飛機座艙環(huán)境控制

摘 要：飛機座艙環(huán)境控制包含氣源、冷卻、加熱、溫度調節(jié)、濕度調節(jié)、座艙壓力調節(jié)和空氣分配的分系統(tǒng)。

關鍵詞：座艙的壓力 溫度控制

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0060-01

高空飛行過程中飛機外界環(huán)境壓力條件的變化時是非常劇烈的，飛機的環(huán)境控制系統(tǒng)以控制座艙和設備艙的壓力和溫度為主，它包括增壓座艙、座艙供氣和空氣分配、座艙壓力控制、溫度控制和濕度控制。采用增壓座艙技術能防護高空低氣壓、缺氧、寒冷、高速氣流的影響，座艙增壓制度是要考慮飛機性能、任務、工程技術條件等的需要，飛機增壓座艙是在飛機飛行過程中通過座艙調壓系統(tǒng)進行調節(jié)的，不管飛多高能使座艙保持高于外界大氣環(huán)境氣壓符合人體生理的壓力環(huán)境。

1 座艙的壓力調節(jié)

座艙環(huán)境空氣的總壓（座艙高度氣壓）等于外界大氣壓力和座艙余壓之和，提高座艙高度氣壓就能提升飛行員吸入空氣的氧分壓。座艙空氣的余壓（座艙壓差）是座艙空氣壓力與外界大氣壓力之差，座艙余壓與飛機座艙結構強度、座艙內空氣絕對壓力值、飛機最大飛行高度的大氣壓力值有關，飛機座艙余壓一般為（24.5～78.4）kPa。座艙壓力變化速率會影響人的中耳，人的中耳對大氣壓力變化的生理承受能力有限，座艙壓力變化的舒適標準是增壓率23 Pa/s，減壓率31 Pa/s，允許飛機在飛行時通過機械調節(jié)增壓座艙，但產生的壓力波動不應超出人體忍耐限度。為防止增壓座艙發(fā)生爆炸減壓給人體傷害，當氣密座艙最大余壓值超過29.4 kPa時，正向壓力差的安全活門自動打開，使座艙減壓；當座艙壓力小于外界大氣壓力時，反向壓力差安全活門自動開啟，空氣進入座艙抵消負壓。

2 座艙控制系統(tǒng)的結構和組成

座艙環(huán)境控制系統(tǒng)又稱座艙空氣調節(jié)系統(tǒng)（簡稱空調系統(tǒng)），座艙環(huán)境控制系統(tǒng)由氣源、冷卻、加熱、溫度調節(jié)、濕度調節(jié)、座艙壓力調節(jié)和空氣分配的分系統(tǒng)組成。

2.1 座艙供氣和通風裝置

利用壓縮空氣，并將壓縮空氣通過供氣管道輸送到座艙內各部位，實現座艙的增壓和通風。它包括增壓空氣泵、供氣調節(jié)裝置、空氣過濾器、供氣開關、單向活門和消音器等?？諝夥峙涫菍⒄{節(jié)空氣按規(guī)定的比例分配各個地方，保證艙內溫度均勻、風速適宜?？諝夥峙湎到y(tǒng)包括輸氣主管、支管、供氣開關和各種噴嘴等。過濾再生設施是吸收和排除座艙內的二氧化碳、水蒸氣、華油、一氧化碳等有害物質的裝置。

2.2 座艙壓力調節(jié)器

座艙壓力調節(jié)器就是壓力控制系統(tǒng)，是調節(jié)增壓座艙內空氣壓力和壓力變化速度的裝置，由控制機構（控制器）和執(zhí)行機構（排氣活門）組成。座艙壓力調節(jié)器分為直接式和間接式兩大類，調節(jié)器把座艙壓力、壓差、壓力變化速度與相應的給定值進行比較，利用所得的差值來控制排氣活門的開度，改變座艙的排氣量來控制座艙的空氣壓力。壓力調節(jié)器的作用是調節(jié)座艙壓力，使座艙壓力按預定的規(guī)律隨飛行高度的變化而變，使座艙的絕對壓力按預定的規(guī)律隨飛行高度而變化，這種變化規(guī)律稱為座艙壓力制度。

2.3 座艙溫度調節(jié)裝置

用于調節(jié)座艙內溫度在設定的范圍內，它由空氣加溫器、冷卻裝置、座艙溫度傳感器、冷路和熱路空氣分配活門等組成。溫度控制系統(tǒng)合理地控制冷、熱空氣的混合，對座艙的熱載荷進行平衡，以達到控制座艙溫度的目的。熱空氣直接從發(fā)動機壓氣機引出，冷空氣由冷卻系統(tǒng)提供，低溫冷空氣與高溫熱空氣經過溫控裝置適當混合送入座艙。座艙溫度設定后通常由溫控裝置自動控制，必要時可人工調節(jié)。座艙內還配有空氣過濾盒再生裝置用來過濾和排除有害氣體和物質。

2.4 冷卻系統(tǒng)和加溫系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)又稱制冷系統(tǒng)，是給座艙或設備艙的空氣調節(jié)提供冷空氣的系統(tǒng)，它是座艙空調系統(tǒng)的重要組成部分。冷卻系統(tǒng)的型式和組成的工作原理，往往代表著空氣調節(jié)系統(tǒng)的特征。冷卻系統(tǒng)分空氣循環(huán)冷卻系統(tǒng)和蒸發(fā)循環(huán)冷卻系統(tǒng)兩種。

加溫系統(tǒng)用發(fā)動機壓氣機的熱空氣作為熱源，它所具有的溫度和熱焓足夠保證座艙所必須的溫度。飛機空氣調節(jié)系統(tǒng)（冷卻、加溫、加濕、去濕、通風和增壓等）是一個整體，故來自發(fā)動機壓氣機的壓縮熱空氣，只要通過一個繞過冷卻渦輪或熱交換器的旁路系統(tǒng)（熱路）向座艙進行加溫。

3 座艙的種類、材料和氣密控制

飛機氣密座艙是由金屬蒙皮、隔框、桁條和有機玻璃組成的外殼，氣密機構很好。能保證座艙壁的氣密要求，與外界隔絕且具有隔熱、隔音效果，可以減少外界惡劣氣候條件對座艙的影響。座艙氣密性直接影響座艙空氣的壓力和溫度，嚴重時危及飛行員的生命。氣密座艙有通風式和再生式兩種，目前飛機上最常用的是通風式的。通風式氣密座艙是利用發(fā)動機壓氣機（或專用增壓器）供給的增壓空氣來增壓和通風的座艙。由壓氣機來的增壓空氣經過溫度調節(jié)裝置，供氣開關等附件，不斷進入座艙。座艙內的空氣又不斷地經壓力調節(jié)裝置流出，帶走乘員的二氧化碳和水汽，使艙內空氣保持新鮮。溫度調節(jié)裝置能自動控制流向加溫裝置和冷卻裝置的空氣流量比例，以保持座艙溫度。壓力調節(jié)器用來調節(jié)座艙壓力，使它按一定的規(guī)律變化。通風式座艙的優(yōu)點是：對座艙氣密性要求較低，因而構造簡單；增壓空氣溫度較高，一般不要另裝加溫設備。其主要缺點是使用高度受增壓裝置的限制，一般只適用于升限在20～25 km范圍之內的飛機。再生式氣密座艙-艙內裝有再生裝置不斷地將艙內二氧化碳和水汽吸收，再生成氧氣放出，使座艙內空氣能循環(huán)使用。為了補償座艙空氣泄露，利用機上的氧氣瓶和冷氣瓶向艙內輸送氣體。

4 結論

飛機座艙環(huán)境控制主要是對座艙進行壓力調節(jié)和溫濕度的調節(jié)，使座艙內部空氣達到與海平面大氣環(huán)境一樣適宜的生存環(huán)境。

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