УСТРОЙСТВО КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ПАССАЖИРСКОГО МАГИСТРАЛЬНОГО САМОЛЕТА

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к авиационной технике и предназначена для использования в пассажирских магистральных самолетах в устройстве кондиционирования воздуха (УКВ), предназначенного 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, для обогрева противообледенительной системы (ПОС) и устройства подготовки воздуха (УПВ) для устройства нейтрального газа (УНТ), для обеспечения противопожарной безопасности самолета.
Уровень техники
Известно устройство обработки воздуха на самолете (патент РФ №2271314 от 10 марта 2006 г.) согласно которым кондиционирование воздуха в герметизированной 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.
Известно устройство управления газовыми потоками для бортового устройства 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.
Известно устройство управления газовыми потоками для бортового устройства 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 устройстве подготовки воздуха для устройства нейтрального газа установлен управляющий воздушным потоком клапан, который регулируется в соответствии с изменением концентрации кислорода, содержащегося в надтопливном пространстве топливного бака. Воздухо-воздушный теплообменник устройства подготовки воздуха для устройства нейтрального газа размещен в промежуточном воздуховоде, который ответвляется от основного воздуховода подвода атмосферного воздушного потока.
Устройство нейтрального газа предназначено 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 устройства подготовки воздуха для устройства нейтрального газа определяет надежность и безотказность работы всего устройства нейтрального газа и тем самым влияет на безопасность полетов. Работоспособность устройства нейтрального газа должна быть обеспечена на всех режимах полета. Во время снижения самолета устройство 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 устройства подготовки воздуха для устройства 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 устройства нейтрального газа. Это может привести к катастрофическим последствиям.
Сущность полезной модели
Целью полезной модели является повышение надежности и безопасности полетов пассажирских магистральных самолетов.
Указанная цель достигается за счет того, что в устройстве кондиционирования воздуха пассажирского магистрального самолета, состоящего из агрегатов, блоков управления, трубопроводов и элементов крепления к основному каркасу самолета и содержащего устройство отбора воздуха (включающее устройство для отбора воздуха от маршевого двигателя и устройство для отбора воздуха от вспомогательной силовой установки), устройство 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 устройство подготовки воздуха для устройства нейтрального газа (включающее воздухо-воздушный теплообменник, регулирующее устройство и датчик температуры воздуха) воздухо-воздушный теплообменник устройства подготовки воздуха для устройства 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 устройству забора воздуха от маршевого двигателя (УЗВ МД), а выход охлаждаемого воздуха воздухо-воздушного теплообменника подсоединен ко входу устройства нейтрального газа.
В одном варианте исполнения в комплексной системе кондиционирования воздуха пассажирского магистрального самолета устройство подготовки воздуха для устройства нейтрального газа и устройство нейтрального газа размещены рядом с первой установкой охлаждения воздуха в подфюзеляжном обтекателе слева по отношению к продольной оси самолета и используют воздух из устройства для отбора воздуха от левого маршевого двигателя.
В другом варианте исполнения в комплексной системе кондиционирования воздуха пассажирского магистрального самолета устройство подготовки воздуха для устройства нейтрального газа и устройство нейтрального газа размещены рядом со второй установкой охлаждения воздуха в подфюзеляжном обтекателе справа по отношению к продольной оси самолета и используют воздух из устройства для отбора воздуха от правого маршевого двигателя.
Краткое описание чертежей В дальнейшем полезная модель поясняется конкретным примером ее выполнения со ссылками на прилагаемый чертеж (Фигура 1), на котором изображена блок-схема устройства кондиционирования воздуха пассажирского магистрального самолета, иллюстрирующая сущность полезной модели.
Осуществление полезной модели
Устройство кондиционирования воздуха 1 (УКВ) (Фигура 1) содержит устройство забора воздуха от маршевого двигателя 2 (УЗВ МД), установку охлаждения воздуха 3 (УОВ), устройство нейтрального газа 4 (УНТ), воздухо-воздушный теплообменник устройства подготовки воздуха 5 (ТО УПВ) для устройства 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 устройства забора воздуха от маршевого двигателя 2 и разделяется на два воздушных потока с исходной температурой примерно 230°C, один из которых подается на воздухо-воздушный теплообменник устройства подготовки воздуха 5, а другой - на вход регулирующего устройства 11. После прохода через воздухо-воздушный теплообменник устройства подготовки воздуха 5 охлажденный воздух подается на выход регулирующего устройства 11. Регулирующее устройство 11 формирует воздушную смесь из потока горячего воздуха из устройства забора воздуха от маршевого двигателя 2 и холодного воздуха из воздухо-воздушного теплообменника устройства подготовки воздуха 5 с необходимым давлением и с оптимальной для работы системы нейтрального газа 4 температурой примерно 70°C. Контроль температуры воздушной смеси, подаваемой на устройство нейтрального газа 4 осуществляется с помощью датчика температуры 12. Весь процесс подготовки воздуха в устройстве кондиционирования воздуха 1 и подачи его в устройство нейтрального газа 4 осуществляется в автоматическом режиме.
Горячий воздух, отбираемый от маршевого двигателя самолета с помощью устройства забора воздуха от маршевого двигателя 2 с исходной температурой примерно 230°C 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 устройства 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 устройства 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 приток воздуха может создаваться в случае необходимости в помощью вентилятора 9. Это обеспечивает эффективную работу устройства кондиционирования воздуха 1 и устройства нейтрального газа 4 на всех режимах полета включая наиболее сложный режим снижения самолета. В результате за счет использования полезной модели достигается повышение надежности и безопасности полетов пассажирских магистральных самолетов.
Промышленная применимость
Полезная модель предназначена для использования в авиационной промышленности при проектировании и изготовлении современных и перспективных пассажирских самолетов, обеспечивающих высокую надежность и безопасностью полетов при осуществлении массовых перевозок авиапассажиров в различных условиях.
Все технические средства и обеспечивающее их работу программное обеспечение, применение которых предусмотрено полезной моделью, разрабатываются и выпускаются как отечественными промышленными предприятиями, так и ведущими компаниями в зарубежных странах.
Предусмотренное полезной моделью 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, известные материалы и комплектующие изделия.