RU2231482C1 - Method and system for conditioning air on board aircraft - Google Patents
Method and system for conditioning air on board aircraft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2231482C1 RU2231482C1 RU2003106289/11A RU2003106289A RU2231482C1 RU 2231482 C1 RU2231482 C1 RU 2231482C1 RU 2003106289/11 A RU2003106289/11 A RU 2003106289/11A RU 2003106289 A RU2003106289 A RU 2003106289A RU 2231482 C1 RU2231482 C1 RU 2231482C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- flow
- temperature
- passenger compartment
- conditioned
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам обработки воздуха на летательных аппаратах, предназначенные для перевозки пассажиров или грузов.The invention relates to means for processing air on aircraft designed for the transport of passengers or goods.
В описании изобретения по заявке № W0 96/20109 раскрыта система кондиционирования воздуха, содержащая средства регулирования давления воздуха в герметизированных кабине экипажа и грузопассажирском салоне. Система содержит воздухо-воздушные теплообменные аппараты с приемником встречного потока наружного охлаждающего воздуха в продувочном тракте. Аппараты установлены перед расширительной турбиной в магистрали кондиционируемого воздуха. Магистраль сообщает кабину экипажа и грузопассажирский салон с выходом компрессора маршевого газотурбинного двигателя. Система содержит также средства управления приводами регулирующих устройств, в том числе, установленного в перепускном воздуховоде, соединяющем участки магистрали кондиционируемого воздуха перед воздухо-воздушным теплообменным аппаратом и за расширительной турбиной. Способ кондиционирования воздуха на летательном аппарате предусматривает оптимизацию температуры, расхода и давления воздуха в кабине экипажа и грузопассажирском салоне в процессе их вентиляции свежим забортным воздухом. Этот воздух сжимают компрессором маршевого газотурбинного двигателя и перед расширением, близким к адиабатическому, охлаждают встречным потоком забортного воздуха. Средства управления приводами регулирующих устройств раскрыты недостаточно.In the description of the invention according to application No. W0 96/20109, an air conditioning system is disclosed, comprising means for controlling air pressure in a pressurized crew cabin and passenger compartment. The system contains air-to-air heat exchangers with a receiver for the oncoming flow of external cooling air in the purge path. The devices are installed in front of the expansion turbine in the air-conditioned air line. The main line informs the crew cabin and the passenger compartment with the compressor output of the marching gas turbine engine. The system also contains means for controlling the drives of regulating devices, including those installed in the bypass duct connecting the sections of the air-conditioned air duct in front of the air-air heat exchanger and behind the expansion turbine. The method of air conditioning on an aircraft provides for the optimization of temperature, flow rate and air pressure in the cockpit and passenger compartment during ventilation with fresh outboard air. This air is compressed by the compressor of the marching gas turbine engine and, before expansion, close to adiabatic, it is cooled by a counter flow of outboard air. Means of controlling actuators of regulatory devices are not sufficiently disclosed.
Патентуемое изобретение решает задачу обеспечения жизнедеятельности экипажа и пассажиров во всем диапазоне режимов полета.The patented invention solves the problem of ensuring the vital functions of the crew and passengers in the entire range of flight modes.
Патентуемая система кондиционирования воздуха содержит средства регулирования температуры, расхода и давления воздуха в кабине экипажа и грузопассажирском салоне. В магистрали кондиционируемого воздуха, сообщающей герметизированные кабину экипажа и грузопассажирский салон с выходом, хотя бы одной, ступени компрессора маршевого газотурбинного двигателя, перед расширительной турбиной установлены топливовоздушный или воздухо-воздушный теплообменный аппарат с приемником встречного потока наружного охлаждающего воздуха в продувочном тракте. Система содержит средства управления приводами регулирующих устройств. Согласно изобретению электроприводы регулирующих устройств подключены к средствам коммутации силовых сигналов, задатчики оптимальных и датчики замеряемых температур и положения регулирующих устройств - к средствам цифрового кодирования, а сами средства коммутации и кодирования сигналов связаны с цифровым электронно-вычислительным устройством, снабженным программным обеспечением для реализации алгоритма формирования команд управления коммутируемыми силовыми сигналами. В перепускном воздуховоде, сообщающем участки магистрали кондиционируемого воздуха на входе расширительной турбины и за ней установлено первичное регулирующее устройство, а в перепускном воздуховоде, сообщающем участки магистрали кондиционируемого воздуха на входе топливовоздушного или воздухо-воздушного теплообменного аппарата завершающего охлаждения кондиционируемого воздуха и за расширительной турбиной, - вторичное регулирующее устройство.Patented air conditioning system contains means for regulating the temperature, flow rate and air pressure in the cockpit and passenger compartment. In the air-conditioned main line, which communicates the pressurized cockpit and the passenger compartment with the exit of at least one compressor stage of the marching gas turbine engine, a fuel-air or air-air heat exchanger is installed in front of the expansion turbine with a counter flow counter of the external cooling air in the purge path. The system comprises means for controlling actuators of control devices. According to the invention, the electric drives of the regulating devices are connected to the switching means of the power signals, the optimal adjusters and the sensors of the measured temperatures and the position of the regulating devices to the digital encoding means, and the switching and encoding signals themselves are connected to a digital electronic computing device equipped with software for implementing the algorithm for generating commands for controlling switched power signals. A primary control device is installed in the bypass duct communicating sections of the air-conditioned air line at the inlet of the expansion turbine and behind it, and secondary regulating device.
Патентуемый способ кондиционирования воздуха на летательном аппарате предусматривает оптимизацию температуры, расхода и давления воздуха в кабине экипажа и грузопассажирском салоне в процессе их вентиляции свежим забортным воздухом. Этот воздух сжимают компрессором маршевого газотурбинного двигателя и перед расширением, близким к адиабатическому, охлаждают топливом маршевого газотурбинного двигателя или встречным потоком забортного воздуха. Согласно изобретению оптимизацию температуры воздуха в кабине экипажа или в грузопассажирском салоне осуществляют изменением расхода воздуха, подвергаемого расширению, или расхода сжатого воздуха, охлаждаемого топливом маршевого газотурбинного двигателя либо встречным потоком забортного воздуха. Для этого формируют силовой сигнал на электропривод регулирующего устройства, определяющего соответственно расход воздуха, не подвергаемого расширению, или расход сжатого воздуха, не подвергаемого охлаждению топливом маршевого газотурбинного двигателя либо встречным потоком забортного воздуха, в зависимости от величины и знака рассогласования оптимального и реального значений температуры воздуха в кабине экипажа или в грузопассажирском салоне и температуры кондиционированного воздуха, подаваемого в кабину экипажа или грузопассажирский салон. Для формирования сигналов используют цифровое электронно-вычислительное устройство, снабженное программным обеспечением для реализации алгоритма формирования команд управления силовым сигналом. Воздух, не подвергнутый расширению, или воздух, не подвергнутый охлаждению топливом маршевого газотурбинного двигателя либо встречным потоком забортного воздуха, подают в кабину экипажа или в грузопассажирский салон.A patented method of air conditioning on an aircraft provides for the optimization of temperature, flow rate and air pressure in the cockpit and passenger compartment during ventilation with fresh outboard air. This air is compressed by the compressor of the marching gas turbine engine and, before expansion, close to adiabatic, it is cooled by the fuel of the marching gas turbine engine or by the counter flow of outboard air. According to the invention, the optimization of the air temperature in the cockpit or in the passenger compartment is carried out by changing the flow rate of the air to be expanded, or the flow rate of compressed air cooled by the propellant gas of a gas turbine engine or by a counter flow of outboard air. To do this, form a power signal to the electric control device, which determines respectively the flow rate of air not subject to expansion, or the flow rate of compressed air not subjected to cooling by the main engine gas turbine engine or by the counter flow of outboard air, depending on the magnitude and sign of the mismatch between the optimal and real air temperature in the crew cabin or in the cargo and passenger compartment and the temperature of the conditioned air supplied to the crew or cargo cabin irsky salon. To generate the signals, a digital electronic computing device equipped with software for implementing the algorithm for generating control commands for the power signal is used. Air not subjected to expansion, or air not subjected to cooling by the fuel of a marching gas turbine engine or by a counter flow of outboard air, is supplied to the cockpit or to the cargo and passenger compartment.
Патентуемая система может характеризоваться тем, что в магистрали кондиционируемого воздуха между выходом компрессора маршевого газотурбинного двигателя и топливовоздушным или воздухо-воздушным теплообменным аппаратом завершающего охлаждения установлен воздухо-воздушный теплообменный аппарат начального охлаждения воздуха с приемником встречного потока наружного охлаждающего воздуха в продувочном тракте и регулирующим устройством в перепускном воздуховоде. Электропривод этого регулирующего устройства подключен к средствам коммутации силовых сигналов, а датчик его положения и датчик температуры в магистрали кондиционируемого воздуха между теплообменными аппаратами начального и завершающего охлаждения подключен к средствам цифрового кодирования сигналов.The patented system can be characterized by the fact that in the air-conditioned air line between the compressor output of the marching gas turbine engine and the air-fuel or air-air heat exchanger of final cooling, an air-air heat exchanger of initial air cooling is installed with a counter flow of external cooling air in the purge path and a control device in bypass duct. The electric drive of this control device is connected to the switching means of the power signals, and its position sensor and the temperature sensor in the air-conditioned line between the heat exchangers of the initial and final cooling are connected to the digital signal encoding means.
При реализации патентуемого способа может быть изменен расход воздуха, подвергаемого расширению после охлаждения его топливом или встречным потоком забортного воздуха, для чего формируют силовой сигнал на электропривод регулирующего устройства, определяющего расход воздуха, не подвергаемого расширению.When implementing the patented method, the flow rate of the air subjected to expansion after cooling it with fuel or a counter flow of outboard air can be changed, for which a power signal is generated to the electric drive of the control device that determines the flow rate of the air that is not subject to expansion.
При полном открытии регулирующего устройства, определяющего расход воздуха, не подвергаемого расширению после его завершающего охлаждения топливом или встречным потоком забортного воздуха, изменяют расход воздуха, подвергаемого завершающему охлаждению топливом или встречным потоком забортного воздуха. Для этого формируют силовые сигналы на электропривод регулирующего устройства, определяющего расход топлива или воздуха, не подвергаемого завершающему охлаждению после его начального охлаждения встречным потоком забортного воздуха.When the control device that determines the flow rate of the air, which is not subjected to expansion after its final cooling by the fuel or by the counter flow of outboard air, is completely opened, the flow rate of the air subjected to the final cooling by fuel or the counter flow of outboard air is changed. For this, power signals are generated on the electric drive of the regulating device that determines the fuel or air consumption that is not subjected to final cooling after its initial cooling by the oncoming outboard air flow.
При полном открытии регулирующего устройства, определяющего расход воздуха, не подвергаемого завершающему охлаждению топливом или встречным потоком забортного воздуха, изменяют расход воздуха, не подвергаемого начальному охлаждению встречным потоком забортного воздуха. Для этого формируют силовые сигналы на электропривод регулирующего устройства, определяющего расход воздуха, не подвергаемого начальному охлаждению встречным потоком забортного воздуха, в зависимости от величины и знака рассогласования оптимального и реального значений температуры кондиционируемого воздуха между его начальным и завершающим охлаждением встречным потоком забортного воздуха.When the control device that determines the flow rate of the air, which is not subjected to final cooling by fuel or the oncoming air flow, is completely open, the air flow rate, which is not subjected to the initial cooling by the oncoming air flow, is changed. For this, power signals are generated to the electric drive of the regulating device, which determines the air flow that is not subjected to initial cooling by the counter flow of outboard air, depending on the magnitude and sign of the mismatch between the optimal and real temperature values of the conditioned air between its initial and final cooling by the counter flow of outboard air.
Патентуемая система может характеризоваться тем, что в магистрали кондиционируемого воздуха за расширительной турбиной установлен отделитель образовавшегося конденсата, накопитель которого сообщен с входным участком продувочного тракта воздухо-воздушного теплообменного аппарата завершающего охлаждения. Система может характеризоваться также тем, что в продувочный тракт воздухо-воздушного теплообменного аппарата завершающего охлаждения включен загрузочный вентилятор расширительной турбины. В этом случае при завершающем охлаждении кондиционируемого воздуха в охлаждающий забортный воздух встречного потока вводят и испаряют конденсат влаги, выделенной из кондиционируемого воздуха после его расширения.The patented system may be characterized in that a condensate separator is installed in the conditioned air line behind the expansion turbine, the accumulator of which is connected to the inlet section of the purge path of the air-to-air heat exchanger of the final cooling. The system can also be characterized by the fact that a loading fan of the expansion turbine is included in the purge path of the air-air heat exchanger of the final cooling. In this case, during the final cooling of the conditioned air, the condensate of moisture released from the conditioned air after its expansion is introduced and evaporated into the cooling outside air of the oncoming stream.
В патентуемой системе кабина экипажа может быть сообщена с выпускным клапаном средств регулирования давления через грузопассажирский салон. При этом воздух, вентилирующий кабину экипажа, пропускают затем через грузопассажирский салон.In the patented system, the cockpit can be in communication with the exhaust valve of the pressure control means through the passenger compartment. In this case, the air ventilating the cockpit is then passed through the cargo and passenger compartment.
Грузопассажирский салон может быть снабжен коллекторами подачи кондиционированного воздуха на обдув ног пассажиров, индивидуальный обдув головы каждого пассажира, в верхнюю часть салона и в его подпольное пространство. Магистраль кондиционированного воздуха при этом может быть сообщена с коллектором подачи воздуха в верхнюю часть салона и на индивидуальный обдув головы каждого пассажира непосредственно, а с коллектором подачи воздуха в подпольное пространство и на обдув ног пассажиров - через параллельно включенные ограничитель расхода и отсечной клапан. При вентиляции грузопассажирского салона кондиционированный воздух подают на обдув ног пассажиров, индивидуальный обдув головы каждого пассажира, в верхнюю часть салона и в его подпольное пространство. На режимах охлаждения грузопассажирского салона меньшую часть кондиционированного воздуха подают в подпольное пространство и на обдув ног пассажиров, а на режимах обогрева грузопассажирского салона меньшую часть кондиционированного воздуха подают в верхнюю часть салона и на индивидуальный обдув головы каждого пассажира.The passenger-and-passenger cabin can be equipped with air-conditioned air manifolds for blowing the feet of passengers, individual blowing of the head of each passenger, to the upper part of the cabin and to its underground space. In this case, the air-conditioned main can be communicated with the air supply manifold to the upper part of the passenger compartment and to individually blow each passenger’s head directly, and with the air supply collector to the underfloor space and to blow passengers’s legs through the flow limiter and shut-off valve connected in parallel. When ventilating the cargo and passenger compartment, air-conditioned air is supplied for blowing passengers' feet, individually blowing the head of each passenger, in the upper part of the cabin and in its underground space. In the cooling modes of the cargo and passenger compartment, a smaller part of the conditioned air is supplied to the underground space and for blowing the passengers feet, and in the heating modes of the cargo and passenger compartment, the smaller part of the conditioned air is supplied to the upper part of the cabin and for individual blowing of the head of each passenger.
В большинстве случаев, кондиционированный воздух подают в кабину экипажа и грузопассажирский салон раздельно.In most cases, air conditioning is supplied to the crew cabin and cargo compartment separately.
В патентуемой системе кабина экипажа и грузопассажирский салон могут быть сообщены с выходами компрессоров разных маршевых газотурбинных двигателей разными магистралями. На участках за отделителями конденсата влаги эти магистрали сообщены между собой двумя воздуховодами. В одном из них установлен ограничитель расхода, а в другом - обратный клапан, открытый в сторону магистрали, сообщенной с кабиной экипажа. В этом случае оптимизацию температуры воздуха в кабине экипажа и грузопассажирском салоне осуществляют независимо друг от друга. Для этого образуют два потока кондиционируемого воздуха от компрессоров двух разных маршевых газотурбинных двигателей. Управляющие силовые сигналы на электроприводы соответствующих регулирующих устройств формируют в зависимости от величины и знака рассогласования оптимального и реального значений температуры воздуха в кабине экипажа и в грузопассажирском салоне и температуры раздельно подаваемого в них кондиционированного воздуха соответствующих потоков.In the patented system, the cockpit and the passenger compartment can be communicated with the outputs of the compressors of different mid-range gas turbine engines by different lines. In the areas behind the moisture condensate separators, these lines are interconnected by two air ducts. In one of them a flow limiter is installed, and in the other there is a non-return valve open in the direction of the highway connected with the crew cabin. In this case, the optimization of air temperature in the cockpit and the passenger compartment is carried out independently of each other. For this, two flows of conditioned air from the compressors of two different marching gas turbine engines are formed. The control power signals to the electric drives of the corresponding control devices are generated depending on the size and sign of the mismatch between the optimal and real values of the air temperature in the cockpit and in the cargo and passenger compartment and the temperature of the separately conditioned air of the corresponding flows.
Наилучшие результаты могут быть достигнуты, если управляющий сигнал на электропривод соответствующего регулирующего устройства, определяющий скорость его движения, формируют при рассогласовании оптимальной и реальной температур воздуха в кабине экипажа или грузопассажирском салоне выходящем за пределы заданной зоны нечувствительности средств регулирования с учетом интегрально накопленных значений рассогласования по температуре в кабине или салоне, скорости изменения температуры кондиционированного воздуха, подаваемого в кабину или салон, и температуры кондиционируемого воздуха перед его завершающим охлаждением встречным потоком забортного воздуха или топливом маршевого двигателя.The best results can be achieved if the control signal to the electric drive of the corresponding control device, which determines its speed, is formed when the optimal and real air temperatures in the cockpit or in the cargo and passenger compartment go beyond the specified dead band of the control means taking into account the integrated temperature mismatch values in a cabin or cabin, rate of change of temperature of the conditioned air supplied to the cabins or salon, and the conditioned air temperature before its final cooled counter flow of air or fuel outboard propulsion engine.
Для оптимизации расхода кондиционируемого воздуха в кабину экипажа или грузопассажирский салон управляющий сигнал на электропривод соответствующего регулирующего устройства, определяющий скорость его движения, целесообразно формировать при величине рассогласования оптимального и реального значений соответствующего расхода, выходящем за пределы заданной зоны нечувствительности средств регулирования, с учетом отношений этого рассогласования и скорости его изменения к оптимальному значению расхода воздуха.To optimize the flow of air-conditioned air into the cockpit or in the passenger-and-freight compartment, the control signal for the electric drive of the corresponding control device determining the speed of its movement is advisable to generate, when the mismatch between the optimal and real values of the corresponding flow goes beyond the specified dead band of the control means, taking into account the relationship of this mismatch and its rate of change to the optimal value of air flow.
В дальнейшем изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображены:The invention is further illustrated by specific examples of its implementation with reference to the accompanying drawings, which depict:
фиг.1 - патентуемая система;figure 1 - patented system;
фиг.2 - структурно-логическая схема управления системой при оптимизации температуры воздуха в кабине экипажа;figure 2 - structural logical diagram of the control system for optimizing the temperature in the cockpit;
фиг.3 - структурно-логическая схема управления системой при оптимизации расхода воздуха в кабине экипажа;figure 3 - structural logical diagram of the control system for optimizing air flow in the cockpit;
На фиг.2 и 3 сплошными линиями обозначены электрические связи, а пунктирными - пневматические.2 and 3, solid lines indicate electrical connections, and dotted lines indicate pneumatic connections.
Патентуемая система предназначена для кондиционирования воздуха в герметизированных кабине 1 экипажа и грузопассажирском салоне 2 летательного аппарата. Температуру воздуха в них оптимизируют посредством первичных 3 и 103, вторичных 4 и 104 и третичных 14 и 114 регулирующих устройств. Первичные регулирующие устройства 3 и 103 установлены в перепускных воздуховодах 5 и 105 соответственно. Перепускными воздуховодами 5 и 105 сообщены участки магистралей 6 и 106 кондиционируемого воздуха на входе расширительной турбины соответственно 7 или 107 и за ней. Вторичные регулирующие устройства 4 и 104 установлены в перепускных воздуховодах соответственно 8 и 108, которыми сообщены участки магистралей 6 и 106 на входе воздухо-воздушного теплообменного аппарата 9 или 109 завершающего охлаждения кондиционируемого воздуха и за расширительной турбиной 7 или 107 соответственно. В качестве средства завершающего охлаждения сжатого воздуха может быть использован также топливовоздушный теплообменный аппарат (не показан), в котором кондиционируемый воздух охлаждается жидким топливом, предназначенным для питания маршевого газотурбинного двигателя (не показан). В магистралях 6 и 106 между выходом компрессора 10 или 110 маршевого газотурбинного двигателя и воздухо-воздушным теплообменным аппаратом 9 или 109 установлены воздухо-воздушные теплообменные аппараты 11 и 111 начального охлаждения кондиционируемого воздуха. Приемник 12 или 112 встречного потока наружного охлаждающего воздуха установлен во входном воздуховоде продувочного тракта 13 или 113 соответствующего теплообменного аппарата, а отсасывающий эжектор 38 или 138 - в выходном воздуховоде этого тракта. Отсасывающие эжекторы предназначены для обеспечения охлаждения кондиционируемого воздуха при недостаточности напора встречного потока и подключены воздуховодами питания к магистралям кондиционируемого воздуха (не показано). Регулирующие устройства 14 и 114 установлены в перепускных воздуховодах 15 и 115. В магистралях 6 и 106 за соответствующей расширительной турбиной установлены отделители 16 и 116 образовавшегося конденсата, в которых накопители воды сообщены с входным участкам продувочного тракта 17 и 117 воздухо-воздушного теплообменного аппарата 9 и 109 соответственно, за приемником 28 или 128 встречного потока наружного охлаждающего воздуха. В продувочные тракты 17 и 117 теплообменных аппаратов 9 и 109 включены загрузочные вентиляторы 29 и 129 расширительных турбин 7 и 107 соответственно.The patented system is designed for air conditioning in a pressurized cockpit of 1 crew and a cargo-passenger compartment of 2 aircraft. The air temperature in them is optimized by primary 3 and 103, secondary 4 and 104 and tertiary 14 and 114 control devices.
Кабина 1 экипажа сообщена с выпускными клапанами 18 средств регулирования давления через грузопассажирский салон. Грузопассажирский салон 2 снабжен коллектором 19 подачи кондиционированного воздуха на индивидуальный обдув головы и в верхнюю часть салона и коллектором 20 подачи кондиционированного воздуха на обдув ног пассажиров и в подпольное пространство. Магистрали 21 и 121 кондиционированного воздуха сообщены с коллектором 19 непосредственно, а с коллектором 20 через параллельно включенные ограничитель 22 расхода и отсечной клапан 23. Кабина 1 экипажа и грузопассажирский салон 2 сообщены с выходами компрессоров 10 и 110 разных маршевых газотурбинных двигателей разными магистралями 6 и 106. Магистрали 21 и 121 на участках за отделителями 16 и 116 конденсата сообщены воздуховодами 24 и 25. В воздуховоде 24 установлен ограничитель 26 расхода, а в воздуховоде 25 - обратный клапан 27, открытый в сторону магистрали 21, непосредственно сообщенной с кабиной экипажа.Cabin 1 of the crew is in communication with exhaust valves 18 of the pressure control means through the passenger compartment. The cargo and passenger compartment 2 is equipped with a collector 19 for supplying air conditioning for individual blowing of the head and in the upper part of the cabin and a collector 20 for supplying air conditioning for blowing the feet of passengers and into the underground space. Air-conditioned lines 21 and 121 are directly connected to the collector 19, and to the collector 20 through parallel connected flow restrictor 22 and shut-off valve 23. The crew cabin 1 and the cargo and passenger compartment 2 are connected with the outputs of compressors 10 and 110 of different main gas turbine engines with different mains 6 and 106 The highways 21 and 121 in the sections behind the condensate separators 16 and 116 are communicated by air ducts 24 and 25. A flow restrictor 26 is installed in the air duct 24, and a non-return valve 27 is open in the air duct 25, which is open towards the highway 21, directly connected to the cockpit.
Цифровое электронно-вычислительное устройство 30 предназначено для формирования команд управления коммутируемыми силовыми сигналами приводов регулирующих устройств, для чего оно снабжено соответствующим программным обеспечением. Электроприводы регулирующих устройств 3, 103, 4, 104, 14, 114 подключены к средствам (не показаны) коммутации силовых сигналов. К средствам (не показаны) цифрового кодирования подключены датчики положения регулирующих устройств 3, 103, 4, 104, задатчики 31 и 131 оптимальных температур в кабине 1 и салоне 2 соответственно датчик 32 температуры в кабине 1, датчик 132 температуры в салоне 2, датчик 33 температуры воздуха в магистрали 6 за турбиной 7, датчик 133 температуры воздуха в магистрали 106 за турбиной 107, датчик 34 температуры воздуха в магистрали 6 за теплообменным аппаратом 11, датчик 134 температуры воздуха в магистрали 106 за теплообменным аппаратом 111. Сами средства коммутации и кодирования связаны с цифровым электронно-вычислительным устройством 30. В магистралях 6 и 106 установлены, кроме того, регулирующие устройства 35, 135, предназначенные для корректировки расхода кондиционируемого воздуха. Измеритель расхода воздуха в магистрали 6 или 106 включает в себя кроме датчика 34 или 134 датчик 36 или 136 абсолютного давления кондиционируемого воздуха в магистрали и датчик 37 или 137 динамического перепада давлений в сужающем устройстве (трубке Вентури) 80 или 180. Электроприводы регулирующих устройства 35, 135 также подключены к средствам коммутации силовых сигналов, а датчики 36, 136, 37, 137 - к средствам цифрового кодирования. К средствам цифрового кодирования, кроме того, подключены датчик 41 атмосферного давления, датчик 42 давления воздуха в кабине 1 и салоне 2 и датчик 43 положения рабочего органа выпускного клапана 18. Электропневматический преобразователь 44 регулирует питание рабочей камеры клапана 18 воздухом из салона 2 и сброс этого воздуха за борт летательного аппарата.Digital electronic computing device 30 is intended for generating commands for controlling switched power signals of control device drives, for which it is equipped with appropriate software. The
К средствам коммутации силовых сигналов подключены также электроприводы преобразователя 44 и клапанов 39 и 139, обеспечивающих переключение на отбор воздуха от ступеней более высокого давления компрессоров 10 и 110. Переключение происходит при соответствующих изменениях показаний сигнализаторов 40 и 140 давления воздуха за ступенями более высокого давления компрессоров.The means of switching the power signals are also connected to the electric drives of the converter 44 and valves 39 and 139, which provide switching to the selection of air from the higher pressure stages of the compressors 10 and 110. Switching occurs with corresponding changes in the readings of the signaling devices 40 and 140 of the air pressure behind the higher pressure stages of the compressors.
Свежий забортный воздух сжимают компрессорами 10 и 110 маршевых газотурбинных двигателей. Перед расширением, близким к адиабатическому, турбинами 7 и 107 кондиционируемый воздух может быть охлажден встречным потоком забортного воздуха в теплообменных аппаратах 11, 111 и 9, 109. После расширения, сопровождающегося понижением температуры, из кондиционируемого воздуха отделяют образовавшийся конденсат влаги, который подают на вход продувочных трактов 17 и 117 теплообменных аппаратов 9 и 109.Fresh air is compressed by compressors 10 and 110 of the marching gas turbine engines. Before expansion, which is close to adiabatic, by turbines 7 and 107, conditioned air can be cooled by a counter-flow of outboard air in heat exchangers 11, 111 and 9, 109. After expansion, accompanied by a decrease in temperature, the formed moisture condensate is separated from the conditioned air and fed to the inlet purge paths 17 and 117 of heat exchangers 9 and 109.
При оптимизации температуры воздуха в, например, кабине 1 в цифровом электронно-вычислительном устройстве 30 формируют следующие неаппаратные блоки:When optimizing the air temperature in, for example, the cabin 1 in the digital electronic computing device 30 form the following non-hardware blocks:
блок 45 - рассогласование температур воздуха в кабине выходит за пределы заданной зоны нечувствительности средств регулирования,block 45 - the mismatch of the air temperature in the cabin goes beyond the specified dead band of the regulation means,
блок 46 учитываемого значения рассогласования температур воздуха в кабине,block 46 of the considered value of the mismatch of air temperatures in the cabin,
блок 47 учитываемого значения интеграла рассогласований температур воздуха в кабине,block 47 of the taken into account value of the integral of the mismatch of air temperatures in the cabin,
блок 48 задания температуры воздуха, подаваемого в кабину,
блок 49 рассогласования температур воздуха, подаваемого в кабину,
блок 50 - рассогласование температур воздуха, подаваемого в кабину, выходит за пределы заданной зоны нечувствительности средств регулирования,block 50 - the mismatch of the temperature of the air supplied to the cabin, goes beyond the specified dead band of the regulation means,
блок 51 учитываемого значения рассогласования температур воздуха, подаваемого в кабину,block 51 of the considered value of the mismatch in the temperature of the air supplied to the cabin,
блок 52 учитываемого значения скорости изменения рассогласования температур воздуха, подаваемого в кабину,block 52 of the considered value of the rate of change of the mismatch in the temperature of the air supplied to the cabin,
блок 53 учитываемого значения скорости изменения температуры воздуха после его начального охлаждения забортным воздухом,block 53 of the considered value of the rate of change of air temperature after its initial cooling with outside air,
блок 54 суммирования компенсируемых рассогласований температур воздуха,
блок 55 - первичное регулирующее устройство, открыто не полностью,block 55 - the primary regulatory device, not fully open,
блок 56 - есть рассогласование заданной и реальной температур воздуха, подаваемого в кабину,block 56 - there is a mismatch between the set and real temperatures of the air supplied to the cabin,
блок 57 - вторичное регулирующее устройство открыто,block 57 - the secondary regulatory device is open,
блок 58 - вторичное регулирующее устройство, открыто не полностью,block 58 - a secondary regulatory device, not fully open,
блок 59 - есть рассогласование заданной и реальной температур воздуха, подаваемого в кабину,block 59 - there is a mismatch between the set and real temperatures of the air supplied to the cabin,
блок 60 - третичное регулирующее устройство открыто,block 60 - the tertiary control device is open,
блок 61 задания скорости движения первичного регулирующего устройства,
блок 62 задания скорости движения вторичного регулирующего устройства,
блок 63 задания температуры воздуха после его начального охлаждения забортным воздухом,
блок 64 рассогласования заданной и реальной температур воздуха после его начального охлаждения забортным воздухом,
блок 65 - рассогласование температур воздуха после его начального охлаждения забортным воздухом выходит за пределы заданной зоны нечувствительности средств регулирования,block 65 - the mismatch of air temperatures after its initial cooling with outside air goes beyond the specified dead band of the control means,
блок 66 учитываемого значения рассогласования температур воздуха после его начального охлаждения забортным воздухом,block 66 of the considered value of the mismatch of air temperatures after its initial cooling with outside air,
блок 67 учитываемого значения скорости изменения температуры воздуха после его начального охлаждения забортным воздухом,block 67 of the considered value of the rate of change of air temperature after its initial cooling with outside air,
блок 68 суммы учитываемых значений скорости изменения и компенсируемого рассогласования температур воздуха после его начального охлаждения забортным воздухом,
блок 69 задания скорости движения третичного регулирующего устройства.
При оптимизации расхода воздуха в, например, кабине 1 в цифровом электронно-вычислительном устройстве 30 формируют следующие неаппаратные блоки:When optimizing the air flow in, for example, the cabin 1 in the digital electronic computing device 30 form the following non-hardware blocks:
блок 70 определения реального расхода воздуха в кабину,
блок 71 задания оптимального расхода воздуха в кабину,
блок 72 - рассогласование расхода воздуха в кабину выходит за пределы заданной зоны нечувствительности средств регулирования,block 72 - the mismatch of the air flow into the cabin goes beyond the specified dead band of the regulation means,
блок 73 учитываемого значения рассогласования расходов воздуха в кабину,block 73 of the considered value of the mismatch of air flow into the cabin,
блок 74 учитываемого значения относительного рассогласования расходов воздуха в кабину,block 74 of the considered value of the relative mismatch of air flow into the cabin,
блок 75 учитываемого значения скорости относительного изменения расхода воздуха в кабину,block 75 of the considered value of the speed of the relative change in air flow into the cabin,
блок 76 задания скорости движения устройства, регулирующего расход воздуха в кабину.
Кондиционированный воздух подают одновременно в кабину экипажа и грузопассажирский салон. Воздух, вентилирующий кабину экипажа, сбрасывают через грузопассажирский салон. Оптимизацию температуры воздуха в кабине экипажа и грузопассажирском салоне осуществляют независимо друг от друга. Для этого формируют два потока кондиционируемого воздуха - по магистралям 6-21 и 106-121 от компрессоров 10 и 110 двух разных маршевых газотурбинных двигателей. Силовые сигналы на приводы соответствующих регулирующих устройств формируют в зависимости от величины и знака рассогласования оптимального и реального значений температуры воздуха в кабине экипажа и в грузопассажирском салоне и температуры раздельно подаваемого в них кондиционируемого воздуха соответствующих потоков.Air conditioning is supplied simultaneously to the cockpit and the passenger compartment. Air ventilating the cockpit is discharged through the cargo and passenger compartment. Optimization of air temperature in the cockpit and in the passenger compartment is carried out independently of each other. For this, two flows of conditioned air are formed - on the mains 6-21 and 106-121 from the compressors 10 and 110 of two different marching gas turbine engines. Power signals to the drives of the corresponding control devices are formed depending on the magnitude and sign of the mismatch between the optimal and real values of the air temperature in the cockpit and in the passenger compartment and the temperature of the separately supplied conditioned air of the respective flows.
Оптимизацию температуры воздуха в кабине 1 и салоне 2 осуществляют изменением расхода воздуха, подвергаемого расширению, или расхода сжатого воздуха при его охлаждении встречным потоком забортного воздуха либо топливом маршевого газотурбинного двигателя. Для этого формируют силовые сигналы на приводы соответствующих регулирующих устройств. Сигналы зависят от величины и знака рассогласования оптимального и реального значений температуры воздуха в кабине экипажа и в грузопассажирском салоне и температуры кондиционируемого воздуха, подаваемого в кабину экипажа и грузопассажирский салон. При рассогласовании, выходящем за пределы заданной зоны нечувствительности средств регулирования, сначала изменяют расход воздуха через турбины 7 и 107 после охлаждения его в теплообменных аппаратах 11, 111, 9, 109. Для этого формируют сигналы на электроприводы регулирующих устройств 3 и 103. При полном открытии регулирующих устройств 3 и 103 изменяют расход воздуха через теплообменные аппараты 9 и 109. Для этого формируют силовые сигналы на электроприводы регулирующих устройства 4 и 104. При полном открытии также и регулирующих устройств 4 и 104 изменяют расход воздуха через теплообменные аппараты 11 и 111. Для этого формируют силовые сигналы на приводы регулирующих устройств 14 и 114 в зависимости от температуры воздуха между теплообменными аппаратами 9, 11 и 109, 111 соответственно. При завершающем охлаждении кондиционируемого воздуха в охлаждающий забортный воздух встречного потока вводят конденсат влаги, выделенной из кондиционируемого воздуха после его расширения.The optimization of the air temperature in the cabin 1 and cabin 2 is carried out by changing the flow rate of the air to be expanded, or the flow rate of compressed air when it is cooled by the oncoming outboard air flow or by the fuel of a marching gas turbine engine. For this, power signals are generated on the drives of the corresponding control devices. The signals depend on the magnitude and sign of the mismatch between the optimal and real values of the air temperature in the cockpit and in the passenger compartment and the temperature of the air-conditioning air supplied to the crew cabin and passenger compartment. In case of a mismatch that goes beyond the specified dead band of the control means, the air flow through the turbines 7 and 107 is first changed after it is cooled in heat exchangers 11, 111, 9, 109. For this, signals are generated to the electric drives of the
Силовые сигналы на приводы регулирующих устройств 3, 103, 4, 104, 14, 114 определяют скорость их движения. Сигналы для оптимизации температуры воздуха в кабине 1 и в салоне 2 формируют при рассогласовании соответствующих оптимальной и реальной температур воздуха, выходящем за пределы заданной зоны нечувствительности средств регулирования, с учетом интегрально накопленных значений рассогласования по температуре в кабине или салоне и скоростей изменения температуры кондиционированного воздуха и температуры воздуха перед его завершающим охлаждением встречным потоком забортного воздуха.Power signals to the drives of
Для оптимизации расхода кондиционируемого воздуха сигнал на привод соответствующего регулирующего устройства 35, 135 формируют при величине рассогласования оптимального и реального значений расхода воздуха, выходящем за пределы заданной зоны нечувствительности средств регулирования, с учетом отношений этого рассогласования и скорости его изменения к оптимальному значению расхода воздуха.To optimize the flow of air-conditioned air, a signal to the drive of the
При вентиляции грузопассажирского салона кондиционированный воздух подают через коллекторы 19 и 20 на обдув ног и индивидуальный обдув головы каждого пассажира, в верхнюю часть салона и в его подпольное пространство. На режимах охлаждения грузопассажирского салона меньшую часть кондиционированного воздуха подают в подпольное пространство и на обдув ног пассажиров. На режимах обогрева грузопассажирского салона меньшую часть кондиционированного воздуха подают в верхнюю часть салона и на индивидуальный обдув головы каждого пассажира.When ventilating the cargo and passenger compartment, conditioned air is supplied through the manifolds 19 and 20 to blow the legs and individually blow off the head of each passenger, to the upper part of the cabin and to its underground space. In the cooling modes of the cargo and passenger compartment, a smaller part of the conditioned air is supplied to the underground space and to blow passengers' legs. In heating modes of the cargo and passenger compartment, a smaller part of the conditioned air is supplied to the upper part of the cabin and for individual blowing of the head of each passenger.
Claims (18)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003106289/11A RU2231482C1 (en) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | Method and system for conditioning air on board aircraft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003106289/11A RU2231482C1 (en) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | Method and system for conditioning air on board aircraft |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2231482C1 true RU2231482C1 (en) | 2004-06-27 |
RU2003106289A RU2003106289A (en) | 2004-11-20 |
Family
ID=32846839
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003106289/11A RU2231482C1 (en) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | Method and system for conditioning air on board aircraft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2231482C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7878887B2 (en) | 2003-12-30 | 2011-02-01 | Airbus Deutschland Gmbh | Method and device for the air-conditioning of a freight compartment of a cabin of an aircraft |
RU2560215C1 (en) * | 2014-06-06 | 2015-08-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственная Корпорация "Иркут" | Long-range passenger aircraft complex air-conditioning system |
RU2595210C2 (en) * | 2011-05-30 | 2016-08-20 | Турбомека | Air conditioning system of passenger compartment of aircraft |
RU2689927C1 (en) * | 2018-08-15 | 2019-05-29 | Виктор Израилевич Думов | Aircraft air conditioning system compressed air producer |
-
2003
- 2003-03-06 RU RU2003106289/11A patent/RU2231482C1/en active
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7878887B2 (en) | 2003-12-30 | 2011-02-01 | Airbus Deutschland Gmbh | Method and device for the air-conditioning of a freight compartment of a cabin of an aircraft |
RU2595210C2 (en) * | 2011-05-30 | 2016-08-20 | Турбомека | Air conditioning system of passenger compartment of aircraft |
RU2560215C1 (en) * | 2014-06-06 | 2015-08-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственная Корпорация "Иркут" | Long-range passenger aircraft complex air-conditioning system |
RU2689927C1 (en) * | 2018-08-15 | 2019-05-29 | Виктор Израилевич Думов | Aircraft air conditioning system compressed air producer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1979232B1 (en) | Air conditioning arrangement for an aircraft with a plurality of climate zones that may be individually temperature-controlled | |
US8333078B2 (en) | Method and system for controlling an aircraft air conditioning system with optimised fuel consumption | |
JP7190095B2 (en) | Airflow regulation in aircraft air conditioning systems | |
US8397487B2 (en) | Environmental control system supply precooler bypass | |
US5511385A (en) | Independent compartment temperature control for single-pack operation | |
CA2593452C (en) | Systems and methods for cargo compartment air conditioning using recirculated air | |
RU2398712C2 (en) | System for pressure increasing and air conditioning | |
US4374469A (en) | Variable capacity air cycle refrigeration system | |
US6942183B2 (en) | Air cycle air conditioning with adaptive ram heat exchanger | |
US6295822B1 (en) | Aircraft air-conditioning apparatus with water separators | |
CA2573660C (en) | System for producing process air | |
CN102596719A (en) | Aircraft system and method for improved cooling efficiency | |
EP2664544B1 (en) | Method for controlling an aircraft air conditioning system and aircraft air conditioning system | |
EP1388492B1 (en) | Pneumatic cabin super charger | |
US20140083647A1 (en) | Primary heat exchanger crossover bypass manifold | |
CN106871504A (en) | For the air-conditioning system of vehicle | |
US4840036A (en) | Air cycle refrigeration system | |
US9689597B2 (en) | Air-conditioning system for an aircraft, and method for an aircraft | |
RU2231482C1 (en) | Method and system for conditioning air on board aircraft | |
EP0794898B1 (en) | Independent compartment temperature control for single-pack operation | |
RU2003106289A (en) | METHOD AND SYSTEM OF AIR CONDITIONING ON AIRCRAFT | |
RU2111152C1 (en) | Air-conditioning system for cabin and equipment compartments of aerobatic aeroplane | |
US11215118B2 (en) | Aircraft propulsion system including a heat exchanger system | |
CN111674556B (en) | Aircraft propulsion system comprising a heat exchanger system | |
RU2170192C2 (en) | Aircraft air-conditioning system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20130527 |