飞机结构与系统-座舱环境控制系统课件

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,南京航空航天大学民航学院,座舱环境控制系统概述,使飞机的座舱和设备舱在各种飞行条件下具有,良好的环境参数，以满足飞行人员、乘客和设备,的正常工作和生活条件。,座舱环境参数：,座舱空气的温度、压力；,温度、压力的变化速率；,空气流量、流速、清洁度；,噪音。,一、座舱环境控制系统的基本任务,座舱环境控制系统概述 使飞机的座舱和设备舱在各种飞,座舱环境控制系统概述,大气物理特性主要指大气压力和温度随高度的,变化。,1.,大气压力和温度,随高度的变化规,律：,中纬度地区平均大气,参数为基准，定出国际,标准大气。,二、大气物理特性及其对人体生理的影响,座舱环境控制系统概述 大气物理特性主要指大气压力和,座舱环境控制系统概述,1.,大气压力和温度,随高度的变化规,律：,二、大气物理特性及其对人体生理的影响,温度随高度的变化,座舱环境控制系统概述 1. 大气压力和温度,座舱环境控制系统概述,2.,民航客机巡航高度：,一般在对流层,（,0,8/18km,）飞行，,温度、压力随高度降低,强烈对流,湿度、固态杂质随高度,迅速降低,二、大气物理特性及其对人体生理的影响,座舱环境控制系统概述2. 民航客机巡航高度：二、大气物理特性,座舱环境控制系统概述,3.,大气物理特性对人体生理的影响,1,）大气压力,缺氧,无感觉区（,2km,以下）、完全代偿区（,2,4km,）。,二、大气物理特性及其对人体生理的影响,高度（,ft/m,）,含氧饱和度,症 状,8000/2438,90,以上,无明显反应,10000/3048,90,长期停留会出现头痛、疲劳,15000/4572,81,昏昏欲睡、头痛、嘴唇指甲发紫，视力、判断力减弱，脉搏、呼吸加快。,22000/6706,68,出现惊厥,25000/7620,50,不供氧则,5,分钟后失去知觉,座舱环境控制系统概述3. 大气物理特性对人体生理的影响二、大,座舱环境控制系统概述,3.,大气物理特性对人体生理的影响,1,）大气压力,低压,随着压力的降低，人体会出现胀痛和气肿等症状。,严重时产生高空减压症，其三种形式：,高空气胀,皮肤组织气肿,高空栓塞,二、大气物理特性及其对人体生理的影响,座舱环境控制系统概述3. 大气物理特性对人体生理的影响二、大,座舱环境控制系统概述,3.,大气物理特性对人体生理的影响,2,）大气压力变化速度,飞机急剧上升或下降时,人体脏室内压力来不及与座舱压力平衡，引起组织器官膨胀或压缩。,爆炸减压,座舱高空突然失密，座舱内外压力迅速平衡，,产生气浪冲击，导致高空缺氧、低温、低压。,二、大气物理特性及其对人体生理的影响,座舱环境控制系统概述3. 大气物理特性对人体生理的影响二、大,座舱环境控制系统概述,3.,大气物理特性对人体生理的影响,3,）温度和湿度,温度,1525,度最适宜。,短时间温度变化过大易产生感冒症状。,湿度,取决于相对湿度。,高湿度,高温,“,闷热,”,低温,“,湿冷,”,低湿度,症状不明显，随时间增加而增加。,二、大气物理特性及其对人体生理的影响,座舱环境控制系统概述3. 大气物理特性对人体生理的影响二、大,座舱环境控制系统概述,3.,大气物理特性对人体生理的影响,4,）其他环境参数,臭氧,低浓度臭氧对人体无危害；,在,20,25km,高度，臭氧浓度很大，可达大气的,6%9%,对人体有毒性，会引起呼吸困难、嗅觉失灵和视觉衰退，通常规定乘员舱内臭氧浓度不超过,0.2ppm;,化学性质活泼，对飞机上的橡胶件有较强腐蚀作用。,二、大气物理特性及其对人体生理的影响,座舱环境控制系统概述3. 大气物理特性对人体生理的影响二、大,座舱环境控制系统概述,3.,大气物理特性对人体生理的影响,4,）其他环境参数,噪声,噪音作为一种能量形式，可以用频率、振幅、波长和声压等参数表明。,频率：,4000Hz,以上声音具有强烈刺激。,声压（噪音量）：人耳能承受的最大噪声,120dB,飞机噪声源：发动机、气动力，现代飞机达,115,120dB,以上。,座舱噪声量规定应在,80,100dB,以下。,二、大气物理特性及其对人体生理的影响,座舱环境控制系统概述3. 大气物理特性对人体生理的影响二、大,座舱环境控制系统概述,1.,供氧装置,一般在,4km,左右高度开始供氧，适用于低空低速螺旋桨飞机，也可作为喷气式客机气密座舱的补充方式。,三、克服不利环境的技术措施,座舱环境控制系统概述1. 供氧装置三、克服不利环境的技术措施,座舱环境控制系统概述,2.,气密座舱（增压座舱）,在大环境中建立封闭的小环境。,调节座舱气压，保证机上人员有足够氧气分压；,调节座舱温度。,1,）气密座舱形式,大气通风式气密座舱,（适合,20,25km,以下高度）,三、克服不利环境的技术措施,座舱环境控制系统概述2. 气密座舱（增压座舱）三、克服不利环,座舱环境控制系统概述,2.,气密座舱（增压座舱）,1,）气密座舱形式,大气通风式气密座舱,优点：,直接由发动机引气，温度较高；,座舱所需供气量较少，对发动机影响不大；,气密性要求相对较低，密封结构简单，易维护。,缺点：,发动机工作状态变化时，会引起座舱供气不稳定。,三、克服不利环境的技术措施,座舱环境控制系统概述2. 气密座舱（增压座舱）三、克服不利环,座舱环境控制系统概述,2.,气密座舱（增压座舱）,2,）气密座舱形式,再生式（自主式）气密座舱（适合,25km,以上高度）,与外界大气条件,完全无关。,三、克服不利环境的技术措施,座舱环境控制系统概述2. 气密座舱（增压座舱）三、克服不利环,座舱环境控制系统概述,2.,气密座舱（增压座舱）,3,）气密座舱环境参数,座舱温度,最舒适的座舱温度,20,22,度，正常保持在,15,26,度；,座舱温度场均匀，各处温差一般不超过,3,度；,座舱内壁和地板温度与舱内一致并高于露点。,三、克服不利环境的技术措施,座舱环境控制系统概述2. 气密座舱（增压座舱）三、克服不利环,座舱环境控制系统概述,2.,气密座舱（增压座舱）,3,）气密座舱环境参数,座舱高度,座舱内空气的绝对压力值所对应的标准气压高度；,一般要求飞机在最大设计巡航高度，必须能保持大约,2400m,的座舱高度；,现代一些大中型飞机，座舱高度达到,10000ft,（,3050m,）时告警。,三、克服不利环境的技术措施,座舱环境控制系统概述2. 气密座舱（增压座舱）三、克服不利环,座舱环境控制系统概述,2.,气密座舱（增压座舱）,3,）气密座舱环境参数,座舱余压,座舱内空气的绝对压力值与外部大气压力之差就是座,舱空气的剩余压力，简称余压。,B747-400,最大余压,9.1psi(62.7kpa,0.62atm),；,三、克服不利环境的技术措施,座舱环境控制系统概述2. 气密座舱（增压座舱）三、克服不利环,座舱环境控制系统概述,2.,气密座舱（增压座舱）,3,）气密座舱环境参数,座舱高度变化率,单位时间内座舱高度的变化速率。,飞机爬升或下降，其飞行高度的变化；,座舱供气流量的突然变化。,三、克服不利环境的技术措施,座舱环境控制系统概述2. 气密座舱（增压座舱）三、克服不利环,气源系统,现代民航大中型客机气源系统,提供具有一定流量、压力和温度的增压空气，以保证座,舱温度控制和增压控制。,气源系统现代民航大中型客机气源系统 提供具有一定流,气源系统,B737-800,气源系统B737-800,气源系统,典型飞机气源系统,高（中压）引气,引气活门,（,PRSOV,、调压关断阀）,调压,关断,限制下游温度,预冷器控制,（,737NG,199229,度）,气源系统典型飞机气源系统,空调系统,控制通往座舱空气的流量、调节温度、排除空气中过多的,水分，最后将空调空气分配到座舱的各个出气口。,冷却系统,冲压空气系统,温度控制系统,再循环系统,分配系统,空调系统 控制通往座舱空气的流量、调节温度、排除空,空调系统,涡轮风扇式（涡轮通风式）冷却系统,冲压空气,热交换器,（,P310,）,顺流式,逆流式,叉流式,涡轮冷却,一、冷却系统,空调系统涡轮风扇式（涡轮通风式）冷却系统一、冷却系统,空调系统,涡轮风扇式（涡轮通风式）冷却系统,简单、轻便,地面停机可用,随飞行高度增加，,空气密度下降，风,扇负荷减小，涡轮,转速增加，影响涡,轮寿命。,军机应用较多,一、冷却系统,空调系统涡轮风扇式（涡轮通风式）冷却系统一、冷却系统,空调系统,涡轮压气机式（升压式）冷却系统,高空条件下，保障增压,高速条件下，制冷效果好；,供气压力、量小；,运行平稳，寿命长；,地面状态制冷能力差。,一、空气循环冷却系统,空调系统涡轮压气机式（升压式）冷却系统一、空气循环冷却系统,空调系统,涡轮压气机风扇式（三轮式）冷却系统,兼有通风式和,升压式的优点；,在现代大中型,民航飞机得到,广泛应用。,一、冷却系统,空调系统涡轮压气机风扇式（三轮式）冷却系统一、冷却系统,空调系统,湿度控制,在空气循环冷却系统中采用水分离器（除水器）,低压除水,涡轮出口后除水，,用于中小型飞机，,需防结冰。,一、冷却系统,空调系统湿度控制一、冷却系统,空调系统,湿度控制,高压除水,涡轮进口前除水，,效率高（,0.950.98,），,用于大型客机，,不易结冰。,一、冷却系统,空调系统湿度控制一、冷却系统,空调系统,一、冷却系统,空调系统一、冷却系统,空调系统,控制冷热路空气的混合比例，从而控制驾驶舱和客舱的,温度。,纯混合比控制总供,气量不变，多用于,民航客机。,冷热路共同控制,热路控制,（现代大中型飞机）,二、温度控制系统,空调系统 控制冷热路空气的混合比例，从而控制驾驶舱和客,空调系统,旁路控制,保持冷却空气流量基本不变，改变热路流量。,二、温度控制系统,空调系统旁路控制二、温度控制系统,空调系统,通过将座舱空气的再循环,利用，减少用于座舱空调的,发动机引气。,大约,50%,空气来自于再循,环空气。,三、再循环系统,空调系统 通过将座舱空气的再循环三、再循环系统,空调系统,将调节好的空调空气输送到各个舱区。,四、座舱空气分配系统,空调系统 将调节好的空调空气输送到各个舱区。四、座舱空,空调系统,四、座舱空气分配系统,空调系统 四、座舱空气分配系统,空调系统,保持货舱温度高于冰点。主要加温方式：,气源系统热路空气（未与冷路空气混合）加温；,设备冷却系统排出的热空气加温；,货舱内部空气循环加温（加温风扇）；,客舱空气加温。,五、货舱加温系统,空调系统 保持货舱温度高于冰点。主要加温,空调系统,对电子设备进行冷却，保证,电子设备正常工作。,六、设备冷却系统,空调系统 对电子设备进行冷却，保证六、设备冷却系统,空调系统,除去厨房、卫生间异味。,强迫空气流过区域,温度传感器,七、通风系统,空调系统除去厨房、卫生间异味。七、通风系统,空调系统,自动关断,1,）超温关断,压气机出口超温；,涡轮进口超温；,座舱供气管路超温。,2,）热交换器冷却空气流量过小关断,3,）起飞爬升过程单发停车,空调系统压气机出口空气超温故障,一级散热器散热空气量不足；,引气控制失效；,温控阀或控制器失效。,八、空调系统的非正常工作,空调系统自动关断八、空调系统的非正常工作,蒸发循环冷却系统,改变液体压力，使液体在不,同温度蒸发、散热。,用于某些大型运输机；,比空气循环系统有更大冷却能力；,地面发动机不工作时可用；,重量、体积大，现代民航机少用。,氟利昂：沸点,39,F(3.,9,C),蒸发循环冷却系统 改变液体压力，使液体在不氟利,座舱增压系统,保证在给定的飞行高度范围内，座舱的压力及其变化速,率满足乘员较舒适生存的需求，并保证飞机结构的安全。,一、基本任务,座舱增压系统 保证在给定的飞行高度范围内，,座舱增压系统,通过控制座舱供气量和排气量，控制座舱压力及其变化,规律。为保持压力控制与温度控制相互独立，飞机座舱压力,控制一般都采用保持供气量不变，而改变排气量的方法。,二、增压控制原理,座舱增压系统 通过控制座舱供气量和排气量，控制,座舱增压系统,座舱高度,一般不超过,8000ft,（,2400m,）。,座舱高度变化率,爬升过程不超过,500ft/min;,下降,时不超过,350ft/min,。,座舱余压,一般不超过,8.6,9.1psi,三、主要控制参数,座舱增压系统座舱高度三、主要控制参数,座舱增压系统,1.,自动方式,四、正常增压控制,一般需输入巡航高度和机场标高。,2.,备用方式,3.,人工方式,座舱增压系统 1. 自动方式四、正常增压控制一般需输,座舱增压系统,四、正常增压控制,地面不增压,起飞预增压,爬升阶段,巡航阶段,下降阶段,着陆预增压,停机不增压,预增压：防止起飞、着陆过程中飞机姿态的突然改变,使座舱压力波动。,座舱增压系统 四、正常增压控制地面不增压 预增,座舱增压系统,五、应急增压控制,正压释压活门,座舱内外压差超过一定值时打开，以释放多余座舱压力，防止压差过大损坏飞机结构。,负压活门,防止座舱内的压力低于座舱外的压力。,座舱高度警告系统,座舱高度高于某值（一般为,10000ft,座舱高度左右）时发出音响警告。,座舱增压系统 五、应急增压控制正压释压活门,飞机氧气系统,功用：,保证飞机座舱失密后的供氧，以及飞行中的紧急医疗救助、着火和其他紧急情况。,飞机氧气系统 功用：,飞机氧气系统,大多数由高压氧气瓶供氧，向机组供应低压氧气。,一、机组氧气系统,飞机氧气系统 大多数由高压氧气瓶供氧，向机组供应低压,飞机氧气系统,1.,氧气瓶,航空呼吸用氧与其他用途氧气的主要区别在于不含,水分，纯度达,99.5%,，以防结冰或生锈。,使用氧气瓶要注意：不允许将氧气瓶内氧气全部用,完，当瓶内压力降至,50psi,就视为无氧气。,高压氧气瓶,最大,2000psi,（绿色）,低压氧气瓶,最大,450psi,（淡黄色）,一、机组氧气系统,飞机氧气系统 1. 氧气瓶一、机组氧气系统,飞机氧气系统,2.,氧气面罩和调节器,现代飞机氧气面罩和调节器通常是一体的。,主要功能：,稀释供氧（需求供氧）,100%,供氧（需求供氧）,应急供氧（连续供氧）,面罩固定软管通气,供氧试验,一、机组氧气系统,飞机氧气系统 2. 氧气面罩和调节器一、机组氧气系统,飞机氧气系统,大多采用化学氧气发生器供气。,化学氧气发生器芯子：,氯酸钠铁粉,高温时发生化学反应,二、乘客氧气系统,飞机氧气系统 大多采用化学氧气发生器供气。二、乘客氧,飞机氧气系统,乘客氧气系统氧气面罩可自动放下（座舱高度,14000ft,）,也可人工打开。,一经工作不能停止，可至少,供氧,12min,以上。,二、乘客氧气系统,飞机氧气系统 乘客氧气系统氧气面罩可自动放下,飞机氧气系统,1.,手提氧气瓶,用于飞行时在飞机座舱内,游动医疗救助。多是高压氧气,瓶 。,三、手提氧气系统,飞机氧气系统 1. 手提氧气瓶三、手提氧气系统,飞机氧气系统,三、手提氧气系统,2.,保护呼吸设备,用于灭火时保护使用者，防止,烟雾或毒气对其产生伤害。,氧气来源可以是氧气瓶，或是,化学氧气发生器。后者一旦启动将,不能停止。,飞机氧气系统三、手提氧气系统 2. 保护呼吸设备,本章思考题,座舱环境控制系统的基本任务。,座舱环境参数主要有哪些？什么是座舱高度、座舱余压、座舱高度变化率？,现代飞机气源系统的作用。,冷却系统有哪几类，了解其工作过程。,什么是低压除水和高压除水。,飞机温度控制方式有哪几种。,增压控制原理。实施预增压的原因。,飞机氧气系统功用及组成。,本章思考题座舱环境控制系统的基本任务。,飞机结构与系统-座舱环境控制系统课件,飞机结构与系统-座舱环境控制系统课件,飞机结构与系统-座舱环境控制系统课件,