Система подготовки воздуха наддува гермокабины самолёта на основе парокомпрессионных холодильных установок с вторичным теплоносителем

Изобретение относится к авиационной системе кондиционирования воздуха. Система подготовки воздуха наддува гермокабины самолета характеризуется тем, что содержит воздухозаборники (1L, 1R), электронагнетатели (2L, 2R), тракты первичной подготовки воздуха наддува. Упомянутые тракты включают в себя узлы (3L, 3R) организации режима изолированной рециркуляции воздуха гермокабины. Система также содержит парокомпрессионные установки (4L, 4R), в которые входят реверсивные инверторные парокомпрессионные машины (4а, 4б) с жидкостным вторичным теплоносителем, жидкостно-жидкостные теплообменные аппараты (4в, 4г), блок разделения горячего и холодного теплоносителей (4д), магистрали контура теплоносителя прямого и обратного участков парокомпрессионного цикла. Система также содержит воздуховоды, систему (5) автоматического регулирования давления, которая содержит клапанные узлы (6, 7), в которые входят входной клапан, теплообменная камера с воздушно-жидкостным теплообменным аппаратом (11L, 11R), система противообледенения и влагоудаления, система фильтрации воздуха и выходной клапан. Изобретение повышает энергетическую и топливную эффективности СКВ. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Предлагаемое техническое решение относится к системе жизнеобеспечения летательного аппарата (ЛА), в частности к авиационной системе кондиционирования воздуха (СКВ), предназначенной для создания комфортных условий в салонах и кабинах, поддержания параметров воздуха в заданном диапазоне в других герметических отсеках самолета, а также для обеспечения работоспособности бортового оборудования, требующего заданных температурно-влажностных условий для нормального функционирования. Рассматривается система подготовки воздуха наддува (СПВН) гермокабины (ГК), которая является главным компонентом СКВ, определяющим энергетические и весовые показатели эффективности СКВ в целом.

Известны СКВ легких самолетов и вертолетов, на которых применяются парокомпрессионные установки (ПКУ) для нормализации температуры воздуха, использующие фреоновые ПКУ или ПКУ с вторичным теплоносителем, в функции которых не входит принципиальная для СКВ магистральных самолетов задача регулирования давления подаваемого воздуха (Исследования систем кондиционирования воздуха легких самолетов и вертолетов (И.В. Тищенко, Д. А. Кудерко, Инженерный журнал: наука и инновации, выпуск №1 (13) 2013, стр. 117-131).

Из уровня техники известна система кондиционирования воздуха (патент US US 7322202), которая включает в себя блок кондиционирования воздуха для приема сжатого воздуха и преобразования нагнетаемого воздуха под давлением в кондиционированный воздух для воздушного судна. Нагнетаемый воздух поставляется системой подачи нагнетаемого воздуха для подачи воздуха в блок кондиционирования. Система подачи нагнетаемого воздуха включает в себя нагнетатель, работающий от электродвигателя. Также блок кондиционирования воздуха содержит теплообменник, машину воздушного цикла, состоящую из компрессора, турбины и конденсатора.

Наиболее близким техническим решением (аналогом) к заявленному объекту является СКВ дальнемагистрального самолета Boeing-787, которая имеет в своем составе систему подачи воздуха наддува гермокабины с электроприводными нагнетателями (ЭН) (Электронный журнал Aero QTR_04 2007, Boeing, стр. 6-11).

В отличие от аналога в предлагаемом изобретении:

1. Для реализации функции термодинамической балансировки ПКУ вместо используемой на аналоге системы продувочного наружного воздуха применить теплообменные клапанные устройства САРД в виде двуклапанных узлов с входным клапаном и установленным перед ним воздушным фильтром, теплообменной камерой со встроенными теплообменными аппаратами (ТА) и выходным клапаном, через который удаляемый из ГК воздух отводится за борт (далее по тексту - клапанный узел САРД). В теплообменных камерах роль продувочного воздуха ТА для термодинамической балансировки ПКУ выполняет удаляемый воздух. Это позволит исключить из СКВ сложную систему продувочного воздуха с отдельными воздухозаборниками, увеличивающими воздушное сопротивление самолета. Применительно к традиционному исполнению САРД с использованием клапанов регулирования давления воздуха в ГК с разными расходами воздуха, где кормовой клапан имеет больший расход, передний клапан - меньший, предлагается к кормовому теплообменному клапанному узлу подвести от левого и правого ЭН через внутрифюзеляжные воздуховоды с регуляторами расхода дополнительный воздух, позволяющий расширить диапазон термодинамической балансировки ПКУ и работы ее в оптимальном режиме.

2. Использование в СКВ системы холодного и горячего жидкостного теплоносителя, которая упрощает конструкцию СКВ по сравнению с применяемой в традиционной системе сети воздуховодов горячего и холодного воздуха и воздушных смесителей, облегчает техническое обслуживание СКВ и снижает ее вес, что повышает топливную эффективность СКВ;

3. Использование байпасных петель в контурах теплоносителя обратных участков парокомпрессионного цикла ПКУ, которое обеспечивает в ряде длительных режимов полета холодоснабжение СКВ без включения в работу ПКУ, что снижает потребление энергии СПВН и способствует росту топливной эффективности СКВ. В отличие от аналога предлагаемый байпасный контур осуществляет холодоснабжение не только системы технологического кондиционирования бортового оборудования и частично системы рециркуляции гермокабины, но и основного контура подготовки воздуха наддува ГК (тракта первичной подготовки воздуха наддува).

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении топливной эффективности СКВ, как вследствие непосредственного снижения потребляемой мощности СПВН, так и за счет предполагаемого снижения установочной массы СКВ на основе предложенной схемы СПВН. Уменьшение количества воздуховодов и воздушной арматуры в предложенной СПВН и в связанной с ней системе распределения воздуха в самолете по сравнению с системами аналога, также способствует снижению стоимости создания и эксплуатации самолета.

Ожидаемый технический результат достигается предложенной СПВН ГК за счет того, что она содержит по меньшей мере один воздухозаборник, по меньшей мере один электронагнетатель, по меньшей мере один тракт первичной подготовки воздуха наддува, в который входит узел организации режима изолированной рециркуляции воздуха гермокабины, по меньшей мере одну парокомпрессионную установку, в которую входят по меньшей мере одна реверсивная инверторная парокомпрессионная машина с жидкостным вторичным теплоносителем, по меньшей мере два жидкостно-жидкостных теплообменных аппарата, блок разделения горячего и холодного теплоносителя, магистрали контура теплоносителя прямого и обратного участков парокомпрессионного цикла, при этом система подготовки воздуха наддува также содержит воздуховоды, систему автоматического регулирования давления, которая содержит клапанные узлы, в которые входят входной клапан, теплообменная камера с воздушно-жидкостным теплообменным аппаратом, система противообледенения и влагоудаления, система фильтрации воздуха и выходной клапан.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения теплообменная камера клапанного узла содержит спаренный воздушно-жидкостный теплообменный аппарат (ТА).

В другом предпочтительном варианте теплообменная камера клапанного узла содержит два раздельных воздушно-жидкостных ТА.

В еще одном предпочтительном варианте в магистрали контура обратного участка парокомпрессионного цикла парокомпрессионной установки дополнительно введен вентиль байпасной петли.

Изобретение поясняется следующими чертежами:

На фиг. 1 представлена структурная схема СПВН.

На фиг. 2 представлена схема САРД с двухклапанными теплообменными узлами и спаренными ТА.

На фиг. 3 представлена схема применения в клапанном узле САРД раздельного воздушно-жидкостного ТА правой и левой ПКУ.

На фиг. 4 представлена схема узла организации режима изолированной рециркуляции воздуха ГК без подачи в нее свежего воздуха.

На фиг. 1-4 подсистемы левой и правой частей СПВН обозначены соответственно индексами L и R.

Идентичные агрегаты в правой и левой частях СПВН могут обозначаться одинаково.

Магистрали обозначены:

Bi, (i - номер магистрали или потока воздуха) воздушные каналы-воздуховоды или потоки воздуха;

жi, (i - номер магистрали) магистрали жидкостного теплоносителя.

Тепловое назначение магистралей теплоносителя обозначено: «X» - магистраль холодного теплоносителя («холодная магистраль»); «Г» - магистраль горячего теплоносителя («горячая магистраль»); «Х/Г» - магистраль, меняющая свой тепловое назначение в зависимости от режима работы теплопоставляющего устройства, например реверсивной ПКУ, которая может работать в режиме нагрева или охлаждения. Различие обозначений «Х/Г» и «Г/Х» указывает координированные противоположные изменения теплового назначения соответствующих магистралей в процессе реверса ПКУ. Температура теплоносителя прямой (от ПКУ к клапанным узлам САРД) «холодной» магистрали может быть отрицательной; прямой «горячей» магистрали может достигать 100°С.

На фиг. 1 представлены:

1L, 1R - воздухозаборники;

2L, 2R - электронагнетатели;

3L, 3R - узлы организации режима изолированной рециркуляции воздуха гермокабины;

4L, 4R - ПКУ;

4а, 4б - реверсивные инверторные ПКМ, входящие в левую и правую ПКУ;

4в, 4г - жидкостно-жидкостные ТА левой и правой ПКУ;

4д - блоки разделения горячего и холодного теплоносителя в левой и правой ПКУ;

4е - вентили байпасной петли в левой и правой ПКУ;

5 - система автоматического регулирования давления;

6 - клапанный узел системы автоматического регулирования давления с подводом дополнительного воздуха от электронагнетателя (кормовой);

7 - клапанный узел системы автоматического регулирования давления без подвода дополнительного воздуха от электронагнетателя (передний);

8 - смеситель удаляемого из ГК и дополнительного воздуха;

9L, 9R - совместные тракты дополнительного воздуха в клапанный узел САРД и системы организации режима изолированной рециркуляции воздуха ГК;

10L, 10R - подводящие воздуховоды к трактам первичной подготовки воздуха наддува;

11L, 11R - воздушно-жидкостные ТА тракта первичной подготовки воздуха наддува;

12L, 12R - влагоотделители тракта первичной подготовки воздуха наддува;

13L, 13R - вентили распределения подачи теплоносителя в узлы САРД;

ЗУ1 - заслонка контура кольцевания ЭН.

На фиг. 2 представлены:

14 - теплообменная камера кормового клапанного узла САРД;

14а - воздушный клапан кормового клапанного узла САРД входной;

14б - воздушный клапан кормового клапанного узла САРД выходной;

15 - теплообменная камера переднего клапанного узла САРД;

15а - воздушный клапан переднего узла САРД входной;

15б - воздушный клапан переднего узла САРД выходной;

16 - спаренные воздушно-жидкостные ТА;

16а, 16б - спаренные воздушно-жидкостные ТА кормового клапанного узла САРД;

16в, 16г - спаренные воздушно-жидкостные ТА переднего клапанного узла САРД

17 - система противообледенения и влагоудаления;

Ф1-Ф4 - фильтры воздушные;

ЗУ2L, ЗУ2R - заслонки дополнительного воздуха.

На фиг. 3 представлены:

16L, 16R - воздушно-жидкостные ТА левой и правой ПКУ в переднем или кормовом клапанных узлах (функциональные аналоги ТА 16а … 16г на фиг. 2);

В9 - подаваемый на ТА воздух в кормовом клапанном узле системы автоматического регулирования давления с подводом дополнительного воздуха от электронагнетателя.

На фиг. 4 представлены:

18 - 3-х ходовой вентиль холодной магистрали теплоносителя;

19 - 3-х ходовой вентиль горячей магистрали теплоносителя;

20а - фреоново-жидкостный ТА прямого (рабочего) участка термодинамического цикла ПКУ;

20б - фреоново-жидкостный ТА обратного участка термодинамического цикла ПКУ;

21, 22 - заслонки системы изолированной рециркуляции ГК;

23 - циркуляционные насосы;

24 - 4-х ходовой вентиль реверсирования ПКМ;

25 - терморегулирующий вентиль электронный;

26 - ресивер;

27 - компрессор;

28 - 3-х ходовой вентиль байпасной петли обратного участка термодинамического цикла ПКУ (в крайнем положении) и регулирования термодинамической балансировка ПКУ (в смесительном положении);

29 - вентиль отвода холодного теплоносителя в тракт первичной (основной) подготовки воздуха наддува;

30 - обратный гидравлический клапан;

ЗУ2L - заслонка дополнительного воздуха от левого ЭН;

ЗУ1 - заслонка контура кольцевания ЭН.

Обозначения воздушных трактов на всех фигурах равнозначны.

В предлагаемом изобретении показываются только те устройства СПВН (ТА, клапаны, заслонки, вентили, циркуляционные насосы), которые формируют воздушные, фреоновые контуры и контуры жидкостного теплоносителя, определявшие схемотехнические особенности представленного изобретения. На фиг. 4 показана общая структура ПКМ, которая поясняет формирование горячего и холодного контуров теплоносителя и контура теплоносителя обратного участка парокомпрессионного цикла ПКУ.

ПКМ, которые удовлетворяют требованиям взаимно дополняющих рабочих характеристик, могут быть разработаны на существующем уровне этой техники. Не рассматриваются вычислительные средства, ресурсы системы цифрового управления и детали алгоритмов управления СПВН. Предполагается, что информационно-вычислительные возможности перспективных магистральных самолетов и отработанные в настоящее время устройства контроля и управления СКВ, исполнительные устройства в воздушных и гидравлических контурах гарантируют решение задачи регулирования в предлагаемом изобретении, поскольку такие задачи являются типичными для существующих систем.

Изобретение работает следующим образом.

Подача воздуха (В0) наддува ГК в СПВН в состоящей из идентичных систем правого и левого бортов осуществляется через воздухозаборники (1L, 1R) с системой регулирования расхода воздуха (Фиг. 1) с помощью центробежных ЭН (2L, 2R) с приводами переменной частоты вращения. ЭН обеспечивают поддержание заданного расхода и давления воздуха (В1) в ГК при всех условиях наземной и летной эксплуатации самолета.

В СПВН используется принцип регулирования температуры воздуха наддува с помощью разнесенных по подсистемам СКВ воздушно-жидкостных ТА и там, где это целесообразно, дополнительных канальных, панельных электронагревателей или воздушно-жидкостных ТА, подача в которые горячего теплоносителя может осуществляться от бортовых теплоисточников, не относящихся к ПКУ (не показаны). На чертеже (Фиг. 1) показаны правый и левый тракты первичной подготовки воздуха наддува с воздушно-жидкостными ТА (11L, 11R), и влагоотделителями (12L, 12R) в сети низкого давления.

Теплообеспечение СПВН производится от ПКУ, состоящей из левой и правой идентичных ПКУ (4L, 4R), каждая из которых включает, предпочтительно, две реверсивные (работающие в режимах охлаждения или нагрева) инверторные (с регулируемой холодо/тепло производительностью) ПКМ (4а, 4б) с соответствующим образом объединенными контурами вторичного жидкостного теплоносителя испарителей и конденсаторов в каждой идентичной системе ПКМ имеют взаимодополняющие рабочие температурные диапазоны.

Отвод тепла обратного участка парокомпрессионного цикла ПКУ (термодинамическая балансировка ПКУ) производится по прямым и обратным магистралям соответствующих гидравлических контуров (Фиг. 1, ж13, ж14, ж15, ж16) в зависимости от теплового режима ПКУ и условий теплового баланса самолета одновременно или раздельно:

- в удаляемый из ГК воздух (В8, В9);

- в дополнительный воздух, отбираемый для этой цели от ЭН (В7);

- в смешанный воздух из этих источников (В10),

через встроенные в модифицированные клапанные узлы (6,7) САРД теплообменные камеры (14, 15), где в одном предпочтительном варианте установлены спаренные воздушно-жидкостные ТА (фиг. 2).

В другом предпочтительном варианте установлены раздельные ТА, относящихся соответственно к правой и левой ПКУ (фиг. 3). Далее рассматривается первый вариант.

Под спаренным ТА (16) здесь понимаются комбинированный ТА, совмещающий теплообменные контуры от правой (16а, 16б) и левой ПКУ (16в, 16г), с целью упрощения организации теплоотвода от каждой ПКУ и уменьшения габаритов клапанных узлов САРД. Спаренные ТА имеют входные и выходные жидкостные коллекторы, подключаемые к прямым и обратным магистралям теплоносителя термодинамической балансировки правой (ж17-ж20) и левой (ж21-ж24) аналогичным ПКУ (фиг. 2).

Для реализации функции термодинамической балансировки ПКУ конструкцию клапанного узла САРД предполагается выполнить в виде двухклапанного узла с входным клапаном, теплообменной камерой и выходным клапаном, через который удаляемый воздух отводится за борт (фиг. 2). Предлагается устроить по меньшей мере два клапанных узла к одному из которых (предпочтительно к кормовому (6) (фиг. 2) подвести от левого и правого ЭН через внутрифюзеляжные воздуховоды с регуляторами расхода (ЗУ2L, ЗУ2R) дополнительный воздух (В7).

Поступающий из ГК через входной воздушный клапан (14а) воздух (В8) проходит предварительную очистку от пыли при помощи воздушных фильтров (Ф1-Ф4). При необходимости воздух (В8) смешивается с дополнительным воздухом, подведенным от правого и левого ЭН (В7) который также фильтруется, проходя через воздушные фильтры (Ф3-Ф4). Смешанный воздух (В10) поступает в теплообменную камеру, а затем, пройдя спаренный воздушно-жидкостный ТА (16) с системой противообледенения и влагоудаления (17), через выходной клапан (14б) отводится за борт (В11). При этом заслонки ЗУ2b, 3Y2R выполняют также роль регуляторов давления, уравнивая давление поступающего через них в теплообменную камеру воздуха с давлением воздуха за входным клапаном САРД.

Передний клапанный узел САРД (7) может иметь упрощенную конструкцию, не предусматривающую подачу дополнительного воздуха. В остальном конструкция переднего клапанного узла остается аналогичной кормовому. Распределение теплоносителя от левой и правой ПКУ выполняют смесительные вентили (13L, 13R).

Согласованная работа указанных двух клапанов в каждом клапанном узле, а также клапанов дополнительного воздуха (ЗУ2L, ЗУ2R), отбираемого от ЭН (в кормовом клапанном узле), обеспечивает основную задачу регулирования давления в ГК и дополнительную задачу регулирования температуры воздуха, проходящего теплообменные камеры узлов САРД (14, 15). Двухклапанная схема клапанного узла САРД дает возможность реализовать требуемое значение температуры продувки ТА (16) в интервале от температуры, близкой к температуре воздуха в ГК и до минимальной температуры, достижимой при адиабатном расширении удаляемого (В8, В9) и/или смешанного воздуха (В10) в зависимости от высоты полета и забортной температуры. Это позволит организовать продувку ТА, обеспечивающую термодинамическую балансировку ПКУ, как при работе ее на охлаждение, когда требуется отводить через ТА избыточное тепло, так, при определенных условиях, и на нагрев.

В тракте СПВН устроен узел организации режима изолированной рециркуляции воздуха гермокабины (3L, 3R) без подачи в него свежего воздуха на чертеже (Фиг. 4). Действие этого узла состоит в направлении отводимого от ЭН дополнительного воздуха (В6) по тракту (9L, 9R) совместно с воздухом, прошедшим тракт первичной подготовки воздуха наддува (В2), непосредственно в кормовой клапанный узел САРД (В7). Передний клапанный узел САРД (7) в этом процессе не используется. Тепловые устройства (11L, 11R) в трактах первичной подготовки воздуха наддува работают в режиме, противоположном режиму рециркуляции ГК, что способствует повышению эффективности термодинамической балансировки ПКУ. Проходящий по ним воздух не подается в ГК, а перепускается в теплообменные клапанные узлы САРД. При этом тепловой процесс в ГК реализуется теплообменными устройствами, установленными в контурах рециркуляции (не показаны) с подачей в них теплоносителя от системы холодного и горячего теплоносителя (ж5-ж8а, пояснена ниже) в необходимой пропорции. В таком режиме выходные клапаны, в соответствующем исполнении клапанных узлов САРД, должны быть открыты. Входные клапаны могут находиться в произвольном положении, поскольку наддува ГК не происходит. При необходимости кратковременного использования режима изолированной рециркуляции в полете, например для оттаивания ТА в теплообменных клапанных узлах САРД в течение 10-20 секунд путем кратковременного реверса ПКМ, входные клапаны должны быть закрыты, а подача теплоносителя ж5-ж8а скорректирована.

Узел режима изолированной рециркуляции (см. фиг. 4: 4L и точки А и F воздушных контуров В2 и В6) организует требуемый контур подачи воздуха нагнетания путем закрытия заслонки (22) и открытия (21). При этом воздух наддува (В2 и В5) не поступает в ГК, но контуры испарителей и конденсаторов ПКУ работают.Работает также тракт подготовки воздуха наддува (точки: А→11L→12L→В→С→D→В7) для повышения эффективности термодинамической балансировки ПКУ. При отсутствии в процессе изолированной рециркуляции потребителей хладагента одного теплоназначения («тепла» при рециркуляции на охлаждение, или «холода» при рециркуляции на обогрев) от системы холодного и горячего теплоносителя соответствующие магистрали ж5 и жб или ж7, ж7а, ж8, ж8а могут отключаться путем остановки соответствующих циркуляционных насосов (23) (пояснения см. ниже) или перепуска теплоносителя вентилями 18, 19.

Режим изолированной рециркуляции обеспечивает возможность охлаждения или обогрева воздуха в ГК при необходимости ускоренной тепловой предполетной подготовки самолета или при аварийном или штатном закрытии входных клапанов отвода воздуха САРД. Перед этим процессом воздух в ГК и кабине пилотов должен быть полностью обновлен. Рециркуляция воздуха в кабине пилотов после полной замены воздуха в ее объеме должна выполняться независимо от рециркуляции в остальном объеме ГК. Для этого СКВ предварительно должна некоторое время проработать в обычном режиме. Структура рециркуляционного контура кабины пилотов в данном случае не конкретизируется. Проектировочной сложности этот контур не представляет. В полетных условиях он должен быть переведен в режим подачи и обработки только свежего воздуха, если это требуется по техническому регламенту.

Подача дополнительного воздуха нагнетания в теплообменную камеру кормового клапанного узла САРД в режиме изолированной рециркуляции и в штатном режиме термодинамической балансировки ПКУ производится по схеме: точки А→F→ЗУ2L→D→теплообменную камеру переднего клапанного узла САРД. При этом заслонка (21) закрыта при штатной работе СКВ и открыта в процессе изолированной рециркуляции, на пропуск воздуха В2 для смешения в точке D с дополнительным воздухом.

Подача воздуха наддува в гермокабину и кабину пилотов в штатном режиме СКВ происходит по схеме: A→11L→12L→В→С→22 (открыта)→Е→В5 и В4. Заслонка 21 закрыта.

В СПВН используется система отвода части тепловой энергии контуров конденсаторов и испарителей реверсивных ПКУ для устройства независимых от режима работы ПКУ сетей холодного (X) и горячего (Г) теплоносителя (СХГТ) (Фиг. 4). Это может быть реализовано в одном предпочтительном варианте путем непосредственного отведения части теплоносителя из вторичных жидкостных контуров испарителей и конденсаторов ПКУ (Фиг. 4, 4L). Контуры вторичного теплоносителя ПКУ формируются с помощью фреоново-жидкостных ТА, один из которых (20а) устанавливается в магистрали теплоносителя прямого участка термодинамического цикла ПКУ, второй (20б) в магистрали теплоносителя обратного участка термодинамического цикла ПКУ.

В другом предпочтительном варианте СХГТ организуется путем отвода части тепла от контуров вторичного теплоносителя ПКУ с помощью вспомогательных промежуточных контуров через жидкостно-жидкостные ТА (4в, 4г). Их теплоноситель и используется в магистралях СХГТ. Температурные режимы во вспомогательных контурах противоположны, поскольку они связаны с противоположными по теплоназначению фреоновыми контурами ПКУ и могут меняться (Х/Г→Г/Х) при реверсе ПКУ с охлаждения на обогрев и обратно. Далее рассматривается второй предпочтительный вариант, в котором проще осуществлять управление СХГТ и СПВН в целом.

Разделение горячего и холодного теплоносителя вспомогательных контуров ПКУ в СХГТ производится блоком (4д), состоящим из двух распределительных 4-х ходовых клапанов, перемещение которых механически или электромеханически синхронизировано с 4-х ходовым вентилем (24) реверса ПКУ (пунктирная линия на фиг. 4 блока 4а). От блока разделения горячего и холодного теплоносителя (4д) отходят прямые и обратные магистрали холодного и горячего теплоносителя к распределенным по СКВ потребителя ж5-ж8 и по магистралям ж7а, ж8а в тракт первичной подготовки воздуха наддува (только холодные магистрали). Регулирование теплопотребления от каждой магистрали бортовыми тепловыми системами в предпочтительном варианте постоянного расхода в магистралях производится с помощью байпасов перепуска с плавно регулируемыми 3-х ходовыми вентилями (18) и (19).

Сети горячего и холодного теплоносителя дают возможность независимо от режима работы ПКУ изменять теплоназначение (охлаждение/нагрев) и производительность пространственно-разнесенных ТА СКВ. Это обеспечивает гибкое и независимое управление кондиционированием разных отсеков гермокабины ТА и частичную утилизации тепла обратного участка термодинамического цикла ПКУ. Эти сети полностью задействованы в режиме изолированной рециркуляции. В таком режиме может работать одна из линий (горячая или холодная), другая отдает/принимает тепло в тракте первичной подготовки воздуха наддува и передает его в теплообменные клапанные узлы САРД по схеме, изложенной выше.

В ПКУ используется байпасные петли в контурах обратных участков парокомпрессионного цикла ПКУ на чертеже (Фиг. 1) которые отделяют переключением 3-х ходовых вентилей (4е) левую и правую ПКУ от этих контуров и замыкают эти контуры по кольцевым схемам (см. Фиг. 4 для левой части СПВН): G→4е→Н→23→4г→М→N→13L→16а (кормовой клапанный узел)→16в (передний клапанный узел)→обратная магистраль ж14→G. Аналогичная кольцевая схема образуется для правой части СПВН. Кольцевые схемы обеспечивают питание потребителей в режиме охлаждения за счет отвода поглощаемого ими тепла через ТА в теплообменных клапанных узлах. В таком случае ПКУ выключаются, а блоки разделения горячего и холодного теплоносителя (4д) (Фиг. 4) устанавливаются в положении питания холодных линий от контуров обратного участка термодинамического цикла ПКУ. ТА в кормовом клапанном узле САРД продувается смесью удаляемого из ГК и дополнительного воздуха, в переднем - удаляемым из ГК воздухом, который на высоте крейсерского полета магистральных самолетов приобретает низкую температуру в теплообменных камерах САРД вследствие расширения за входными клапанами. Это может обеспечить в ряде длительных режимов полета холодоснабжение СКВ без включения в работу ПКУ. Отводы холодного контура СХГТ: I→29→ж8а→J→11L→L→ж7а→К питают контур предварительной подготовки воздуха наддува за ЭН. Обратный клапан (30) исключает «паразитическое» параллельное течение хладоносителя при выключенном насосе (23) по контуру прямого участка парокомпрессионного цикла ПКУ, а также дает возможность поддерживать темперный режим ГК в допустимых пределах при отказе ПКУ.

1. Система подготовки воздуха наддува гермокабины самолета на основе парокомпрессионных установок с вторичным теплоносителем, характеризующаяся тем, что содержит по меньшей мере один воздухозаборник, по меньшей мере один электронагнетатель, по меньшей мере один тракт первичной подготовки воздуха наддува, в который входит узел организации режима изолированной рециркуляции воздуха гермокабины, по меньшей мере одну парокомпрессионную установку, в которую входят по меньшей мере одна реверсивная инверторная парокомпрессионная машина с жидкостным вторичным теплоносителем, по меньшей мере два жидкостно-жидкостных теплообменных аппарата, блок разделения горячего и холодного теплоносителей, магистрали контура теплоносителя прямого и обратного участков парокомпрессионного цикла, при этом система подготовки воздуха наддува также содержит воздуховоды, систему автоматического регулирования давления, которая содержит клапанные узлы, в которые входят входной клапан, теплообменная камера с воздушно-жидкостным теплообменным аппаратом, система противообледенения и влагоудаления, система фильтрации воздуха и выходной клапан.

2. Система подготовки воздуха наддува гермокабины самолета по п. 1, характеризующаяся тем, что теплообменная камера клапанного узла содержит два раздельных воздушно-жидкостных ТА.

3. Система подготовки воздуха наддува гермокабины самолета по п. 1, характеризующаяся тем, что теплообменная камера клапанного узла содержит спаренный воздушно-жидкостный ТА подготовки воздуха наддува гермокабины.

4. Система подготовки воздуха наддува гермокабины самолета по п. 1, характеризующаяся тем, что в магистраль контура теплоносителя обратного участка парокомпрессионного цикла парокомпрессионной установки дополнительно введен вентиль байпасной петли.



 

Похожие патенты:

Турбокомпрессорная система для извлечения энергии из двигателя воздушного летательного аппарата. Турбокомпрессорная система имеет турбокомпрессорный узел с турбиной, механически соединенной по меньшей мере с одним компрессором.

Изобретение относится к системе жизнеобеспечения самолета - авиационной системе кондиционирования воздуха (СКВ). Система кондиционирования воздуха содержит по меньшей мере один воздухозаборник со связанной с ним жидкостной системой непосредственного охлаждения бортовых тепловыделяющих блоков-потребителей, по меньшей мере один электронагнетатель, по меньшей мере одну теплообменную систему подготовки воздуха наддува, по меньшей мере одну парокомпрессионную холодильную установку, в состав которой входят по меньшей мере одна реверсивная инверторная парокомпрессионная машина с внешним компрессором, четырехходовой клапан, жидкостно-жидкостные теплообменные аппараты и смесительное устройство, по меньшей мере одну систему отбора тепла от маршевой двигательной установки, состоящую из жидкостного радиатора на обечайке компрессора высокого давления маршевой двигательной установки, жидкостного радиатора на внутренней стороне обтекателя воздухозаборника маршевой двигательной установки, воздушно-жидкостного теплообменника, системы подачи и распределения воздуха наддува гермокабины, систему рециркуляции воздуха, систему автоматического регулирования давления, включающую модифицированную клапанную группу удаления воздуха, эжекторный смеситель-дозатор удаляемого воздуха из гермокабины и воздуха, подводимого от электронагнетателя, по меньшей мере один регулятор расхода добавочного воздуха, по меньшей мере один узел организации режима изолированной рециркуляции гермокабины.

Изобретение относится к системе кондиционирования кабины летательного аппарата. Система кондиционирования воздуха для герметизированной кабины летательного аппарата содержит модуль (3) отбора воздуха, выполненный с возможностью отбора окружающего воздуха снаружи летательного аппарата, модуль (5) сжатия воздуха, выполненный с возможностью сжатия отбираемого потока (F1) воздуха, и модуль (10) охлаждения воздуха, выполненный с возможностью охлаждения потока (F2, F3) сжатого воздуха при помощи криогенной текучей среды.

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам кондиционирования воздуха на летательных аппаратах. Система кондиционирования воздуха отсека для пассажиров летательного аппарата содержит контур подачи воздуха, соединяющий, по меньшей мере, один канал входа наружного воздуха с, по меньшей мере, одним выходным каналом распределения воздуха, выходящим в отсек.

Изобретение относится к системам обогрева салона летательного аппарата. Система обогрева (50) салона (2) летательного аппарата (1) содержит кольцевой теплообменник (10), размещенный вокруг выхлопного трубопровода (21) турбинного двигателя (20) и в которой циркулирует теплоноситель (14) и окружающий воздух (25).

Система (10) охлаждения и/или нагрева устройств воздушного судна (ВС), подлежащих охлаждению и/или нагреву, содержит первую индивидуальную систему (20, 22) охлаждения и/или нагрева, выделенную для первого устройства (12, 14) ВС, подлежащего охлаждению и/или нагреву, и вторую индивидуальную систему (24, 26), выделенную для второго устройства (16, 18) ВС, подлежащего охлаждению и/или нагреву.

Изобретение относится к устройству для обслуживания пассажиров воздушного судна, предназначенному для приема продуктов, подлежащих хранению в охлажденном состоянии.

Изобретение относится к комбинации крыло-двигатель, имеющей крыло и двигатель, самолету с крылом, а также секции крыла самолета с канальной структурой отводимого от двигателя воздуха.

Изобретение относится к системе и способу индивидуального кондиционирования воздуха в различных частях салона воздушного судна посредством нагрева и испарительного охлаждения.

Изобретение относится к авиационной системе кондиционирования воздуха. Система подготовки воздуха наддува гермокабины самолета характеризуется тем, что содержит воздухозаборники, электронагнетатели, тракты первичной подготовки воздуха наддува. Упомянутые тракты включают в себя узлы организации режима изолированной рециркуляции воздуха гермокабины. Система также содержит парокомпрессионные установки, в которые входят реверсивные инверторные парокомпрессионные машины с жидкостным вторичным теплоносителем, жидкостно-жидкостные теплообменные аппараты, блок разделения горячего и холодного теплоносителей, магистрали контура теплоносителя прямого и обратного участков парокомпрессионного цикла. Система также содержит воздуховоды, систему автоматического регулирования давления, которая содержит клапанные узлы, в которые входят входной клапан, теплообменная камера с воздушно-жидкостным теплообменным аппаратом, система противообледенения и влагоудаления, система фильтрации воздуха и выходной клапан. Изобретение повышает энергетическую и топливную эффективности СКВ. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх