飛機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)第九章座艙環(huán)境控制系統(tǒng)-

第九章座艙環(huán)境控制系統(tǒng)–南京航空航天大學民航學本章內(nèi)容座艙環(huán)境控制系統(tǒng)概述氣源系統(tǒng)蒸發(fā)循環(huán)冷卻系統(tǒng)座艙增壓控制系統(tǒng)飛機氧氣系統(tǒng)座艙環(huán)境控制系統(tǒng)概述–南京航空航天大學民航學一、座艙環(huán)境控制系統(tǒng)的基本任務(wù)

使飛機的座艙和設(shè)備艙在各種飛行條件下具有

良好的環(huán)境參數(shù)，以滿足飛行人員、乘客和設(shè)備的正常工作和生活條件。座艙環(huán)境參數(shù)：座艙空氣的溫度、壓力；溫度、壓力的變化速率；空氣流量、流速、清潔度；噪音。座艙環(huán)境控制系統(tǒng)概述–南京航空航天大學民航學二、大氣物理特性及其對人體生理的影響

大氣物理特性主要指大氣壓力和溫度隨高度的變化。1.大氣壓力和溫度隨高度的變化規(guī)律：中緯度地區(qū)平均大氣參數(shù)為基準，定出國際標準大氣。座艙環(huán)境控制系統(tǒng)概述–南京航空航天大學民航學???1.大氣壓力和溫度隨高度的變化規(guī)

律：?二、大氣物理特性及其對人體生理的影響

溫度隨高度的變化座艙環(huán)境控制系統(tǒng)概述二、大氣物理特性及其對人體生理的影響2.民航客機巡航高度：一般在對流層（0－8/18km）飛行，溫度、壓力隨高度降低強烈對流

濕度、固態(tài)雜質(zhì)隨高度迅速降低–南京航空航天大學民航學座艙環(huán)境控制系統(tǒng)概述–南京航空航天大學民航學二、大氣物理特性及其對人體生理的影響3.大氣物理特性對人體生理的影響1）大氣壓力缺氧

無感覺區(qū)（2km以下）、完全代償區(qū)（2～4km）。高度（ft/m）含氧飽和度癥狀8000/243890％以上無明顯反應10000/304890％長期停留會出現(xiàn)頭痛、疲勞15000/457281％昏昏欲睡、頭痛、嘴唇指甲發(fā)紫，視力、判斷力減弱，脈搏、呼吸加快。22000/670668％出現(xiàn)驚厥25000/762050％不供氧則5分鐘后失去知覺座艙環(huán)境控制系統(tǒng)概述–南京航空航天大學民航學二、大氣物理特性及其對人體生理的影響3.大氣物理特性對人體生理的影響1）大氣壓力低壓隨著壓力的降低，人體會出現(xiàn)脹痛和氣腫等癥狀。嚴重時產(chǎn)生高空減壓癥，其三種形式：高空氣脹皮膚組織氣腫高空栓塞座艙環(huán)境控制系統(tǒng)概述–南京航空航天大學民航學二、大氣物理特性及其對人體生理的影響3.大氣物理特性對人體生理的影響2）大氣壓力變化速度飛機急劇上升或下降時人體臟室內(nèi)壓力來不及與座艙壓力平衡，引起組織器官膨脹或壓縮。爆炸減壓座艙高空突然失密，座艙內(nèi)外壓力迅速平衡，產(chǎn)生氣浪沖擊，導致高空缺氧、低溫、低壓。座艙環(huán)境控制系統(tǒng)概述–南京航空航天大學民航學二、大氣物理特性及其對人體生理的影響3.大氣物理特性對人體生理的影響3）溫度和濕度溫度15~25度最適宜。短時間溫度變化過大易產(chǎn)生感冒癥狀。濕度取決于相對濕度。高濕度高溫—“悶熱”低溫—“濕冷”低濕度癥狀不明顯，隨時間增加而增加。座艙環(huán)境控制系統(tǒng)概述–南京航空航天大學民航學二、大氣物理特性及其對人體生理的影響3.大氣物理特性對人體生理的影響4）其他環(huán)境參數(shù)臭氧低濃度臭氧對人體無危害；

在20～25km高度，臭氧濃度很大，可達大氣的

6%~9%,對人體有毒性，會引起呼吸困難、嗅

覺失靈和視覺衰退，通常規(guī)定乘員艙內(nèi)臭氧濃度不超過0.2ppm;

化學性質(zhì)活潑，對飛機上的橡膠件有較強腐蝕作用。座艙環(huán)境控制系統(tǒng)概述–南京航空航天大學民航學二、大氣物理特性及其對人體生理的影響3.大氣物理特性對人體生理的影響4）其他環(huán)境參數(shù)噪聲噪音作為一種能量形式，可以用頻率、振幅、波長和聲壓等參數(shù)表明。頻率：4000Hz以上聲音具有強烈刺激。聲壓（噪音量）：人耳能承受的最大噪聲120dB飛機噪聲源：發(fā)動機、氣動力，現(xiàn)代飛機達115～120dB以上。座艙噪聲量規(guī)定應在80～100dB以下。座艙環(huán)境控制系統(tǒng)概述三、克服不利環(huán)境的技術(shù)措施1.供氧裝置一般在4km左右高度開始供氧，適用于低空低速螺旋槳飛機，也可作為噴氣式客機氣密座艙的補充方式。–南京航空航天大學民航學座艙環(huán)境控制系統(tǒng)概述–南京航空航天大學民航學三、克服不利環(huán)境的技術(shù)措施2.氣密座艙（增壓座艙）在大環(huán)境中建立封閉的小環(huán)境。調(diào)節(jié)座艙氣壓，保證機上人員有足夠氧氣分壓；調(diào)節(jié)座艙溫度。

1）氣密座艙形式大氣通風式氣密座艙（適合20～25km以下高度）座艙環(huán)境控制系統(tǒng)概述–南京航空航天大學民航學三、克服不利環(huán)境的技術(shù)措施

2.氣密座艙（增壓座艙）1）氣密座艙形式大氣通風式氣密座艙優(yōu)點：直接由發(fā)動機引氣，溫度較高；座艙所需供氣量較少，對發(fā)動機影響不大；氣密性要求相對較低，密封結(jié)構(gòu)簡單，易維護。缺點：發(fā)動機工作狀態(tài)變化時，會引起座艙供氣不穩(wěn)定。座艙環(huán)境控制系統(tǒng)概述–南京航空航天大學民航學三、克服不利環(huán)境的技術(shù)措施

2.氣密座艙（增壓座艙）2）氣密座艙形式

再生式（自主式）氣密座艙（適合25km以上高度）與外界大氣條件完全無關(guān)。座艙環(huán)境控制系統(tǒng)概述–南京航空航天大學民航學三、克服不利環(huán)境的技術(shù)措施2.氣密座艙（增壓座艙）3）氣密座艙環(huán)境參數(shù)座艙溫度

最舒適的座艙溫度20～22度，正常保持在15～26度；座艙溫度場均勻，各處溫差一般不超過±3度；座艙內(nèi)壁和地板溫度與艙內(nèi)一致并高于露點。座艙環(huán)境控制系統(tǒng)概述–南京航空航天大學民航學三、克服不利環(huán)境的技術(shù)措施2.氣密座艙（增壓座艙）3）氣密座艙環(huán)境參數(shù)座艙高度座艙內(nèi)空氣的絕對壓力值所對應的標準氣壓高度；

一般要求飛機在最大設(shè)計巡航高度，必須能保持大約2400m的座艙高度；

現(xiàn)代一些大中型飛機，座艙高度達到10000ft（3050m）時告警。座艙環(huán)境控制系統(tǒng)概述–南京航空航天大學民航學三、克服不利環(huán)境的技術(shù)措施2.氣密座艙（增壓座艙）3）氣密座艙環(huán)境參數(shù)座艙余壓

座艙內(nèi)空氣的絕對壓力值與外部大氣壓力之差就是座艙空氣的剩余壓力，簡稱余壓。B747-400最大余壓9.1psi(62.7kpa,0.62atm)；座艙環(huán)境控制系統(tǒng)概述–南京航空航天大學民航學三、克服不利環(huán)境的技術(shù)措施2.氣密座艙（增壓座艙）3）氣密座艙環(huán)境參數(shù)座艙高度變化率單位時間內(nèi)座艙高度的變化速率。飛機爬升或下降，其飛行高度的變化；座艙供氣流量的突然變化。氣源系統(tǒng)現(xiàn)代民航大中型客機氣源系統(tǒng)

提供具有一定流量、壓力和溫度的增壓空氣，以保證座艙溫度控制和增壓控制。–南京航空航天大學民航學氣源系統(tǒng)–南京航空航天大學民航學B737-800氣源系統(tǒng)典型飛機氣源系統(tǒng)高（中壓）引氣引氣活門（PRSOV、調(diào)壓關(guān)斷閥）調(diào)壓關(guān)斷限制下游溫度預冷器控制–

（737NG－–

199~229度）–南京航空航天大學民航學空調(diào)系統(tǒng)控制通往座艙空氣的流量、調(diào)節(jié)溫度、排除空氣中過多的水分，最后將空調(diào)空氣分配到座艙的各個出氣口。冷卻系統(tǒng)沖壓空氣系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)再循環(huán)系統(tǒng)分配系統(tǒng)–南京航空航天大學民航學空調(diào)系統(tǒng)一、冷卻系統(tǒng)渦輪風扇式（渦輪通風式）冷卻系統(tǒng)沖壓空氣熱交換器（P310）順流式逆流式叉流式渦輪冷卻–南京航空航天大學民航學空調(diào)系統(tǒng)一、冷卻系統(tǒng)渦輪風扇式（渦輪通風式）冷卻系統(tǒng)簡單、輕便地面停機可用

隨飛行高度增加，空氣密度下降，風扇負荷減小，渦輪轉(zhuǎn)速增加，影響渦輪壽命。軍機應用較多–南京航空航天大學民航學空調(diào)系統(tǒng)–南京航空航天大學民航學一、空氣循環(huán)冷卻系統(tǒng)渦輪壓氣機式（升壓式）冷卻系統(tǒng)高空條件下，保障增壓高速條件下，制冷效果好；供氣壓力、量?。贿\行平穩(wěn)，壽命長；地面狀態(tài)制冷能力差?？照{(diào)系統(tǒng)一、冷卻系統(tǒng)渦輪壓氣機風扇式（三輪式）冷卻系統(tǒng)

兼有通風式和升壓式的優(yōu)點；

在現(xiàn)代大中型民航飛機得到廣泛應用。–南京航空航天大學民航學空調(diào)系統(tǒng)一、冷卻系統(tǒng)4.濕度控制在空氣循環(huán)冷卻系統(tǒng)中采用水分離器（除水器）低壓除水渦輪出口后除水，用于中小型飛機，需防結(jié)冰。–南京航空航天大學民航學空調(diào)系統(tǒng)–南京航空航天大學民航學一、冷卻系統(tǒng)4.濕度控制高壓除水渦輪進口前除水，效率高（0.95~0.98），用于大型客機，不易結(jié)冰?？照{(diào)系統(tǒng)一、冷卻系統(tǒng)–南京航空航天大學民航學空調(diào)系統(tǒng)–南京航空航天大學民航學二、溫度控制系統(tǒng)控制冷熱路空氣的混合比例，從而控制駕駛艙和客艙的溫度。

純混合比控制總供氣量不變，多用于民航客機。冷熱路共同控制熱路控制（現(xiàn)代大中型飛機）空調(diào)系統(tǒng)–南京航空航天大學民航學二、溫度控制系統(tǒng)旁路控制保持冷卻空氣流量基本不變，改變熱路流量。空調(diào)系統(tǒng)–南京航空航天大學民航學三、再循環(huán)系統(tǒng)通過將座艙空氣的再循環(huán)利用，減少用于座艙空調(diào)的發(fā)動機引氣。大約50%空氣來自于再循環(huán)空氣?？照{(diào)系統(tǒng)四、座艙空氣分配系統(tǒng)將調(diào)節(jié)好的空調(diào)空氣輸送到各個艙區(qū)。–南京航空航天大學民航學空調(diào)系統(tǒng)–南京航空航天大學民航學四、座艙空氣分配系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)–南京航空航天大學民航學五、貨艙加溫系統(tǒng)保持貨艙溫度高于冰點。主要加溫方式：氣源系統(tǒng)熱路空氣（未與冷路空氣混合）加溫；設(shè)備冷卻系統(tǒng)排出的熱空氣加溫；貨艙內(nèi)部空氣循環(huán)加溫（加溫風扇）；客艙空氣加溫?？照{(diào)系統(tǒng)六、設(shè)備冷卻系統(tǒng)對電子設(shè)備進行冷卻，保證電子設(shè)備正常工作。–南京航空航天大學民航學空調(diào)系統(tǒng)七、通風系統(tǒng)除去廚房、衛(wèi)生間異味。

強迫空氣流過區(qū)域溫度傳感器–南京航空航天大學民航學空調(diào)系統(tǒng)–南京航空航天大學民航學八、空調(diào)系統(tǒng)的非正常工作自動關(guān)斷超溫關(guān)斷壓氣機出口超溫；渦輪進口超溫；座艙供氣管路超溫。熱交換器冷卻空氣流量過小關(guān)斷起飛爬升過程單發(fā)停車空調(diào)系統(tǒng)壓氣機出口空氣超溫故障一級散熱器散熱空氣量不足；引氣控制失效；溫控閥或控制器失效。–南京航空航天大學民航學蒸發(fā)循環(huán)冷卻系統(tǒng)卻；機改變液體壓力，使液體在不同溫度蒸發(fā)、散熱。用于某些大型運輸機；

比空氣循環(huán)系統(tǒng)有更大冷能力；地面發(fā)動機不工作時可用

重量、體積大，現(xiàn)代民航少用。氟利昂：沸點39°F(3.9°C)座艙增壓系統(tǒng)一、基本任務(wù)保證在給定的飛行高度范圍內(nèi)，座艙的壓力及其變化速率滿足乘員較舒適生存的需求，并保證飛機結(jié)構(gòu)的安全。–南京航空航天大學民航學座艙增壓系統(tǒng)二、增壓控制原理通過控制座艙供氣量和排氣量，控制座艙壓力及其變化規(guī)律。為保持壓力控制與溫度控制相互獨立，飛機座艙壓力控制一般都采用保持供氣量不變，而改變排氣量的方法。–南京航空航天大學民航學座艙增壓系統(tǒng)三、主要控制參數(shù)座艙高度一般不超過8000ft（2400m）。2.座艙高度變化率2.

爬升過程不超過500ft/min;下降時不超過350ft/min。座艙余壓3.

一般不超過8.6～9.1psi–南京航空航天大學民航學座艙增壓系統(tǒng)–南京航空航天大學民航學四、正常增壓控制自動方式一般需輸入巡航高度和機場標高。備用方式人工方式–南京航空航天大學民航學座艙增壓系統(tǒng)四、正常增壓控制①

地面不增壓②

起飛預增壓③

爬升階段④

巡航階段⑤

下降階段⑥

著陸預增壓⑦

停機不增壓預增壓：防止起飛、著陸過程中飛機姿態(tài)的突然改變使座艙壓力波動。座艙增壓系統(tǒng)–南京航空航天大學民航學五、應急增壓控制正壓釋壓活門

座艙內(nèi)外壓差超過一定值時打開，以釋放多余座艙壓力，防止壓差過大損壞飛機結(jié)構(gòu)。負壓活門防止座艙內(nèi)的壓力低于座艙外的壓力。座艙高度警告系統(tǒng)座艙高度高于某值（一般為10000ft座艙高度左右）時發(fā)出音響警告。飛機氧氣系統(tǒng)功用：保證飛機座艙失密后的供氧，以及飛行中的緊急醫(yī)療救助、著火和其他緊急情況。–南京航空航天大學民航學飛機氧氣系統(tǒng)一、機組氧氣系統(tǒng)大多數(shù)由高壓氧氣瓶供氧，向機組供應低壓氧氣。–南京航空航天大學民航學飛機氧氣系統(tǒng)一、機組氧氣系統(tǒng)氧氣瓶航空呼吸用氧與其他用途氧氣的主要區(qū)別在于不含水分，純度達99.5%，以防結(jié)冰或生銹。使用氧氣瓶要主要：不允許將氧氣瓶內(nèi)氧氣全部用完，當瓶內(nèi)壓力降至50psi就視為無氧氣。高壓氧氣瓶最大2000psi（綠色）低壓氧氣瓶最大450psi

（淡黃色）–南京航空航天大學民航學飛機氧氣系統(tǒng)一、機組氧氣系統(tǒng)氧氣面罩和調(diào)節(jié)器現(xiàn)代飛機氧氣面罩和調(diào)節(jié)器通常是一體的。主要功能：稀釋供氧（需求供氧）100%供氧（需求供氧）應急供氧（連續(xù)供氧）面