第2章-飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求課件

航空保障技術(shù)與工程課程安排：12-19周學(xué)時(shí)：32講師：劉磊航空保障技術(shù)與工程課程安排：12-19周第二章飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求壓力溫度濕度通風(fēng)換氣氣密座艙外界隔離第二章飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求壓力溫度濕度通風(fēng)2.1艙內(nèi)壓力條件及要求

2.1.1艙內(nèi)壓力選擇的生理基礎(chǔ)1.為避免人員缺氧，需要有足夠的氧分壓；2.為防止火災(zāi)，大氣中需要有足夠的惰性氣體；3.為避免減壓病，艙內(nèi)壓力必須大于相應(yīng)飛行高度上的外界大氣壓力；4.人類(lèi)生活習(xí)慣以及其他因素。根據(jù)人類(lèi)的生活習(xí)慣，地面大氣壓力下氧體積分?jǐn)?shù)為21%的氧氮混合氣體是乘員艙大氣的理想選擇；微重力的影響也必須進(jìn)行地面對(duì)照試驗(yàn)。2.1艙內(nèi)壓力條件及要求2.1.2艙內(nèi)壓力制度艙內(nèi)壓力制度的制定取決于機(jī)種和飛行任務(wù)，并應(yīng)滿(mǎn)足成員的生理要求。

理想的艙內(nèi)壓力制度：

海平面~2400m高度內(nèi)艙內(nèi)不加壓；2400m~飛機(jī)的使用升限始終保持2400m高度上的相對(duì)壓力。

缺點(diǎn)：會(huì)導(dǎo)致艙內(nèi)外高壓差，為提高飛機(jī)結(jié)構(gòu)的安全性，降低爆炸減壓的危險(xiǎn)性，飛機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量較大。解決：

使飛機(jī)艙內(nèi)的絕對(duì)壓力和余壓（或壓差）隨飛行高度而變化，其變化規(guī)律可用座艙壓力制度來(lái)表示。2.1.2艙內(nèi)壓力制度理想的艙內(nèi)壓力制度：解決：使飛座艙壓力制度:圖2.1飛機(jī)艙內(nèi)絕對(duì)壓力和余壓與飛行高度之間的關(guān)系圖

a~b自由通風(fēng)區(qū)：隨H增加，艙內(nèi)沒(méi)有余壓；b~c絕對(duì)壓力調(diào)節(jié)區(qū)：隨H增加，艙內(nèi)壓力保持不變，座艙余壓增加；c~d等余壓區(qū)：隨H增加，艙內(nèi)壓力逐漸減小，但余壓保持不變，直至飛行高限。101.38053.326.667606004002000210121416468abdcH/km/kPa座艙余壓制度大氣壓力座艙壓力制度:圖2.1飛機(jī)艙內(nèi)絕對(duì)壓力和余壓與飛行高度不同種類(lèi)的飛機(jī)，執(zhí)行的任務(wù)不同，采用的壓力制度也不同。

殲擊機(jī)：低余壓制度，壓差控制在29.3~36kPa;轟炸機(jī)——續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，執(zhí)行任務(wù)時(shí)可能有受損傷而產(chǎn)生爆炸減壓的危險(xiǎn)

雙余壓制度：續(xù)航時(shí)候，高余壓，壓差控制在40.53~72kPa

戰(zhàn)斗時(shí)候，低余壓，壓差控制在39.2kPa

旅客機(jī)：巡航時(shí)艙內(nèi)壓力對(duì)應(yīng)高度不超過(guò)2400m，采用高余壓制度，艙內(nèi)壓力控制在81.46~101.3kPa，不同機(jī)型還有不同限制。/kPa101.38053.326.667606004002000210121416468大氣壓力旅客機(jī)殲擊機(jī)轟炸機(jī)（雙余壓）H/km不同種類(lèi)的飛機(jī)，執(zhí)行的任務(wù)不同，采用的壓力制度也不同。2.1.3艙內(nèi)壓力變化速率限制

座艙壓力變化人體特殊疼痛感，尤其是中耳飛機(jī)爬升、下降、供氣量變化解決：控制飛機(jī)爬升和下降速率座艙增壓速率/（kPa?s-1）（mmHg?s-1）座艙減壓速率/（kPa?s-1）（mmHg?s-1）旅客機(jī)運(yùn)輸機(jī)0.018~0.0210.135~0.160.021~0.0430.16~0.32軍用機(jī)0.40~0.673.0~5.00.67~1.3335.0~10.0目前，各國(guó)對(duì)座艙增壓速率和減壓速率的規(guī)定和要求是有差異的。見(jiàn)書(shū)上表2-22.1.3艙內(nèi)壓力變化速率限制座艙增壓速率/座艙減壓速率/2.2艙內(nèi)溫濕度條件及要求2.2.1艙內(nèi)溫度條件及要求

旅客機(jī)殲擊機(jī)1.艙內(nèi)空氣溫度保持在15~26°C。2.最適宜溫度為20~22°C，艙內(nèi)任意兩點(diǎn)溫度差不超過(guò)3~5°C；3.艙內(nèi)壁表面與空氣之間的溫度差≤3°C。1.用飛行員周邊溫度tpe來(lái)表示；2.冷卻條件下，高濕度狀態(tài)下，tpe=24°C;低濕度狀態(tài)下，tpe=29°C。3.加溫條件下，理想的tpe=21~26.7°C;4.“溫室效應(yīng)”可使座艙升溫5~12°C，需要進(jìn)行降溫；5.飛行員頭頂受太陽(yáng)直射，溫度應(yīng)低于座艙底部溫度，要保證駕駛艙上下溫差為3~5.5°C。2.2艙內(nèi)溫濕度條件及要求旅客機(jī)殲擊機(jī)1.艙內(nèi)空氣溫度保2.2.2艙內(nèi)濕度條件及要求1.理想艙內(nèi)相對(duì)濕度：30%~70%；根據(jù)舒適度要求，最好控制在50%；理想的要求理想艙內(nèi)相對(duì)濕度：30%~70%；根據(jù)舒適度要求，最好控制在50%不需要加濕1.軍用飛機(jī)，飛行時(shí)間較短2.大多數(shù)短途飛行的旅客機(jī)3.續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)的客機(jī)的客艙需要加濕1.續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)的客機(jī)的駕駛艙2.飛行高度超過(guò)10km，飛行時(shí)間超過(guò)12h的飛機(jī)3航空急救運(yùn)輸機(jī)需要除濕飛機(jī)低空飛行或地面滑行，尤其在夏季2.2.2艙內(nèi)濕度條件及要求理想的要求理想艙內(nèi)相對(duì)濕度：302.2.3艙內(nèi)氣流速度條件及要求旅客機(jī)軍用飛機(jī)1.客艙內(nèi)的空氣流速應(yīng)在0.2~0.5m/s，以避免人體裸露部分有冷的感覺(jué)；2.使用個(gè)人通風(fēng)裝置時(shí)，空氣溫度一般為10~12°C，艙內(nèi)流過(guò)人員頭部的氣流速度應(yīng)≤1.5m/s。1.取決于座艙需要的供氣量和空氣分配的需求，要求為0.5~1.5m/s；2.大流量狀態(tài)下，除面部和身體裸露部分外，身體周?chē)牧魉僭试S達(dá)到3.0m/s。3.吹向飛行員頭部的水平氣流不要直接吹向人的眼睛，以避免眼球干燥引發(fā)視覺(jué)障礙。2.2.3艙內(nèi)氣流速度條件及要求旅客機(jī)軍用飛機(jī)1.客艙內(nèi)的2.2.4艙內(nèi)溫濕度綜合指標(biāo)

為了綜合評(píng)價(jià)艙內(nèi)熱環(huán)境條件，需要綜合考慮空氣的溫度、濕度、速度和輻射等因素對(duì)人的影響。一般用有效溫度ET或三球溫度WBGT等綜合指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)。

有效溫度ET三球溫度WBGT兩者的聯(lián)系1.考慮空氣溫度、濕度和速度的影響；2.旅客機(jī)，夏季舒適區(qū)，ET=17.8~26.1°C，平均值22°C冬季舒適區(qū)，ET=15.6~23.3°C，平均值18.9°C；3.戰(zhàn)斗機(jī)在正常飛行下可以保持在舒適區(qū)ET=15.5~26.5°C，但是某些特殊飛行條件，則要綜合考慮人體對(duì)環(huán)境溫度的耐受性。1.考慮空氣溫度、濕度和速度和輻射四個(gè)因素；2.應(yīng)在空勤人員的頭部和雙肩附近進(jìn)行測(cè)量；1.都是評(píng)價(jià)熱環(huán)境的綜合指標(biāo)；但是風(fēng)速較小時(shí)，兩者接近。2.若ET=WBGT，說(shuō)明人體對(duì)冷熱的感受程度是相同的。2.2.4艙內(nèi)溫濕度綜合指標(biāo)有效溫度ET三球溫度W80706050403020100-20-10010203040506070有限耐受區(qū)有限耐受區(qū)冷區(qū)熱區(qū)舒適區(qū)舒適區(qū)與耐受時(shí)間的關(guān)系80706050403020100-20-1001020302.3艙內(nèi)通風(fēng)換氣條件及要求

要求：向座艙供應(yīng)新鮮空氣2.3.1座艙空氣清潔度要求影響因素1.與外界大氣和座艙增壓源（發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)）出口的空氣清潔度有關(guān)；2.與人體新陳代謝和呼吸排除的氣體有關(guān)。解決措施1.在飛機(jī)座艙供氣管路進(jìn)入座艙前加裝空氣過(guò)濾器；2.為減少異味，在座艙內(nèi)壁選擇涂飾材料時(shí)要避免氣味特別濃烈的涂料。對(duì)有害雜質(zhì)濃度的要求1.燃料（汽油和煤油）的蒸汽濃度≤0.3mg/L；2.燃料和滑油分解出的雜質(zhì)濃度≤0.0002mg/L；3.一氧化碳濃度≤0.02mg/L；4.一氧化氮濃度≤0.005mg/L；5.二氧化碳濃度≤36mg/L；,即分壓為2.0kPa（15mmHg）航天飛行中要求較高。2.3艙內(nèi)通風(fēng)換氣條件及要求影響因素1.與外界大氣和座艙增2.3.1座艙通風(fēng)量計(jì)算假設(shè)：艙內(nèi)產(chǎn)生的廢氣能夠及時(shí)均勻地?cái)U(kuò)散到整個(gè)座艙，而又不被艙內(nèi)的物質(zhì)吸收，根據(jù)有害氣體的質(zhì)量平衡原則，即

供入座艙的有害氣體量-排出艙外的=艙內(nèi)有害氣體的增量列方程：

W—座艙體積供氣量（m3/h）CB—供入座艙空氣中有害氣體的體積分?jǐn)?shù)（%）qC—座艙人員所釋放出來(lái)的有害氣體體積流量（m3/h）C—在任意時(shí)刻內(nèi)座艙空氣中所含的有害氣體體積分?jǐn)?shù)（%）Vk—座艙容積（m3）進(jìn)過(guò)一系列計(jì)算可得：2.3.1座艙通風(fēng)量計(jì)算

CB—供入座艙空氣中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)（%）qC—座艙人員所釋放出來(lái)的二氧化碳?xì)怏w體積流量（m3/h）[C]—座艙內(nèi)允許二氧化碳?xì)怏w的體積分?jǐn)?shù)（%）

為方便計(jì)算，飛行人員：qe=25L/h;

乘客：qn=25L/h;總的座艙內(nèi)人員所釋放出來(lái)的二氧化碳?xì)怏w量為：

qC=qe×ne＋qn×nn

ne—飛行人員的數(shù)量

nn—乘客的數(shù)量1.按座艙二氧化碳濃度要求來(lái)確定供氣量CB—供入座艙空氣中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)（%）1.按座艙當(dāng)通風(fēng)供氣系統(tǒng)在飛行中失效，或地面停機(jī)狀態(tài)下空調(diào)系統(tǒng)沒(méi)有工作，以及乘客進(jìn)艙后起飛延時(shí)，則座艙空氣中的二氧化碳?xì)怏w濃度將增加,C0—座艙停止通風(fēng)時(shí)，座艙空氣中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)（%）—座艙停止通風(fēng)的時(shí)間（s）當(dāng)通風(fēng)供氣系統(tǒng)在飛行中失效，或地面停機(jī)狀態(tài)下空調(diào)系統(tǒng)沒(méi)有工2.按座艙濕度要求來(lái)確定供氣量m3/h—每人每小時(shí)釋放出來(lái)的水蒸氣量（g/（h?人））—座艙內(nèi)人數(shù)（人）—座艙內(nèi)空氣允許的絕對(duì)濕度（g/m3）—供入座艙的空氣的絕對(duì)濕度（g/m3）通常每人每小時(shí)所釋放出來(lái)的水蒸氣量可取為80~136g

2.按座艙濕度要求來(lái)確定供氣量m3/h—每人每小2.3.3座艙供氣量和通風(fēng)換氣的要求供給座艙的供氣量要滿(mǎn)足：1.座艙增壓要求：座艙供氣量要大于座艙的泄漏量；最低最基本的要求2.熱力狀態(tài)要求：座艙供氣量要滿(mǎn)足座艙加溫和冷卻的要求；3.通風(fēng)換氣要求：座艙供氣量要控制艙內(nèi)合適的有害雜質(zhì)和氣體的濃度，以滿(mǎn)足人體正常的生理呼吸和生活環(huán)境的要求。

供氣量的確定方法軍用機(jī)客機(jī)由座艙熱載荷確定一般單座戰(zhàn)斗機(jī)300~400kg/h1.設(shè)計(jì)參考，現(xiàn)代客機(jī)一般取20~30kg/（h?人）；2.具有再循環(huán)功能，可取11~15kg/（h?人）；3.為了保證