A320飞机空调系统工作原理与维护分析

Civil Aviation University of China毕 业 设 计(论文)专 业：飞行器动力工程 学 号： 121130151 学生姓名： 司 宇 所属学院： 继续教育学院 指导教师： 徐美健 二一五年 十 月中国民航大学本科生毕业设计(论文)A320 飞机空调系统工作原理与维护分析A320 Airplane Air Condition System Working Principle and Maintenance Analysis专 业：飞行器动力工程学生姓名： 司宇学 号： 12110151学 院： 继续教育学院指导教师： 徐美健2015 年 10 月创见性声明本人声明：所呈交的毕业论文是本人在指导教师的指导下进行的工作和取得的成果，论文中所引用的他人已经发表或撰写过的研究成果，均加以特别标注并在此表示致谢。与我一同工作的同志对本论文所做的任何贡献也已在论文中作了明确的说明并表示谢意。毕业论文作者签名： 签字日期： 年 月 日本科毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解中国民航大学有关保留、使用毕业设计（论文）的规定。特授权中国民航大学可以将毕业设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）的复印件和磁盘。（保密的毕业论文在解密后适用本授权说明）毕业论文作者签名： 指导教师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日-摘 要飞机空调系统是飞机中一个重要的系统，其基本任务是使飞机的座舱和设备舱在各种飞行条件下具有良好的环境参数，与飞机在飞行过程中人员的正常工作和生活以及设备的正常工作有着直接关系。空调系统遍布飞机驾驶舱、客舱、货舱和电子设备舱等，管路、部件、系统结构繁多，在使用过程中，很容易出现各种问题。 本篇论文首先通过对飞机空调系统进行了一个概述性的描述，说明了人体会环境参数的要求。然后以空客320飞机空调系统为例，对A320飞机空调系统以及部件进行了详细的介绍。最后对A320飞机空调系统常见的故障进行了分析并且提出了排故措施。在提高对飞机空调系统的认知度的同时，也为以后的工作提供了参考资料，减少了不必要的资源的浪费。关键词：空调系统；工作原理；使用维护；故障分析-ABSTRACTThe air condition system is a very important system in an aircraft. The main function of this system is to maintain a suitable parameter during flight in the pressure zones. It directly affects humans and equipments working. Air condition system distributes in many components like cockpit, cabin, cargo and electronic compartment. It has a high possibility to get malfunction because of its complicated ducts, components and structure. Firstly, a summary of air condition system is introduced. It provides humans requirement of environment parameters. Secondly, airbus 320 air condition system and its components are introduced in detail. At last, several kinds of common failures are analysed and the relative troubleshooting procedure is advised. It can help people understand the aircraft air condition system, provide reference media and save the resources at the same time.Key Words: Air conditioning system；Working principle； The using of maintenance； Failure Analysis ii目 录第 1章 绪论 .11.1 空调系统产生的原因 .11.2 空气循环制冷系统的优点 .1第 2章 A320 空调系统介绍及工作原理 .32.1 空调系统的组成与功用 .32.2 空调系统的分系统的组成与功用 .62.3 空调系统的工作原理 .9第 3章 空调组件（PACK）的超温故障分析 .123.1 PACK 组成及工作原理 .123.3 故障树 .14第 4章 A320 空调系统常见故障维护 .154.1 驾驶舱或客舱温度过高 .154.2 客舱异味故障分析与排除 .164.3 流量控制活门故障分析与维护 .174.4 电子设备通风系统故障 .184.5 座舱压力不能保持 .194.6 气滤及类气滤部件的故障分析与维护 .204.7 空调系统其他故障分析与维护 .21第 5章 总结 .22参考文献 .23致 谢 .24中国民航大学本科生毕业设计（论文）1第 1章 绪论1.1 空调系统产生的原因早在 1909 年 8 月法国的飞行员路易.布莱里奥成功飞越英吉利海峡，由于当时飞机的飞行高度不高，飞机的承载效率不高，飞机的技术不够成熟。因此在早期的航空飞行员与旅客只能裹着厚厚的保暖服飞行，直至 1936 年空调系统开始装载在飞机上，飞行员们和旅客才能从极端的飞行环境中解脱出来。由于空气是有重量的，所以能产生压力，地球引力的作用是使空气分布很不均匀，越接近地球表面空气的密度也越大，所以大气的压力也越大，随着高度的增加，大气的压力下降。低气压对人体本身也有危害，随着大气压力的降低，人体会出现高空的胃肠胀气、组织气肿等高空减压症。压力降低，体内的气体过饱和游离形成气泡，阻碍血液流通并压迫神经，导致关节和头部疼痛，若高度升至 19200 米时，大气压力为 47m m H g，水的沸点为 37，这等于人体的正常体温，如果人体暴露在该环境下，体内的液体将会沸腾汽化导致皮肤水肿，人体温度将降低至难以生存。高空环境的另外两个因素是缺氧和低温，平流层的温度大致在-56.5；飞行高度增加，大气压力减少，空气密度减少，单位体积的空气含量减少至直接导致人体血液中的氧气饱和度降低，从而导致高空缺氧。从 6km 高度属于严重缺氧高度，会发生身体代谢功能严重障碍；到 7km 高度，人体的代偿活动已不足以保证大脑皮层对氧的最低需要量，人大脑会迅速出现意识丧失，产生突然虚脱。民航客机一般在对流层飞行，对流层的特点是：空气温度随高度增加而均匀降低，平均梯度为 6.5/km；空气湿度随高度增加而迅速减小。高度为 6km 时，水蒸气含量只有地面的 1/10，高于 9km 后，大气中含水量极少；大气中的固态杂质也随高度增加而迅速减少。大气压力随高度增加而降低给飞行带来的主要困难是缺氧和低压，此外，压力变化速率太大也会给人的生理造成严重伤害。从 1903 年莱特兄弟进行人类历史上的首次成功的将飞机飞离地面几米高，到今天的民航固定翼客机运行在一万米高空左右的对流层到平流层底部。为使驾驶员能够生存并提高驾驶时的舒适度以及提高座舱的舒适度，空调系统在飞机上的运用随着飞行高度、飞行速度的增加也在不断革新。空调系统的作用是：产生压力、调节温度、提供氧气。1.2 空气循环制冷系统的优点飞机上使用的制冷系统有空气循环和蒸发循环两种基本类型：空气循环制冷系中国民航大学本科生毕业设计（论文）2统是以空气为制冷工质，以逆布雷顿循环为基础的；蒸发循环制冷系统是以在常温下能发生相变的液态制冷剂为工质，是建立在卡罗循环的基础上的。空气循环制冷系统通过压缩空气在膨胀机中绝热膨胀获得低温气流实现制冷，其理想的工作过程包括等熵压缩、等压冷却、表 1-1 不同高度人体生理反应高度（ft）含氧饱和度 症状8000 90%以上 无明显反应10000 90% 长期停留会出现头痛、疲劳15000 81% 昏昏欲睡、头痛、嘴唇指甲发紫，视力、判断力减弱，脉搏、呼吸加快22000 68% 出现惊厥25000 50% 不供氧则 5 分钟后失去知觉等熵膨胀及等压吸热四个过程，与蒸发循环制冷的四个工作过程相近。两者的区别在于：空气制冷循环中空气不发生相变，无法实现等温吸热；空气的节流冷效应应很低，降压制冷装置是以膨胀机代替节流阀。目前大型飞机都是采用空气循环系统制冷的，该系统有冷热两部分气体管路组成，两支管路的气体都是来自发动机的压气机引气，飞行员根据季节特点及航路中的不同需要，旋转空调面板的温度调节旋钮到合适的位置，温度控制器接到飞行员的输入指令后，与接收到的管道温度传感器和座舱温度传感器进行比较，是加温还是降温，从而控制到达混合室的冷空气和热空气的比列，得到满足人体生理和工作需要的座舱空气。热通道较简单，就是发动机引来气体中的一部分，经过调节活门直接到达输送到混合腔的通路，各种空气循环制冷系统主要冷路的设计实现上，根据冷路系统中涡轮冷却器的类型可将空气循环制冷系统分成三类：涡轮风扇式、涡轮压气机式及涡轮压气机风扇式。其中涡轮压气机风扇式制冷系统是前两者的组合，结合了前两者的优点。目前飞机上制冷主流采用的都是空气循环,其优点在于：第一制冷工质的环保和无变相变性。空气是天然的工质，无毒无害，对环境没有任何破坏作用，而且可以随时实地自由获取。制冷循环中空气只起着传递能量的作用，无论是它的化学成分还是物理相态都不发生变化，这是区别于其他工质作为制冷剂的制冷循环的最明显的特征。采用节能的直接冷却系统，空气即使制冷剂又是载冷剂，供冷无需热交换中国民航大学本科生毕业设计（论文）3器，冷空气直接进入需要冷却的环境消除热负荷，系统正压。运用在航空上，就地取材，省去了单独的压缩机以涡轮喷气发动机的压气机代替，同时也解决了客舱增压及换气的问题。第二制冷范围宽，低温下运行性能优良。空气制冷循环可以满足零摄氏度以上负一百四十度的要求，尤其在-72 摄氏度以下时其制冷性能比蒸发循环系统好,而现代大型飞机运行时从地面到一万米高空,温度变化很大从而空气制冷循环机较宽的温度制冷范围刚好满足其要求。第三空气制冷设备可靠性高、维护方便，空气制冷装置结构简单，可靠性高，安全性好，制冷剂可随时随地自由获得补充，不必担心泄漏问题；另外空气制冷循环装置拆装、移动方便