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737NG飞机增压系统基本逻辑
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首先附上一张737的自动增压飞行剖线:

这是一般情况自动增压下飞行高度与座舱高度的对应关系图(ps:这是按照理解自己画的

通过这张图我们先来学习一下自动增压模式下各个阶段增压系统是如何工作的。(以下增压逻辑知识来自航空工业出版社的《波音737NG飞机系统》

增压系统使用自动模式时,需要在座舱压力控制面板上做以下选择:选择自动模式、选择FLT ALT、选择LAND ALT。


   1.在地面时,当满足全部下列条件时,飞机在非增压状态而且外流活门在打开位:

  1.    空地系统指示在地面;

  2. 两台发动机N1至少有1.5秒小于50% (或两发关车状态);

  3. 两台发动机N2至少有1.5秒小于80%(或两发关车状态)。


    2.当下列情况发生时,飞机进入起飞预增压阶段:

  1. 两台发动机的N1至少在1.5秒内增加到60%以上

  2. 两台发动机的N2至少在1.5秒内增加到89%以上。 

在该阶段,系统将座舱增压到低于场压高度0.1psid,这样防止在飞机起飞时不舒适的压力颠簸。这种座舱地面增压使得向飞行增压的过渡对于旅客和机组人员来说更为平缓,而且在起飞期间使系统对地面效应压力变化作出更好的响应。在起飞阶段,座舱增压变化率为350ft/min。




    3.当起落架上的空/地传感器指示在空中状态时,爬升阶段开始。

    爬升增压计划只与起飞机场高度和所设定预选高度(我认为此预选高度包括FLT ALT设置高度和LAND ALT设置高度两个高度,后面还会讲到)有关。

    在空中,自动控制器在飞机和座舱高度之间保持一定比例的压差。通过一个与飞机爬升率成比例的升降率增加高度,使座舱高度变化率保持至所需的最小升降率。(我认为这个阶段的增压最能体现“计划增压”)



4.当飞机外部压力降低到选择的FLT ALT的压力0.25psi内时,巡航阶段开始。


在巡航阶段,偏离飞行高度能引起压差的变动,因为控制器会调节外流活门以保持座舱高度恒定在巡航过程中,控制器根据下表所示的压差限制值将座舱高度保持在最低可用的座舱高度。(下表所选飞行高度即FLT ALT选择高度)



5.当飞机外部压力增加到大于飞行高度选择的0.25 psi时,下降阶段开始。

在下降阶段中,系统控制座舱增压率以使乘客保持舒适。对于增压状态,最大的座舱增压变化率为350ft/min。系统将座舱压力增加到比选定的着陆高度(LAND ALT)低0.15psi,防止了在着陆期间压力颠簸的发生。


6.当飞机着陆和着陆阶段的要求被达到时系统以500ft/min的速率给客舱减压。当座舱压力与着陆地外界大气压力一致时,外流活门打开。


了解了基本原理之后,我们来分析开篇时拿出来的图:

我们日常飞行中,飞机一般是梯级上升,很少有管制一次指令就给到巡航高度的,那么我们会好奇,座舱高度在梯级上升中如何变化呢?这就说到了上文中我提到的计划增压,由于FCOM里只写了一句:


 

所以我们并不能从中得出最终结论,但是根据实际航班运行中的经验,结合这段话,大家可以推断出,爬升阶段的计划增压其实是这样工作的:

    增压系统按照当前飞机的爬升率成比例的给座舱增压,即对应一个座舱上升率,以实现“在飞机到达巡航高度时,座舱高度也刚好达到FLT ALT按照压差对应的座舱高度”这一目的。因此:

  1. 飞机梯级爬升改平时,座舱升降率也会变为零(如上图);

  2. 在飞机没有到达FLT ALT选定的巡航高度之前,压差也不会达到对应的ΔP(上表的7.35/7.8/8.45),而是相对于ΔP以一定比例保持压差;

  3. 飞机爬升率大的时候对应的座舱上升率也会较大;

  4. FLT ALT设置较低时,相较于FLT ALT设置较高而言,飞机到达巡航高度的时间就少了,那么留给座舱爬升的时间也会少,因此在同样的飞机爬升率之下,座舱爬升率会相对变大。

 

 

                

 

还有二般情况~

飞高原机场的时候,增压逻辑不一样了

 

    根据压差表格和实际运行,我们知道,一般巡航高度在FL300时,座舱高度大概在6000ft左右。(前顶板也有座舱高度对照表可参考)

那么飞向高原机场时,增压系统怎么工作呢?FCOM这么说:

    在某些情况下,所选的着陆高度(LAND ALT)可能会超过根据压差限制值确定的目标座舱高度(例如昆明)。在这种情况下,控制器会把座舱高度保持在稍微低于所选着陆高度(LAND ALT)的数值上

那就是说当飞高原机场,预调的LAND ALT大于FLT ALT根据ΔP相对应的座舱高度(我们姑且把上面压差表里的7.45/7.8/8.35用ΔP来代替)时,计划增压将按比例将座舱减压到LAND ALT高度以下0.15PSI。如图(我又绘了一张):

那如果着陆机场很高,航程又较长的话,客舱一直处于较高高度,旅客和机组舒适度会大大降低,我想正是因此,FCOM补充程序才有要求,起飞前LAND ALT大于6000调6000,以此控制巡航时的座舱高度,直到落地前20分钟才改成着陆机场标高:




三般了~

        着陆机场是场压机场时,下降着陆时增压工作原理会不一样吗?


答案是:不会改变。

那我们一定会有疑问:使用场压时LAND ALT设置为零,而使用修正海压时LAND ALT设置为机场标高,难道座舱压力控制器会知道我当前用的QFE还是QNH吗?

它确实不知道你设置的是QFE还是QNH,但是他知道你气压基准旋钮调定的数值是多少:

 

座舱压力控制器不会从FMC获取数据,因此它不知道你用什么压力基准,但是,它可以从机长和副驾驶的气压基准旋钮得到气压修正值。

因为QFE+0与QNH+机场标高的气压是相同的,所以气压基准旋钮调QFE同时增压面板LAND ALT调零气压基准旋钮调QNH同时增压面板调机场标高所得到的气压基准值相同。因此,场压机场增压原理是完全一样的。



如果飞机突破了设置的FLT ALT,座舱高度怎么变化?
根据飞行机组使用手册的描述,压差会一直增大,直到最大压差(是否为9.1PSI我还没有找到依据。)然后,座舱爬升率等于飞机爬升率



负压活门的作用
负压活门的作用是防止座舱外的压力高于座舱内的压力,即防止座舱高度高于飞机高度。当座舱出现负压,机外压力比机内压力高1.0PSI时,阀门打开。
因此,如果你错误的设置了一个较高的LAND ALT,那么当你下降到该LAND ALT高度时,后续飞机继续下降的话,将产生负压,负压将从该活门释放,座舱高度将始终与外界高度一致,因此着陆时不会出现座舱高度远高于机场高度的情况。



正压活门
位于外流活门两侧各有一个,该活门机械结构,独立工作,由压差气动作动。当压差到达8.95PSI时,活门打开,空气流出飞机,释放座舱压力。(这就是座舱压差不会超过9.1PSI的原理)


非计划下降
如果飞机没有达到预先调定的FLT ALT就开始下降,飞机会认为你要返航着陆,控制器按程序使座舱高度下降到起飞机场标高,如FCOM描述:




参考文献737增压面板的LAND ALT的小秘密

          《波音737NG飞机系统》航空工业出版社;



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