Устройство кондиционирования воздуха пассажирского магистрального самолета

Полезная модель относится к авиационной технике и предназначена для использования в пассажирских магистральных самолетах в устройстве кондиционирования воздуха, состоящего из агрегатов, блоков управления, трубопроводов и элементов крепления к основному каркасу самолета. Реализация полезной модели позволяет повысить надежность и эффективность работы устройства подготовки воздуха для устройства нейтрального газа и тем самым предотвратить образование огнеопасных и взрывоопасных паров топлива в баках топливной системы, снизить содержание кислорода и обеспечить подачу обогащенного азотом воздуха в надтопливное пространство топливных баков. Полезная модель обеспечивает эффективную работу устройства кондиционирования воздуха и устройства нейтрального газа на всех режимах полета включая наиболее сложный режим снижения самолета. В результате достигается повышение надежности и безопасности полетов пассажирских магистральных самолетов.

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к авиационной технике и предназначена для использования в пассажирских магистральных самолетах в устройстве кондиционирования воздуха (УКВ), предназначенного для ограничения параметров воздуха в трубопроводах отбора и распределения воздуха от двигателей и наземных источников, для наддува и поддержания заданных климатических условий для пассажиров и экипажа в гермокабине самолета на всех высотах и режимах полета и на земле, для охлаждения и обогрева воздухом самолетного оборудования, для обогрева противообледенительной системы (ПОС) и устройства подготовки воздуха (УПВ) для устройства нейтрального газа (УНТ), для обеспечения противопожарной безопасности самолета.

Уровень техники

Известно устройство обработки воздуха на самолете (патент РФ 2271314 от 10 марта 2006 г.) согласно которым кондиционирование воздуха в герметизированной кабине экипажа самолета осуществляют одновременно с термостатированием тепловыделяющего оборудования в негерметичных отсеках самолета. Использованные воздухо-воздушные теплообменные аппараты промежуточного охлаждения обрабатываемого воздуха установлены в промежуточных воздуховодах.

Известно устройство управления газовыми потоками для бортового устройства нейтрального газа самолета (патент США 7509968 от 31 марта 2009 г.), в которой управляющий воздушным потоком клапан регулируется в соответствии с изменением концентрации кислорода, содержащегося в надтопливном пространстве топливного бака. Воздухо-воздушный теплообменный аппарат обрабатываемого воздуха установлен в промежуточном воздуховоде, который ответвляется от основного воздуховода подвода атмосферного воздушного потока.

Известно устройство управления газовыми потоками для бортового устройства нейтрального газа самолета (патент США 7921869 от 12 апреля 2011 г.), которая, по количеству и содержанию функционально сходных признаков, выбрана в качестве прототипа.

В прототипе в устройстве подготовки воздуха для устройства нейтрального газа установлен управляющий воздушным потоком клапан, который регулируется в соответствии с изменением концентрации кислорода, содержащегося в надтопливном пространстве топливного бака. Воздухо-воздушный теплообменник устройства подготовки воздуха для устройства нейтрального газа размещен в промежуточном воздуховоде, который ответвляется от основного воздуховода подвода атмосферного воздушного потока.

Устройство нейтрального газа предназначено для предотвращения образования огнеопасных и взрывоопасных паров топлива в баках топливной системы путем снижения содержания кислорода в топливных баках, которое достигается за счет подачи обогащенного азотом воздуха в надтопливное пространство топливных баков. Эффективная работа устройства подготовки воздуха для устройства нейтрального газа определяет надежность и безотказность работы всего устройства нейтрального газа и тем самым влияет на безопасность полетов. Работоспособность устройства нейтрального газа должна быть обеспечена на всех режимах полета. Во время снижения самолета устройство нейтрального газа работает в наиболее сложном режиме высокого расхода, при котором скорость поступления обогащенного азотом воздуха в топливные баки должна быть максимальной.

В режиме снижения самолета при уменьшении его скорости, напора охлаждающего потока атмосферного воздуха может быть недостаточно для нормальной работы воздухо-воздушного теплообменника устройства подготовки воздуха для устройства нейтрального газа, размещенного в промежуточном воздуховоде, который ответвляется от основного воздуховода подвода атмосферного воздушного потока. Повышение температуры воздушной смеси на входе генератора нейтрального газа может стать причиной повреждения горячим воздухом мембранного материала блока-сепаратора устройства нейтрального газа. Это может привести к катастрофическим последствиям.

Сущность полезной модели

Целью полезной модели является повышение надежности и безопасности полетов пассажирских магистральных самолетов.

Указанная цель достигается за счет того, что в устройстве кондиционирования воздуха пассажирского магистрального самолета, состоящего из агрегатов, блоков управления, трубопроводов и элементов крепления к основному каркасу самолета и содержащего устройство отбора воздуха (включающее устройство для отбора воздуха от маршевого двигателя и устройство для отбора воздуха от вспомогательной силовой установки), устройство кондиционирования воздуха (включающую первую установку охлаждения воздуха, размещенную в подфюзеляжном обтекателе слева по отношению к продольной оси самолета и вторую установку охлаждения воздуха, размещенную в подфюзеляжном обтекателе справа по отношению к продольной оси самолета), а также устройство подготовки воздуха для устройства нейтрального газа (включающее воздухо-воздушный теплообменник, регулирующее устройство и датчик температуры воздуха) воздухо-воздушный теплообменник устройства подготовки воздуха для устройства нейтрального газа размещен в основном воздуховоде продувочного тракта установки охлаждения воздуха непосредственно перед установкой охлаждения воздуха.

Вход охлаждающего воздуха воздухо-воздушного теплообменника подсоединен к воздухозаборнику холодного атмосферного воздуха, а выход охлаждающего воздуха воздухо-воздушного теплообменника подсоединен ко входу одной установки охлаждения воздуха (УОВ), к которому пристыкованы входящие в ее состав и последовательно расположенные вторичный теплообменник и первичный теплообменник, вентилятор и пленум с обратным клапаном, выводящие отработанный воздух в атмосферу.

Вход охлаждаемого воздуха воздухо-воздушного теплообменника подсоединен к устройству забора воздуха от маршевого двигателя (УЗВ МД), а выход охлаждаемого воздуха воздухо-воздушного теплообменника подсоединен ко входу устройства нейтрального газа.

В одном варианте исполнения в комплексной системе кондиционирования воздуха пассажирского магистрального самолета устройство подготовки воздуха для устройства нейтрального газа и устройство нейтрального газа размещены рядом с первой установкой охлаждения воздуха в подфюзеляжном обтекателе слева по отношению к продольной оси самолета и используют воздух из устройства для отбора воздуха от левого маршевого двигателя.

В другом варианте исполнения в комплексной системе кондиционирования воздуха пассажирского магистрального самолета устройство подготовки воздуха для устройства нейтрального газа и устройство нейтрального газа размещены рядом со второй установкой охлаждения воздуха в подфюзеляжном обтекателе справа по отношению к продольной оси самолета и используют воздух из устройства для отбора воздуха от правого маршевого двигателя.

Краткое описание чертежей В дальнейшем полезная модель поясняется конкретным примером ее выполнения со ссылками на прилагаемый чертеж (Фигура 1), на котором изображена блок-схема устройства кондиционирования воздуха пассажирского магистрального самолета, иллюстрирующая сущность полезной модели.

Осуществление полезной модели

Устройство кондиционирования воздуха 1 (УКВ) (Фигура 1) содержит устройство забора воздуха от маршевого двигателя 2 (УЗВ МД), установку охлаждения воздуха 3 (УОВ), устройство нейтрального газа 4 (УНТ), воздухо-воздушный теплообменник устройства подготовки воздуха 5 (ТО УПВ) для устройства нейтрального газа, воздухозаборник 6 (ВЗ) холодного атмосферного воздуха, вторичный теплообменник 7 (ТО 2) и первичный теплообменник 8 (ТО 1) установки охлаждения воздуха, вентилятор 9 (ВТ) и пленум с обратным клапаном 10 (КО), регулирующее устройство 11 (РУ) и датчик температуры 12 (ДТ).

Горячий воздух отбирается от маршевого двигателя самолета с помощью устройства забора воздуха от маршевого двигателя 2 и разделяется на два воздушных потока с исходной температурой примерно 230°C, один из которых подается на воздухо-воздушный теплообменник устройства подготовки воздуха 5, а другой - на вход регулирующего устройства 11. После прохода через воздухо-воздушный теплообменник устройства подготовки воздуха 5 охлажденный воздух подается на выход регулирующего устройства 11. Регулирующее устройство 11 формирует воздушную смесь из потока горячего воздуха из устройства забора воздуха от маршевого двигателя 2 и холодного воздуха из воздухо-воздушного теплообменника устройства подготовки воздуха 5 с необходимым давлением и с оптимальной для работы системы нейтрального газа 4 температурой примерно 70°C. Контроль температуры воздушной смеси, подаваемой на устройство нейтрального газа 4 осуществляется с помощью датчика температуры 12. Весь процесс подготовки воздуха в устройстве кондиционирования воздуха 1 и подачи его в устройство нейтрального газа 4 осуществляется в автоматическом режиме.

Горячий воздух, отбираемый от маршевого двигателя самолета с помощью устройства забора воздуха от маршевого двигателя 2 с исходной температурой примерно 230°C дополнительно подается на первичный теплообменник 8 и далее на вторичный теплообменник 7 установки охлаждения воздуха 3. После охлаждения в них до необходимой температуры этот воздух поступает в герметичную кабину (ГК) пассажирского магистрального самолета.

Холодный атмосферный воздух отбирается с помощью воздухозаборника 6, подается в основной воздуховод продувочного тракта установки охлаждения воздуха 3, пропускается через воздухо-воздушный теплообменник устройства подготовки воздуха 5, вторичный теплообменник 7 и первичный теплообменник 8 установки охлаждения воздуха 3 и с использованием вентилятора 9 и пленума с обратным клапаном 10, входящих в установку охлаждения воздуха 3, как отработанное рабочее тело выводится в атмосферу.

Высокая надежность и эффективность работы воздухо-воздушного теплообменника устройства подготовки воздуха 5 достигаются за счет размещения его в основном воздуховоде продувочного тракта установки охлаждения воздуха непосредственно перед установкой охлаждения воздуха. Таким образом холодный атмосферный воздух поступает на этот теплообменник не через промежуточный воздуховод как у прототипа, а непосредственно из воздухозаборника 6 через основной воздуховод. Кроме того, дополнительный регулируемый приток воздуха может создаваться в случае необходимости в помощью вентилятора 9. Это обеспечивает эффективную работу устройства кондиционирования воздуха 1 и устройства нейтрального газа 4 на всех режимах полета включая наиболее сложный режим снижения самолета. В результате за счет использования полезной модели достигается повышение надежности и безопасности полетов пассажирских магистральных самолетов.

Промышленная применимость

Полезная модель предназначена для использования в авиационной промышленности при проектировании и изготовлении современных и перспективных пассажирских самолетов, обеспечивающих высокую надежность и безопасностью полетов при осуществлении массовых перевозок авиапассажиров в различных условиях.

Все технические средства и обеспечивающее их работу программное обеспечение, применение которых предусмотрено полезной моделью, разрабатываются и выпускаются как отечественными промышленными предприятиями, так и ведущими компаниями в зарубежных странах.

Предусмотренное полезной моделью взаимодействие средств реализуется в известных процессах различного назначения в области авиастроения. В процессе изготовления всех устройств, входящих в систему управления общесамолетным оборудованием и самолетными системами, может быть использовано типовое, стандартное промышленное оборудование, известные материалы и комплектующие изделия.

1. Устройство кондиционирования воздуха пассажирского магистрального самолета, состоящее из агрегатов, блоков управления, трубопроводов и элементов крепления к основному каркасу самолета, содержащее

- устройство отбора воздуха, включающее

- устройство для отбора воздуха от маршевого двигателя,

- устройство для отбора воздуха от вспомогательной силовой установки,

- устройство кондиционирования воздуха, включающее

- первую установку охлаждения воздуха, размещенную в подфюзеляжном обтекателе слева по отношению к продольной оси самолета,

- вторую установку охлаждения воздуха, размещенную в подфюзеляжном обтекателе справа по отношению к продольной оси самолета,

- устройство подготовки воздуха для устройства нейтрального газа, включающее воздухо-воздушный теплообменник, регулирующее устройство, датчик температуры, уплотнители, изоляторы и крепежные устройства,

отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и безопасности полетов,

- воздухо-воздушный теплообменник устройства подготовки воздуха для устройства нейтрального газа размещен в основном воздуховоде продувочного тракта установки охлаждения воздуха непосредственно перед установкой охлаждения воздуха таким образом, что

- вход охлаждающего воздуха воздухо-воздушного теплообменника подсоединен к воздухозаборнику холодного атмосферного воздуха, а выход охлаждающего воздуха воздухо-воздушного теплообменника подсоединен ко входу одной установки охлаждения воздуха, к которому пристыкованы входящие в ее состав и последовательно расположенные вторичный теплообменник и первичный теплообменник, вентилятор и пленум с обратным клапаном, выводящие отработанный воздух в атмосферу,

- вход охлаждаемого воздуха воздухо-воздушного теплообменника подсоединен к устройству для отбора воздуха от маршевого двигателя, а выход охлаждаемого воздуха воздухо-воздушного теплообменника подсоединен ко входу устройства нейтрального газа.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство подготовки воздуха для устройства нейтрального газа и устройство нейтрального газа размещены рядом с первой установкой охлаждения воздуха в подфюзеляжном обтекателе слева по отношению к продольной оси самолета и используют воздух из устройства для отбора воздуха от левого маршевого двигателя.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство подготовки воздуха для устройства нейтрального газа и устройство нейтрального газа размещены рядом со второй установкой охлаждения воздуха в подфюзеляжном обтекателе справа по отношению к продольной оси самолета и используют воздух из устройства для отбора воздуха от правого маршевого двигателя.