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飞机座舱增压原理和作用
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座舱增压由座舱压力控制阀实现,它装于座舱壁上,它根据飞机高度通过调节流出座舱的空气流量而控制座舱压力至要求值。

对于不是经常使用氧气、乘员及乘客可各处自由走动的飞机如远程客机上,座舱将增压,使座舱高度绝不会超过8000ft左右。这引起座舱与外部环境问有大的压力差。对于巡航高度35000ft、座舱高度8000ft的客机,座舱壁内外典型地存在大约50kPa(0.5个大气压)的压差。驾驶员可从驾驶舱内选择所希望的座舱高度,当飞机达到这一高度时,座舱将开始增压。这一情况将一直保持至达到座舱的最大设计压力差。这对于大型军用飞机如监视平台或空中加油机也是如此。


用途及基本要求


为给飞机提供一个舒适的座舱环境,除了对座舱空气的温度、湿度、流量进行调节外,还必须保证座舱空气的压力符合要求,这对于高空飞行的飞机尤为重要。

从满足机上人员的生理需要来说,在任何飞行高度上,座舱压力如能始终保持相当于海平面的大气压力则为最佳;从飞机结构来说,由于高空飞行时座舱内外的压差很大,座舱结构必须十分牢固,因而会大大增加飞机的结构重量,此外,气密座舱一旦在空中损坏,会形成爆炸减压而危及人员的生命安全。因此,必须兼顾这两方面的要求,合理选择座舱压力随飞机飞行高度而变化的规律。 [2]



基本组成


现代飞机的座舱压力调节都是与温度调节系统一起由空调组件供气,而后通过某些活门而实现压力调节的。

图为典型的双发动机飞机座舱增压系统的基本组成。

座舱的增压部分是密封的,称为增压舱。增压系统是通过控制从机身排出的空气流祭而达到控制空气压力的目的。它的主要控制和指挥部件是压力控制器,执行部件是排气活门。

整个增压系统的工作,一般可分为正常增压控制和应急增压控制两种情况。正常增压控制通常有自动、备用和手动三种状态;应急增压控制一般有三种可能,一是当座舱与外界环境空气的压差超过规定值时,由安全释压活门释压,二是当外界气压大于座舱时,由负释压活门释压,三是当座舱压力减小,即飞机座舱高度超过规定值时,由座舱高度警告系统向驾驶员发出警告信号。 [2]



控制原理


座舱必须设计成一个具有最小泄漏的压力容器。增压失效时座舱压力阀立即关闭,唯一的泄漏是通过结构泄漏。在座舱壁的空气分配管路上安装止回阀,当供气故障时,在座舱里的空气不会由管路泄漏。如果压力控制阀故障.且座舱内部压力太高,座舱壁上安装的安全阀用来释放压力,如图所示是座舱增压控制原理图。

装在座舱壁上的压力控制阀,可高度调节流出座舱空气流量,达到控制座舱压力的目的。如图所示是波音777飞机增压控制原理图。左右气源和座舱压力电子控制器,连接到A629总线,保证巡航高度上,舱内压力等效于2 500 m(8000 ft)的压力。位于机身尾部下方的后溢流阀OFV的调节控制可选择自动/人工方法,使舱内的压力高于大气压力。 [3]



设计要求


应保持压差足够大,从而飞机在高空时如果座舱增压失效,则驾驶员有充分的时间使飞机下降。例如,在50000ft高度时,出现压力泄漏,则在驾驶员有足够时问下降至安全高度以前不会引起座舱高度超过安全值。


所以,座舱必须设计成一个具有最小泄漏的压力容器。万一增压损失,座舱压力阀立即关闭,唯一的泄漏是通过结构的泄漏。在空气分配管路通过座舱壁的位置上安装了止回阀,因而当供气故障时,已在座舱中的空气不能经管路泄漏回去。座舱壁上安装了安全阀,当压力控制阀故障时,如果座舱内部压力增高到超过某一确定值,用来释放内部压力。


在座舱增压系统损失并下降至安全高度以后,驾驶员可以选择打开阀,而迫使冲压空气通过面对外部气流的进气口进入配气系统。如果座舱被来自主环控系统供气的蒸汽或烟雾所污染,也能选择这种用冲压空气来净化的系统。

应当注意,如果军用飞机座舱盖或飞机结构被弹片穿透,可遭受到急速或突然的失压。此时应该依靠驾驶员的衣着、头盔和面罩玻璃并使用增压供氧来保护驾驶员。 [1]



座舱增压供气


为了使气密座舱内产生余压、进行通风换气和调节温度,需要向座舱进行增压供气。

在一定的空气压力和温度下,供气量决定于座舱空气的各基本参数(压力、温度、湿度、有害杂质的浓度)和座舱的通风量。需用供气量应根据下列条件确定:

(1)补偿座舱空气的泄漏量;

(2)保持给定的温度;

(3)在座舱内造成正常的水蒸气、二氧化碳和其他杂质的含量。

需用供气量应当同时满足上述三个条件。但根据各类机种使用情况和结构的不同,由上述三个条件计算出来的结果在数量上可能会有差别,这时应取其最大者作为座舱的需用供气量。

可用供气量是指在某一高度上当进气活门完全打开时,从座舱增压源可以获得的最大的空气质量流量。可用供气量由所选择的增压源随飞行高度和速度变化的特性决定,一般选择在飞行器的实际升限和下滑状态。因为,可用供气量如在这种严重情况下仍能满足,则其他的飞行状态也必定能达到要求。

在一切飞行条件下,供气增压源所能提供的可用供气量应当大于或等于需用供气量。 [4]

  • 参考资料


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  • 学术论文

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    •  王银坤.    一起CE525飞机座舱增压失效故障分析.  科技风   2015

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    •  王银坤.    CE525型飞机座舱增压系统浅析.  科技视界   2015



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