CN103134230B - 一种利用座舱排气做功的两轮升压式空气循环制冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用座舱排气做功的两轮升压式空气循环制冷系统，属飞行器环境控制领域。系统由两轮升压式空气循环系统和座舱排气能量回收装置组成。该系统采用动力涡轮回收排气的能量用于驱动与之共轴的压气机，经压气机升压后的空气供入环境控制系统取代部分甚至全部的发动机引气，以实现对座舱排气能量的回收和利用。该技术可降低飞机的性能代偿损失，实现机载能量的最优利用。适用于现役军用和民用飞机的环境控制系统。

Description

一种利用座舱排气做功的两轮升压式空气循环制冷系统
技术领域
本发明提出了一种飞机环控系统座舱能量回收装置，包括飞机环控系统制冷包和座舱排气能量回收装置两大部分。其中，飞机环境控制系统制冷包部分为典型的两轮升压式飞机环境控制系统，座舱排气功量回收装置则主要由动力涡轮和与之共轴的压气机组成。该功量回收装置结构简单、技术成熟，具有节能、环保和系统可靠性高等优势，适用于各型军用和民用飞机座舱排气的能量回收环节。
本发明的优点在于：
(1)本发明的装置结构相对简单，技术较为成熟，易于实现，系统可靠性高；
背景技术
(2)该装置可充分回收座舱排气的功，并用于高空低温低气压环境空气的增压，功的回收和利用同时进行，极大地提高了环境控制系统的效率；
(3)在高空飞行状态下，可取代传统环控系统的从飞机发动机引气，减小对飞机发动机的影响。
图1是本发明的系统原理图。
发明内容
图1中标号名称：
1、一级压气机，2、单向活门，3、关断活门，4、绝对压力调节器，5、二级压气机，6、换热器，7、冷却涡轮，8、控制阀门，9、水分离器，10、感温包，11、座舱，12、单向活门，13、关断活门，14、冲压空气进口风门，15、喷嘴，16、风扇，17、二级电机，18、动力涡轮，19、一级电机。
如图1所示，本发明的一种功量回收空气循环制冷系统主要包括空气循环制冷系统Ⅰ和功量回收装置Ⅱ两部分。
结合图1说明该系统的工作过程：
环境空气经一级压气机(1)增压后依次经过单向活门(2)、关断活门(3)和绝对压力调节器(4)调压后进入二级压气机(5)再次增压，压缩后的高温高压的空气经换热器(6)冷却降温后进入冷却涡轮(7)膨胀为低温低压的气体，其中的液态水分可由低压水分离器(9)分离出来，干燥的气体再送入座舱(11)。
完成座舱(11)制冷任务后的空气，可作为换热器(6)的冷却气体，该部分气体在换热器(6)中升温，并经二级电机(17)驱动的风扇(16)后进入动力涡轮(18)。由于座舱(11)空气和动力涡轮(18)出口大气环境压力之间存在较大的压差，经动力涡轮(18)膨胀后的空气有大量的功可供回收，回收的功用于驱动一级压气机(1)实现对环境空气的预增压。
附图说明
当飞机处于地面停机状态或飞行高度较低时，可借助一级电机(19)提供部分功量来驱动一级压气机(1)进行增压。
实施算例
表1为系统计算状态点，表2为附件参数，对于同一套两轮升压式系统，采用回功装置 和不采用回功装置两种情况下的系统COP的计算结果见表3。
具体实施方式
表1系统计算状态点
表2系统附件参数
表3系统性能的变化
结果表明，使用座舱排气回功装置后，COP由0.220提高到0.272，性能增幅可达23.6％。也就是说，使用座舱排气回收装置能有效地提高该系统的能量利用率。

Claims (3)

1.一种利用座舱排气做功的两轮升压式空气循环制冷系统，主要由一级压气机(1)、单向活门(2)、关断活门(3)、绝对压力调节器(4)、二级压气机(5)、换热器(6)、冷却涡轮(7)、水分离器(9)、座舱(11)、单向活门(12)和关断活门(13)、二级电机(17)及其驱动的风扇(16)、动力涡轮(18)及与之共轴的一级电机(19)组成；还包括配套的辅助装置：控制阀门(8)、感温包(10)、冲压空气进口风门(14)、喷嘴(15)；其特征在于：环境空气先由一级压气机(1)增压再流经单向活门(2)、关断活门(3)和绝对压力调节器(4)后送入二级压气机(5)再次压缩并通过换热器(6)的热边放出热量，放热后的压缩空气经过冷却涡轮(7)膨胀降温再送入水分离器(9)分离除水后通往座舱(11)，完成座舱制冷任务的空气在换热器(6)的冷边吸收热量后，再经二级电机(17)驱动的风扇通入动力涡轮(18)膨胀降温并输出轴功。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：座舱(11)的排气在换热器(6)中吸收压缩空气的热量，升温后的座舱排气驱动动力涡轮(18)。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：动力涡轮(18)回收座舱排气的功，驱动一级压气机(1)对环境空气进行预增压。
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