КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ПАССАЖИРСКОГО МАГИСТРАЛЬНОГО САМОЛЕТА Российский патент 2015 года по МПК B64D13/00 

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.

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.

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.