CN109292097A - 飞机空调流量控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及飞机空调流量控制系统。该控制系统包括综合控制器、压差传感器、混合腔温度传感器、气源系统温度传感器和气源系统压力传感器，其中，空调引气从气源系统经由流量文氏管、流量控制活门和空气调节装置流动至混合腔，压差传感器、混合腔温度传感器、气源系统温度传感器和气源系统压力传感器分别连接至综合控制器，压差传感器用于测量流量文氏管上游和喉部的压力差值，综合控制器根据压差传感器测得的压力差值、混合腔温度传感器测得的温度值、气源系统温度传感器测得的温度值和气源系统压力传感器测得的压力值，控制流量控制活门的开度。本发明能起到以下有益技术效果：能自动节能控制空调系统流量值，减少发动机引气量不必要的浪费。

Description

飞机空调流量控制系统
技术领域
本发明涉及飞机空调系统领域，具体地涉及飞机空调流量控制系统。
背景技术
飞机空调流量控制系统主要是测量和控制进入空气调节系统的新鲜空气量，来满足座舱增压、温度调节以及适航条例中关于新鲜空气量的要求，同时还负责空气调节系统供气源的关断和过热保护。
现有典型民用飞机空调系统一般采用从发动机引气通过气源系统提供高温高压空气，流经空调流量控制系统通入空气调节装置供给座舱用户或者配平系统。现有的A320等飞机其流量控制方式是采用体积流量控制，通过综合控制器采集空调系统流量控制系统的入口温度传感器信号、入口压力传感器信号、压差传感器(PIFS)信号以及流量文氏管(FSV)信号，集成运算下游的空气调节装置所需的空气流量信号，再通过综合控制器分三档对流量控制活门(FCV)进行调节和控制，此时配平系统布置在流量控制活门下游，如图1所示。通常流量模式为三档：LO(单套组件使用)，NORM(两套组件使用)和HI(地面极热天和排烟情况使用)。然而，现有技术尚有不足之处：
1)流量控制分三档调节控制导致在乘客人数较少或者部分工况流量需求较低等冷热负载较小时仍采用正常流量控制模式，造成空调系统流量浪费，徒增发动机引气，增加飞机的燃油代偿损失；
2)综合控制器中的控制模式是在辅助动力单元(APU)引气情况下，通常流量控制活门在全开位置，辅助动力单元调节阀门根据下游用户的流阻进行流量控制，在部分工况可能造成空调流量浪费；
3)由于目前空调系统流量控制系统中配平系统引气口在流量控制活门下游，因此控制系统中的流量控制活门关闭的时候，配平系统也相应关闭。在应急通风情况下(流量控制活门关闭)无法对供入座舱的空气进行辅助加热，大大降低飞机座舱乘客和机组人员的舒适性。
因此，亟待提出一种节能控制方式的飞机空调流量控制系统。
发明内容
本发明的一个目的在于，克服现有飞机空调流量控制系统的至少一些缺陷，提供一种新的飞机空调流量控制系统，其能自动节能控制空调系统流量值，减少发动机引气量不必要的浪费。
本发明的以上目的通过一种飞机空调流量控制系统来实现，该飞机空调流量控制系统包括综合控制器、压差传感器、混合腔温度传感器、气源系统温度传感器和气源系统压力传感器，其中，空调引气从气源系统经由流量文氏管、流量控制活门和空气调节装置流动至混合腔，所述压差传感器、混合腔温度传感器、气源系统温度传感器和气源系统压力传感器分别连接至所述综合控制器，所述压差传感器用于测量流量文氏管上游和喉部的压力差值，所述混合腔温度传感器用于测量混合腔内的温度值，所述气源系统温度传感器用于测量气源系统内的温度值，所述气源系统压力传感器用于测量气源系统内的压力值，所述综合控制器根据所述压差传感器测得的压力差值、所述混合腔温度传感器测得的温度值、所述气源系统温度传感器测得的温度值和所述气源系统压力传感器测得的压力值，控制所述流量控制活门的开度。
根据上述技术方案，本发明的飞机空调流量控制系统能起到以下有益技术效果：能自动节能控制空调系统流量值，减少发动机引气量不必要的浪费。
具体地说，工作时，综合控制器根据内部集成的自动控制逻辑，利用实时采集的压力差信号、混合腔温度信号、气源系统温度和压力信号进行空调系统流量计算，并实时控制流量控制活门开度，使得相应流量的引气通过流量文氏管流过流量控制活门进入空气调节装置，进而进入混合腔，进行温度调节，并反馈至综合控制器，最终实现座舱温度、流量、新风量的舒适性要求。空调系统流量控制系统的综合控制器采用自动切换以及无级调节的流量控制模式，可以在客舱人数较少等冷热负载较小的情况下，自动节能控制空调系统流量值，不需要按照客舱最大乘客负载确定的流量制度进行调节，减少发动机引气量不必要的浪费
而且，优化空调系统传感器的设置，不需要设置单独的流量控制的组件入口温度传感器和组件入口压力传感器，而采用上游气源系统的温度和压力进行综合运算，提高了系统可靠性(约4％)。
较佳的是，在自动控制模式中，所述综合控制器根据空调系统流量与混合腔温度关系曲线在经济流量和正常流量之间自动调节。
根据上述技术方案，本发明的飞机空调流量控制系统能起到以下有益技术效果：能进一步自动节能控制空调系统流量值，减少发动机引气量不必要的浪费。
较佳的是，所述空调系统流量与混合腔温度关系曲线为：当混合腔温度低于第一温度和高于第四温度时，空调系统流量为正常流量；当混合腔温度在第二温度和第三温度之间时，空调系统流量为经济流量；当混合腔温度在第一温度和第二温度之间以及在第三温度和第四温度之间时，空调系统流量根据混合腔温度按比例变化，其中，第一温度、第二温度、第三温度和第四温度依次升高。
根据上述技术方案，本发明的飞机空调流量控制系统能起到以下有益技术效果：根据座舱热载荷以及座舱供气温度的需求、以及座舱新鲜空气量要求，确定了空调系统流量与混合腔温度关系曲线中的第一温度、第二温度、第三温度和第四温度，从而能进一步自动节能控制空调系统流量值，减少发动机引气量不必要的浪费。
较佳的是，在高流量模式中，所述综合控制器按照客舱最大负载确定的最大流量制度进行调节。
根据上述技术方案，本发明的飞机空调流量控制系统能起到以下有益技术效果：高流量模式时，综合控制器将按照客舱最大负载确定的最大流量制度进行调节，适合在座舱排烟和地面极热天使用。
较佳的是，所述飞机空调流量控制系统还包括流量控制面板，所述流量控制面板采用按压开关，所述按压开关构造成在自动控制模式和高流量模式之间切换。
根据上述技术方案，本发明的飞机空调流量控制系统能起到以下有益技术效果：流量控制面板采用按压开关，集成流量选择和流量开关的功能，取消了三位流量旋钮控制，简化操作，营造驾驶舱静暗环境，降低机组工作量。
较佳的是，所述按压开关处于按下状态时切换至自动控制模式，所述按压开关处于弹起状态时切换至高流量模式。
根据上述技术方案，本发明的飞机空调流量控制系统能起到以下有益技术效果：取消了三位流量旋钮控制，简化操作，营造驾驶舱静暗环境，降低机组工作量。
较佳的是，所述飞机空调流量控制系统还包括配平空气引气口，所述配平空气引气口设置在所述流量文氏管的下游和所述流量控制活门的上游。
根据上述技术方案，本发明的飞机空调流量控制系统能起到以下有益技术效果：特殊工况可以应急通风情况下，综合控制器将关闭流量控制活门，配平空气从流量控制活门上游引气，可使用配平空气，提高座舱乘客舒适性。
附图说明
图1是现有技术的飞机空调流量控制系统的示意图。
图2是本发明一实施例的飞机空调流量控制系统的示意图。
图3是本发明一实施例的飞机空调流量控制系统所采用的空调系统流量与混合腔温度关系曲线图。
具体实施方式
以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计、制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。
除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。
图2是本发明一实施例的飞机空调流量控制系统的示意图。图3是本发明一实施例的飞机空调流量控制系统所采用的空调系统流量与混合腔温度关系曲线图。
如图1-2所示，本发明一实施例的飞机空调流量控制系统包括综合控制器、压差传感器(PIFS)、混合腔温度传感器、气源系统温度传感器和气源系统压力传感器，其中，空调引气从气源系统经由流量文氏管(FSV)、流量控制活门(FCV)和空气调节装置流动至混合腔，压差传感器、混合腔温度传感器、气源系统温度传感器和气源系统压力传感器分别连接至综合控制器，压差传感器用于测量流量文氏管上游和喉部的压力差值，混合腔温度传感器用于测量混合腔内的温度值，气源系统温度传感器用于测量气源系统内的温度值，气源系统压力传感器用于测量气源系统内的压力值，综合控制器根据压差传感器测得的压力差值、混合腔温度传感器测得的温度值、气源系统温度传感器测得的温度值和气源系统压力传感器测得的压力值，控制流量控制活门的开度。
根据上述技术方案，本发明的飞机空调流量控制系统能起到以下有益技术效果：能自动节能控制空调系统流量值，减少发动机引气量不必要的浪费。
具体地说，工作时，综合控制器根据内部集成的自动控制逻辑，利用实时采集的压力差信号、混合腔温度信号、气源系统温度和压力信号进行空调系统流量计算，并实时控制流量控制活门开度，使得相应流量的引气通过流量文氏管流过流量控制活门进入空气调节装置，进而进入混合腔，进行温度调节，并反馈至综合控制器，最终实现座舱温度、流量、新风量的舒适性要求。空调系统流量控制系统的综合控制器采用自动切换以及无级调节的流量控制模式，可以在客舱人数较少等冷热负载较小的情况下，自动节能控制空调系统流量值，不需要按照客舱最大乘客负载确定的流量制度进行调节，减少发动机引气量不必要的浪费
而且，优化空调系统传感器的设置，不需要设置单独的流量控制的组件入口温度传感器和组件入口压力传感器，而采用上游气源系统的温度和压力进行综合运算，提高了系统可靠性(约4％)。
较佳的是，在综合控制器内部集成多种可适应流量控制模式，最后通过流量控制面板进行流量控制模式切换。同时，综合控制器内部集成空调流量控制的计算公式，其中流量控制系统上游的压力和温度是通过综合控制器采集上游气源系统传感器测量的温度信号和压力信号，并计算管路温度和压力损失进行综合运算。
较佳的是，飞机空调流量控制系统还包括配平空气引气口，配平空气引气口设置在流量文氏管的下游和流量控制活门的上游。
根据上述技术方案，本发明的飞机空调流量控制系统能起到以下有益技术效果：特殊工况可以应急通风情况下，综合控制器将关闭流量控制活门，配平空气从流量控制活门上游引气，可使用配平空气，提高座舱乘客舒适性。
较佳的是，飞机空调流量控制系统还包括流量控制面板，流量控制面板采用按压开关，按压开关构造成在自动控制模式和高流量模式之间切换。
根据上述技术方案，本发明的飞机空调流量控制系统能起到以下有益技术效果：流量控制面板采用按压开关，集成流量选择和流量开关的功能，取消了三位流量旋钮控制，简化操作，营造驾驶舱静暗环境，降低机组工作量。
较佳的是，在自动控制模式中，所述综合控制器根据空调系统流量与混合腔温度关系曲线在经济流量和正常流量之间自动调节。
根据上述技术方案，本发明的飞机空调流量控制系统能起到以下有益技术效果：能进一步自动节能控制空调系统流量值，减少发动机引气量不必要的浪费。
较佳的是，在高流量模式中，所述综合控制器按照客舱最大负载确定的最大流量制度进行调节。
根据上述技术方案，本发明的飞机空调流量控制系统能起到以下有益技术效果：高流量模式时，综合控制器将按照客舱最大负载确定的最大流量制度进行调节，适合在座舱排烟和地面极热天使用。
较佳的是，所述按压开关处于按下状态时切换至自动控制模式，所述按压开关处于弹起状态时切换至高流量模式。
根据上述技术方案，本发明的飞机空调流量控制系统能起到以下有益技术效果：取消了三位流量旋钮控制，简化操作，营造驾驶舱静暗环境，降低机组工作量。
具体地说，如图3所示，流量模式通常设成多个温度区间范围之间切换，经济流量是根据飞机空管系统的乘客数量信号进行运算的流量，正常流量是在满足客舱最大乘客数时人均新鲜量及座舱温度需求所换算的流量。综合控制器根据所采集的混合腔传感器温度值，按上述流量控制曲线运算得到相应的空调系统流量在经济流量和正常流量之间进行自动调节。
较佳的是，所述空调系统流量与混合腔温度关系曲线为：当混合腔温度低于第一温度T1和高于第四温度T4时，空调系统流量为正常流量；当混合腔温度在第二温度T2和第三温度T3之间时，空调系统流量为经济流量；当混合腔温度在第一温度T1和第二温度T2之间以及在第三温度T3和第四温度T4之间时，空调系统流量根据混合腔温度按比例变化，其中，第一温度T1、第二温度T2、第三温度T3和第四温度T4依次升高。
根据上述技术方案，本发明的飞机空调流量控制系统能起到以下有益技术效果：根据座舱热载荷以及座舱供气温度的需求、以及座舱新鲜空气量要求，确定了空调系统流量与混合腔温度关系曲线中的第一温度、第二温度、第三温度和第四温度，从而能进一步自动节能控制空调系统流量值，减少发动机引气量不必要的浪费。
较佳的是，第一温度T1、第二温度T2、第三温度T3和第四温度T4可以分别为6摄氏度、12摄氏度、30摄氏度和36摄氏度。
较佳的是，飞机空调流量控制系统首先从气源系统引气，通过流量文氏管分为两路，一路为配平空气引气口，一路与流量控制活门相连，流量控制活门下游依次通过空气调节装置和混合腔相连给座舱供气；在流量文氏管安装有压差传感器；在混合腔安装有温度传感器；综合控制器与压差传感器、流量控制活门、混合腔温度传感器以及控制面板的流量开关相连。
较佳的是，流量控制面板通常集成在空调系统控制面板上，该面板上设置相应流量控制按钮开关，如图2所示。该按钮开关默认处于按下状态时白色HI灯不亮，表示自动控制模式工作；该按钮开关处于弹起状态时白色HI灯亮，表示高流量模式工作。
上面已经描述了一些示例性实施例。然而，应该理解的是，可以做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，则可以实现合适的结果。相应地，其他实施方式也落入权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种飞机空调流量控制系统，其特征在于，所述飞机空调流量控制系统包括综合控制器、压差传感器、混合腔温度传感器、气源系统温度传感器和气源系统压力传感器，其中，空调引气从气源系统经由流量文氏管、流量控制活门和空气调节装置流动至混合腔，所述压差传感器、混合腔温度传感器、气源系统温度传感器和气源系统压力传感器分别连接至所述综合控制器，所述压差传感器用于测量流量文氏管上游和喉部的压力差值，所述混合腔温度传感器用于测量混合腔内的温度值，所述气源系统温度传感器用于测量气源系统内的温度值，所述气源系统压力传感器用于测量气源系统内的压力值，所述综合控制器根据所述压差传感器测得的压力差值、所述混合腔温度传感器测得的温度值、所述气源系统温度传感器测得的温度值和所述气源系统压力传感器测得的压力值，控制所述流量控制活门的开度。
2.如权利要求1所述的飞机空调流量控制系统，其特征在于，在自动控制模式中，所述综合控制器根据空调系统流量与混合腔温度关系曲线在经济流量和正常流量之间自动调节。
3.如权利要求2所述的飞机空调流量控制系统，其特征在于，所述空调系统流量与混合腔温度关系曲线为：当混合腔温度低于第一温度和高于第四温度时，空调系统流量为正常流量；当混合腔温度在第二温度和第三温度之间时，空调系统流量为经济流量；当混合腔温度在第一温度和第二温度之间以及在第三温度和第四温度之间时，空调系统流量根据混合腔温度按比例变化，其中，第一温度、第二温度、第三温度和第四温度依次升高。
4.如权利要求2或3所述的飞机空调流量控制系统，其特征在于，在高流量模式中，所述综合控制器按照客舱最大负载确定的最大流量制度进行调节。
5.如权利要求4所述的飞机空调流量控制系统，其特征在于，所述飞机空调流量控制系统还包括流量控制面板，所述流量控制面板采用按压开关，所述按压开关构造成在自动控制模式和高流量模式之间切换。
6.如权利要求5所述的飞机空调流量控制系统，其特征在于，所述按压开关处于按下状态时切换至自动控制模式，所述按压开关处于弹起状态时切换至高流量模式。
7.如权利要求1所述的飞机空调流量控制系统，其特征在于，所述飞机空调流量控制系统还包括配平空气引气口，所述配平空气引气口设置在所述流量文氏管的下游和所述流量控制活门的上游。
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