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[21空调] 飞机空调组件如何提供适宜的气体

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见习机务员

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发表于 2018-10-30 10:13:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
空调组件如何提供适宜的气体
飞机在零下五六十度的万米高空飞行时,如何使机舱内的温度保持在二十多度呢?答案就是在飞机强大的空调系统作用下实现该效果的,本文以B737-800为例讲解空调组件如何提供符合要求的气体。
一、概述
空调系统气源可分为两类,一类为从飞机系统引的热气流,该气流在空调组件作用下进入到机舱;另一类为外界的冲压空气,该路气体主要用来冷却从飞机系统引到空调组件的气体,使用完后直接排出。
对于冲压空气,大气中的空气从冲压进气门进入到冲压进气道,接着依次流经初级空调热交换器和次级空调热交换器,冷却完组件内的热气流后进入集气室,最后经过扩散筒排出机外。
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对于从飞机系统引入到空调组件的气流,来自APU或者发动机的气体经过组件流量控制和关断活门进入空调组件,先流到初级热交换器使温度降低,接着流经ACM(空气循环机)压气机以增大气体的做功本领,出来后流经次级热交换器继续降低气体温度,然后到再加热器再次降温,再经过冷凝器进一步降低温度以达到露点使水分离出来。去水的气体流回再加热器,温度升高后流入ACM涡轮,从ACM涡轮出来后气体再次进入冷凝器,温度升高后经过单向活门进入驾驶舱及混合总管。
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二、冲压空气的气路走向
新飞机采用的都是E-FLOW构型的冲压空气系统,本文以E-FLOW构型进行讲解。前SRADA(智能冲压空气进气门作动筒)位于冲压进气门上侧盖板内,打开盖板即可接近,该作动筒为电控电动型,SRADA通过ACAU接收襟翼位置信号和冲压空气温度传感器电阻变化信号控制冲压进气门和调整板,后SRADA位于冲压空气出气管道旁,接收来自前SRADA的信号,与前SRADA协同工作使得冲压空气温度传感器(位于ACM压气机出口与次级热交换器之间的管路上)的数值稳定在110度。SRADA通过改变前后调整板的位置改变进入冲压进气道的空气流量,通过导流门连杆作动导流门从而实现进气导流门的开关。飞机在地面时冲压进气门全开,起到防止冰块、石头等外来物进入进气道损伤空调部件的作用;飞在空中时冲压进气门全关,驾驶舱P5面板上空调/引气面板上有RAM DOOR FULL OPEN(冲压进气门全开)的灯指示,注意襟翼未完全收上时即使冲压进气门全关但是该灯依然亮,此时排气口的格栅未转动,直到襟翼全收上该灯才熄灭。在PZTC(组件区域温度控制器)上做自检可以测试冲压空气系统是否存在故障,若有故障则显示前SRADA、后SRAD或者冲压进气温度传感器故障。
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冲压空气经过冲压进气道进入初级热交换器和次级热交换器,冲压冷空气与空调组件内的热空气在热交换器内进行热传导,实现冷却组件空气的效果,经过热交换的冲压空气从扩散筒排出机外。ACM由压气机、涡轮、叶轮风扇组成,风扇位于次级热交换器扩散筒端,当飞机在地面时,由于空气与飞机的相对速度很低不能产生良好的冲压效果,风扇工作使集气室产生负压,外界空气被吸进热交换器;当飞机在空中高速飞行时,风扇不工作,冲压空气很顺畅的进入冲压进气道,同时打开扩散筒内的风扇旁通单向活门,气流通过该活门流进扩散筒再排出机外。
三、引气气体在组件的气路走向
组件引气气体来源有APU、发动机和地面气源车,气体通过流量控制和关断活门进入组件为空调提供热空气。流量控制和关断活门是电控气动型开关,控制进入空调组件气体的压力和流量,组件电门位置以及飞机相关系统的状态决定该活门的开度,当组件电门在OFF位时控制电路不得电活门处于关闭位;当组件电门在AUTO位时,若两边的空调正常工作则活门工作在低流量模式,若飞机在空中、襟翼收上且另外一侧的空调不工作则活门工作在高流量模式;当组件电门在HIGH位,且APU引气电门在ON位、APU工作转速高于95%时该活门工作在APU高流量模式。
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组件引气气体依次经过初级热交换器、ACM压气机、次级热交换器后进入再加热器,次级热交换器出来空气中夹杂着的水分由管子排到水分离器的水收集总管,热交换器的作用是冷却首次进入的空气以降低进入冷凝器气体的温度,当空气从冷凝器出来再次进入到再加热器时起到加热的效果。空气进入冷凝器后温度进一步降低,温度达到露点使得水分成为液体,该水在高压水分离器的作用下分离出来从而得到相对干燥的气体。冷凝器两侧有两个水分离器,水分离器进口有旋转叶片,使得进入水分离器的空气旋转运动,在离心力的作用下水分离出来并且被甩到内筒壁,进一步由集水器收集起来,通过管子排到水收集总管,最后排到冲压进气道内冷却冲压空气,排水管若堵塞可以通过旁通活门直接流到空调舱。去水的高压空气再次流经再加热器,接着进入涡轮,带动涡轮高速旋转。为了防止冷凝器结冰以及控制组件出口温度,气体从涡轮出来后进入高压水分离器组件混合总管,该总管混合ACM涡轮出口冷气体和TCV以及BTCV出来的气体,TCV(温度控制活门)和BTCV(备用温度控制活门)控制从组件流量控制和关断活门出来的热气体。TCV为电控电动活门,BTCV为电控气动活门,当TCV故障时BTCV进入备用模式控制组件出口温度,同时也起到防止冷凝器结冰的作用。从ACM出来的气体流经冷凝器时得到一定的加热,温度继续升高,最后经过单向活门流入混合总管或驾驶舱,这样就空调组件就制造了适宜温度的冷气。
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为了提高空调的可靠性以及得到温度更适宜的组件出口气体,在组件上装有以下传感器:组件温度传感器、组件进口压力传感器、组件流量传感器、混合总管温度传感器,在这些传感器作用下PZTC更高效地对空调组件进行控制。
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为了避免空调出现过热的情况,空调组件装有三个过热电门:压气机出口过热电门(390F)、涡轮出口过热电门(210F)、组件出口过热电门(250F)。当任一过热电门出现过热情况,过热电门闭合导致该组件的流量控制和关断活门关闭,该侧空调停止工作,也会点亮P5板的PACK灯以及主警告牌和主警告灯。过热情况消失后若PACK能复位则很可能是热交换器堵塞或者太脏导致,若不能复位则需要测试压气机出口过热电门及涡轮出口过热电门的功能。
四、总结
在空调组件各部件作用下,空调系统的两类气体协同工作,给飞机提供适宜温度及流量的气体,有了符合要求的气体来源才能进一步进行机内压力控制以及温度控制。

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发表于 2018-10-30 11:28:26 | 显示全部楼层
感谢江西航师兄分享
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脚踩飞标司
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发表于 2018-10-31 13:41:45 | 显示全部楼层
好好看书吧,还得实践
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首都机场集团广州民航职业技术学院在线王

发表于 2018-10-31 18:27:14 | 显示全部楼层
天上空气那么稀薄,那客舱的氧气是如何保证的
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 楼主| 发表于 2018-10-31 20:48:58 | 显示全部楼层
xiaozi0504 发表于 2018-10-31 18:27
天上空气那么稀薄,那客舱的氧气是如何保证的

在高空中,正常的话空调气体来着发动机引气,该气体被压缩氧气浓度就不低了,经过空调系统的作用控制座舱高度在8000英尺的高度,该压力下氧气含量虽然比地面更低,但是还是比较适宜的。。
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实名认证南航沈阳航空航天大学

发表于 2018-11-1 10:15:54 | 显示全部楼层
你好,有两个问题:1.飞机空中襟翼未收上前,是折导流门关上吧,冲压门还是处于全开状态。2.ACM三个部分是同轴吧,在空中风扇依然在工作,只不过飞机速度快,冲压空气压力大,可以把旁通单向活门打开,风扇的作用没那么明显了
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 楼主| 发表于 2018-11-1 10:27:56 | 显示全部楼层
leizhendong 发表于 2018-11-1 10:15
你好,有两个问题:1.飞机空中襟翼未收上前,是折导流门关上吧,冲压门还是处于全开状态。2.ACM三个部分是 ...

还是老哥严谨。
飞行中襟翼未收上时进气门会关一点,也不是全开。第二个问题说实话我也不太懂,不晓得是有个脱开机构还是像你说的那样,平时拆换的ACM只有涡轮和压气机。
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发表于 2018-11-4 10:21:25 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享啊
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发表于 2018-11-5 08:02:30 | 显示全部楼层
楼主,这是自己总结的啊?牛啊
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 楼主| 发表于 2018-11-5 09:09:12 | 显示全部楼层
机务巡逻工 发表于 2018-11-5 08:02
楼主,这是自己总结的啊?牛啊

嘿嘿,没什么深度,当做科普。
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发表于 2018-11-6 10:23:14 | 显示全部楼层
大智若愚 发表于 2018-11-5 09:09
嘿嘿,没什么深度,当做科普。

楼主谦虚了,佩服
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发表于 2018-11-8 01:56:42 | 显示全部楼层
大智若愚 发表于 2018-10-31 20:48
在高空中,正常的话空调气体来着发动机引气,该气体被压缩氧气浓度就不低了,经过空调系统的作用控制座舱 ...

737飞机的座舱高度正常工作的上限是8000ft,而不是每次飞行都会到8000ft。实际飞行只有飞FL370,增压面板调37000ft时,和飞FL410,增压面板调41000ft时,座舱高度才能到达8000ft。28000ft(含)以下飞行,压差7.45psi,28000~37000(含),压差7.8psi,37000以上8.35psi。平时飞行一般在5000~7000的座舱高度比较多。
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