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波音737NG的增压概述
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737NG的增压


经常有朋友们问,你们的飞机飞多高啊?我说经常在10000米左右巡航。朋友又问,那么高的高度会不会缺氧不舒服啊?我说现代飞机有空调有增压啊!那737NG的飞机到底是怎么增压的呢?我们一起来探讨学习一下。

根据飞机的适航指令,正常操作时,起飞前增压方式选择器应在AUTO位。所以我们的SOP飞行前准备程序中,右座要调置客舱增压控制面板,在飞行高度指示窗输入巡航高度,在着陆高度窗输入目的地机场标高,增压方式旋钮放在AUTO位。这就是我们日常操作的程序,我们开始顺着这个动作往增压面板里面研究。

我们调置的这个增压控制面板,其实就是座舱压力控制系统,这个面板里面是有两个相同的自动控制器(可选择自动或备用方式)和一个飞行员人工控制方式。该系统使用空调系统供给和分配的引气进行增压。排气主要由排气活门和机外排气活门控制。少量的气体从厕所和厨房通气孔、其它固定通气孔以及封严泄漏处排出。这样我们就初步弄明白了它如何增压和如何排气的。类似酒店门口的充气拱门,鼓风机一直往里面吹气,由于它接口等部位可以漏气,所以能一直保持形状。下面我们来看两张图片,737NG的增压排气示意图


增压排气示意图


几个活门的示意图

看图的同时我们来了解几个活门:

1,两个释压活门提供安全释压,限制最大压差在 9.1 psi。负压差释放活门可防止外界大气压力超过座舱内部压力。

2,排气活门:大部分客舱内循环空气由排气活门排出机外。客舱空气从地板格栅进入后货舱,并给后货舱加温,然后由排气活门排出机外

3,机外排气活门:在地面和低压差飞行时,机外排气活门打开,使电子电气设备舱的热空气排出机外。飞行中,座舱的压差较高时,机外排气活门通常关闭。排出的气体分散到前货舱的侧壁内。


从飞机外部看这几个活门

通过图上的这几个活门的形状也更有利于了解它们的作用。然后我们要引入一个概念:压差。系统限制最大压差在 9.1 psi。

 

座舱高度表/压差指示器

根据FCOM手册,在 41,000 英尺的最大允许飞行升限下,座舱高度通常由座舱压力控制器控制在 8000 英尺以内。它如何实现这个操作?我们来分析一下自动方式的工作。

 

增压控制系统示意图


首先我们先看一下座舱压力控制系统示意图。大气数据惯性基准组件(ADIRUs)向两个自动控制器提供外部静压、气压修正高度、非修正高度以及校准空速。大气数据惯性基准组件从机长和副驾驶气压基准选钮接收气压修正值。自动控制器还接收两个失速管理计算机的油门位置和空/地传感器的信号。

座舱压力控制系统可让机组调置计划的巡航飞行高度(FLT ALT)和计划着陆机场的高(LAND ALT)。然后增压系统会使用这些高度来计算专属于该计划飞行的增压计划。增压系统是基于飞行前调定的飞行高度和着陆高度而设置,目的是在飞行过程中保持一个安全舒适的座舱高度。然后我们再看一下737NG数字式增压控制系统,自动方式下的增压逻辑。

 


1,在地面时,起飞机场高度(即实际座舱高度)不断输入自动增压控制器内。不论飞机是在地面还是空中,空/地安全传感器均会发出信号。在地面并且功率较低时,排气活门驱动到全开位使座舱释压。在地面并且功率较高时,座舱开始增压。控制器将排气活门调到关位并使座舱缓慢增压。这种地面客舱增压使旅客和机组人员对增压飞行的过渡感觉更平缓舒适,且使增压系统在起飞过程中对地面压力的变化作出更好的反应。(引用FCOM手册)

2,起飞和着陆允许最大座舱压差为 0.125 psi(低于机场气压高度 236 英尺)。(飞机AFM手册),也就是图中虚线座舱高度在T/O附近是向下的。我们可以理解为是一个预增压的过程

3,爬升时,在空中,自动增压控制器使飞机高度和座舱高度之间保持一定比例的压差。根据飞机爬升率按比例增加座舱高度,可使座舱高度变化保持在所需的最小速率。根据上图在未达到所选的FLT ALT时,以一定的线性比例来保持压差。

4,飞机爬升到设定的飞行高度 0.25 psi 范围内时,巡航方式开始工作。也就是上图中虚线座舱高度在实线飞机高度改平飞之前已经变成平的。巡航时,控制器会根据下表所示压差限制值来保持最低的可达座舱高度。

5,根据所选飞行高度保持压差限制值△P

 

所选飞行高度FL

压差限制值△P

等于或低于 28,000 英尺 -7.45 psid 

28,000 英尺到 37,000 -7.80 psid 

高于 37,000 英尺-8.35 psid 

这里我们根据这个表格引入一个△P的概念

例如,9500米巡航时,你选择的飞行高度为9500米/FL311,根据△P=7.8psi进行增压

 

 

举个例子,我们从广州飞昆明,巡航高度是FL300,增压面板设置的FLT ALT也是30000。根据前顶板上座舱/飞行高度(CAB ALT)(FLT ALT)标牌。我们可以看到座舱高度大概在6000左右。设置的LAND ALT很有可能会超过由压差限制值决定的目标座舱高度。那就不能遵循上面的压差限制,控制器将保持略低于所选着陆高度的座舱高度。


这其实是两个控制逻辑,当压差的逻辑行不通的时候,就不遵循压差限制而保持略低于所选着陆高度的座舱高度。

所以就有了FCOM里面补充程序的设计。我们一起来复习一下。

 


FCOM手册补充程序



自动增压控制-着陆机场标高在 6,000 英尺以上完成正常程序以及下列修改程序:

起飞前:

着陆高度指示窗 ....................................... 6,000 英尺

在起始下降或着陆前大约 20 分钟:着陆高度指示窗 ........................ 目的地机场标高

6,在下降阶段,飞机下降到低于所选飞行高度 0.25 psi 时,下降方式开始工作。座舱开始成比例下降到略低于所选的着陆高度。

7,着陆,控制器控制座舱在轻微增压状态下着陆,以使进近时高度快速变化而座舱压力变化最小。我们通过图中可以看出,在即将着陆前,座舱高度在机场标高的下方,根据AFM手册可能是最大座舱压差 0.125 psi(低于机场气压高度 236 英尺)

8,滑行,滑行时,控制器将排气活门缓慢驱动到全开位,使座舱释压

 

以前在其他地方看到过讨论飞场压运行机场LAND ALT改怎么调?  我们先看一下FCOM手册里关于场压运行的补充程序

FCOM手册补充程序,场压的使用


按照程序我们要调到零。为什么?因为是场压。这肯定是站不住脚的。我们还是倒着推,先从结果往回看,场压得调到零。再翻翻FCOM手册,由于增压这一章FCOM手册的介绍非常短,就那么两三页。所以我们还得看图。


 

FCOM手册中是这样写的(前文已有描述再一起学习一下):大气数据惯性基准组件(ADIRUs)向两个自动控制器提供外部静压、气压修正高度、非修正高度以及校准空速。大气数据惯性基准组件从机长和副驾驶气压基准选钮接收气压修正值。

由于737的设计比较老,增压系统和FMC是没有交联的,但是ADIRU却可以通过气压基准旋钮向增压系统提供气压修正值。到这儿,手册也翻完了,仍然解决不了疑惑。于是乎网络上的一篇文章让我明白了是怎么回事,那篇文章道出了精髓:QFE+0=QNH+机场标高

参考文献:https://mp.weixin.qq.com/s/dd-6cWqRi2XYaPpSK5j8qA原文地址在这儿,有兴趣的可以阅读。

 

 

在运行中还有另外一个问题,如果起飞前调置的FLT ALT和我实际的巡航高度不一致会有什么样的后果?

1.我们设置的FLT ALT太高,我们在此高度以下改平飞,而忽略了更改FLT ALT,。那么增压可能不能触发巡航逻辑,而在我们转入下降时,导致非计划下降灯亮起

2,我们设置的FLT ALT太低,ATC指令我们上到较高高度巡航而忽略了更改FLT ALT。由于一早增压就触发了巡航逻辑,在巡航逻辑之上爬升,可能会导致飞机的升降率=座舱升降率。一个是引发不舒适感,一个是上升率如果过大的话,大于2000还会造成自动失效AUTO FAIL。

注:在所选飞行高度以上飞行会使座舱达到最大压差。当达到最大座舱压差时,自动控制系统会优先限制压差和停止控制座舱上升率。若飞机达到最大压差后爬升,则座舱上升率等于飞机上升率(FCOM手册) 



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