Система экологического контроля

редактировать
Панель управления для Boeing 737-800 ECS

Система экологического контроля (ECS) самолет самолет обеспечивает подачу воздуха, контроль температуры и герметизацию кабины для экипажа и пассажиров. Авионика охлаждение, обнаружение дыма и пожаротушение также обычно считаются частью системы экологического контроля самолета.

Содержание

  • 1 Обзор
  • 2 Подача воздуха
  • 3 Блок холодного воздуха
  • 4 Пневматическая система поршня
  • 5 Распределение воздуха
  • 6 Повышение давления
  • 7 Проблемы со здоровьем
  • 8 Сноски
  • 9 Ссылки

Обзор

Описанные ниже системы характерны для современных авиалайнеров Boeing, хотя детали для пассажирских самолетов от Airbus <77 по существу идентичны>и другие компании. Исключением был Concorde, у которого была установлена ​​дополнительная система подачи воздуха из-за большей высоты, на которой он летел, а также немного более высокого давления в кабине, которое он использовал.

Подача воздуха

На лайнерах воздух подается в ECS путем стравливания из компрессора ступени каждой газотурбинный двигатель перед камерой сгорания . температура и давление этого отбираемого воздуха варьируются в зависимости от того, какая ступень компрессора используется, и настройки мощности двигателя. Запорный клапан, регулирующий давление в коллекторе (MPRSOV), ограничивает поток по мере необходимости, чтобы поддерживать желаемое давление для последующих систем.

Для прохождения воздуха через систему необходимо определенное минимальное давление подачи, но желательно использовать как можно более низкое давление подачи, поскольку энергия, которую двигатель использует для сжатия отбираемого воздуха, недоступна для пропульсивная установка, страдает расход топлива. По этой причине воздух обычно забирается из одного из двух (или в некоторых случаях, таких как Boeing 777, трех) выпускных отверстий в разных местах ступени компрессора. Когда двигатель работает под низким давлением (малая тяга или большая высота), воздух забирается из выпускного отверстия с самым высоким давлением. Когда давление увеличивается (больше тяги или уменьшается высота) и достигает заданной точки перехода, запорный клапан высокого давления (HPSOV) закрывается, и воздух отбирается из порта более низкого давления, чтобы минимизировать потерю топливных характеристик. Обратное происходит при снижении давления в двигателе.

Для достижения желаемой температуры отбираемый воздух пропускается через теплообменник, называемый предохладителем . Отводимый от вентилятора двигателя воздух проходит через предохладитель, расположенный в стойке двигателя , и поглощает избыточное тепло от отбираемого для обслуживания воздуха. Регулирующий воздушный клапан вентилятора (FAMV) изменяет поток охлаждающего воздуха для регулирования конечной температуры воздуха, отбираемого для обслуживания.

Блок холодного воздуха

Основным компонентом для функционирования «блока холодного воздуха» (CAU) является охлаждающее устройство «Air Cycle Machine » (ACM). На некоторых самолетах, в том числе на ранних самолетах Boeing 707, использовалось парокомпрессионное охлаждение, подобное тому, которое используется в домашних кондиционерах.

ACM не использует фреон : воздух сам по себе является хладагентом. ACM предпочтительнее устройств с паровым циклом из-за меньшего веса и требований к обслуживанию.

Большинство лайнеров оснащены «упаковками», что означает P повторное кондиционирование A ir C кондиционирование K его. Расположение блока (ов) кондиционирования воздуха (A / C) зависит от конструкции самолета. В некоторых конструкциях они устанавливаются в «обтекателе крыла к корпусу» между двумя крыльями под фюзеляжем. На других самолетах (Douglas Aircraft DC-9 Series ) блоки A / C расположены в хвостовой части. Пакеты самолетов на McDonnell Douglas DC-10 / MD-11 и Lockheed L-1011 расположены в передней части самолета под кабина экипажа. Почти на всех лайнерах есть по две упаковки, хотя более крупные самолеты, такие как Boeing 747, Lockheed L-1011 и McDonnell-Douglas DC-10 / MD-11 есть три.

Количество отбираемого воздуха, поступающего в блок кондиционирования, регулируется «клапаном управления потоком» (FCV). На каждую пачку устанавливается один FCV. Нормально закрытый «стопорный клапан» предотвращает попадание воздуха из левой спускной системы в правый блок (и наоборот), хотя этот клапан может быть открыт в случае выхода из строя одной выпускной системы.

После FCV находится блок холодного воздуха (CAU), также называемый холодильной установкой. Есть много различных типов CAU; однако все они используют типичные основы. Отводимый воздух поступает в первичный «теплообменник набегающего воздуха», где он охлаждается набегающим воздухом, расширением или их комбинацией. Затем холодный воздух поступает в компрессор, где повышается давление, что нагревает воздух. Проход через вторичный «теплообменник набегающего воздуха» охлаждает воздух, поддерживая высокое давление. Затем воздух проходит через турбину, которая расширяет воздух, чтобы еще больше уменьшить тепло. Аналогично турбонагнетателю, компрессор и турбина находятся на одном валу. Энергия, извлекаемая из воздуха, проходящего через турбину, используется для питания компрессора. Затем воздушный поток направляется в воздухонагреватель перед тем, как он проходит в конденсатор, чтобы быть готовым к откачке воды с помощью водоотделителя

Затем воздух проходит через водоотделитель, где воздух движется по спирали. его длина и центробежные силы заставляют влагу выбрасываться через сито к внешним стенкам, где она направляется в канализацию и выбрасывается за борт. Затем воздух обычно проходит через коагулянт водоотделителя или носок. Носок удерживает грязь и масло из отбираемого от двигателя воздуха, чтобы воздух в салоне был более чистым. Этот процесс удаления воды предотвращает образование льда и засорение системы, а также предотвращает запотевание кабины и кабины при работе на земле и на малых высотах.

Для САУ с начальной загрузкой ниже нуля влага извлекается до того, как достигнет турбины, так что можно достичь минусовых температур.

Температура воздуха на выходе из блока регулируется путем регулирования потока через «систему набегающего воздуха» (ниже) и регулирования «клапана регулирования температуры» (TCV), который обходит часть горячего отбираемого воздуха вокруг ACM и смешивает его с холодным воздухом после турбины ACM.

Пневматическая система поршневого типа

«Впускное отверстие для набегающего воздуха» представляет собой небольшой совок, обычно расположенный на «обтекателе крыла к корпусу». Почти во всех лайнерах используется регулируемая заслонка на впуске набегающего воздуха для регулирования количества охлаждающего воздуха через первичный и вторичный теплообменники набегающего воздуха.

Для увеличения возврата набегающего воздуха почти на всех лайнерах используются регулирующие лопатки на выпуске набегающего воздуха. «Вентилятор набегающего воздуха» в системе нагнетания обеспечивает поток набегающего воздуха через теплообменники, когда самолет находится на земле. Почти все современные самолеты с неподвижным крылом используют вентилятор на общем валу с ACM, приводимый в действие турбиной ACM.

Распределение воздуха

Отработанный воздух блока кондиционирования направляется в герметичный фюзеляж, где он смешивается с отфильтрованным воздухом от рециркуляционных вентиляторов и подается в «смесительный коллектор». Почти на всех современных лайнерах воздушный поток составляет примерно 50% «наружного воздуха» и 50% «фильтрованного воздуха».

В современных лайнерах используются «высокоэффективные улавливающие частицы» фильтры HEPA, которые задерживают более 99% всех бактерий и сгруппированных вирусов.

Воздух из «смесительный коллектор» направлен к верхним распределительным соплам в различных «зонах» самолета. Температуру в каждой зоне можно регулировать путем добавления небольшого количества «воздуха для обрезки», который представляет собой воздух с низким давлением и высокой температурой, отводимый от блока A / C перед TCV. Воздух также подается в отдельные «газовые» форточки. Вращающийся регулятор на вентиляционном отверстии можно повернуть, чтобы отрегулировать вентиляцию между полным отсутствием выхода воздуха и довольно сильным ветерком.

Вентиляционные отверстия Гаспера над пассажирскими сиденьями Боинг 737 -800

Гасперы обычно получают воздух из блоков кондиционирования на борту самолета, которые, в свою очередь, получают сжатый чистый воздух из ступеней компрессора. реактивных двигателей самолета или на земле от вспомогательной силовой установки (ВСУ) или наземного источника. В кабине находится главный пульт управления газовыми тормозами; Газперы часто временно отключаются на определенных этапах полета (например, во время взлета и набора высоты), когда необходимо минимизировать нагрузку на двигатели из-за требований стравливания воздуха.

Повышение давления

Выпускной клапан и клапан сброса давления на Боинг 737-800

Поток воздуха в фюзеляж примерно постоянный, а давление поддерживается за счет изменения открытия выпускного клапана "(OFV). Большинство современных реактивных лайнеров имеют один OFV, расположенный в нижней задней части фюзеляжа, хотя некоторые более крупные самолеты, такие как Boeing 747 и 777, имеют два.

На случай отказа закрытого клапана OFV предусмотрены как минимум два предохранительных клапана положительного давления (PPRV) и как минимум один предохранительный клапан отрицательного давления (NPRV) для защиты фюзеляжа от избыточного и пониженного давления.

Давление в кабине самолета обычно повышается до «высоты кабины» 8000 футов или меньше. Это означает, что давление составляет 10,9 фунтов на квадратный дюйм (75 кПа), что соответствует давлению окружающей среды на высоте 8000 футов (2400 м). Обратите внимание, что чем ниже высота кабины, тем выше давление. Давление в кабине контролируется "графиком давления в кабине", который связывает высоту каждого самолета с высотой кабины. Новые авиалайнеры, такие как Airbus A350 и Boeing 787, будут иметь меньшую максимальную высоту салона, что поможет снизить утомляемость пассажиров во время полетов.

Атмосфера на типичных для авиалайнерах высотах полета обычно очень сухая и холодная; внешний воздух, закачиваемый в кабину во время длительного полета, может вызвать конденсацию, которая, в свою очередь, может вызвать коррозию или электрические неисправности, и, таким образом, устраняется. Следовательно, когда влажный воздух на более низких высотах встречается и втягивается, ECS сушит его с помощью цикла нагрева и охлаждения и водоотделителя, упомянутого выше, так что даже при высокой внешней относительной влажности внутри кабины он обычно не намного выше. относительная влажность не более 10%.

Хотя низкая влажность в салоне имеет преимущества для здоровья, предотвращая рост грибка и бактерий, низкая влажность вызывает высыхание кожи, глаз и слизистых оболочек и способствует обезвоживание, приводящее к усталости, дискомфорту и проблемам со здоровьем. В одном исследовании большинство бортпроводников сообщали о дискомфорте и проблемах со здоровьем из-за низкой влажности. В заявлении для Конгресса США в 2003 году член Комитета по качеству воздуха в пассажирских салонах коммерческих самолетов сказал, что «низкая относительная влажность может вызвать некоторый временный дискомфорт (например, пересыхание глаз, носовых проходов и кожи)., но другие возможные краткосрочные или долгосрочные эффекты не были установлены ».

Система контроля влажности в салоне может быть добавлена ​​к ECS некоторых самолетов, чтобы поддерживать относительную влажность на чрезвычайно низких уровнях, в соответствии с необходимостью для предотвращения конденсации. Кроме того, Boeing 787 и Airbus A350, используя в своей конструкции более устойчивые к коррозии композиты, могут работать при относительной влажности салона 16% на длительных рейсах.

Проблемы со здоровьем

Отводимый воздух поступает из двигателей, но отводится от двигателя перед камерой сгорания. Воздух не может проходить через двигатель в обратном направлении, кроме как во время остановки компрессора (по сути, обратной вспышки реактивного двигателя), поэтому отбираемый воздух не должен содержать загрязняющих веществ сгорания, образующихся при нормальной работе собственных двигателей самолета.

Однако в некоторых случаях углеродные уплотнения могут вытекать масло (содержащее потенциально опасные химические вещества) в отбираемый воздух, что в отрасли известно как испарение. Обычно с этим справляются быстро, так как отказ сальника сокращает срок службы двигателя.

Загрязнение масла из этого и других источников в моторном отсеке вызвало опасения по поводу здоровья со стороны некоторых правозащитных групп и повлекло за собой исследования, проведенные рядом академических институтов и регулирующих органов. Однако ни одно заслуживающее доверия исследование не предоставило доказательств существования заболевания, вызванного воздействием дыма.

Сноски

Ссылки

  • Объем HVAC Applications справочника ASHRAE Американского общества отопления, Ventilating and Air-Conditioning Engineers, Inc. (ASHRAE ), Атланта, Джорджия, 1999.
Последняя правка сделана 2021-05-19 11:43:50
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте