книги из ГПНТБ / Антипенко И.Н. Эксплуатация систем кондиционирования воздуха пассажирских самолетов

Р и с . 42. П р и н ц и п и а л ь н а я схема п о д с и с т е м ы С К В с в е р х з в у к о в о г о с а м о л е т а . ( М = 3 )

отбираемым от компрессора двигателя или же от наземного 'ис­ точника 3. Включение подачи эжектирующего воздуха к эжекто­ рам 12 осуществляется краном 10.

* Остальные подсистемы работают аналогично описанной под­ системе.

Следует отметить, что при выходе из строя одной подсистемы, оставшиеся две обеспечивают подачу воздуха во все помещения самолета.

Система кондиционирования воздуха рассчитана таким обра­ зом, что при отказе одной подсистемы можно продолжать нор­ мальный полет со сверхзвуковой скоростью. При выходе из строя

Оистема кондищионировация состоит из четырех независимых идентичных подсистем, питающихся сжатым воздухом от своего •источника наддува. Источником сжатого воздуха в каждой под­

в зависимости от положения крана подачи 6 и обводного крана 7 может работать как в комбинации с компрессором двигателя,

112

так .и отдельно. В последнем случае воздух, подаваемый к нагне­ тателю 8, отбирается из воздухозаборника / двигателя через об­ ратный клапан 5. Для уменьшения давления воздуха, отбирае­ мого от компрессора двигателя, через обратный клапан 3 преду­

теплообменник 10, где снижает свою температуру, отдавая тепло более холодному воздуху, выпускаемому из кабины. Воздух из ВВР 10 выходит через реактивные сопла 9, создающие некоторую доп о лнител ьную тягу.

Далее, пройдя регулятор массового расхода 18 и воздухожидкостный теплообменник 19, воздух поступает к компрессору 24 турбохолодильника и затем направляется к теплообменнику 22. Охлаждающей средой в теплообменниках 19 и 22 является не топливо, как в схеме на рис. 4:1, а промежуточная жидкость 20, которая, в свою очередь, охлаждается топливом 16 в теплооб­ меннике 17. После теплообменника воздух проходит через реге­ неративный ВВР 12 и поступает к турбине 23 турбохолодильни­ ка, где окончательно охлаждается и через водоотделитель 29 по­ дается в кабину.

Поддержание температуры воздуха в кабине в заданных пре­ делах осуществляется с помощью регулятора 26, который по сиг­ налам датчика 27 изменяет с помощью .крана 28 количество воз­ духа по обводной магистрали. Для избежания переохлаждения воздуха за теплообменником 19 установлен терморегулятор 25, который связан с .краном 21 перепуска охлаждающей жидкости, минуя теплообменник 19. В системе регенерации кабинного воз­ духа установлены регулятор расхода 13, запорный кран 14 й вен­ тилятор 15, обеспечивающий продув ВВР 10 и 12 при работе си­ стемы кондиционирования на земле.

Система кондиционирования может работать и от наземного источника сжатого воздуха, подключаемого к штуцеру 11.

Наличие на самолете четырех независимых подсистем позво­ ляет даже при отказе двух из них продолжать сверхзвуковой по­ лет, обеспечивая подачу воздуха во все помещения кабины от оставшихся исправных подсистем.

Для расщепления озона в ВВР 10 оребрение со стороны вхо­ да более горячего воздуха выполнено из никеля, который играет роль катализатора в процессе диссоциации озона.

Из приведенных двух принципиальных схем (рис. 41 и 42) видно, что в отличие от дозвуковых самолетов системы конди­

средствамиавтоматического управления, освобождающих экипаж

за 'показателями, характеризующими работу системы кондицио­ нирования, чтобы при появлении неполадок в функционировании системы принять необходимые меры к их устранению пли же пе­ рейти на другой режим работы СКВ.

3. Теплозащита кабин сверхзвуковых пассажирских самолетов

При полете со сверхзвуковой скоростью обшивка фюзеляжа нагревается до весьма значительных температур. Суммарное ко­ личество тепла, поступающего в кабину от нагретой обшивки фю­ зеляжа, выделяемого оборудованием, экипажем и пассажирами, вносимого в кабину вследствие солнечной радиации, достаточно велико. Например, для пассажирского самолета, летящего со скоростью, соответствующей числу М = 3, на высоте 20 км общая тепловая нагрузка достигает 90 кет.

Ограничения, накладываемые на температурные условия в кабине, приводят к необходимости тщательно выбирать способ теплозащиты.

Широко распространенные на дозвуковых самолетах пассив­ ные способы теплозащиты, заключающиеся в постановке на пути теплового потока слоя теплоизоляции, не могут создать прием­ лемых температурных условий в кабинах СПС без заметного ухудшения весовых характеристик самолета. В монографии [3J показано, что применение традиционного пассивного способа теп­ лозащиты привело бы к утяжелению самолета с крейсерской ско­ ростью, соответствующей числу М = 2,2 на 500 кГ и числу М = 3 на 1800 кГ. Поэтому на сверхзвуковых пассажирских самолетах

рубежом название метода «теплоперехвата» или «изотермических панелей».

Панельное охлаждение кабин сверхзвукового пассажирского самолета. Принципиальная схема панельного охлаждения сверх­ звукового пассажирского самолета приведена на рис. 43.

Охлажденный воздух из системы кондиционирования посту­ пает в кабину самолета через воздухопроводы /. В кабине вслед­

из канала. Подогретый в панели воздух поступает в' магистраль­ ный трубопровод 5 и затем или выбрасывается в атмосферу, или же поступает в рециркуляционный контур системы кондициониро-

114

(см. рис. 42).

Основным достоинством способа панельного охлаждения яв­ ляется его конструктивная простота, в то же время этот способ является эффективным средством тепловой защиты не только сверхзвуковых, но и дозвуковых пассажирских самолетов. Ука­ занный способ теплозащиты применен на самолете «Конкорд».

Способ динамической теплоизоляции. Принципиальная схема ^способа динамической теплоизоляции представлена на рис. 44. Здесь так же,'как и в случае панельного охлаждения, для умень­ шения теплового потока, направленного от обшивки фюзеляжа в. кабину, используется воздух, отводимый из кабины. Сущность способа-динамической теплоизоляции состоит в следующем.

Охлажденный воздух из системы кондиционирования через воздухопровод 1 поступает в кабину, где нагревается до темпе­ ратуры около 20°С и далее направляется'в распределительный канал 2 системы теплоизоляции. Из распределительного канал а- через пористую теплоизоляционную стенку 3 воздух попадает в канал 4. Проходя через теплоизоляционную стенку 3, а также двигаясь по каналу 4, воздух нагревается, отбирая тепло, посту­ пающее от обшивки фюзеляжа, через внешний слой теплоизоля­ ции 5, уменьшая тем самым тепловой поток, проникающий в ка­ бину. Из магистрального трубопровода '6 так же, как и при па­ нельном способе охлаждения, воздух или выпускается в атмо­ сферу, или же направляется для повторного использования в си­ стему кондиционирования.

ляция обладает большим гидравлическим сопротивлением трактавыпуска воздуха через пористую стенку.

Ы 5 .

Указанный способ теплозащиты предложен в проектируемых .

остекления кабин пассажирских самолетов в настоящее время ис­ пользуются органические стекла, которые наряду с высокой светопрозрачностью обладают еще дополнительными положительны­ ми качествами: стабильностью .физико-механических характерис­ тик, небольшой теплопроводностью, термопластичностыо, техно­

лостойких материалов или же вводить специальные способы теп­ лозащиты остекления.

В настоящее время созданы. органические стекла, способные длительно выдерживать нагрев до температуры 140° С, что соот­ ветствует скоростям полета при числе М « 2 . Для более высоких температур созданы специальные силикатные и кварцевые стекла, например бороеиликатное стекло. Однако недостатком последних является повышенная хрупкость и слабая сопротивляемость из-

устранить, применяя комбинацию из двух стекол: силикатного и органического, разделенных небольшой воздушной прослойкой. Внутреннее органическое стекло в этом случае будет силовым элементом, оно должно воспринимать нагрузку от избыточного

ра поверхности остекления, обращенной в кабину, будет недо­

116

ство между стеклами. При этом требуется предварительная очист­ ка и фильтрация воздуха, чтобы исключить загрязнение поверхно­ сти стекол.

4. Эксплуатация систем кондиционирования воздуха

сверхзвуковых пассажирских самолетов

Процесс эксплуатации систем кондиционирования сверхзвуко­ выхпассажирских самолетов, как это следует из рассмотрения их принципиальных схем, не будет особо отличаться от эксплуа­ тации GKB дозвуковых пассажирских самолетов. Порядок уп­

В летнее и зимнее время года при повышенных и пониженных телушературах наружного воздуха до посадки пассажиров, кабины самолета должны быть охлаждены илиподопреты с помощью наземных кондиционеров, бортовых или наземных вспомогатель­ ных установок. В связи с тем, что в системах кондиционирования воздуха СПС линия подачи воздуха одна (отсутствуют специаль­ ные линии обопрева или охлаждения), при подготовке системы к работе на земле и в полете управление и контроль за парамет­ рами подаваемого воздуха ведутся только по этой линии.

При нормальной работе системы кондиционирования, когда элементы СКВ функционируют в режиме автоматического управ­ ления, дополнительного вмешательства членов экипажа практи­ чески не требуется. Необходимо только регулярно следить за основными параметрами, характеризующими состояние каждой

лишь отдельные технические особенности, учитывающие специфи­ ку элементов наддува и регулирования давления конкретного самолета. Эти особенности оговариваются в Инструкции по экс­ плуатации самолета."

•При техническом обслуживании системы кондиционирования воздуха необходимо периодически контролировать состояние топ­ ливо-воздушных теплообменников. Эти элементы СКВ, которых нет на дозвуковых пассажирских самолетах, требуют к себе оп­ ределенного внимания из-за возможного появления течи топлива. Как правило, топливо-воздушные теплообменники выполняются таким образом, что непосредственный контакт охлаждающего топлива с поверхностью трубок, омываемых воздухом, поступаю­ щим в кабину, отсутствует. Однако возможны случаи утечки топ­ лива в атмосферу. Учитывая опасность пожара, следует периоди­ чески осматривать поверхность корпуса теплообменника. При ш>

ili!7

Во время стоянки в летний период кабины пассажирских са­ молетов подвергаются тепловым воздействиям внешней окружаю­ щей среды, составляющими которых являются температура и сол­ нечная радиация. Причем, параметры внешней среды периоди­ чески изменяются в течение суток. Следовательно, и влияние внешнего теплового воздействия на кабины также имеют перио­ дический характер.

В табл. 6 приведены данные о температуре воздуха и солнеч­ ной радиации в 8 основных аэропортах Союза ССР, расположен­ ных в характерных климатических зонах. Эти данные, основанные на статистической обработке метеорологических наблюдений, вы­ полненной авторами в связи с исследованием расчетных пара­ метров наружного климата при наземном кондиционировании воздуха в кабинах пассажирских самолетов, являются уточнен­

климата. Разумеется, что приведенные сведения о температуре и. солнечной радиации для данного аэропорта с некоторыми допу­ щениями характеризуют не только пункт расположения аэропор­ та, но и весь географический район и аэропорты, расположенные в нем. Так, например, параметры наружного климата для аэро­ порта Сочи в допустимых пределах могут быть отнесены ко всем аэропортам Черноморского побережья Кавказа.

ГШ

120

тепло, сухо, умеренно мягкая зама; Симферополь — тепло, недо­ статочно влажно, умеренно мягкая зима; Киев—тепло, влажно,