Почему воздух смешивается с перепускным воздухом в кондиционере самолета?

Суммируя

Байпасный отбираемый воздух представляет собой часть отбираемого воздуха, поступающего из основного компрессора. Он назван так потому, что он не пересекает воздушный цикл пакетов, как это происходит при обычном отборе воздуха.

На следующем рисунке этот воздух, отбираемый через байпас, обозначен как воздух для дифферента . Его цель состоит в том, чтобы смешиваться с более холодным воздухом, отбираемым из пакетов, для регулирования температуры в различных зонах.

Смешивание осуществляется блоком смешивания и распределения (подробнее см. ниже).

^{Использование балансировки воздуха на самолетах семейства Airbus A320. (Источник: A319/A320/A321 Руководство по ознакомлению и обучению ECS )}

Компания Boeing открыла новый подход к кондиционированию воздуха и созданию наддува с использованием набегающего воздуха, а не отбираемого воздуха. Первым самолетом с таким подходом является B787, для которого требуются специальные компрессоры .

Подробности

Системы кондиционирования воздуха и наддува на больших авиалайнерах очень похожи. Вот общая картина:

• Кондиционирование воздуха и часть наддува получаются с помощью системы экологического контроля (ECS)

• Отбираемый воздух , воздух под высоким давлением, поступающий из сердечников двигателя и ВСУ, очень горячий.

• Напорный воздух , холодный воздух низкого давления, отбираемый из днища самолета, используется для охлаждения отбираемого воздуха в теплообменниках. Этот набегающий воздух, который при этом нагревается, выбрасывается в атмосферу, не попадая в кабину. Вентилятор используется для создания набегающего потока воздуха, когда самолет находится на земле.

• Блоки кондиционирования воздуха в основном представляют собой машины с воздушным циклом (освежители), которые получают предварительно охлажденный отбираемый воздух и подают воздух с температурой окружающей среды. Обычно есть 2 или 3 пакета для резервирования.
  
  Некоторое количество отбираемого воздуха обходит ACM и может быть позже использовано смесительным узлом.

• Воздух из пакетов поступает в смесительно-распределительный узел, роль которого заключается в смешивании воздуха из пакетов с воздухом, уже находящимся в салоне, и доставке полученного результата в разные зоны самолета.
  
  Блок может изменять температуру в соответствии с зонами, смешивая воздух на выходе из блоков и воздух, отбираемый через байпас . Агрегат также смешивает воздух от наземной подачи, когда у ворот не работают двигатели и ВСУ.

• Воздух в кабине рециркулируется двумя или более вентиляторами, которые возвращают его в смесительный узел.

• Поскольку воздух нагнетается в самолет смесительным узлом, воздух также выходит из самолета через один или несколько выпускных клапанов . Точное количество воздуха, выходящего из самолета, контролируется таким образом, чтобы давление внутри самолета соответствовало требуемому значению.
  
  Это значение обычно выражается как высота кабины , то есть высота, на которой мы могли бы найти это давление в стандартной атмосфере. Давление составляет около 1013 гПа на уровне моря, а затем непрерывно уменьшается с увеличением высоты.
  
  Однако высота кабины не поднимается так высоко, как самолет, потому что в кабине будет недостаточное давление кислорода. Высота кабины сохраняется пропорциональнойдо высоты самолета, но обычно минимальное давление составляет значение, эквивалентное от 6000 до 6500 футов.

• Все эти элементы управляются контроллерами, которые могут контролироваться и программироваться экипажем.

Давайте посмотрим на ECS для Airbus A320.

1. Расположение элементов

^{(Если не указано иное, источником изображений является A319/A320/A321 Руководство по ознакомлению и обучению ECS )}

2. Пакеты

Вид на пачку с треугольным входом напорного воздуха (выход напорного воздуха снят):

Пакет включает в себя:

• Два воздухо-воздушных теплообменника: основной (MHX) и первичный (PHX). Набегающий воздух используется в качестве жидкости-приемника тепла для обоих.

• Центробежный компрессор (КОМП) и турбина (ТУРБ). Они составляют машину воздушного цикла (ACM), которая охлаждает и снижает давление отбираемого воздуха.

• Подогреватель (RH), конденсатор (COND) и экстрактор воды (WE) для осушения отбираемого воздуха.

3. Машина воздушного цикла

4. Пакетная операция

Пакет работает следующим образом:

• Горячий отбираемый воздух под высоким давлением направляется в PHX, который немного охлаждает его, чтобы он мог более эффективно обрабатываться ACM.

• Охлажденный воздух направляется в компрессор. Повышение давления позволяет отводить больше тепла на следующем этапе. Воздух снова становится очень горячим.

• Сжатый горячий воздух направляется в MHX, который отводит как можно больше тепла, возможно, ниже температуры набегающего воздуха, которая хороша на земле.

• Холодный воздух, содержащий водяной пар, поступает в подогреватель и конденсатор для создания жидкой воды, вода собирается водоотделителем. Эта вода повторно впрыскивается в напорный воздух для его охлаждения перед использованием в теплообменниках.

• Наконец, холодный воздух вращает турбину, которая извлекает из него энергию для привода компрессора и нагнетательного вентилятора. Потеря энергии производит прохладный воздух низкого давления, который можно использовать в кабине и кабине.

Точная температура и влажность воздуха, подаваемого блоком, получаются путем смешивания воздуха от турбины ACM, более холодного воздуха от PHX и самого теплого отбираемого байпасного воздуха , подаваемого перед MHX.

Отбор воды регулируется путем регулировки температуры воздушного потока, проходящего через конденсатор.

Отбираемый байпасный воздух также подается агрегатом в смесительный узел для регулирования температуры зоны.

5. Водяной экстрактор

Собранная вода повторно подается в поток набегающего воздуха.

6. Температура и давление воздуха на каждой ступени

^{FCV: Клапан управления потоком (вход стравливающего воздуха)}

У вас почти есть ответ на ваш вопрос; отбираемый воздух горячий, сжатый воздух от компрессоров двигателей. Байпасный отбор воздуха здесь относится к части того воздуха, который отбирается от двигателя, но не направляется через машину воздушного цикла (пакет). Когда воздух выходит из пакета, он действительно холодный. У пилота есть ручка, которая смешивает холодный воздух из блока с горячим байпасным воздухом, чтобы регулировать температуру, поступающую через фактический воздуховод; это похоже на блендер в автомобиле.

Например, на этом изображении, взятом из этого ответа на SE Aviation , отбираемый воздух из двигателя поступает в верхний правый угол, и вы можете видеть линию для перепуска отбираемого воздуха вдоль верхней части диаграммы в трубе с надписью «горячий». воздух".

В двигателе внутреннего сгорания, даже в газовой турбине, есть 4 фазы: всасывание, сжатие, стук, выдувание .

Всасывание: воздух всасывается в двигатель

Сжатие: воздух сжимается турбиной.

Взрыв: Концентрированный воздух смешивается с топливом и воспламеняется.

Удар: расширенные газы воспламененного топлива выталкивают заднюю часть жиклера.

Откачиваемый воздух выпускается из двигателя после сжатия , но до удара

Система экологического контроля (ECS), которая подает воздух в кабину, обычно использует воздух, отбираемый от двигателей большинства самолетов. На рисунке ниже показана система отбора воздуха двигателя Боинга 767.

Изображение из системы экологического контроля коммерческого авиалайнера - инженерные аспекты качества воздуха в салоне , Элвуд Х. Хант и др. ал, от Боинга

Основной источник воздуха для ECS обычно поступает от компрессора, где воздух забирается из областей высокого/низкого давления. Они используются на разных этапах полета.

Воздух иногда берется из перепускного воздуха двигателей для охлаждения. Поскольку воздух сжимается в компрессоре, температура отбираемого воздуха (особенно со ступени высокого давления) повышается, и байпасный воздух используется для его охлаждения.

Однако все эти ответы верны. Следует отметить, что в этой системе кондиционирования воздуха задействовано 2 отдельных типа перепуска отбираемого воздуха. Перепускной воздух забирается сразу после клапана управления потоком на входе в систему набивки, который направляется прямо к триммерному воздуху для контроля температуры в кабине. Другой байпасный отвод воздуха используется для предотвращения образования льда в конденсаторе/отделителе воды. это воздух, который проходит через перепускной клапан (BPV) в обход компрессора и основного теплообменника, обеспечивая подачу горячего воздуха после турбины. Клапан открывается в зависимости от разницы давления.

Недавно у нас была проблема с NGS на B-737. Неисправность заключалась в том, что воздух был слишком холодным, поступающим в систему. Устранение неполадок было завершено, и клапан предварительного охлаждения двигателя, подающий отбираемый воздух, застрял в открытом положении. Мой вопрос в том, какой эффект, если таковой вообще будет, проявится в системе кондиционирования воздуха, которую подает отбираемый воздух>