Авторы: Ткачева Виктория Романовна, Галка Галина Александровна

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №23 (127) ноябрь 2016 г.

Дата публикации: 13.11.2016

Статья просмотрена: 91 раз

Библиографическое описание:

Ткачева В. Р., Галка Г. А. Обзор существующих систем кондиционирования воздушных судов // Молодой ученый. — 2016. — №23. — С. 91-96.



В данной статье рассматриваются современные системы кондиционирования воздуха летательных аппаратов, их принципиальные схемы, а также достоинства и недостатки.

Ключевые слова: летательный аппарат, кондиционирование, нормальные условия существования, система кондиционирования,наддув, воздухо-воздушный теплообменник, турбохолодильник, испарительный теплообменник

Летательный аппарат (ЛА) — это техническое устройство, предназначенное для полетов в космическом либо воздушном пространстве. Чем выше ЛА поднимается над поверхностью земли, тем больше отличаются условия за его бортом от нормальных наземных условий существования человека. В первую очередь это понижение температуры и атмосферного давления.

Как известно экипаж и оборудование могут существовать в нормальных наземных условиях либо при их незначительных отклонениях. Такие условия создаются системами жизнеобеспечения ЛА и экипажа, одной из которых является система кондиционирования воздуха (СКВ).

Кондиционирование воздуха представляет собой автоматическое поддержание в помещениях требуемых параметров воздуха с целью создания, главным образом, оптимальных (комфортных) условий жизнеобеспечения людей. Кондиционирование воздуха и комплекс технических решений в совокупности представляют собой систему кондиционирования воздуха (СКВ).

В состав СКВ входят технические средства приготовления, перемешивания и распределения воздуха, приготовления холода, а также технические средства хладо- и теплоснабжения, автоматики, дистанционного управления и контроля [2].

Системы кондиционирования ЛА являются частным случаем СКВ, в них осуществляется обработка воздуха в более сложных условиях и по большему числу параметров, таких как температура, относительная влажность, чистота, скорость движения [1]. Данные системы находятся на более высоком уровне по сравнению с наземными системами кондиционирования.

СКВ воздушных судов предусмотрены для создания и поддержания в них:

– установленных нормами допускаемых условий воздушной среды;

– искусственных климатических условий в соответствии с технологическими требованиями производства;

– оптимальных (или близких к ним) гигиенических параметров воздушной среды в производственных помещениях;

C:\Users\Викуха\Desktop\Безымянный.png

Рис. 1. Схема размещения элементов системы кондиционирования: 1 — выпускные и предохранительные клапаны; 2 — клапан сброса; 3 — вентиляторы охлаждения радиоаппаратуры; 4 — распределительный трубопровод кабины экипажа; 5 — рециркуляционный трубопровод; 6 — кабина холодильной установки; 7, 21 — холодильный испарительные установки; 8, 22 — распределительные трубопроводы пассажирской кабины; 9 — рециркуляционный трубопровод. 10 — подводящий трубопровод левой системы; 11, 16, 18 — воздухозаборники, 12, 17 — кабинные нагнетатели, 13 — выпускной и предохранительный клапаны; 14, 24 — устройство для увеличения тяги; 15 — теплообменник; 19 –подводящий тркбопровод правой системы; 20, 23 — подводящий трубопровод жалюзи

В общем случае бортовая система кондиционирования в герметичной кабине при любых атмосферных условиях и для всех режимов полета должна поддерживать заданные давление, температуру, влажность, физико-химический состав воздуха, а также допустимый уровень шума [1].

В соответствии с этими задачами в СКВ воздушных судов (рис.1):

  1. агрегаты оборудования;
  2. приборы автоматического регулирования;
  3. приборы ручного управления;
  4. контрольная аппаратура;
  5. сигнализационная аппаратура;
  6. вспомогательное оборудование.

Основные требования норм летной годности самолетов к работе СКВ:

  1. СКВ ЛА должна обеспечивать заданные параметры воздух на всех режимах полета, а также на земле независимо от внешних климатических условий.
  2. Функционирование СКВ в кабине не должно зависеть от работы других систем, использующих общие с ней источники сжатого воздуха.
  3. СКВ должна состоять из основной и дублирующей подсистем, где вторая подсистема поддерживает нормальные условия существования экипажа, пассажиров и оборудования при выходе из строя первой.
  4. Температура воздуха в кабине и в отсеках должна задаваться и управляться независимо.
  5. На ЛА с продолжительностью полета больше двух часов необходимо предусматривать систему увлажнения.

На воздушных судах применяют следующие виды СКВ:

  1. Одноступенчатые двухкаскадные системы кондиционирования воздуха;
  2. Одноступенчатые трехкаскадные системы кондиционирования воздуха;
  3. Двухступенчатая четырехкаскадная система кондиционирования воздуха.

Рассмотрим некоторые из перечисленных систем кондиционирования воздуха.

Одноступенчатые двухкаскадные системы кондиционирования самолетов делятся на систему с конвективным теплообменом (см. рис.2) и систему с панельным теплообменом (см. рис.3).

В СКВ с конвективным теплообменом атмосферный воздух забирается воздухозаборником, очищается от механических примесей в фильтре и поступает в компрессор двигателя. Основная масса воздуха после сжатия в компрессоре направляется в камеру сгорания самолетного двигателя, а часть его отбирается в СКВ кабин. После воздух проходит перекрывной кран, регулятор — ограничитель абсолютного давления, обратный клапан, газовый фильтр и через распределительный кран поступает в другие агрегаты системы кондиционирования [1].

Воздух охлаждается в воздухо-воздушном теплообменнике забортным воздухом, подаваемым под скоростным напором или нагнетаемым вентилятором турбохолодильника непосредственно на турбину или в компрессор. При этом первым каскадом охлаждения является теплообменник, а вторым — турбохолодильник.

Окончательно охлажденный воздух поступает во влагоотделитель для предотвращения попадания влаги в СКВ. Но перед поступлением в коллектор кабины воздух увлажняется. Из коллектора воздух направляется по трубопроводам к отдельным агрегатам и в кабину.

Температура воздуха в пассажирской кабине регулируется при помощи термостата.

Рис. 2. СКВ с конвективным теплообменом: 1-воздухозаборник двигателя; 2,9-фильтры(ф); 3-компрессор двигателя(к); 6,27-обратные клапаны; 7-штуцер к наземному кондиционеру; 8,18,26,58,61-заслонки; 10-распределительный кран; 11-сепаратор влаги; 12,64-генераторы тепла; 13-воздухозаборники теплообменника; 14-воздухо-воздушный теплообменник(ВВТ); 15-выходная заслонка; 16-турбохолодильник(ТХ); 17-влагоотделитель; 19-глушитель шума: 20-расходомер воздуха; 21-смеситель; 22-датчик температуры; 23-задатчик температуры; 24,44-регуляторы расхода (Рр); 25,55-увлажнители; 28-воздух из туалета; 29-привод заслонки; 30-заслонка; 31-регулятор влажности (Рв); 32,33,39-распределители воздуха; 34-пассажирская кабина; 35-термостат; 36-электромагнитный клапан; 37-бак для воды; 38-термометр; 40-сервопривод; 42-регулятор давления(Рд); 43,46-предохранительные клапаны; 44,62-межкабинные клапаны; 45-бчок для воды; 47-ограничитель температуры остекленения; 48-осушительный патрон 49-щиток; 50-кабина экипажа; 51-электромагнитный клапан; 52,63-расходомер; 53,67-дроссельная заслонка; 54-регулятор влажности; 56-воздух в камбуз; 57-термостат; 59-воздух в туалет; 60-выброс воздуха в атмосферу; 65-регулятор давления; 66-воздухозаборник; 68-воздух из атмосферы

Рассмотренная система кондиционирования получила широкое распространение, но она имеет два существенных недостатка: перепад между температурой внутренней стенки кабины и воздухом и неравномерность распределения охлаждающего воздуха по кабине, вследствие чего температура воздуха может отличаться от требуемой.

Для их устранения используют систему кондиционирования с панельным теплообменом, в которой воздух, отбираемый от двигателя, поступает в воздухо-воздушный теплообменник и турбохолодильник. Далее воздух поступает через обратный клапан, увлажнитель и другие элементы системы в обогревательные панели кабины, саму кабину экипажа и пассажирскую кабину. После он выбрасывается в атмосферу через насадки [1].

Рис. 3. Система кондиционирования с панельным теплообменом:1-отбор воздуха из двигателя; 2-перекрывной кран; 3-ограничитель давления; 4,5,33-обратные клапаны; 6-заслонка к противооблединительной системе; 7-перекрывной кран; 8-дроссельная заслонка; 9-перекрывной кран эжектора; 10-перекрывной кран дублирующей системы; 11-перекрывной кран основной системы; 12-турбохолодильная установка дублирующей системы(ТХУ); 13-обратный клапан; 14-эжектор дублирующей системы(Э); 15-бак для воды; 16-воздухоподводящие отверстия; 17-соленоидный клапан; 18-усилитель; 19-увлажнитель; 20-фильтр(Ф); 21-регулятор давления в кабине (Рд)4 22,26-предохранительный клапан; 23-насадки; 24-термостат; 26-регулятор давления(Рд); 27-перепускной клапан; 28-синхронизатор расхода; 29-распределительный кран; 30-регулятор расхода(Рд); 31-глушитель шума; 32-задатчик расхода; 34-перекрывной и распределительный кран; 35-перепускной клапан; 36-турбохолодильник(ТХ); 37-воздухо-воздушный теплообменник(ВВТ); задатчик влажности; 39-датчик влажности; 40-термостат

Главный недостаток рассмотренной СКВ — утяжеление конструкции воздушного судна.

На самолетах с большими скоростями полетов и малыми габаритами, например, на истребителях, применяются преимущественно одноступенчатые трехкаскадные системы кондиционирования.

В данной системе третья ступень представлена в качестве испарительного теплообменника, в котором происходит охлаждение воздуха, прошедшего первые две ступени — воздухо-воздушный теплообменник (ВВТ) и турбохолодильник (ТХ).

Испарительные теплообменники работают по открытому циклу, при этом воздух охлаждается за счет скрытой теплоты испарения хладагентов.

В отличие от СКВ самолетов на вертолете Ми-26Т система кондиционирования использует горячий воздух, отбираемый за четвертой ступенью каскада высокого давления компрессоров двигателей. В случае выхода из строя одного из двигателей работоспособность системы обеспечивается другим. Кроме этого на вертолете предусмотрена вентиляция кабины экипажа наружным воздухом.

В наземных условиях при неработающих двигателях горячий воздух для СКВ подается от бортовой вспомогательной силовой установки ТА-8В или от наземной установки воздушного запуска. Конструктивно СКВ выполнена таким образом, что позволяет включать кондиционирование воздуха экипажа и обогрев грузовой кабины как одновременно, так и раздельно [4].

Система регулирования давления обеспечивает наддув и поддержание требуемого избыточного давления в кабинах экипажа и сопровождающих.

В состав СКВ входят подсистемы:

– подача воздуха;

– распределение воздуха;

– кондиционирование воздуха в кабине экипажа;

– обогрев грузовой кабины;

– регулирование давления.

Основные агрегаты СКВ размещены под полом кабины экипажа с левой стороны, между шпангоутами ЗН и 5Н. Управление системой кондиционирования воздуха осуществляется со специального щитка, расположенного на левом пульте бортинженера. Схема размещения системы кондиционирования вертолета Ми-26Т представлена на рисунке 4.



Рис. 4. Схема размещения системы кондиционирования воздуха: 1-заслонка; 2-блок согласования; 3-ручная заслонка; 4-приемник температуры; 5-внутрикабинный термометр; 6-электровентилятор; 7-обратный клапан; 8-блок агрегатов; 9-блок управления; 10-сигнализатор оборотов; 11-измерительный комплекс давления; 12-прибор вычисления расхода воздуха; 13-перекрывная заслонка; 14-сигнализатор давления; 15-двигатель; 16-регулятор избыточного давления; 17-сигнализатор температуры; 18-регулирующая заслонка; 19-блок управления автоматического регулятора температуры; 20-воздухо-воздушный радиатор; 21-датчик расхода воздуха; 22-эжектор; 23-заслонка с электромеханизмом

В данной статье был выполнен обзор существующих систем кондиционирования воздушных судов. А также рассмотрены основные виды СКВ самолетов и изучена СКВ вертолета Ми-26Т.

Литература:

  1. Воронин Г. И. Системы кондиционирования воздуха на летательных аппаратах: учебник / Г. И. Воронин — М: Машиностроение, 1973. — 443с.
  2. Явнель Б. К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха: учебник / Б. К. Явнель — М: Агропромиздат, 1982. — 223с.
  3. Доссат Рой Дж. Основы холодильной техники: учебник / Рой Дж. Доссат — М: Легкая и пищевая промышленность, 1984. — 520с.
  4. Сорокин А. В. Конструкция вертолетов: учебное пособие / А. В. Сорокин — Ростов-на-Дону, 2010–123с.
Основные термины (генерируются автоматически): кондиционирования воздуха, системы кондиционирования, система кондиционирования, СКВ воздушных судов, системы кондиционирования воздуха, СКВ самолетов, систем кондиционирования, кондиционирования воздушных судов, систем кондиционирования воздушных, размещения системы кондиционирования, существующих систем кондиционирования, кондиционирования воздуха летательных, система кондиционирования воздуха, систему кондиционирования воздуха, Температура воздуха, частным случаем СКВ, воздухо-воздушный теплообменник, СКВ должна, Кондиционирование воздуха, состав СКВ.

Ключевые слова

летательный аппарат, наддув, система кондиционирования, кондиционирование, нормальные условия существования, воздухо-воздушный теплообменник, турбохолодильник, испарительный теплообменник

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос