飞机结构与系统(第九章 座舱环境控制系统)

南京航空航天大学民航学院
座舱增压系统
二、增压控制原理 通过控制座舱供气量和排气量，控制座舱压力及其变化 规律。为保持压力控制与温度控制相互独立，飞机座舱压力 控制一般都采用保持供气量不变，而改变排气量的方法。
南京航空航天大学民航学院
座舱增压系统
三、主要控制参数 1. 座舱高度 一般不超过8000ft（2400m）。 2. 座舱高度变化率 爬升过程不超过500ft/min;下降 时不超过350ft/min。 3. 座舱余压 一般不超过8.6～9.1psi
座舱环境控制系统概述
三、克服不利环境的技术措施
2. 气密座舱（增压座舱） 3）气密座舱环境参数 • 座舱高度变化率 单位时间内座舱高度的变化速率。 – 飞机爬升或下降，其飞行高度的变化； – 座舱供气流量的突然变化。
南京航空航天大学民航学院
气源系统
现代民航大中型客机气源系统 提供具有一定流量、压力和温度的增压空气，以保证座 舱温度控制和增压控制。
座舱环境控制系统概述
二、大气物理特性及其对人体生理的影响 3. 大气物理特性对人体生理的影响 4）其他环境参数 • 臭氧 • 低浓度臭氧对人体无危害； • 在20～25km高度，臭氧浓度很大，可达大气的 6%~9%,对人体有毒性，会引起呼吸困难、嗅 觉失灵和视觉衰退，通常规定乘员舱内臭氧浓 度不超过0.2ppm; • 化学性质活泼，对飞机上的橡胶件有较强腐蚀 作用。
南京航空航天大学民航学院
空调系统
七、通风系统 • • 除去厨房、卫生间异味。 强迫空气流过区域 温度传感器
南京航空航天大学民航学院
空调系统
八、空调系统的非正常工作
1. 自动关断 1）超温关断 • 压气机出口超温； • 涡轮进口超温； • 座舱供气管路超温。 2）热交换器冷却空气流量过小关断 3）起飞爬升过程单发停车 2. 空调系统压气机出口空气超温故障 • 一级散热器散热空气量不足； • 引气控制失效； • 温控阀或控制器失效。 南京航空航天大学民航学院
1. 大气压力和温度 随高度的变化规 律：
温度随高度的变化
南京航空航天大学民航学院
座舱环境控制系统概述
二、大气物理特性及其对人体生理的影响
2. 民航客机巡航高度： 一般在对流层 （0－8/18km）飞行， • 温度、压力随高度降低 • 强烈对流 • 湿度、固态杂质随高度 迅速降低
南京航空航天大学民航学院
南京航空航天大学民航学院
座舱环境控制系统概述
三、克服不利环境的技术措施
2. 气密座舱（增压座舱） 3）气密座舱环境参数 • 座舱高度 座舱内空气的绝对压力值所对应的标准气压高度； – 一般要求飞机在最大设计巡航高度，必须能保持 大约2400m的座舱高度； – 现代一些大中型飞机，座舱高度达到10000ft（ 3050m）时告警。
南京航空航天大学民航学院
座舱环境控制系统概述
三、克服不利环境的技术措施
1. 供氧装臵 一般在4km左右高度开始供氧，适用于低空低速螺 旋桨飞机，也可作为喷气式客机气密座舱的补充方 式。
南京航空航天大学民航学院
座舱环境控制系统概述
三、克服不利环境的技术措施 2. 气密座舱（增压座舱） 在大环境中建立封闭的小环境。 • 调节座舱气压，保证机上人员有足够氧气分压； • 调节座舱温度。 1）气密座舱形式 • 大气通风式气密座舱 （适合20～25km 以下高度）
南京航空航天大学民航学院
空调系统
一、冷却系统
南京航空航天大学民航学院
空调系统
二、温度控制系统 控制冷热路空气的混合比例，从而控制驾驶舱和客舱的 温度。 • 纯混合比控制总供 气量不变，多用于 民航客机。 • 冷热路共同控制 • 热路控制 （现代大中型飞机）
ຫໍສະໝຸດ Baidu
南京航空航天大学民航学院
空调系统
二、温度控制系统
南京航空航天大学民航学院
空调系统
一、空气循环冷却系统
2. 涡轮压气机式（升压式）冷却系统 • 高空条件下，保障增压 • 高速条件下，制冷效果好； • 供气压力、量小； • 运行平稳，寿命长； • 地面状态制冷能力差。
南京航空航天大学民航学院
空调系统
一、冷却系统 3. 涡轮压气机风扇式（三轮式）冷却系统 • 兼有通风式和 升压式的优点； • 在现代大中型 民航飞机得到 广泛应用。
南京航空航天大学民航学院
空调系统
一、冷却系统 4. 湿度控制 在空气循环冷却系统中采用水分离器（除水器） • 低压除水 涡轮出口后除水， 用于中小型飞机， 需防结冰。
南京航空航天大学民航学院
空调系统
一、冷却系统 4. 湿度控制 • 高压除水 涡轮进口前除水， 效率高（0.95~0.98）， 用于大型客机， 不易结冰。
南京航空航天大学民航学院
空调系统
一、冷却系统 1. 涡轮风扇式（涡轮通风式）冷却系统 冲压空气 热交换器（P310）
顺流式 逆流式 叉流式
涡轮冷却
南京航空航天大学民航学院
空调系统
一、冷却系统 1. 涡轮风扇式（涡轮通风式）冷却系统 • 简单、轻便 • 地面停机可用 • 随飞行高度增加， 空气密度下降，风 扇负荷减小，涡轮 转速增加，影响涡 轮寿命。 • 军机应用较多
座舱环境控制系统概述
二、大气物理特性及其对人体生理的影响
3. 大气物理特性对人体生理的影响 1）大气压力 • 缺氧 无感觉区（2km以下）、完全代偿区（2～4km）。
高度（ft/m） 含氧饱和 度 8000/2438 10000/3048 15000/4572 90％以上 90％ 81％ 无明显反应 长期停留会出现头痛、疲劳 昏昏欲睡、头痛、嘴唇指甲发紫，视力、 判断力减弱，脉搏、呼吸加快。 症状
22000/6706
25000/7620
68％
50％
出现惊厥
不供氧则5分钟后失去知觉 南京航空航天大学民航学院
座舱环境控制系统概述
二、大气物理特性及其对人体生理的影响
3. 大气物理特性对人体生理的影响 1）大气压力 • 低压 随着压力的降低，人体会出现胀痛和气肿等症状。 严重时产生高空减压症，其三种形式： • 高空气胀 • 皮肤组织气肿 • 高空栓塞
•
旁路控制 保持冷却空气流量基本不变，改变热路流量。
南京航空航天大学民航学院
空调系统
三、再循环系统
通过将座舱空气的再循环 利用，减少用于座舱空调的 发动机引气。 大约50%空气来自于再循 环空气。
南京航空航天大学民航学院
空调系统
四、座舱空气分配系统 将调节好的空调空气输送到各个舱区。
南京航空航天大学民航学院
南京航空航天大学民航学院
气源系统
B737-800
南京航空航天大学民航学院
气源系统
典型飞机气源系统 高（中压）引气 引气活门 （PRSOV、调压关断阀） • 调压 • 关断 • 限制下游温度
预冷器控制 （737NG－ 199~229度）
南京航空航天大学民航学院
空调系统
控制通往座舱空气的流量、调节温度、排除空气中过多的 水分，最后将空调空气分配到座舱的各个出气口。 • 冷却系统 • 冲压空气系统 • 温度控制系统 • 再循环系统 • 分配系统
第九章 座舱环境控制系统 本章内容
座舱环境控制系统概述 气源系统 空调系统 蒸发循环冷却系统
座舱增压控制系统
飞机氧气系统
南京航空航天大学民航学院
座舱环境控制系统概述
一、座舱环境控制系统的基本任务
使飞机的座舱和设备舱在各种飞行条件下具有 良好的环境参数，以满足飞行人员、乘客和设备 的正常工作和生活条件。 座舱环境参数： • 座舱空气的温度、压力； • 温度、压力的变化速率； • 空气流量、流速、清洁度； • 噪音。
南京航空航天大学民航学院
座舱环境控制系统概述
二、大气物理特性及其对人体生理的影响 3. 大气物理特性对人体生理的影响 3）温度和湿度 • 温度 15~25度最适宜。 短时间温度变化过大易产生感冒症状。 • 湿度 取决于相对湿度。 • 高湿度 – 高温—“闷热” – 低温—“湿冷” • 低湿度 症状不明显，随时间增加而增加。 南京航空航天大学民航学院
蒸发循环冷却系统
改变液体压力，使液体在不 同温度蒸发、散热。 • 用于某些大型运输机； • 比空气循环系统有更大冷却 能力； • 地面发动机不工作时可用； • 重量、体积大，现代民航机 少用。 氟利昂：沸点39°F(3. 9°C)
南京航空航天大学民航学院
座舱增压系统
一、基本任务 保证在给定的飞行高度范围内，座舱的压力及其变化速 率满足乘员较舒适生存的需求，并保证飞机结构的安全。
南京航空航天大学民航学院
座舱环境控制系统概述
三、克服不利环境的技术措施 2. 气密座舱（增压座舱） 1）气密座舱形式 • 大气通风式气密座舱 优点： • 直接由发动机引气，温度较高； • 座舱所需供气量较少，对发动机影响不大； • 气密性要求相对较低，密封结构简单，易维护。 缺点： • 发动机工作状态变化时，会引起座舱供气不稳定。
南京航空航天大学民航学院
座舱环境控制系统概述
三、克服不利环境的技术措施
2. 气密座舱（增压座舱） 3）气密座舱环境参数 • 座舱余压 座舱内空气的绝对压力值与外部大气压力之差就是座 舱空气的剩余压力，简称余压。 – B747-400最大余压9.1psi(62.7kpa,0.62atm)；
南京航空航天大学民航学院
空调系统
四、座舱空气分配系统
南京航空航天大学民航学院
空调系统
五、货舱加温系统 • • • • 保持货舱温度高于冰点。主要加温方式： 气源系统热路空气（未与冷路空气混合）加温； 设备冷却系统排出的热空气加温； 货舱内部空气循环加温（加温风扇）； 客舱空气加温。
南京航空航天大学民航学院
空调系统
六、设备冷却系统 对电子设备进行冷却，保证 电子设备正常工作。
南京航空航天大学民航学院
座舱环境控制系统概述
三、克服不利环境的技术措施
2. 气密座舱（增压座舱） 2）气密座舱形式 • 再生式（自主式）气密座舱（适合25km以上高度） 与外界大气条件 完全无关。
南京航空航天大学民航学院
座舱环境控制系统概述
三、克服不利环境的技术措施
2. 气密座舱（增压座舱） 3）气密座舱环境参数 • 座舱温度 – 最舒适的座舱温度20～22度，正常保持在15～26 度； – 座舱温度场均匀，各处温差一般不超过±3度； – 座舱内壁和地板温度与舱内一致并高于露点。
南京航空航天大学民航学院
座舱环境控制系统概述
二、大气物理特性及其对人体生理的影响 3. 大气物理特性对人体生理的影响 4）其他环境参数 • 噪声 噪音作为一种能量形式，可以用频率、振幅、波长和 声压等参数表明。 • 频率：4000Hz以上声音具有强烈刺激。 • 声压（噪音量）：人耳能承受的最大噪声120dB 飞机噪声源：发动机、气动力，现代飞机达115～ 120dB以上。 座舱噪声量规定应在80～100dB以下。
南京航空航天大学民航学院
座舱环境控制系统概述
二、大气物理特性及其对人体生理的影响
大气物理特性主要指大气压力和温度随高度的 变化。 1. 大气压力和温度 随高度的变化规 律： 中纬度地区平均大气 参数为基准，定出国际 标准大气。
南京航空航天大学民航学院
座舱环境控制系统概述
二、大气物理特性及其对人体生理的影响
南京航空航天大学民航学院
座舱环境控制系统概述
二、大气物理特性及其对人体生理的影响
3. 大气物理特性对人体生理的影响 2）大气压力变化速度 • 飞机急剧上升或下降时 人体脏室内压力来不及与座舱压力平衡，引起 组织器官膨胀或压缩。 • 爆炸减压 座舱高空突然失密，座舱内外压力迅速平衡， 产生气浪冲击，导致高空缺氧、低温、低压。
座舱增压系统
五、应急增压控制
1. 正压释压活门 座舱内外压差超过一定值时打开，以释放多余座舱 压力，防止压差过大损坏飞机结构。 2. 负压活门 防止座舱内的压力低于座舱外的压力。 3. 座舱高度警告系统 座舱高度高于某值（一般为10000ft座舱高度左右） 时发出音响警告。
南京航空航天大学民航学院
座舱增压系统
四、正常增压控制
1. 自动方式
一般需输入巡航高度和机场标高。
2. 备用方式 3. 人工方式
南京航空航天大学民航学院
座舱增压系统
四、正常增压控制
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 地面不增压 起飞预增压 爬升阶段 巡航阶段 下降阶段 着陆预增压 停机不增压
预增压：防止起飞、着陆过程中飞机姿态的突然改变 使座舱压力波动。 南京航空航天大学民航学院