Комплексная система кондиционирования воздуха пассажирского магистрального самолета


 


Владельцы патента RU 2560215:

Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Иркут" (RU)

Комплексная система кондиционирования воздуха пассажирского магистрального самолета содержит агрегаты, блоки управления, трубопроводы, элементы крепления к каркасу самолета, систему отбора воздуха, систему кондиционирования воздуха, подсистему подготовки воздуха для системы нейтрального газа, размещенные определенным образом. Система отбора воздуха содержит подсистему отбора воздуха от маршевого двигателя и от вспомогательной установки, система кондиционирования воздуха содержит две установки охлаждения воздуха. Установка охлаждения воздуха содержит вторичный и первичный теплообменник, вентилятор, пленум с обратным клапаном, размещенные определенным образом. Подсистема подготовки воздуха для системы нейтрального газа содержит воздухо-воздушный теплообменник, регулирующее устройство, датчик температуры, уплотнители, изоляторы и крепежные устройства. Обеспечивается надежность и безопасность полетов пассажирских магистральных самолетов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к авиационной технике и предназначено для использования в пассажирских магистральных самолетах в комплексной системе кондиционирования воздуха (КСКВ), состоящей из системы отбора воздуха (СОВ) и системы кондиционирования воздуха (СКВ) и предназначенной для ограничения параметров воздуха в трубопроводах отбора и распределения воздуха от двигателей и наземных источников, для наддува и поддержания заданных климатических условий для пассажиров и экипажа в гермокабине самолета на всех высотах и режимах полета и на земле, для охлаждения и обогрева воздухом самолетного оборудования, противообледенителной системы (ПОС), для обогрева подсистемы подготовки воздуха (ППВ), системы нейтрального газа (СНГ), для обеспечения пожаробезопасности самолета.

Уровень техники

Известны способ и система обработки воздуха на самолете (патент РФ №2271314 от 10 марта 2006 г.), согласно которым кондиционирование воздуха в герметизированнной кабине экипажа самолета осуществляют одновременно с термостатированием тепловыделяющего оборудования в негерметичных отсеках самолета. Использованные воздухо-воздушные теплообменные аппараты промежуточного охлаждения обрабатываемого воздуха установлены в промежуточных воздуховодах.

Известна система управления газовыми потоками для бортовой системы нейтрального газа самолета (патент США №7509968 от 31 марта 2009 г.), в которой управляющий воздушным потоком клапан регулируется в соответствии с изменением концентрации кислорода, содержащегося в надтопливном пространстве топливного бака. Воздухо-воздушный теплообменный аппарат обрабатываемого воздуха установлен в промежуточном воздуховоде, который ответвляется от основного воздуховода подвода атмосферного воздушного потока.

Известна система управления газовыми потоками для бортовой системы нейтрального газа самолета (патент США №7921869 от 12 апреля 2011 г.), которая, по количеству и содержанию функционально сходных признаков, выбрана в качестве прототипа.

В прототипе в подсистеме подготовки воздуха для системы нейтрального газа установлен управляющий воздушным потоком клапан, который регулируется в соответствии с изменением концентрации кислорода, содержащегося в надтопливном пространстве топливного бака. Воздухо-воздушный теплообменник подсистемы подготовки воздуха для системы нейтрального газа размещен в промежуточном воздуховоде, который ответвляется от основного воздуховода подвода атмосферного воздушного потока.

Система нейтрального газа предназначена для предотвращения образования огнеопасных и взрывоопасных паров топлива в баках топливной системы путем снижения содержания кислорода в топливных баках, которое достигается за счет подачи обогащенного азотом воздуха в надтопливное пространство топливных баков. Эффективная работа подсистемы подготовки воздуха для системы нейтрального газа определяет надежность и безотказность работы всей системы нейтрального газа и тем самым влияет на безопасность полетов. Работоспособность системы нейтрального газа должна быть обеспечена на всех режимах полета. Во время снижения самолета система нейтрального газа работает в наиболее сложном режиме высокого расхода, при котором скорость поступления обогащенного азотом воздуха в топливные баки должна быть максимальной.

В режиме снижения самолета при уменьшении его скорости, напора охлаждающего потока атмосферного воздуха может быть недостаточно для нормальной работы воздухо-воздушного теплообменника подсистемы подготовки воздуха для системы нейтрального газа, размещенного в промежуточном воздуховоде, который ответвляется от основного воздуховода подвода атмосферного воздушного потока. Повышение температуры воздушной смеси на входе генератора нейтрального газа может стать причиной повреждения горячим воздухом мембранного материала блока-сепаратора системы нейтрального газа. Это может привести к катастрофическим последствиям.

Сущность изобретения

Целью изобретения является повышение надежности и безопасности полетов пассажирских магистральных самолетов.

Указанная цель достигается за счет того, что в комплексной системе кондиционирования воздуха пассажирского магистрального самолета, состоящей из агрегатов, блоков управления, трубопроводов и элементов крепления к основному каркасу самолета и содержащей систему отбора воздуха (включающую подсистему для отбора воздуха от маршевого двигателя и подсистему для отбора воздуха от вспомогательной силовой установки), систему кондиционирования воздуха (включающую первую установку охлаждения воздуха, размещенную в подфюзеляжном обтекателе слева по отношению к продольной оси самолета и вторую установку охлаждения воздуха, размещенную в подфюзеляжном обтекателе справа по отношению к продольной оси самолета), а также подсистему подготовки воздуха для системы нейтрального газа (включающую воздухо-воздушный теплообменник, регулирующее устройство и датчик температуры воздуха) воздухо-воздушный теплообменник подсистемы подготовки воздуха для системы нейтрального газа размещен в основном воздуховоде продувочного тракта установки охлаждения воздуха непосредственно перед установкой охлаждения воздуха.

Вход охлаждающего воздуха воздухо-воздушного теплообменника подсоединен к воздухозаборнику холодного атмосферного воздуха, а выход охлаждающего воздуха воздухо-воздушного теплообменника подсоединен ко входу одной установки охлаждения воздуха (УОВ), к которому пристыкованы входящие в ее состав и последовательно расположенные вторичный теплообменник и первичный теплообменник, вентилятор и пленум с обратным клапаном, выводящие отработанный воздух в атмосферу.

Вход охлаждаемого воздуха воздухо-воздушного теплообменника подсоединен к подсистеме забора воздуха от маршевого двигателя (ПЗВ МД), а выход охлаждаемого воздуха воздухо-воздушного теплообменника подсоединен ко входу системы нейтрального газа.

В одном варианте исполнения в комплексной системе кондиционирования воздуха пассажирского магистрального самолета подсистема подготовки воздуха для системы нейтрального газа и система нейтрального газа размещены рядом с первой установкой охлаждения воздуха в подфюзеляжном обтекателе слева по отношению к продольной оси самолета и используют воздух из подсистемы для отбора воздуха от левого маршевого двигателя.

В другом варианте исполнения в комплексной системе кондиционирования воздуха пассажирского магистрального самолета подсистема подготовки воздуха для системы нейтрального газа и система нейтрального газа размещены рядом со второй установкой охлаждения воздуха в подфюзеляжном обтекателе справа по отношению к продольной оси самолета и используется воздух из подсистемы для отбора воздуха от правого маршевого двигателя.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется конкретным примером его выполнения со ссылками на прилагаемый чертеж (Фигура 1), на котором изображена часть блок-схемы комплексной системы кондиционирования воздуха пассажирского магистрального самолета, иллюстрирующая сущность изобретения.

Осуществление изобретения

Комплексная система кондиционирования воздуха 1 (КСКВ) (Фигура 1) содержит подсистему забора воздуха от маршевого двигателя 2 (ПЗВ МД), установку охлаждения воздуха 3 (УОВ), систему нейтрального газа 4 (СНГ), воздухо-воздушный теплообменник подсистемы подготовки воздуха 5 (ТО ППВ) для системы нейтрального газа, воздухозаборник 6 (ВЗ) холодного атмосферного воздуха, вторичный теплообменник 7 (ТО 2) и первичный теплообменник 8 (ТО 1) установки охлаждения воздуха, вентилятор 9 (ВТ) и пленум с обратным клапаном 10 (КО), регулирующее устройство 11 (РУ) и датчик температуры 12 (ДТ).

Горячий воздух отбирается от маршевого двигателя самолета с помощью подсистемы забора воздуха от маршевого двигателя 2 и разделяется на два воздушных потока с исходной температурой примерно 230°С, один из которых подается на воздухо-воздушный теплообменник подсистемы подготовки воздуха 5, а другой - на вход регулирующего устройства 11. После прохода через воздухо-воздушный теплообменник подсистемы подготовки воздуха 5 охлажденный воздух подается на выход регулирующего устройства 11. Регулирующее устройство 11 формирует воздушную смесь из потока горячего воздуха из подсистемы забора воздуха от маршевого двигателя 2 и холодного воздуха из воздухо-воздушного теплообменника подсистемы подготовки воздуха 5 с необходимым давлением и с оптимальной для работы системы нейтрального газа 4 температурой примерно 70°С. Контроль температуры воздушной смеси, подаваемой на систему нейтрального газа 4, осуществляется с помощью датчика температуры 12. Весь процесс подготовки воздуха в комплексной системе кондиционирования воздуха 1 и подачи его в систему нейтрального газа 4 осуществляется в автоматическом режиме.

Горячий воздух, отбираемый от маршевого двигателя самолета с помощью подсистемы забора воздуха от маршевого двигателя 2 с исходной температурой примерно 230°С, дополнительно подается на первичный теплообменник 8 и далее на вторичный теплообменник 7 установки охлаждения воздуха 3. После охлаждения в них до необходимой температуры этот воздух поступает в герметичную кабину (ГК) пассажирского магистрального самолета.

Холодный атмосферный воздух отбирается с помощью воздухозаборника 6, подается в основной воздуховод продувочного тракта установки охлаждения воздуха 3, пропускается через воздухо-воздушный теплообменник подсистемы подготовки воздуха 5, вторичный теплообменник 7 и первичный теплообменник 8 установки охлаждения воздуха 3 и с использованием вентилятора 9 и пленума с обратным клапаном 10, входящих в установку охлаждения воздуха 3, как отработанное рабочее тело выводится в атмосферу.

Высокая надежность и эффективность работы воздухо-воздушного теплообменника подсистемы подготовки воздуха 5 достигаются за счет размещения его в основном воздуховоде продувочного тракта установки охлаждения воздуха непосредственно перед установкой охлаждения воздуха. Таким образом холодный атмосферный воздух поступает на этот теплообменник не через промежуточный воздуховод, как у прототипа, а непосредственно из воздухозаборника 6 через основной воздуховод. Кроме того, дополнительный регулируемый поток воздуха может создаваться в случае необходимости в помощью вентилятора 9. Это обеспечивает эффективную работу комплексной системы кондиционирования воздуха 1 и системы нейтрального газа 4 на всех режимах полета, включая наиболее сложный режим снижения самолета. В результате за счет использования изобретения достигается повышение надежности и безопасности полетов пассажирских магистральных самолетов.

Промышленная применимость

Изобретение предназначено для использования в авиационной промышленности при проектировании и изготовлении современных и перспективных пассажирских самолетов, обеспечивающих высокую надежность и безопасность полетов при осуществлении массовых перевозок авиапассажиров в различных условиях.

Все технические средства и обеспечивающее их работу программное обеспечение, применение которых предусмотрено изобретением, разрабатываются и выпускаются как отечественными промышленными предприятиями, так и ведущими компаниями в зарубежных странах.

Предусмотренное изобретением взаимодействие средств реализуется в известных процессах различного назначения в области авиастроения. В процессе изготовления всех устройств, входящих в систему управления общесамолетным оборудованием и самолетными системами, может быть использовано типовое, стандартное промышленное оборудование, материалы и комплектующие изделия.

1. Комплексная система кондиционирования воздуха пассажирского магистрального самолета, состоящая из агрегатов, блоков управления, трубопроводов и элементов крепления к основному каркасу самолета, содержащая
- систему отбора воздуха, включающую
- подсистему для отбора воздуха от маршевого двигателя,
- подсистему для отбора воздуха от вспомогательной силовой установки,
- систему кондиционирования воздуха, включающую
- первую установку охлаждения воздуха, размещенную в подфюзеляжном обтекателе слева по отношению к продольной оси самолета,
- вторую установку охлаждения воздуха, размещенную в подфюзеляжном обтекателе справа по отношению к продольной оси самолета,
- подсистему подготовки воздуха для системы нейтрального газа, включающую воздухо-воздушный теплообменник, регулирующее устройство, датчик температуры, уплотнители, изоляторы и крепежные устройства,
отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и безопасности полетов,
- воздухо-воздушный теплообменник подсистемы подготовки воздуха для системы нейтрального газа размещен в основном воздуховоде продувочного тракта установки охлаждения воздуха непосредственно перед установкой охлаждения воздуха таким образом, что
- вход охлаждающего воздуха воздухо-воздушного теплообменника подсоединен к воздухозаборнику холодного атмосферного воздуха, а выход охлаждающего воздуха воздухо-воздушного теплообменника подсоединен ко входу одной установки охлаждения воздуха, к которому пристыкованы входящие в ее состав и последовательно расположенные вторичный теплообменник и первичный теплообменник, предназначенные для охлаждения воздуха, поступающего из подсистемы для отбора воздуха от маршевого двигателя, для подачи его герметичную кабину самолета, вентилятор и пленум с обратным клапаном, выводящие отработанный воздух в атмосферу,
- вход охлаждаемого воздуха воздухо-воздушного теплообменника подсоединен к подсистеме для отбора воздуха от маршевого двигателя, а выход охлаждаемого воздуха воздухо-воздушного теплообменника подсоединен ко входу системы нейтрального газа.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что подсистема подготовки воздуха для системы нейтрального газа и система нейтрального газа размещены рядом с первой установкой охлаждения воздуха в подфюзеляжном обтекателе слева по отношению к продольной оси самолета и используют воздух из подсистемы для отбора воздуха от левого маршевого двигателя.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что подсистема подготовки воздуха для системы нейтрального газа и система нейтрального газа размещены рядом со второй установкой охлаждения воздуха в подфюзеляжном обтекателе справа по отношению к продольной оси самолета и используют воздух из подсистемы для отбора воздуха от правого маршевого двигателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области оборудования летательных аппаратов. Система управления (10) системой охлаждения (100) потребителей холодильной энергии на борту воздушного судна содержит блок (30) сбора и предварительной обработки информации о режиме работы, который выполнен с возможностью обработки сигналов о режиме работы, характеризующих режим работы системы охлаждения (100) и/или режим работы множества потребителей холодильной энергии (16a-d, 18a-d, 20a-d).

Группа изобретений относится к технике обработки воздуха в помещениях воздушных судов. Обходной канал обходит бортовую систему кондиционирования воздуха, расположенную в канале набегающего воздуха по потоку ниже части впуска канала набегающего воздуха.

Изобретение относится к системам кондиционирования воздуха летательных аппаратов. .

Изобретение относится к авиации, в частности к системам вентиляции отсеков летательных аппаратов. .

Изобретение относится к конструкции воздушного судна с несущими полыми конструктивными элементами, которые образуют фюзеляж, и касается системы кондиционирования воздуха воздушного судна.

Изобретение относится к летательному аппарату и касается многосистемных соединительных устройств. .

Изобретение относится к системе охлаждения для охлаждения тепловых нагрузок на борту воздушного судна, которая содержит охлаждающее устройство, первый контур циркуляции текучей среды хладоносителя, который термически соединен с охлаждающим устройством и присоединен к первой тепловой нагрузке с целью отведения тепла от первой тепловой нагрузки, и второй контур циркуляции текучей среды хладоносителя, который присоединен ко второй тепловой нагрузке с целью отведения тепла от второй тепловой нагрузки.

Группа изобретений относится к способу регулирования давления воздуха в герметической кабине летательного аппарата (ЛА) при ее разгерметизации и системе, осуществляющей этот способ. Для регулирования давления воздуха в герметической кабине ЛА измеряют абсолютное и избыточное давление воздуха в кабине ЛА и определяют значение величин рассогласования заданных и измеренных значений относительно атмосферного давления и скорости изменения абсолютного давления воздуха в этой кабине, формируют управляющее воздействие при рассогласовании, сравнивают текущую скорость изменения давления с предельно допустимой, осуществляют принудительное регулирование давления воздуха при превышении предельно допустимого значения. Устройство регулирования давления содержит проточную часть, два рабочих органа в виде заслонки, две приводные системы с двумя электродвигателями каждая, устройство обратной связи по положению рабочего органа с двумя каналами, блок датчиков давления с двумя чувствительными элементами, арбитр, узлы контроля исправности, резервный канал, два контроллера мультиплексного канала, два интеллектуальных канала, служебный канал, бортовые системы верхнего уровня, блок управления, электронный ключ, соединенные определенным образом. Обеспечивается поддержание давления в герметической кабине в допустимых пределах. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к способу регулирования давления воздуха в герметической кабине летательного аппарата (ЛА) и системе, осуществляющей этот способ. Для регулирования давления воздуха в герметической кабине ЛА измеряют абсолютное и избыточное давление воздуха в кабине ЛА и значение величин рассогласования заданных и измеренных значений относительно атмосферного давления снаружи ЛА, измеряют скорость изменения абсолютного давления воздуха в кабине, измеряют угол отклонения рычага управления летательным аппаратом, определяют высоту полета и расчетную вертикальную скорость полета ЛА для достижения расчетной высоты через определенное время после отклонения рычага, вычисляют требуемое значение давления воздуха в кабине и необходимую скорость изменения давления, производят упреждающее регулирование давления воздуха в случае превышения изменения давления допустимого значения. Устройство регулирования давления содержит проточную часть, два рабочих органа в виде заслонки, две приводные системы с двумя электродвигателями каждая, устройство обратной связи по положения рабочего органа с двумя каналами, блок датчиков давления с двумя чувствительными элементами, арбитр, узлы контроля исправности, резервный канал, два контроллера мультиплексного канала, два интеллектуальных канала, блок управления, электронный коммутатор, соединенные определенным образом. Обеспечивается поддержание давления в герметической кабине в допустимых пределах. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх