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1、陕西航空技术学院 第五章现代民航客机座第五章现代民航客机座 舱环境控制舱环境控制 单 位： 大专教学部 科 目：飞机构造 主 讲： 付军 陕西航空技术学院 5.1认识客机座舱小环境的实现 一、高空飞行环境特点及对人体的影响 1.高空飞行的环境特点 1）随着从地球表面向外层空间的延伸，大气的密度和由此 产生的压力都逐渐降低，同时温度也随着高度的增加而不断 降低。 2）空气温度随高度增加而均匀降低，其平均梯度为6.5 0C/km：空气湿度随高度增加而迅速减小，如高度为6km时 ，水蒸汽含量只有地面的1/10。 3）大气压力越接近地面，大气压力越大。 2.高空环境对人体生理的影响 高空环境对人体生理
2、影响最大的物理参数是大气的压力和温 度 陕西航空技术学院 5.1认识客机座舱小环境的实现 1）高空缺氧 2）低压的危害：造成高空胃肠气胀 3）压力变化速度和爆炸减压对人体生理的影响 （1）可能会造成肺部及毛细血管破裂出血 （2）会出现剧烈的耳痛、耳鸣、晕眩和恶心，严重时导致 耳鼓膜破裂。 （3）爆炸减压严重危及乘员和飞机的安全 4）气温度和湿度变化对人体生理的影响 5)其他环境参数对人体生理的影响 大气中的臭氧、环境噪声、空气清洁度等对人体也有不同 程度的影响。 3 * 陕西航空技术学院 二、实现民航客机座舱小环境的基本技术措施 1.气密座舱 气密座舱又称增压座舱；是人为制造一个满足飞行需要的
3、座 舱小环境 2.对气密座舱的基本要求 （1）座舱内空气参数应符合人体生理卫生标准和一定舒适 程度的要求。 （2）座舱应具有一定的结构强度，以保证空调系统工作安 全可靠。 （3）座舱应具有一定的气密性。 3.民航客机座舱小环境空调系统的技术特点 （1）空气调节装置的重量应尽可能轻。 （2）飞机内空间小，空气调节装置的尺寸尽可能小 （3），必须保持满足乘客舒适要求的最大供量。 4 * 陕西航空技术学院 二、实现民航客机座舱小环境的基本技术措施 （4）适当增加座舱内空气的湿度。 (5)气流输入座舱内时，流量有合适。 (6)飞机在高空飞行时应对座舱进行增压调节。 4供氧装置 通常从4km左右开始进行
4、供氧补给，以提高乘员吸入空气的 含氧浓度，提高氧气分压 三、气密座舱的形式及环境参数 1气密座舱的形式 1)大气通风式气密座舱 5 * 陕西航空技术学院 图5.1.1大气通风式气密座舱的控制原理 6 * 陕西航空技术学院 二、实现民航客机座舱小环境的基本技术措施 2气密座舱的环境参数 座舱的环境参数主要是指座舱空气的温度和压力及它们的变 化速率，另外还包括空气的流量、流速、湿度、清洁度和噪 声等。 1）座舱温度：舒适的座舱温度为2022 2)座舱高度：座舱高度是指座舱内空气的绝对压力值所涮 标准气压高度。大约在2.44km 3)座舱余压：座舱内部空气的绝对压力与外部大气压力之差 就是座舱空气的
5、剩余压力，简称余压。62.7kPa。 4)座舱高度变化率： 单位时间内座舱高度的变化速率称为 座舱高度变化率，它反映的是座舱内压力的变化速度。 7 * 陕西航空技术学院 5.2空气循环冷却系统热交换器的清洗 一、气源系统与冲压系统 民航客机座舱空气循环冷却系统的任务就是将用于座舱温度 和压力的气源，以热交换器的原理通过冲压空气的冷却作用 得到一定压力的冷却空气。 1.现代大中型民航客机气源系统 现代民航飞机的气源主要来自燃气涡轮发动机压气机、APU 或地面气源，可用于空调和增压系统供气、机翼前缘及发动 机前缘整流罩热防冰、发动机的启动、水箱及液压油箱增压 气源、驱动液压泵等。 、 8 * 陕西
6、航空技术学院 一、气源系统与冲压系统 图5.2.1为典型的飞机气源系统，它主要由三个部分组成，即 高（中）压引器控制和调压关断活门(PRSOV)部分。它有两 级引气口，即中压引气口和高压引气口分别来自发动机高压 压气机的两级。发动机在较高功率工作时，空气从中压引气 口引出，此时高压级活门关闭，防止空气从高压级向中压级 倒流。当发动机在低功率下工作时，中压引气压力不足，则 高压级活门自动打开，由高压引气口供气。 (1) PRSOV具有限制活门下游压力的作用。 (2) PRSOV可以限制下游温度。 (3) RSOV可以提供引气关断功能。 9 * 陕西航空技术学院 图5.2.1典型的飞机气源系统 1
7、0 * 陕西航空技术学院 2.他形式的压力气源 1)机械驱动增压器 11 * 陕西航空技术学院 2)废气驱动涡轮增压器 主要是借助活塞式发动机 汽缸的排气，热空流过一 个涡轮，冲击涡轮使其转 动。 3)单独的座舱压缩机 主要用于燃气涡轮发动机 12 * 陕西航空技术学院 3.冲压系统 作用是，利用飞彩 的气流将飞机外部空 气引入到飞机内部， 来作为热交换器的冷 却介质 13 * 陕西航空技术学院 二、空气循环冷却系统 1.热交换器的形式 热载热介质性质的不同，热交换器 可分为：空气空气热交换器和空 气液体热交换器。 空气式热换器有：顺流式、逆流式 和叉流式三种形式。 2.空气循环冷却系统的冷却
8、原理 1)涡轮风扇式冷却系统 14 * 陕西航空技术学院 图5.2.11涡轮压气机式冷却系统原理图 2）涡轮压气机式冷却系统 原因如下： （1)在高空，发动机压气机出 口压力较低，为保证座舱增压 ，压气机式冷却系统可解决这 个问题； （2)在高速飞行条件下，由于 其涡轮膨胀比比涡轮通风式冷 却系统大，故其制冷能力大： （3)在相同制冷能力下，压气 机式冷却系统的供气压力或引 气量可以较小，故对飞机代偿 损失小，使发动机耗油小，经 济性好； (4)压气机式冷却系统的涡轮 运转平稳 15 * 陕西航空技术学院 3)涡轮压气机风扇式冷却 系统 三轮式冷却系统既吸收了涡 轮压气机式系统供气小、节 省功
9、率的优点，又吸收了轮 风扇式系统在地面也有冷却 能力的优点。 三轮式涡轮冷却器的结构组成： 16 * 陕西航空技术学院 3，座舱湿度控制 1）低压除水 主要用于中小飞机 图5.2.16为一种典 型的低压水分离器 。这种水分离器的 特点：没有运动部 件，构造简单、重 量轻，正常工作情 况下的流阻小，涡 轮出口的反压不大 。分水效率高 17 * 陕西航空技术学院 压水分离器一般要采取一定的防冰措施，常用的防冰措施主要有两 种形式（图5,2.17所示） 18 * 陕西航空技术学院 2）高压除水 原理如图5.2.18 低压和高压除水形成水 滴的机理是不一样的。 特点：引气量减少；没 有运动件、凝结网；
10、制 冷能力很高，效率高。 图5.2.19为高压水分 离器的基本工作原理。 19 * 陕西航空技术学院 三、了解蒸发循环冷却系 统与设备冷却系统 1.蒸发循环冷却系统 图5.2.20为一个典型的蒸发 循环冷却原理图。 2设备冷却系统 设备冷却系统的工作原理如图 5.2.21所示 20 * 陕西航空技术学院 三、热交换器的维护与清洗 采用的清洗方法有清洗液清洗法、蒸汽清洗法、超声波清洗 法等，也可同时采用几种方法进行清洗。在清洗热交换器之 前，通常先用一定压力的干燥清洁压缩空气将其表面及管道 内部的浮尘、污物及昆虫等吹除，然后再采用一定的方法进 一步清洗。 清洗液清洗法可采用TURC05975A清
11、洗剂，蒸汽清洗法可采 用TURG0527Sf或5279ANC清洗剂，也可以采用其他性能相 近的清洗剂替代 运七飞机采用了如下的空气热交换器清洗程序。 (1)矫直弯曲的冲压空气肋片。 (2)用干燥、清洁的压缩空气从冲压空气流通管道弯头处吹 拂所有热交换器芯片孔气流方向从冲压空气出口至冲压空气 进口 21 * 陕西航空技术学院 三、热交换器的维护与清洗 (3)使用1%浓度（体积含量）的TURC05279A或5279ANC水溶液与蒸 汽酶鹈射流从热交换器出口方向至冲压空气进口方向吹拂热交换器，直 到溶液均匀透过4器芯片为止。 (4)停止向蒸汽射流中加清洗剂溶液，继续用湿蒸汽射流吹袭散热器芯 户，以洗
12、掉清洗剂溶液。 (5)在室温下将空气热交换器完全浸没在17%浓度（体积含量）的清洗 剂水溶液室温下保持24h，为达到最好效果应不断搅拌水溶液。 (6)用室温、干净的水冲洗热交换器冲压空气通道及所有空气进出口， 直到空交换器出口的水流中无明显清洗剂或其他污物时为止。 (7)擦干热交换器外表面，反复旋转、晃动热交换器，以便尽可能多地 使热交宾内的水分流出。 (8)清洗后，应进行热交换器的泄漏量和压降试验。 i 22 * 陕西航空技术学院 23 * 陕西航空技术学院 5.3座舱温度均匀性检查 一、流量控制 图5.3.1为典型的流量控 制活门。 24 * 陕西航空技术学院 5.3座舱温度均匀性检查 二
13、、温度控制系统 作用：控制驾驶舱和客舱的 温度。以改变供往座舱的冷 热路空气混合比例来实现。 实现方法：一种是通过调节 流量控制活门，改变冷热路 空气的流量比例进行控制， 即纯混合比控制；另一种是 只对热空气流量控制来实现 如图5.3.2所示，座舱温度 控制系统的基本组成 25 * 陕西航空技术学院 5.3座舱温度均匀性检查 1温度传感器 类型：主要有座舱温度传 感器、座舱供气管道极限温 度传感器和供气管道预感温 度传感器。 2电子式座舱温度控制器 1)温度电桥 2)预感电桥 3)极限温度控制电桥 3.温度控制 活门： 用于控制冷、热路空气的混 合比例 26 * 陕西航空技术学院 5.3座舱温
14、度均匀性检查 三、座舱空气的分配与 再循环系统 1座舱空气的分配系 统 作用是将调节好的空 调空气输送到各个舱区 2座舱空气的再循环 系统主要作用是通过对 座舱空气的再循环利用 由气滤、再循环风扇、 单向活门等组成 27 * 陕西航空技术学院 三、座舱空气的分配与再循环系统 】 5.3.6波音777飞机驾驶舱空气出口分布 图5.3.7座舱空气再循环 28 * 陕西航空技术学院 四、座舱空调系统的非正常工作及常见故障 1.座舱空气调节系统的自动关断 1)超温关断 2)热交换器冷却空气流量过小关断 3)起飞爬升过程中单发停车关断 2.空调系统压气机出口空气超温故障（原因） (1) -级热交换器冷却
15、空气量不足； (2) -级热交换器冷却空气通 道堵塞；(3)引气控制失效；(4)温控活门或控制器失效。 压气机出口超温的常用排除方法如下： (1)检查冲压冷却空气通道：(2)清洗一级散热器； (3)在地面检查地面散热风扇； (4)检查引气及温控活门等附件 29 * 陕西航空技术学院 五、了解货舱加温系统 1采用气源系统的热 路空气对货舱加温 图5.3.8为A320前货舱 通风加温系统图 1)飞机在地面和飞机在 空中，且座舱余压不超 过6.89 kPa。 2)飞机在空中，且座舱 余压超过6.89 kPa。 30 * 陕西航空技术学院 五、了解货舱加温系统 2.采用设备冷却系统排 出的热空气对货舱加温 5.3.9为波音777前货舱 加温系统，它利用设备 冷却系统的排气进行加 温 3.采用货舱内部的空气 进行循环加温 31 * 陕西航空技术学院 五、了解货舱加温系统 32 * 陕西航空技术学院 五、了解货舱加温系统 33 * 陕西航空技术学院 5.4座舱增压系统的维护检查 一、现代客机实现座舱增压的基本途径 1有关概念 (1)座舱的供气量是指由空调系统供入座舱的空气流量。 (2)座舱的控制排气量是指可以通过排气活门控制的向机外 排出的空气流量。 (3)座舱漏气量是指由于实际座舱的相对密封性而导致的非排气 活门排出的舱内空气泄漏量。 2座
