空气，如无其他附加措施时，使用的高度和速度受一定的限制。优点：缺点：是把热量从一种载热介质传递给另一种载热介质的设备，若以加热流体为主要目的，则称为加热器；若以冷却热流体为主要目的，则称为散热器或冷却器。1）热交换器二、温控主要组件空气循环制冷系统中，起到制冷作用的元件包括热交换器和空气循环机。2.空气循环制冷的核心元件空气循环机是飞机空气循环制冷系统的核心部件，由于其制冷原理是气体通过涡轮膨胀做功降温，因此又被称做涡轮冷却器。涡轮冷却器由涡轮、负载和壳体构成。二、温控主要组件2）空气循环机（涡轮冷却器）高温气流进入涡轮进口的蜗壳，被引导至涡轮喷嘴环，气体的一部分压力能转换为动能。自喷嘴环喷出来的高速气流径向冲击涡轮叶片，使涡轮高速旋转，将气体内能转换为机械能，同时气体剧烈膨胀降温，起到制冷的作用。二、温控主要组件当涡轮转动