第六章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)飛機機體與系統(tǒng)第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)座艙環(huán)境控制概述飛機氣源系統(tǒng)座艙增壓系統(tǒng)座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)作業(yè)練習(xí)課程小結(jié)

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)一、座艙環(huán)境控制概述座艙環(huán)境控制概述高空飛行的原因高空飛行對人的影響大氣壓力與高度的關(guān)系座艙環(huán)境的要求（1）座艙壓力的要求（2）座艙溫度濕度的要求（3）座艙換氣的要求第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)一、座艙環(huán)境控制概述座艙環(huán)境控制概述高空飛行的原因（1）高空飛行的有利條件無云且風(fēng)速、風(fēng)向穩(wěn)定，氣象條件好；燃氣渦輪發(fā)動機耗油率低，經(jīng)濟性好。（2）高空飛行的不利因素缺氧、低壓、低溫。為了利用高空飛行的有利條件，克服不利因素，現(xiàn)代運輸機通常采用氣密座艙和空調(diào)系統(tǒng)，才能保證乘員的生理需求和安全舒適。第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)一、座艙環(huán)境控制概述座艙環(huán)境控制概述高空飛行對人的影響（1）高空缺氧10000英尺（3000米）輕度缺氧，血液含氧飽和度為90％，長時間停留感頭疼和疲勞。15000英尺（4500米）中度缺氧，血液含氧飽和度為81％，感嗜睡、頭疼，嘴唇和指甲發(fā)紫，視力和判斷力減弱，氣促和心跳加快以及情緒變化。22000英尺（6700米）嚴重缺氧，血液含氧飽和度為68％，人會產(chǎn)生驚厥，喪失意識直至死亡。25000英尺（7600米）血液含氧飽和度為50～55％，人在5分鐘內(nèi)失去知覺。第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)一、座艙環(huán)境控制概述座艙環(huán)境控制概述高空飛行對人的影響（1）高空缺氧缺氧程度與視覺機能減退的關(guān)系高度(m)視覺機能1200夜視力↓3000空間視覺↓4500視覺辨別↓視敏度↓5500晝間視力↓6000視野縮小↓第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)一、座艙環(huán)境控制概述座艙環(huán)境控制概述高空飛行對人的影響（2）高空低氣壓胃腸脹氣大氣壓力降低時，胃腸道內(nèi)氣體迅速膨脹，來不及排出引起腹脹、腹痛。高空減壓病組織體液中溶解的氮氣析出形成氣泡，堵塞血管或壓迫局部組織，引起關(guān)節(jié)痛、皮膚瘙癢或刺痛、咳嗽、胸痛等。壓力變化率太大，會產(chǎn)生耳鳴、暈眩、惡心人體對壓力增加更為敏感，所以飛機下降時耳疼嚴重（壓耳）

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)一、座艙環(huán)境控制概述座艙環(huán)境控制概述高空飛行對人的影響（2）高空低氣壓體液沸騰氣壓高度19000米時，組織體液開始沸騰，皮下組織氣腫、心臟擴張受損而導(dǎo)致死亡。爆炸減壓氣壓迅速降低導(dǎo)致減壓綜合癥和肺損傷。其危害性取決于減壓時間和余壓大小。發(fā)生爆炸減壓事故后的安全措施迅速將飛機下降到3,000m左右的安全高度盡快使用氧氣設(shè)備第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)一、座艙環(huán)境控制概述座艙環(huán)境控制概述高空飛行對人的影響（3）高空低溫體溫下降，出現(xiàn)寒戰(zhàn)、手腳僵硬，主觀上不能忍受，工作效率下降。

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)一、座艙環(huán)境控制概述座艙環(huán)境控制概述大氣壓力與高度的關(guān)系

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)一、座艙環(huán)境控制概述座艙環(huán)境控制概述座艙環(huán)境的要求（1）座艙壓力的要求座艙高度Hc：座艙內(nèi)空氣絕對壓力所對應(yīng)的海拔高度。舒適座艙高度：0~2400米（0~8000英尺）安全座艙高度：3000米（10000英尺）最大座艙高度：4500米（15000英尺）座艙高度（壓力）變化率的要求座艙高度變化率dHc/dt：座艙高度的變化快慢程度。上升率≤500英尺/分鐘下降率≤350英尺/分鐘座艙余壓：飛機氣密座艙內(nèi)外大氣壓力之差。干線客機：最大余壓為7~9PSI（約0.5~0.63kg/cm2）支線客機：最大余壓為5~7PSI（約1.75kg/cm2）

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)一、座艙環(huán)境控制概述座艙環(huán)境控制概述座艙環(huán)境的要求（2）座艙溫度濕度的要求飛機座艙空調(diào)溫度一般在17～24℃。短時飛行（低于4小時）旅客機座艙低濕度影響不明顯，相反應(yīng)對向客艙的供氣進行除水處理。（3）座艙通風(fēng)換氣的要求用于保證座艙空氣壓力、溫度和新鮮度；換氣次數(shù)不少于25～30次/小時（4）座艙氣密性的要求氣密座艙漏氣的程度。（5）增壓座艙強度的要求根據(jù)壓差載荷和總體受力特點設(shè)計。

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)座艙環(huán)境控制概述飛機氣源系統(tǒng)座艙增壓系統(tǒng)座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)作業(yè)練習(xí)課程小結(jié)

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)二、飛機氣源系統(tǒng)飛機氣源系統(tǒng)飛機引氣的來源飛機引氣的功用引氣的調(diào)節(jié)與控制典型飛機氣源系統(tǒng)舉例（1）B737氣源系統(tǒng)（2）B747氣源系統(tǒng)第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)二、飛機氣源系統(tǒng)飛機氣源系統(tǒng)飛機引氣的來源（1）氣源系統(tǒng)的定義氣源系統(tǒng)是提供具有一定流量、壓力和溫度的增壓空氣到用壓系統(tǒng)。（2）飛機引氣的來源現(xiàn)代民航噴氣式客機的氣源主要來自發(fā)動機壓氣機、輔助動力裝置（APU）或地面氣源。飛機正常飛行時的氣源是由發(fā)動機壓氣機引氣提供的；在地面和空中一定條件下可使用輔助動力裝置引氣；在地面還可以使用地面氣源。。

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)二、飛機氣源系統(tǒng)飛機氣源系統(tǒng)飛機引氣的來源（2）飛機引氣的來源發(fā)動機引氣

APU引氣地面氣源車

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)二、飛機氣源系統(tǒng)飛機氣源系統(tǒng)飛機引氣的來源（2）飛機引氣的來源發(fā)動機引氣——活塞發(fā)動機引氣（廢氣渦輪增壓器）

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)二、飛機氣源系統(tǒng)飛機氣源系統(tǒng)飛機引氣的來源（2）飛機引氣的來源發(fā)動機引氣——渦輪發(fā)動機引氣（壓氣機引氣）

采用壓氣機引氣是現(xiàn)代旅客機氣源系統(tǒng)的主要形式，雙轉(zhuǎn)子渦輪風(fēng)扇發(fā)動機的壓氣機分為低壓壓氣機和高壓壓氣機。為了降低從壓氣機引氣對發(fā)動機功率造成的損耗，并使燃油消耗最小，許多現(xiàn)代客機都采用兩級引氣，即從高壓壓氣機的低壓級和高壓級分別引氣

壓氣機引氣會損失發(fā)動機功率，降低發(fā)動機性能。

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)二、飛機氣源系統(tǒng)飛機氣源系統(tǒng)飛機引氣的來源（2）飛機引氣的來源發(fā)動機引氣——渦輪發(fā)動機引氣（壓氣機引氣）

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)二、飛機氣源系統(tǒng)飛機氣源系統(tǒng)飛機引氣的來源（2）飛機引氣的來源

APU引氣和地面氣源車

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)二、飛機氣源系統(tǒng)飛機氣源系統(tǒng)飛機引氣的功用

空調(diào)與增壓

氣熱防冰

發(fā)動機啟動

飲用水、燃油及

液壓油箱等系統(tǒng)

的增壓

飛機的氣動液壓泵（ADP）、前緣襟翼氣動馬達和大型飛機的貨艙加熱

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)二、飛機氣源系統(tǒng)飛機氣源系統(tǒng)飛機引氣的調(diào)節(jié)與控制氣源系統(tǒng)由增壓供氣源和供氣參數(shù)控制兩部分組成。供氣參數(shù)控制主要有以下功能：

限制引氣壓力

限制引氣溫度

提供引氣關(guān)斷功能

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)二、飛機氣源系統(tǒng)飛機氣源系統(tǒng)典型飛機氣源系統(tǒng)舉例——B737

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)二、飛機氣源系統(tǒng)飛機氣源系統(tǒng)典型飛機氣源系統(tǒng)舉例——B737

B737飛機在第5級和9級壓氣機

的位置處有兩個引氣口

在正常情況下，空氣從低壓級

引氣口引出，此時高壓級引氣

關(guān)閉；當(dāng)發(fā)動機在低功率下工

作時，低壓引氣壓力不足，則

高壓級引氣活門自動打開，由

高壓級引氣口供氣。第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)二、飛機氣源系統(tǒng)飛機氣源系統(tǒng)典型飛機氣源系統(tǒng)舉例——B747

B747飛機在第8級和14級壓氣機的位置處有兩個引氣口

在正常情況下，空氣從中壓級引氣口引出，此時高壓級引氣關(guān)閉；當(dāng)發(fā)動機在低功率下工作時，中壓引氣壓力不足，則高壓級引氣活門自動打開，由高壓級引氣口供氣。第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)二、飛機氣源系統(tǒng)飛機氣源系統(tǒng)典型飛機氣源系統(tǒng)舉例——B747氣源系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制

來自發(fā)動機壓氣機的引氣經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)關(guān)斷活門（PRSOV），它主要有三個作用：限制活門下游壓力限制下游溫度提供引氣關(guān)斷功能第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)二、飛機氣源系統(tǒng)飛機氣源系統(tǒng)典型飛機氣源系統(tǒng)舉例——B747引氣溫度控制

引氣溫度控制由預(yù)冷器系統(tǒng)完成包括預(yù)冷器及其控制活門預(yù)冷器作用限制限制引氣溫度。第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)二、飛機氣源系統(tǒng)飛機氣源系統(tǒng)典型飛機氣源系統(tǒng)舉例——B747引氣溫度控制

引氣溫度控制由預(yù)冷器系統(tǒng)完成包括預(yù)冷器及其控制活門預(yù)冷器作用限制限制引氣溫度。第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)二、飛機氣源系統(tǒng)飛機氣源系統(tǒng)典型飛機氣源系統(tǒng)舉例——B747引氣壓力控制

引氣壓力控制由壓力調(diào)節(jié)和關(guān)斷活門（簡稱“PRSOV”）完成。PRSOV活門及控制器本身并不具有專門的限溫裝置，它的限溫控制是通過減小PRSOV活門的開度來實現(xiàn)的。當(dāng)預(yù)冷器下游（熱路）溫度過高時，PRSOV活門會逐漸關(guān)小。第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)座艙環(huán)境控制概述飛機氣源系統(tǒng)座艙增壓系統(tǒng)座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)作業(yè)練習(xí)課程小結(jié)

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)三、座艙增壓系統(tǒng)座艙增壓系統(tǒng)

座艙增壓的原理座艙增壓的方法座艙壓力要求座艙增壓制度座艙增壓調(diào)節(jié)方式座艙增壓應(yīng)急處置第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)三、座艙增壓系統(tǒng)座艙增壓系統(tǒng)座艙增壓的原理增壓空氣由座艙空氣分配系統(tǒng)供入座艙，為座艙加溫后，經(jīng)排氣活門排出機外。排氣量應(yīng)增大，座艙內(nèi)壓力下降；排氣量應(yīng)減小，座艙內(nèi)壓力升高。排氣活門的排氣量取決于活門的開度和座艙內(nèi)外的壓差。座艙內(nèi)絕對壓力大小取決于排氣活門的開啟程度，座艙壓力變化率取決于排氣活門的開啟（或關(guān)閉）速率。

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)三、座艙增壓系統(tǒng)座艙增壓系統(tǒng)座艙增壓的方法座艙壓力影響因素空氣凈流入量＝供氣量－排氣量－漏氣量凈流入量>0，壓力↑；凈流入量越大，壓力增加越快。反之，亦然。座艙調(diào)壓的基本方法（座艙壓力控制系統(tǒng)）控制排氣活門開度，調(diào)節(jié)座艙排氣量大小。

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)三、座艙增壓系統(tǒng)座艙增壓系統(tǒng)座艙壓力要求座艙高度：座艙壓力的另一種表示方法。座艙內(nèi)空氣的絕對壓力值所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度。CCAR25.841、FAR25.841規(guī)定當(dāng)飛機以最大飛行高度飛行時，座艙及行李艙的氣壓高度不得超過2400米（8000ft）。座艙爬升率不超過500ft/min座艙下降率不超過350ft/min

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)三、座艙增壓系統(tǒng)座艙增壓系統(tǒng)座艙壓力要求CCAR25.841、FAR25.841規(guī)定旅客機座艙調(diào)壓系統(tǒng)至少必須裝有兩個排氣活門、兩個安全活門、緊急釋壓活門、負壓釋壓活門、自動或人工壓力調(diào)節(jié)器以及顯示座艙高度、余壓和座艙高度變化率的儀表和座艙高度警告裝置。余壓：座艙內(nèi)外部空氣的壓力差I(lǐng)ATA規(guī)定亞音速客機的最大壓差范圍是在400-440mmhg

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)三、座艙增壓系統(tǒng)座艙增壓系統(tǒng)座艙壓力制度

座艙壓力制度是指飛機座艙內(nèi)壓力（即座艙高度）隨飛機飛行高度的變化關(guān)系，又稱為座艙調(diào)壓規(guī)律。座艙壓力制度表示座艙壓力控制系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性。目前民航飛機常用的壓力制度有兩種：適用于低速飛機的三段式壓力制度和現(xiàn)代客機采用的直線式（或近似直線式）壓力制度。

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)三、座艙增壓系統(tǒng)座艙增壓系統(tǒng)座艙壓力制度

三段式壓力制度

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)三、座艙增壓系統(tǒng)座艙增壓系統(tǒng)座艙壓力制度

直線式壓力制度

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)三、座艙增壓系統(tǒng)座艙增壓系統(tǒng)座艙增壓調(diào)節(jié)方法氣動式壓力調(diào)節(jié)控制信號為氣壓信號。排氣活門開關(guān)動力是控制氣壓（基準(zhǔn)氣壓）與座艙壓力之差。缺點：精度較差；易卡滯。電子電動式壓力調(diào)節(jié)控制信號：電信號排氣活門開關(guān)動力：電動機特點：可以自動工作，也可以人工控制

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)三、座艙增壓系統(tǒng)座艙增壓系統(tǒng)座艙增壓調(diào)節(jié)方法壓力調(diào)節(jié)自動模式

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)三、座艙增壓系統(tǒng)座艙增壓系統(tǒng)座艙增壓應(yīng)急處置故障：自動失效處置：轉(zhuǎn)為備用故障：備用也失效處置：轉(zhuǎn)為人工增壓失效原因活門失效；結(jié)構(gòu)受損傷；引氣失效等盡快按程序戴上氧氣面罩，用人工方式盡快關(guān)閉排氣活門；必要時緊急下降到安全高度或最大航路安全高度。

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)座艙環(huán)境控制概述飛機氣源系統(tǒng)座艙增壓系統(tǒng)座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)作業(yè)練習(xí)課程小結(jié)

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)四、座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)

制冷原理制冷系統(tǒng)分類座艙溫度控制系統(tǒng)座艙濕度控制系統(tǒng)座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)舉例第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)四、座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)為什么要制冷？

座艙氣源系統(tǒng)引氣通常是經(jīng)過壓縮的空氣，根據(jù)物理學(xué)知識，壓縮空氣會使空氣溫度升高，引氣系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)裝置主要是限制過高的引氣溫度，使引氣達到舒適的溫度仍需要對引氣進行制冷降溫。制冷原理利用沖壓空氣或風(fēng)扇形成的冷氣流對熱空氣進行熱交換而降溫，并利用熱空氣在冷卻渦輪中膨脹作功而降溫。系統(tǒng)基本組成：熱交換器、渦輪冷卻器

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)四、座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)制冷系統(tǒng)分類外循環(huán)制冷系統(tǒng)（冷氣來自外部空氣）

優(yōu)點：引入空氣為新鮮空氣，有利于保持座艙空氣含氧量。缺點：損失較多的發(fā)動機功率內(nèi)循環(huán)制冷系統(tǒng)（冷氣來自座艙內(nèi)部空氣循環(huán)再冷卻）優(yōu)點：損失較少的發(fā)動機功率缺點：引入空氣為座艙內(nèi)部空氣，使空氣混種，降低含氧量。

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)四、座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)制冷系統(tǒng)分類——外循環(huán)制冷系統(tǒng)

簡單式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)（小飛機）原理：由發(fā)動機或座艙增壓器引出的高溫高壓空氣，先經(jīng)過初級熱交換器和第二級熱交換器冷卻，然后在渦輪中膨脹降溫，供向座艙空調(diào)系統(tǒng)。渦輪所驅(qū)動的風(fēng)扇抽吸熱交換器的冷邊空氣。

第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)四、座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)制冷系統(tǒng)分類——外循環(huán)制冷系統(tǒng)

簡單式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)（小飛機）組成：熱交換器——散熱、冷卻渦輪冷卻器（ACM）：渦輪——降溫、冷卻風(fēng)扇——消耗渦輪輸出功，地面時抽吸外界環(huán)境空氣優(yōu)點：地面具有制冷能力缺點：引氣壓力應(yīng)較高；高空飛行時易出現(xiàn)渦輪超轉(zhuǎn)第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)四、座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)制冷系統(tǒng)分類——外循環(huán)制冷系統(tǒng)

升壓式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)（中型飛機）原理：引氣先經(jīng)過初級熱交換器預(yù)冷后再次被壓氣機壓縮，并經(jīng)過第二級熱交換器，然后流入冷卻渦輪，在冷卻渦輪中空氣膨脹到所需的座艙空氣壓力，同時將熱能轉(zhuǎn)換為軸功率并用于帶動升壓式裝置的壓氣機第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)四、座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)制冷系統(tǒng)分類——外循環(huán)制冷系統(tǒng)

升壓式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)（中型飛機）組成：熱交換器——散熱、冷卻渦輪冷卻器（ACM）：渦輪——降溫、冷卻壓氣機——消耗渦輪輸出功，提高渦輪進口壓力優(yōu)點：引氣壓力較低時可獲得相應(yīng)的制冷量；高空飛行時不會出現(xiàn)渦輪超轉(zhuǎn)。缺點：在地面無制冷能力第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)四、座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)制冷系統(tǒng)分類——外循環(huán)制冷系統(tǒng)

三輪式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)（大型飛機）原理：在升壓式空氣循環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加風(fēng)扇，可以由壓氣機帶動風(fēng)扇提供沖壓空氣，增加地面運行能力第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)四、座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)制冷系統(tǒng)分類——外循環(huán)制冷系統(tǒng)

升壓式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)（大型飛機）組成：熱交換器——散熱、冷卻渦輪冷卻器（ACM）：渦輪——降溫、冷卻壓氣機——消耗渦輪輸出功，提高渦輪進口壓力風(fēng)扇——地面時提供熱交換器的冷卻空氣優(yōu)點：引氣壓力較低時可獲得相應(yīng)的制冷量；高空飛行時不會出現(xiàn)渦輪超轉(zhuǎn)；在地面有制冷能力第6章飛機座艙環(huán)境控制系統(tǒng)四、座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)制冷系統(tǒng)分類——內(nèi)循環(huán)制冷系統(tǒng)

原理：利用液態(tài)制冷劑的相變來吸收空氣中的熱量，它可使系統(tǒng)中的空氣在進入座艙或設(shè)備艙之