Пассажирское воздушное судно с регулированием температуры подаваемого в него воздуха
Изобретение относится к области регулирования температуры воздуха, подаваемого в пассажирское воздушное судно, кабина которого подразделена на множество зон, каждая из которых снабжается воздухом, подаваемым из ее собственной питающей магистрали. Воздушное судно содержит систему датчиков температуры, выполненную с возможностью определения для зон кабины множества значений индивидуальных температур в различных точках в пределах конкретной зоны кабины. Система датчиков температуры связана с электронным блоком управления, выполненным с возможностью получения измеренного значения температуры воздуха на основе значений индивидуальных температур для зоны кабины и с возможностью регулирования температуры воздуха, подаваемого в указанную зону кабины, в зависимости от разности измеренного значения температуры воздуха и заданного значения температуры воздуха для указанной зоны кабины. Технический результат заключается в обеспечении равномерной, комфортной температуры окружающего воздуха по всему объему кабины пассажирского воздушного судна. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области регулирования температуры воздуха, подаваемого в пассажирское воздушное судно. Когда в контексте настоящего изобретения используется понятие «регулирование», оно никоим образом не ограничивается случаем прямого регулирования, когда требуемое значение устанавливают напрямую посредством управляемой системы, без контура обратной связи. Напротив, термин «регулирование» в рамках изобретения также охватывает случай регулирования, когда путем сравнения оптимального значения с измеренным фактическим значением определяют ошибку регулирования и вводят ее в регулятор.
Уровень техники
Комфортная окружающая атмосфера является важным условием для современного пассажирского самолета, чтобы авиакомпания могла действовать успешно на рынке авиаперевозок. Одним из ключевых параметров комфортной окружающей атмосферы является температура воздуха в кабине самолета. Регулирование температуры в кабине осуществляется за счет температуры воздуха, который нагнетают в кабину.
Существует стандартный прием - подразделять кабину пассажирского самолета на несколько зон и снабжать каждую зону кабины воздухом из своей собственной питающей магистрали. С этой целью для каждой зоны кабины предусмотрен ее собственный контур регулирования температуры, который осуществляет регулирование температуры воздуха, подаваемого в рассматриваемую зону, чтобы температура окружающего воздуха в данной зоне кабины имела требуемое оптимальное значение. Таким способом температуру окружающего воздуха в каждой зоне кабины можно отрегулировать на конкретном заданном уровне.
Однако было показано, что не всегда возможно создать комфортную температуру воздуха во всей кабине. В частности, было показано, что во многих зонах кабины температура может быть слишком высокой, в то время как в других зонах она может быть чересчур низкой, и в то же самое время в ряде зон температура может быть комфортной, хотя контуры регулирования, как таковые, в различных зонах работают корректно.
Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении надежной, равномерной, комфортной температуры окружающего воздуха во всей кабине пассажирского воздушного судна.
Чтобы решить данную задачу, изобретение предлагает способ регулирования температуры воздуха, подаваемого в область кабины пассажирского воздушного судна, в котором снятие показаний температуры воздуха в области кабины осуществляют посредством системы датчиков температуры, а температуру подаваемого воздуха регулируют в зависимости от отклонения измеренного значения температуры воздуха относительно оптимального значения температуры воздуха. В соответствии с настоящим изобретением измеренное значение температуры воздуха получают на основе ряда значений индивидуальных температур в различных точках области кабины.
Согласно решению в соответствии с настоящим изобретением определяют несколько значений индивидуальной температуры, которые отражают температуру воздуха в различных точках области кабины, чтобы осуществить регулирование температуры воздуха в определенной области кабины воздушного судна на требуемом уровне. Измеренное значение температуры воздуха затем получают на основе значений индивидуальных температур и полученное значение сравнивают с опорным значением. Опорное значение дает заданную или оптимальную температуру в области кабины. Разность между измеренным значением температуры воздуха и опорным значением затем вводят в контур регулирования температуры подаваемого воздуха в качестве ошибки регулирования.
Следовательно, согласно решению в соответствии с настоящим изобретением значения индивидуальных температур для нескольких разных мест используют для получения значения температуры, которое затем сравнивают с оптимальным значением температуры воздуха. Традиционные технические решения, однако, предусматривают в каждой зоне кабины снятие лишь одного показания температуры через равные интервалы времени посредством одного температурного датчика, расположенного в отдельном месте. Было установлено, что воздух в кабине может временами находиться в сравнительно неустановившемся состоянии, и такой неустановившийся воздух может приводить к соответствующим флуктуациям показаний, снимаемых датчиком температуры в данной зоне кабины. Если в каждой зоне кабины имеется только один датчик температуры, это приводит к соответственно сильным флуктуациям температуры подаваемого воздуха.
Также было показано, что в пределах одной зоны кабины пассажирского салона могут возникать резко выраженные отличия в температурах, которые невозможно зарегистрировать только одним датчиком. Может оказаться, что температура в месте расположения датчика не является репрезентативной в качестве средней температуры всей зоны кабины. Это может означать, что требуемая заданная температура действительно достигается в точке расположения датчика температуры, но восприятие температуры пассажирами, которые сидят в данной зоне кабины, может значительно варьироваться, и им покажется, что в салоне слишком жарко или слишком холодно. Соответственно уровень комфорта для пассажиров в полете оказывается низким.
С другой стороны, сильное влияние локальных и периодических флуктуаций температуры может быть уменьшено хотя бы путем использования нескольких репрезентативных значений индивидуальных температур для различных точек определенной конкретной зоны кабины. Измеренное значение температуры воздуха, полученное на основе значений индивидуальных температур, может гораздо лучше представлять температуру рассматриваемой зоны кабины в целом, чем измеренное значение, полученное от единственного отдельного датчика. Благодаря пониженной чувствительности к местным температурным возмущениям для пассажиров во всей кабине может быть надежно установлена комфортная атмосфера.
Значения индивидуальных температур, по меньшей мере часть этих значений, можно измерять в точках конкретной зоны кабины, отстоящих друг от друга на определенном расстоянии по длине воздушного судна. Также по меньшей мере некоторые значения индивидуальных температур можно измерять в точках зоны кабины, отстоящих на определенном расстоянии друг от друга в поперечном направлении воздушного судна.
Разумно определять измеренное значение температуры воздуха на основе по меньшей мере некоторых значений индивидуальных температур. В простейшей форме выполняют сбалансированное вычисление среднего арифметического с использованием всех значений индивидуальных температур. Естественно, различным значениям индивидуальных температур можно присваивать различный вес, например в случае когда исследования показывают, что для каких-то точек зоны кабины, где производится измерение, временные температурные флуктуации более вероятны, чем для других точек. Значения индивидуальных температур в этих точках, весьма вероятно, будут демонстрировать температурные флуктуации, которые оказывают меньшее влияние на измеренное значение температуры воздуха, чем значения индивидуальных температур в остальных точках.
Можно использовать иные вычислительные методы, нежели вычисление среднего арифметического, например вычисление среднего геометрического. За счет определения среднего значения становится возможным снизить влияние местных температурных помех в месте расположения одного датчика на температуру подаваемого воздуха.
В предпочтительном варианте каждое значение индивидуальной температуры сравнивают по меньшей мере с одним опорным значением. При получении измеренного значения температуры воздуха учитывают только те значения индивидуальных температур, которые отвечают определенным критериям в отношении опорного значения. Таким образом, можно отфильтровать значения индивидуальных температур, которые в особо выраженной степени подвержены помехам и искажениям.
Настоящее изобретение также предлагает пассажирское воздушное судно, кабина которого подразделена на несколько зон, каждая из которых снабжается воздухом, подаваемым из ее собственной питающей магистрали. В соответствии с изобретением воздушное судно снабжено системой датчиков температуры, выполненной с возможностью определения, по меньшей мере для некоторых зон кабины, ряда значений индивидуальных температур в различных точках в пределах конкретной зоны кабины; и электронным блоком управления, связанным с системой датчиков температуры, выполненным с возможностью получения измеренного значения температуры воздуха на основе значений индивидуальных температур для зоны кабины и с возможностью регулирования температуры воздуха, подаваемого в указанную зону кабины, в зависимости от отклонения измеренного значения температуры воздуха для указанной зоны кабины от оптимального значения температуры воздуха.
Система датчиков температуры может включать в себя ряд отдельных датчиков температуры в указанной зоне кабины, каждый из которых выдает значение индивидуальной температуры, с целью определения значений индивидуальных температур в зоне кабины.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, из которых:
на фиг.1 схематически показан пассажирский самолет с компонентами для подачи отрегулированного по температуре воздуха в кабину,
на фиг.2 приведен схематический вид кабины в разрезе,
на фиг.3 показан график, который иллюстрирует возможное распределение температур в кабине самолета,
на фиг.4 приведена схема алгоритма, которая иллюстрирует этапы способа регулирования температуры в кабине самолета.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показан пассажирский самолет, который в целом обозначен позицией 10, и кабина которого подразделена на несколько зон, следующих друг за другом по длине самолета 10. В данном случае термин «кабина» означает внутреннее пространство самолета 10, в котором располагаются пассажиры и летный экипаж. В приведенном примере кабина самолета 10 разделена на шесть зон, длина и протяженность которых на фиг.1 показаны стрелками. Данные зоны не являются зонами, которые физически отделены друг от друга. Термин «зона кабины» означает скорее область кабины, в которой имеется свой собственный канал подачи нагнетаемого воздуха. Зоны кабины можно также отождествлять с зонами регулирования температуры.
За каждой зоной кабины закреплена основная питающая магистраль 12, и посредством ее осуществляется подача воздуха в конкретную зону кабины. В соответствии с числом зон кабины в примере, показанном на фиг.1, предусмотрено шесть основных питающих магистралей 12. Основные питающие магистрали соединены со смесительной камерой 14, откуда они снабжаются воздухом, нагнетаемым в кабину. Воздух, подаваемый из каждой основной питающей магистрали 12, вводится в рассматриваемую зону кабины через систему выпускных отверстий 16 (фиг.2) внутри кабины. Стрелками на фиг.2 схематически показано направление движения воздуха, подаваемого внутрь кабины. Видно, что подаваемый воздух обычно вводится через верхнюю часть кабины, обозначенную на фиг.2 позицией 18, вблизи полок 20 для ручной клади. Воздух обтекает пассажирские кресла 22 и выпускается из кабины 18 через боковые стенки на уровне пола.
Температура подаваемого воздуха определяет температуру воздуха внутри кабины 18. Для создания комфортной атмосферы внутри кабины 18 посредством контура регулирования температуры осуществляют регулирование температуры воздуха, подаваемого в каждую зону кабины, таким образом, чтобы температура воздуха в конкретной зоне кабины имела требуемое заданное значение. С этой целью каждая зона кабины оборудована несколькими датчиками 24 температуры, каждый из которых посылает сигнал результата измерения в электронный блок 26 управления. Чтобы не загромождать чертеж, на фиг.1 такие датчики 24 температуры показаны только для зон 3 и 5 кабины. Ясно, что датчики 24 температуры предусмотрены также и в других зонах 1, 2, 4 и 6 кабины. Число датчиков 24 температуры может быть одинаковым в каждой зоне кабины. Но по меньшей мере в некоторых зонах кабины оно может быть другим. Желательно, чтобы датчики 24 температуры в каждой зоне кабины были распределены по всей длине рассматриваемой зоны и находились по существу на одинаковых расстояниях друг от друга. Датчики 24 можно выстроить в линию один за другим. Также можно два или более датчиков расположить на одинаковых расстояниях по длине воздушного судна, но разнести друг от друга в поперечном направлении или установить в различных положениях по длине. Такая возможность показана на фиг.2 в виде датчика 24 температуры, изображенного штриховой линией в левой половине кабины 18. В частности, в случае широкофюзеляжного самолета с широкими рядами кресел разумно расположить датчики 24 температуры не только по длине, но также распределить и в поперечном направлении. Датчики 24 температуры могут представлять собой, например, датчики термисторного типа с положительным или отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.
На фиг.3 показан пример распределения температур воздуха, которое может возникнуть по длине зоны кабины. Ясно видно, что температура воздуха (обозначенная на фиг.3 буквой Т) может сравнительно сильно варьироваться в зависимости от положения (обозначенного на фиг.3 буквой s) по длине рассматриваемой зоны кабины. Таким образом, во многих точках в пределах рассматриваемой зоны кабины можно зарегистрировать многочисленные локальные пики и спады температуры воздуха. На фиг.3 можно видеть температурный пик 28, в то время как позицией 50 обозначен локальный спад температуры. Флуктуации температуры воздуха в кабине зависят не только от места, но они также происходят и во времени. Может случиться, что в другой момент времени температурный пик 28 на фиг.3 будет обнаружен в другой точке по оси s.
Фиг.4 иллюстрирует вариант способа регулирования температуры воздуха, подаваемого в каждую зону кабины. Данный способ регулирования реализуется посредством блока 26 управления, который с этой целью оснащен соответствующими программными и/или аппаратными средствами.
На этапе S1 блок 26 управления принимает значения индивидуальных измерений от каждого датчика 24 температуры в зоне кабины. Эти индивидуальные данные представляют температуру в точке расположения соответствующего датчика 24 температуры. На следующем этапе S2 блок 26 управления сравнивает каждое индивидуально измеренное значение по меньшей мере с одним заранее заданным опорным значением. Такое сравнение позволяет определить, не искажены ли индивидуально измеренные значения настолько, чтобы не принимать их в расчет в дальнейших вычислениях. Например, в блоке 26 управления могут храниться или могут быть заданы верхнее опорное значение (верхний порог) и нижнее опорное значение (нижний порог), которые определяют температурное окно. Используются только те значения индивидуальных измерений, которые попадают в данное температурное окно. Значения индивидуальных измерений, которые не попадают в температурное окно, в расчет не принимаются. В соответствии с другим примером в блоке 26 управления в качестве опорного значения может храниться или может быть задана средняя температура. Тогда блок 26 управления производит сравнение каждого из значений индивидуальных измерений с этим опорным значением средней температуры и проверяет, имеет ли место отклонение рассматриваемого значения индивидуального измерения от опорного значения на величину, большую заданной. Если такое отклонение от опорного значения средней температуры больше допустимого, то данное значение индивидуального измерения не будет учитываться. Используются только те данные измерений, отклонение которых от опорного значения лежит в допустимых пределах.
После этапа S2, на котором были определены значения индивидуальных измерений, отвечающие заданным критериям в отношении по меньшей мере одной опорной величины, на этапе S3 блок 26 управления исходя из определенных таким способом значений индивидуальных измерений определяет среднее значение, например среднее арифметическое значение. Это среднее значение определяет измеренное значение температуры воздуха для конкретной зоны кабины.
Значение температуры воздуха, установленное на этапе S3, затем на этапе S4 сравнивается с оптимальным значением температуры воздуха в указанной зоне кабины, которое хранится в блоке 26 управления. Определяется разность между измеренным значением температуры воздуха и оптимальным значением температуры воздуха. На основе этой разности на следующем этапе S5 блок 26 управления определяет оптимальное значение для температуры воздуха, подаваемого в указанную зону кабины. С этой целью блок 26 управления действует как регулятор, который определяет разность между измеренным значением температуры воздуха и оптимальным значением температуры воздуха в качестве ошибки регулирования.
Оптимальное значение температуры подаваемого воздуха, установленное на этапе S5, затем на этапе S6 сравнивается с текущим значением температуры подаваемого воздуха. Данное текущее значение обеспечивается датчиком 30 (фиг.1) температуры, который измеряет температуру воздуха в основной питающей магистрали 12 конкретной зоны кабины. Исходя из оптимального значения температуры подаваемого воздуха и текущего значения блок 26 управления определяет их разность, которая передается на дополнительный регулятор в качестве ошибки регулирования. В соответствии с выходным сигналом дополнительного регулятора блок управления на этапе S7 вырабатывает сигналы позиционирования для одного или нескольких компонентов, которые задают температуру подаваемого воздуха. Примером такого компонента является электрический нагреватель 32, схематически показанный на фиг.1. Другим примером является так называемый клапан балансировочного воздуха (схематически показан в виде блока 34 на фиг.1). Путем соответствующего управления такими позиционируемыми компонентами в зависимости от отдельных сигналов измерений, поступающих от датчиков 24 температуры, и сигнала измерения, поступающего от датчика 30 температуры, блок 26 управления осуществляет регулирование температуры подаваемого воздуха таким образом, что в конкретной зоне кабины преобладает стабильно комфортная атмосфера.
1. Пассажирское воздушное судно, кабина (18) которого подразделена на множество зон, каждая из которых снабжается воздухом, подаваемым из ее собственной питающей магистрали (12), содержащее систему (24) датчиков температуры, выполненную с возможностью определения по меньшей мере для некоторых зон кабины множества значений индивидуальных температур в различных точках в пределах конкретной зоны кабины; и электронный блок (26) управления, связанный с системой датчиков температуры, выполненный с возможностью получения измеренного значения температуры воздуха на основе значений индивидуальных температур для зоны кабины, и с возможностью регулирования температуры воздуха, подаваемого в указанную зону кабины, в зависимости от разности измеренного значения температуры воздуха и заданного значения температуры воздуха для указанной зоны кабины.
2. Воздушное судно по п.1, отличающееся тем, что система (24) датчиков температуры включает в себя множество отдельных датчиков (24) температуры, которые расположены в разных точках в зоне кабины и каждый из которых выполнен с возможностью выдачи значения индивидуальной температуры.
3. Воздушное судно по п.1 или 2, отличающееся тем, что система (24) датчиков температуры выполнена с возможностью получения по меньшей мере некоторых из значений индивидуальных температур, предпочтительно, всех значений индивидуальных температур в точках зоны кабины, отстоящих друг от друга на определенном расстоянии по длине воздушного судна (10).
4. Воздушное судно по п.1 или 2, отличающееся тем, что блок (26) управления выполнен с возможностью получения измеренного значения температуры воздуха для зоны кабины путем усреднения по меньшей мере некоторых значений индивидуальных температур указанной зоны кабины.
5. Воздушное судно по п.1 или 2, отличающееся тем, что блок (26) управления выполнен с возможностью сравнения каждого значения индивидуальных температур по меньшей мере с одним опорным значением и с возможностью учета только тех значений индивидуальных температур, которые удовлетворяют предварительно заданным условиям в отношении опорного значения.
