bg_0490oxford_glazkov / oxford_doc / glava_10_11

При достижении высоты кабины (барометрической высоты, соответствующей давлению внутри кабины) 10 000 футов, экипаж должен обеспечиваться кислородом, аварийное обеспечение пассажиров кислородом должно осуществляться на высоте кабины 14 000 футов.

Самолет способен (при необходимости) достигать больших скоростей набора высоты и снижения с относительно небольшими изменениями давления в кабине.

КОНСТРУКЦИЯ САМОЛЕТА

Конструкция самолета должна быть достаточно прочной для выдерживания создаваемого перепада давлений без лишнего утяжеления и вытекающей из этого неэкономичности эксплуатации.

Разность давлений внутри и снаружи зон наддува самолета или перепад давлений создает окружные напряжения растяжения, которые прикладываются циклично при каждом наддуве и стравливании давления самолета, вызывая усталость конструкции, что в дальнейшем может привести к отказу.

Выдерживание максимального перепада давлений на самом низком практическом уровне снижает окружные напряжения. Наддув кабины до уровня 8 000 футов снижает напряжения и усталость конструкции, а также приводит к снижению требуемой конструктивной прочности и веса самолета, что увеличивает экономичность эксплуатации и снижает первоначальную стоимость самолета.

Типичный максимальный перепад давлений для большого транспортного реактивного самолета находится между 8 и 9 psi (552-621гПа). Пассажирская кабина, кабина экипажа и грузовые отсеки обычно надуваются, а ниши шасси, хвостовой и носовой конусы – нет.

Рис. 11.1. Зоны с наддувом и без наддува

УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМОЙ

Наддув кабины контролируется с помощью подачи в кабину постоянного массового расхода воздуха и изменения скорости его сброса в атмосферу. Воздух с постоянным массовым расходом подается из системы кондиционирования через регулятор массового расхода и спускается в атмосфере через выпускные клапаны или клапаны сброса.

Работа этих клапанов контролируется регулятором давления в автоматическом режиме и экипажем в ручном.

При закрытии клапана уменьшается сброс воздуха и увеличивается его давление, при открытии клапана сброс увеличивается, а давление уменьшается. Во время крейсерского полета клапаны сброса образуют реактивное сопло для возвращения потери тяги от сброса воздуха из кабины.

В дополнение к клапанам сброса в любой системе наддува кабины должны быть установлены следующие предохранительные устройства:

а) Предохранительный клапан. Простой механический перепускной клапан, установленный для сброса положительного давления из кабины в случае превышения максимально допустимого для данного типа самолета перепада давлений, т.е. для предотвращения возникновения максимального перепада давлений для конструкции. Клапан открывается, когда давление возрастает до величины максимального Перепада плюс 0,25 psi.

Рис. 11.2. Клапаны системы кондиционирования и наддува

b) Обратный предохранительный клапан. Простой механический обратный перепускной клапан, устанавливается для предотвращения избыточного отрицательного перепада давлений. Клапан открывается, когда давление снаружи самолета превышает давление внутри на 0,5 – 1,0 psi.

Обратный и прямой предохранительные клапаны могут быть объединены в один агрегат или могут быть полностью отдельными компонентами; располагаются над ватерлинией самолета. Прямые и обратные предохранительные клапаны должны иметь дублирование.

с) Клапан сброса давления. Это компонент с ручным управлением, который дает возможность экипажу снизить давление в кабине до нуля для аварийного сброса давления. Клапан может применяться в качестве выпускного отверстия для воздуха при ручном управлении системой наддува самолета, оборудованного пневматическими перепускными клапанами.

Отверстия для сброса избыточного давления устанавливаются между отсеками пассажиров и экипажа для предотвращения избыточной разницы давлений между этими зонами, например, в случае открытия в полете двери грузового отсека.

РЕГУЛЯТОРЫ НАДДУВА

Регуляторы наддува отличаются по конструкции и принципу работы и могут быть пневматическими, электропневматическими или, как у большинства современных самолетов, электронными. Пневматические регуляторы включают сенсоры для наружного давления и давления в кабине, а также дозирующие клапаны и регуляторы для выбора требуемой высоты в кабине и скорости изменения давления.

При изменении давления в кабине, регулятор автоматически передает сигнал на клапаны сброса давления.

Клапаны сброса предназначены для регулирования перепуска воздуха из кабины с заданной скоростью для получения требуемого перепада давлений и возможной стабилизации на максимальном перепаде давлений; они полностью открыты, когда самолет на земле. Дополнительно некоторые регуляторы наддува оборудованы блоками управления при посадке на воду, которые перекроют все перепускные клапаны для уменьшения попадания воды в кабину в случае вынужденной посадки на воду.

Рис. 11.3. Электронный регулятор наддува

РАБОТА СИСТЕМЫ

На рис. 11.3 приведены средства контроля системы наддува современного транспортного пассажирского самолета. Автоматические регуляторы имеют дублирование и получают входные сигналы от систем приема статического давления самолета, давления в кабине и логики воздух/земля.

Если предварительный наддув является частью программы, тогда потребуются входные сигналы положений РУД и системы сигнализации дверей.

Контрольная панель высоты кабины удалена от регулятора и обычно установлена на верхние панели кабины пилотов.

Существует два режима работы: автоматический (1&2) и ручной, с электрическим управлением клапанами сброса. Управление осуществляется либо двумя моторами переменного тока под контролем автоматических регуляторов, либо мотором постоянного тока для аварийной ситуации или ручного управления.

В любой момент времени используется только один регулятор, другой является резервным. Резервный регулятор автоматически примет на себя управление в случае отказа основного регулятора.

При выборе ручного режима будут заблокированы все нормальные автоматические функции, что позволяет вручную задавать позицию клапанов сброса с помощью переключателя мотора постоянного тока. Пилот устанавливает регулятор для получения требуемого профиля полета (см. рис. 2.4).

Руление. Когда самолет приступает к рулению, переключатель системы наддува ЗЕМЛЯ/ПОЛЕТ устанавливается в положение ПОЛЕТ, самолет предварительно надувается до перепада давлений (Δ) 0,1 psi.

Это означает, что переход к наддуву в полете будет плавным и не будет скачков давления при вращении, попадания выхлопных газов от двигателей и т.п.

Взлет и набор высоты. При взлете самолета логическая система «воздух/земля» передает сигнал на регулятор для осуществления пропорционального управления. Регулятор воспринимает давление в кабине и наружное давление и задает позицию клапанов сброса для управления скоростью изменения высоты в кабине пропорционально скорости набора высоты самолета (от 300 до 500 футов в минуту).

Крейсерский полет. При достижении крейсерской высоты регулятор переключится на изобарное управление для поддержания постоянного перепада давления.

Небольшие изменения крейсерской высоты (±500 – 1000 футов) будут происходить без каких-либо изменений давления в кабине; однако при значительном увеличении крейсерской высоты необходимо переустановить высоту полета.

При достижении максимального перепада давлений, регулятор не допустит его дальнейшего увеличения, и самолет будет управляться по Максимальному Перепаду.

Снижение и посадка. В начале снижения регулятор переключится на пропорциональное управление, и будет брать скорость снижения кабины 300 футов в минуту для задания перепада давлений 0,1 psi при касании (высота посадочной площадки -200 футов).

Логическая система «земля/воздух» теперь находится в режиме «земля», перемещение регулятора «ЗЕМЛЯ/ВОЗДУХ» в кабине в положение «ЗЕМЛЯ» инициирует полное открытие клапанов сброса для уравнивания давлений в кабине и наружного.

Примечание: На более старых самолетах регулятор будет уменьшать перепад давлений до нуля при касании.

Подведем итоги: При повышении перепада давлений клапаны сброса закрываются. При понижении перепада давлений клапаны сброса открываются, а при постоянном перепаде давлений и постоянном массовом расходе клапаны сброса не перемещаются.

Рис. 11.4. Профиль наддува

Когда система находится в ручном управлении, положение клапанов сброса можно изменить с помощью основного управления клапанов сброса в соответствии с показаниями высотомера в кабине и индикатором положения клапана. Максимальная допустимая скорость изменения давления в кабине составляет 0,16 psi/min (приблизительно соответствует скорости набора высоты или снижения 1 500 футов в минуту).

Необходимо тщательно отслеживать скорости набора высоты с снижения в кабине; нормально они не должны превышать 500 футов в минуту при наборе высоты и 300 футов в минуту при снижении, чтобы не вызвать слишком большой дискомфорт для пассажиров, особенно, с симптомами простудных заболеваний и т.п.

Рис. 11.5. Пример приборного обеспечения системы (А320)

ПРИБОРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ

Для системы наддува требуется следующий минимальный перечень приборного оборудования:

а) Высотомер кабины. Данный прибор измеряет давление в кабине, но откалиброван для считывания эквивалентной давлению высоты в кабине.

b) Индикатор вертикальной скорости кабины. Прибор отображает скорость снижения или набора высоты кабины самолета.

с) Манометр перепада давлений в кабине. Данный прибор отображает разницу абсолютного давления внутри и снаружи кабины, и обычно имеет калибровку в psi. На случай неисправности регулятора давления или клапана сброса данный прибор будет указывать, что предохранительные клапаны управляют давлением в кабине по Структурному (аварийному) максимальному перепаду давлений.

Дополнительно к перечисленным выше приборам должна существовать ГОЛОСОВАЯ и ВИЗУАЛЬНАЯ сигнализация, когда высота в кабине превышает 10 000 футов. Она может быть в форме сирены и красной лампочки на Централизованной Панели Сигнализации либо предупредительной надписи на соответствующем дисплее EICAS или ЕСАМ.

НАЗЕМНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ И ПРОВЕРКИ

Необходимо выполнять периодические проверки системы наддува для обнаружения серьезных утечек и обеспечения правильной работы компонентов регулирования давления и предохранительных устройств. Данные проверки выполняются в следующих ситуациях:

1. Первоначальная испытательная проверка давления;

2. Когда предусмотрено Руководством по ТЭ;

3. После фактического или предполагаемого отказа системы;

4. После ремонта или модификации гермокабины самолета.

При выполнении функциональных проверок и проверок скорости утечек для конкретного типа самолета могут быть предусмотрены определенные процедуры, которые будут записаны в РТЭ самолета, но может потребоваться выполнение любых или всех перечисленных процедур:

1. Контроль общего функционирования и температуры;

2. Контроль работы регулятора (регуляторов) давления и нормального максимального перепада;

3. Проверка предохранительных клапанов (максимальный конструктивный перепад давления;

4. Проверка скорости утечек.

Таблица 1. Стандартная Атмосфера ИКАО (поверхностная концентрация 1,225 кг/м³)