第5章 座艙增壓供氣源

1、航空保障技術(shù)與工程課程安排：12-19 周學(xué) 時 ：32 講 師 ：劉磊 Page 2第五章第五章 座艙增壓供氣源座艙增壓供氣源 飛行器環(huán)境控制系統(tǒng)飛行器環(huán)境控制系統(tǒng)座艙增壓供氣系統(tǒng)座艙增壓供氣系統(tǒng)座艙空調(diào)系統(tǒng)座艙空調(diào)系統(tǒng)座艙壓力座艙壓力控制控制增壓增壓供氣源供氣源加溫加溫制冷制冷加濕加濕除濕除濕空氣空氣凈化凈化Page 3增壓供氣源增壓供氣源 簡介簡介 定義：定義：是座艙增壓和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)空氣增壓的源泉，提供給飛機座艙壓縮空是座艙增壓和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)空氣增壓的源泉，提供給飛機座艙壓縮空氣，使座艙產(chǎn)生余壓，并保持座艙的正常通風(fēng)和溫度調(diào)節(jié)。氣，使座艙產(chǎn)生余壓，并保持座艙的正常通風(fēng)和溫度調(diào)節(jié)。 組成

2、組成：增壓供氣源：增壓供氣源+供氣參數(shù)控制裝置供氣參數(shù)控制裝置 要求：要求： 1. 在各種飛行狀態(tài)下，在各種飛行狀態(tài)下，座艙增壓供氣源的出口壓力均須大于座艙內(nèi)的壓力，座艙增壓供氣源的出口壓力均須大于座艙內(nèi)的壓力，兩者之間的壓力差值應(yīng)不小于空調(diào)系統(tǒng)的總阻力值；兩者之間的壓力差值應(yīng)不小于空調(diào)系統(tǒng)的總阻力值； 2. 座艙增壓供氣源的座艙增壓供氣源的可用供氣量應(yīng)大于座艙需要的用氣量可用供氣量應(yīng)大于座艙需要的用氣量； 3. 要考慮增壓供氣源所供出的要考慮增壓供氣源所供出的清潔度清潔度等問題。等問題?？刂蒲b置控制裝置對空調(diào)系統(tǒng)的供氣量、供氣壓力和供氣溫度進行控制和限制。對空調(diào)系統(tǒng)的供氣量、供氣壓力和供氣溫

3、度進行控制和限制。 1. 絕對壓力調(diào)節(jié)裝置絕對壓力調(diào)節(jié)裝置 2. 渦輪膨脹比調(diào)節(jié)裝置渦輪膨脹比調(diào)節(jié)裝置 3. 供氣量調(diào)節(jié)裝置和限流裝置供氣量調(diào)節(jié)裝置和限流裝置Page 45.1 5.1 座艙增壓供氣源的基本形式座艙增壓供氣源的基本形式 目前，作為座艙空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)增壓供氣源的有以下三種形式： 1. 發(fā)動機壓氣機發(fā)動機壓氣機 2. 飛機動力裝置傳動的增壓器飛機動力裝置傳動的增壓器 3. 空氣渦輪驅(qū)動的離心式增壓器空氣渦輪驅(qū)動的離心式增壓器 5.1.1 5.1.1 發(fā)動機壓氣機發(fā)動機壓氣機 圖圖 5.15.1發(fā)動機壓氣機引氣發(fā)動機壓氣機引氣Page 5 發(fā)動機高、中級引氣發(fā)動機高、中級引氣：為把從發(fā)

4、動機引氣對飛機功率消耗和燃油消耗降到最低。在大多數(shù)飛行條件下，空氣由中壓級引出，當(dāng)中壓級壓力不足時，由壓氣機的最后一級引出。圖圖 5.2 5.2 發(fā)動機高、中級壓氣機引氣發(fā)動機高、中級壓氣機引氣Page 6發(fā)動機壓氣機直接引氣的優(yōu)缺點：發(fā)動機壓氣機直接引氣的優(yōu)缺點：優(yōu)點優(yōu)點 缺點缺點簡單，出口壓力較高，不需要增簡單，出口壓力較高，不需要增壓和傳動組件，故組成的系統(tǒng)質(zhì)壓和傳動組件，故組成的系統(tǒng)質(zhì)量較輕。量較輕。從發(fā)動機壓氣機抽出空氣對從發(fā)動機壓氣機抽出空氣對發(fā)動機性能有所影響；發(fā)動機性能有所影響；供氣壓力受發(fā)動機工況（如供氣壓力受發(fā)動機工況（如發(fā)動機轉(zhuǎn)速、喘振放氣）的發(fā)動機轉(zhuǎn)速、喘振放氣）的影響

5、；影響；供出的空氣可能受到發(fā)動機供出的空氣可能受到發(fā)動機中燃料燃燒產(chǎn)物以及華油泄中燃料燃燒產(chǎn)物以及華油泄露等污染（尤其是高壓級引露等污染（尤其是高壓級引氣）。氣）。Page 75.5.1.2 1.2 飛機動力裝置傳動的增壓器飛機動力裝置傳動的增壓器容積式容積式離心式離心式工作原理工作原理吸收一定容量的空氣并繼吸收一定容量的空氣并繼而壓縮和輸入增壓管路中。而壓縮和輸入增壓管路中。如圖5-3 轉(zhuǎn)子式增壓器使進入增壓器的空氣產(chǎn)生動使進入增壓器的空氣產(chǎn)生動能，增壓器葉輪旋轉(zhuǎn)時吸入能，增壓器葉輪旋轉(zhuǎn)時吸入的空氣不僅被加速，而且在的空氣不僅被加速，而且在離心力的作用下不斷被壓縮，離心力的作用下不斷被壓縮，

6、在擴壓器內(nèi)動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫υ跀U壓器內(nèi)動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。能。如圖5-4特點特點1.有活塞式、葉片式、轉(zhuǎn)子式和螺桿式。2. 它的使用高度一般不超使用高度一般不超過過1012km3.功率上比較浪費，低空飛行時候，供氣量太大，需要排入大氣。1.供氣量大，葉輪轉(zhuǎn)速高，適合座艙用氣量大的飛機；2.功率上也是比較浪費的Page 8屬于機械式增壓器屬于機械式增壓器工作原理：工作原理：增壓器轉(zhuǎn)子之增壓器轉(zhuǎn)子之間保有極小的間隙而不直間保有極小的間隙而不直接連接，轉(zhuǎn)子由兩個大小接連接，轉(zhuǎn)子由兩個大小相同、互相嚙合的齒輪轉(zhuǎn)相同、互相嚙合的齒輪轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動起來方向剛好相動，轉(zhuǎn)動起來方向剛好相反，產(chǎn)生壓縮空氣的動作。反，產(chǎn)生

7、壓縮空氣的動作。 機械增壓優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、布局容易，工作溫度機械增壓優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、布局容易，工作溫度較低，不需要單獨的冷卻和潤滑系統(tǒng)；較低，不需要單獨的冷卻和潤滑系統(tǒng)； 缺點：會消耗發(fā)動機的功率。缺點：會消耗發(fā)動機的功率。Page 9圖圖 5.3 轉(zhuǎn)子式增壓器轉(zhuǎn)子式增壓器容積式增壓器羅茨型容積式壓氣機鎖閉活門單向活門控制器執(zhí)行機構(gòu)放氣式供氣量調(diào)節(jié)器Page 10圖圖 5.4 離心式增壓器離心式增壓器離心式增壓器Page 11機械式增壓器機械式增壓器增壓器里面只有一個離心式增壓器里面只有一個離心式葉片，在高速旋轉(zhuǎn)的過程中葉片，在高速旋轉(zhuǎn)的過程中壓縮空氣。壓縮空氣。Page 125.1.3 5.

8、1.3 空氣渦輪驅(qū)動的離心式增壓器空氣渦輪驅(qū)動的離心式增壓器原理原理 ：渦輪由發(fā)動機壓氣機提供的空氣驅(qū)動，離心式壓氣機由渦輪驅(qū)動。動力渦輪節(jié)氣門離心式增壓器圖圖 5.5 空氣渦輪驅(qū)動的離心增壓器空氣渦輪驅(qū)動的離心增壓器優(yōu)點優(yōu)點可以提供清潔空氣；供氣壓力不受發(fā)動機工況的影響，能保證座艙的正常增壓，從發(fā)動機引出的空氣量和壓力可以調(diào)節(jié)，功率浪費比較小缺點缺點結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量較大，供氣壓力較低Page 13離心式壓氣機實物圖離心式壓氣機實物圖Page 14離心式壓氣機轉(zhuǎn)子實物圖離心式壓氣機轉(zhuǎn)子實物圖Page 15 對于飛行高度超過對于飛行高度超過25km25km的密閉式座艙，一般采用存儲式液態(tài)或氣態(tài)的空

9、的密閉式座艙，一般采用存儲式液態(tài)或氣態(tài)的空氣、氧氣或氮氣作為增壓源，因為這種不受高度的限制氣、氧氣或氮氣作為增壓源，因為這種不受高度的限制 專用座艙增壓器，專用座艙增壓器，主要用于大氣通風(fēng)式座艙。主要用于大氣通風(fēng)式座艙。1. 發(fā)動機壓氣機發(fā)動機壓氣機2. 飛機動力裝置傳動的增壓器飛機動力裝置傳動的增壓器3. 空氣渦輪驅(qū)動的離心式增壓器空氣渦輪驅(qū)動的離心式增壓器總結(jié)：總結(jié)： Page 16分析和計算座艙增壓和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)分析和計算座艙增壓和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng) 5.2 5.2 發(fā)動機壓氣機的出口參數(shù)發(fā)動機壓氣機的出口參數(shù) 大多數(shù)飛機都采用發(fā)動機壓氣機作為座艙增壓供氣源，因此要確定壓氣機的出口參數(shù)，即供氣

10、壓力和供氣溫度。 一般情況下，發(fā)動機壓氣機的出口參數(shù)由發(fā)動機研制單位提供，或研制單位提供發(fā)動機的特性曲線，進行計算。 5.3 5.3 供氣系統(tǒng)供氣系統(tǒng)壓力壓力的控制和限制的控制和限制 5.4 5.4 供氣系統(tǒng)供氣系統(tǒng)流量流量的控制和限制的控制和限制 5.5 5.5 供氣系統(tǒng)供氣系統(tǒng)溫度溫度的控制和限制的控制和限制Page 175.3 5.3 供氣系統(tǒng)壓力的控制和限制供氣系統(tǒng)壓力的控制和限制 壓力調(diào)節(jié)的方式壓力調(diào)節(jié)的方式 1. 飛機空調(diào)系統(tǒng)在冷熱路之前的總供氣導(dǎo)管上設(shè)置了一個絕對壓力調(diào)節(jié)器，以控制系統(tǒng)的壓力； 2.冷卻裝置上設(shè)置了一個渦輪膨脹比調(diào)節(jié)器，以防止渦輪過速； 3. 有的系統(tǒng)裝有限流裝置

11、，以控制和限制系統(tǒng)的流量和壓力，并防止渦輪過速。 本文將介紹絕對壓力調(diào)節(jié)裝置絕對壓力調(diào)節(jié)裝置和渦輪膨脹比調(diào)節(jié)裝置渦輪膨脹比調(diào)節(jié)裝置。Page 185.3.1 5.3.1 絕對壓力調(diào)節(jié)裝置絕對壓力調(diào)節(jié)裝置定義定義：是一種能將壓氣機出口絕對壓力控制在某一定值的調(diào)節(jié)器，實際上是一種減壓裝置，使系統(tǒng)起到減壓和保持出口絕對壓力穩(wěn)定的作用。 使用后，雖然壓氣機入口壓力變化較大，但是出口壓力可保持不變。分類分類 直接式直接式絕對壓力調(diào)節(jié)器間接式間接式絕對壓力調(diào)節(jié)器利用傳感元件傳感元件和和驅(qū)動元件驅(qū)動元件（感壓箱和彈簧）直接控制調(diào)節(jié)機構(gòu)（活門），使出口壓力保持不變；驅(qū)動元件和調(diào)節(jié)機構(gòu)之間一般采用直接機械連接。

12、見圖5-8借助外界能源外界能源間接去控制調(diào)節(jié)機構(gòu)。見圖5-9Page 19圖圖 5.8 直接式絕對壓力調(diào)節(jié)器直接式絕對壓力調(diào)節(jié)器彈簧感壓箱活門彈簧片Page 20圖圖 5.9 間接式絕對壓力調(diào)節(jié)器間接式絕對壓力調(diào)節(jié)器球形活門真空波紋管引導(dǎo)活塞調(diào)節(jié)活門壓差波紋管定徑孔Page 215.3.1 5.3.1 渦輪膨脹比調(diào)節(jié)裝置渦輪膨脹比調(diào)節(jié)裝置定義定義：保持渦輪膨脹比為一個常值，使渦輪冷卻器有良好的運轉(zhuǎn)條件和工作條件，并防止渦輪過速。當(dāng)渦輪出口壓力變化不大時，它可使渦輪入口壓力接近并保持一個常值，同時通過渦輪冷卻器的流量也接近于常量。圖圖 5.10 渦輪膨脹比調(diào)節(jié)器渦輪膨脹比調(diào)節(jié)器熱交換器渦輪冷卻器

13、熱交換器風(fēng)扇調(diào)節(jié)機構(gòu)真空壓感箱活動桿薄膜活門執(zhí)行機構(gòu)薄膜膜片活門節(jié)氣門導(dǎo)管Page 225.4 5.4 供氣系統(tǒng)流量的控制和限制供氣系統(tǒng)流量的控制和限制分類分類：1. 用供氣量調(diào)節(jié)器供氣量調(diào)節(jié)器進行調(diào)節(jié) 2. 裝限流裝置限流裝置 限制流量圖圖 5.11 帶供氣量調(diào)節(jié)器的氣源系統(tǒng)帶供氣量調(diào)節(jié)器的氣源系統(tǒng)供氣量調(diào)節(jié)器發(fā)動機壓氣機鎖閉活門單向活門Page 235.4.15.4.1供氣量調(diào)節(jié)裝置供氣量調(diào)節(jié)裝置直接式供氣量調(diào)節(jié)器直接式供氣量調(diào)節(jié)器間接式供氣量調(diào)節(jié)器間接式供氣量調(diào)節(jié)器絕對壓力調(diào)節(jié)器與臨界文氏管串聯(lián)，當(dāng)臨界文氏管入口壓力不變時，通過臨界文氏管的流量基本不變，且受入口溫度影響較小，是能夠控制流量穩(wěn)定的調(diào)節(jié)器。由文氏管、控制腔和執(zhí)行機構(gòu)等組成。只能控制文氏管的壓差，不能控制入口壓力和溫度，因此這種調(diào)節(jié)器的流量將隨高度增加而減小，但是變化平穩(wěn)，能夠滿足一般飛機座艙供氣量的實際需要。5.4.2 5.4.2 限流裝置限流裝置在有些飛機的空調(diào)系統(tǒng)中，冷卻裝置之前設(shè)置限流環(huán)限流環(huán)或臨界文氏管臨界文氏管。 限流環(huán)：用于氣流減壓或限流； 臨界文氏管：對氣流限流，以防止供給座艙的氣流過多。