飞机空调系统PPT课件

89.876
674.12
0.8870
79.501
596.30
0.7846
70.121
525.95
0.6920
61.660
462.49
0.6085
54.048
405.39
0.5334
47.217
354.16
0.4660
41.105
308.31
0.4057
35.651
267.40
0.3519
30.800
温 度 控 制 活 门
人工控制电门
温度 选择器
制冷 组件
混合室
温度 控制器
座舱
压力控制器
座舱 高度 余 高度 变化率 压
6.3-01
温度控制系统主要附件
➢ 温度传感器
➢ 热敏电阻传感器（负温度系数，热灵敏性较好） ➢ 电阻丝温度传感器（正温度系数） ➢ 热电偶温度传感器（电压与热端温度成正比）
➢ 温度控制活门
➢ 当襟翼放下到某一角度时，打开 ➢ 在地面主发供气时打开 ➢ APU和地面气源供气时关闭
6.2-06
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
➢工作
调节器
➢ 出口压力 45PSI
➢ 过压关断 180PSI
➢ 反向关断 -0.18PSI
度
/0 1.0996 1.0489 1.0000 0.9075 0.8217 0.7423 0.6689 0.6012 0.5389 0.4817 0.4292 0.3813 0.3376 0.2978 0.2546 0.2176 0.1860 0.1590
二、高空环境对人体生理影响 ➢ 高空缺氧
➢ 仅适用于低速飞机
6.4-02
电子式座舱压力控制器
➢ 原理
➢ 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
环境压力
压
座舱压力
力
控
巡航高度
制
着陆高度
器
➢ 工作模式
➢ 自动模式 ➢ 备用模式 ➢ 人工直流模式 ➢ 人工交流模式
马达
(交流/直流)
放气活门
(开/关及速率)
控制方法
放气活门位置
A点 B－C段 C－D段 D－E段
不增压程序 飞行电门在“地”位 起落架空地电门在“地”位
预增压程序 飞行电门在“飞行”位 起落架空地电门在“地”位
爬升程序
飞行电门在“飞行”位 起落架空地电门在“AIR”
位
巡航程序 巡航程序执行等压余压控制
全开位 由全开关小到一定位置 随飞行高度增加逐渐关小
关到最小开度
E－F段 F－G段
下降程序 预增压程序
飞行电门在“飞行”位 起落架空地电门在“AIR”
位
飞行电门在“飞行”位 起落架空地电门在“地”位
逐渐开大 开到保证舱内的预增压压力
停机点 不增压
飞行电门在“地”位
全开位
起落架空地电门在“6地.4”-0位8
安全措施
➢ 外释压活门（安全活门）
➢ 控制最大余压值，释放超出最大余压的压力
➢ 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：污染气源并对发动机性能有影响（功率损失）
6.2-03
二、空气清洁器
➢ 安装部位
➢ 一级热交换器的入口处
➢ 作用
➢ 清除引气中的杂质，防止一级热交换器堵塞
➢ 构造
➢ 进气道周边百叶窗式叶片 ➢ 控制活门（利用襟翼位置电门来控制）
➢ 工作情况—高空关闭、低空打开
➢ 极限温度控制电桥：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
6.3-03
6.3.2 制冷组件
一、蒸发循环制冷
➢ 原理：利用制冷剂（冷媒）状态的变化完成热量的转移 ➢ 制冷剂：氟利昂R12
6.4-03
主要附件
➢ 压力控制器
➢ 根据环境压力、座舱压力、巡航高度和着陆机场高度确定 飞机起飞、爬升、巡航、下降、着陆阶段增压控制规律， 发出控制信号到排气活门的马达，驱动放气活门
➢ 马达
➢ 交流马达——自动与人工交流工作模式 ➢ 直流马达——备用及人工直流工作模式
➢ 排气活门
➢ 后排气活门
➢ 在工作过程中，后排气活门经常处于调节状态，用以调节座舱内 的空气压力
6.3-20
6.4 压力控制系统
➢ 基本任务
➢ 保证在给定的飞行高度范围内，座舱的压力及其压力变化速率满足人 体生理要求
➢ 压力控制原理：控制座舱排气规律
➢ 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
监控信号
➢ 座舱压力制度
➢ 飞行过程中，座舱压力（座舱高度）随飞行高度的变化规律
➢ 通风量
➢ 每小时换气次数不低于25－30 次（约每2 分钟一次） ➢ 空气流速 0.2m/s
6.1-06
五、现代喷气客机空调系统基本组成和工作原理
压力
流
增压
调节
量 控
气源
和
制
关断 活门
活
门
温
制冷
度
组件
控 制
混合室
活
门
人工控制电门
温度 选择器
温度 控制器
6.1-07
座舱
压力控制器
座舱 高度 余
高度 变化率 压
➢温度控制
➢ 预冷器冷却引气（风扇）
➢ 出口气温 450℉
➢ 超温关断 490℉
6.2-07
➢流量控制活门
➢组成（组件活门）
➢ 文氏管 ➢ 调压器
➢原理（节流原理）
➢ 调压器感受喉部压力和进口 压差，控制活门开度，调节 气体流量
➢ 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
➢文氏管特性
➢ P2/P1≤0.528时，V2为音速，音速 阻塞
➢ P2/P1>0.528时，为亚音速流动， 流量随P2/P1的增加而减小
6.2-08
6.3 温度控制系统
6.3.1 空气循环式座舱温度控制基本原理
➢ 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，改变冷热路流量比从而控制温度
4、除湿系统
➢ 低压除水系统
6.3-12
➢ 低压水分离器
➢ 作用：分离和集聚即将进入分配系统的空气中的水汽 ➢ 构造：凝结聚集套、旁通活门、堵塞指示器
➢ 防冰方法
➢ 压差防冰活门：结冰后，防冰活门旁通涡轮冷却器，除冰 ➢ 35℉温控活门：调节进入水分离器的空气温度，保持在冰点以上
6.3-13
典型飞机空调温度控制系统
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 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 指甲发紫等
➢ 低压的危害
随着气压降低，人体会出现高空胃肠气胀和高空减压症
例如：
➢ 类型
P
➢ 三段式
P
➢ 直线式
➢ 压力控制器
➢ 气动式 ➢ 电子式
H
H
6.4-01
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
升压式
➢ 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，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
➢ 特点
➢ 高空制冷效果好 ➢ 在地面开车和滑跑时散热差，需加单独的地面散热风扇
6.3-10
3、涡轮压气机风扇式（三轮式）
去混合室
➢ 集前两种系统优点于一身，制冷效率高 6.3-11
➢ 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率，以控制温度 控制活门的开启、关闭的速度，从而减小超调量，防止温度波动
6.3-05
二 空气循环制冷 － 简单式
➢工作原理
➢热空气先经过热交换器（初级/二级）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，使温度近 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
➢特点
➢地面/低空制冷效率高 ➢高空制冷效率低
➢ 高空空气稀薄，风扇负载低
6.3-09
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15-26 ℃（最佳20-22℃） ➢ 湿度对人体影响主要是干燥，需供应饮料
➢ 其他影响因素
231.02
0.3040
26.499
198.76
0.2615
22.699
170.26
0.2240
19.399
145.50
0.1915
16.579
124.35
0.1636
14.170
106.28
0.1400
12.111
90.85
0.1195
6.1-02
密
(kg/m3) 1.3470 1.2849 1.2250 1.1117 1.0066 0.9093 0.8194 0.7364 0.6601 0.5900 0.5258 0.4671 0.4135 0.3648 0.3119 0.2666 0.2279 0.1948
6.1 环境控制系统概述
一、大气物理特性
➢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)
H
P/T
6.1-01
高度
H(m) -1000 -500
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000
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
6.1-03
➢ 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 ➢ 人体对压力增加更为敏感，所以飞机下降时耳疼严重 ➢ 爆炸减压，座舱在高空突然失密的情况下，压力变化率
223.25 -49.90
216.77 -56.38
216.65 -56.50
216.65 -56.50
216.65 -56.50
216.65 -56.50
压
力
P(kPa) 113.93
P(mmHg) 854.55
p/p0 1.1244
107.47
806.15
1.0607
101.325
760.00
1.0000
温度
T(K)
t(℃)
294.65
21.50
291.40
18.25
288.15
15.00
281.65
8.50
275.15
2.00
268.66
-4.49
262.17 -10.98
255.28 -17.47
249.19 -23.96
242.70 -30.45
236.22 -36.93
229.73 -43.42
➢ 臭氧 /噪声 /空气清洁度/密封舱通风
6.1-04
三、气密座舱的环境参数
➢ 温度 21±3℃ 温度场均匀
➢ 压力
➢ 座舱高度 8,000ft（超过10,000ft有警告） ➢ 余压控制是保证飞机飞行时结构安全，不同飞机余压
规定值不同，与飞机最大使用高度有关
➢ 压力变化率
➢ 爬升率≯500ft/min ➢ 下降率≯350ft/min
6.2 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
➢气源系统组成
➢增压供气源
➢ 发动机压气机引气 ➢ 增压器引气 ➢ APU引气 ➢ 地面气源车
➢ 内释压活门（负释压活门） ➢ 防止出现过大的负余压，当PC<-1.0PSI时，打开
➢ 压力均衡活门
➢ 压力均衡活门允许空气流进或流出货舱来保持货 舱压力与客舱压力一样
➢供气参数控制
➢ 压力/流量/温度
6.2-01
现代喷气客机增压气源
6.2-02
一、发动机引气
➢ 引气部位：喷气发动机的高压压气机
➢ 低压级引气 & 高压级引气 ➢ 低压级引气不足时，可以用高压级引气进行补充，低压级有单向活门，防止反流 ➢ 减少发动机功率的损耗
➢ 交输供气
➢ 由交输活门控制，装在两套系统的前排气活门辅助后排气活门工作，接收后排气活门的控制信号
6.4-04
现代民航客机自动模式座舱压力制度
D
A
B
C
E G
F
➢地面预增压/着陆预增压 ➢0.25PSI 转换压力
6.4-05
6.4-06
6.4-07
工作程序
起飞前，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