第5章 座舱增压供气源

1、航空保障技术与工程课程安排：12-19 周学 时 ：32 讲 师 ：刘磊 Page 2第五章第五章 座舱增压供气源座舱增压供气源 飞行器环境控制系统飞行器环境控制系统座舱增压供气系统座舱增压供气系统座舱空调系统座舱空调系统座舱压力座舱压力控制控制增压增压供气源供气源加温加温制冷制冷加湿加湿除湿除湿空气空气净化净化Page 3增压供气源增压供气源 简介简介 定义：定义：是座舱增压和空气调节系统空气增压的源泉，提供给飞机座舱压缩空是座舱增压和空气调节系统空气增压的源泉，提供给飞机座舱压缩空气，使座舱产生余压，并保持座舱的正常通风和温度调节。气，使座舱产生余压，并保持座舱的正常通风和温度调节。 组成

2、组成：增压供气源：增压供气源+供气参数控制装置供气参数控制装置 要求：要求： 1. 在各种飞行状态下，在各种飞行状态下，座舱增压供气源的出口压力均须大于座舱内的压力，座舱增压供气源的出口压力均须大于座舱内的压力，两者之间的压力差值应不小于空调系统的总阻力值；两者之间的压力差值应不小于空调系统的总阻力值； 2. 座舱增压供气源的座舱增压供气源的可用供气量应大于座舱需要的用气量可用供气量应大于座舱需要的用气量； 3. 要考虑增压供气源所供出的要考虑增压供气源所供出的清洁度清洁度等问题。等问题。控制装置控制装置对空调系统的供气量、供气压力和供气温度进行控制和限制。对空调系统的供气量、供气压力和供气温

3、度进行控制和限制。 1. 绝对压力调节装置绝对压力调节装置 2. 涡轮膨胀比调节装置涡轮膨胀比调节装置 3. 供气量调节装置和限流装置供气量调节装置和限流装置Page 45.1 5.1 座舱增压供气源的基本形式座舱增压供气源的基本形式 目前，作为座舱空气调节系统增压供气源的有以下三种形式： 1. 发动机压气机发动机压气机 2. 飞机动力装置传动的增压器飞机动力装置传动的增压器 3. 空气涡轮驱动的离心式增压器空气涡轮驱动的离心式增压器 5.1.1 5.1.1 发动机压气机发动机压气机 图图 5.15.1发动机压气机引气发动机压气机引气Page 5 发动机高、中级引气发动机高、中级引气：为把从发

4、动机引气对飞机功率消耗和燃油消耗降到最低。在大多数飞行条件下，空气由中压级引出，当中压级压力不足时，由压气机的最后一级引出。图图 5.2 5.2 发动机高、中级压气机引气发动机高、中级压气机引气Page 6发动机压气机直接引气的优缺点：发动机压气机直接引气的优缺点：优点优点 缺点缺点简单，出口压力较高，不需要增简单，出口压力较高，不需要增压和传动组件，故组成的系统质压和传动组件，故组成的系统质量较轻。量较轻。从发动机压气机抽出空气对从发动机压气机抽出空气对发动机性能有所影响；发动机性能有所影响；供气压力受发动机工况（如供气压力受发动机工况（如发动机转速、喘振放气）的发动机转速、喘振放气）的影响

5、；影响；供出的空气可能受到发动机供出的空气可能受到发动机中燃料燃烧产物以及华油泄中燃料燃烧产物以及华油泄露等污染（尤其是高压级引露等污染（尤其是高压级引气）。气）。Page 75.5.1.2 1.2 飞机动力装置传动的增压器飞机动力装置传动的增压器容积式容积式离心式离心式工作原理工作原理吸收一定容量的空气并继吸收一定容量的空气并继而压缩和输入增压管路中。而压缩和输入增压管路中。如图5-3 转子式增压器使进入增压器的空气产生动使进入增压器的空气产生动能，增压器叶轮旋转时吸入能，增压器叶轮旋转时吸入的空气不仅被加速，而且在的空气不仅被加速，而且在离心力的作用下不断被压缩，离心力的作用下不断被压缩，

6、在扩压器内动能转变为压力在扩压器内动能转变为压力能。能。如图5-4特点特点1.有活塞式、叶片式、转子式和螺杆式。2. 它的使用高度一般不超使用高度一般不超过过1012km3.功率上比较浪费，低空飞行时候，供气量太大，需要排入大气。1.供气量大，叶轮转速高，适合座舱用气量大的飞机；2.功率上也是比较浪费的Page 8属于机械式增压器属于机械式增压器工作原理：工作原理：增压器转子之增压器转子之间保有极小的间隙而不直间保有极小的间隙而不直接连接，转子由两个大小接连接，转子由两个大小相同、互相啮合的齿轮转相同、互相啮合的齿轮转动，转动起来方向刚好相动，转动起来方向刚好相反，产生压缩空气的动作。反，产生

7、压缩空气的动作。 机械增压优点：结构简单、布局容易，工作温度机械增压优点：结构简单、布局容易，工作温度较低，不需要单独的冷却和润滑系统；较低，不需要单独的冷却和润滑系统； 缺点：会消耗发动机的功率。缺点：会消耗发动机的功率。Page 9图图 5.3 转子式增压器转子式增压器容积式增压器罗茨型容积式压气机锁闭活门单向活门控制器执行机构放气式供气量调节器Page 10图图 5.4 离心式增压器离心式增压器离心式增压器Page 11机械式增压器机械式增压器增压器里面只有一个离心式增压器里面只有一个离心式叶片，在高速旋转的过程中叶片，在高速旋转的过程中压缩空气。压缩空气。Page 125.1.3 5.

8、1.3 空气涡轮驱动的离心式增压器空气涡轮驱动的离心式增压器原理原理 ：涡轮由发动机压气机提供的空气驱动，离心式压气机由涡轮驱动。动力涡轮节气门离心式增压器图图 5.5 空气涡轮驱动的离心增压器空气涡轮驱动的离心增压器优点优点可以提供清洁空气；供气压力不受发动机工况的影响，能保证座舱的正常增压，从发动机引出的空气量和压力可以调节，功率浪费比较小缺点缺点结构复杂，质量较大，供气压力较低Page 13离心式压气机实物图离心式压气机实物图Page 14离心式压气机转子实物图离心式压气机转子实物图Page 15 对于飞行高度超过对于飞行高度超过25km25km的密闭式座舱，一般采用存储式液态或气态的空

9、的密闭式座舱，一般采用存储式液态或气态的空气、氧气或氮气作为增压源，因为这种不受高度的限制气、氧气或氮气作为增压源，因为这种不受高度的限制 专用座舱增压器，专用座舱增压器，主要用于大气通风式座舱。主要用于大气通风式座舱。1. 发动机压气机发动机压气机2. 飞机动力装置传动的增压器飞机动力装置传动的增压器3. 空气涡轮驱动的离心式增压器空气涡轮驱动的离心式增压器总结：总结： Page 16分析和计算座舱增压和空气调节系统分析和计算座舱增压和空气调节系统 5.2 5.2 发动机压气机的出口参数发动机压气机的出口参数 大多数飞机都采用发动机压气机作为座舱增压供气源，因此要确定压气机的出口参数，即供气

10、压力和供气温度。 一般情况下，发动机压气机的出口参数由发动机研制单位提供，或研制单位提供发动机的特性曲线，进行计算。 5.3 5.3 供气系统供气系统压力压力的控制和限制的控制和限制 5.4 5.4 供气系统供气系统流量流量的控制和限制的控制和限制 5.5 5.5 供气系统供气系统温度温度的控制和限制的控制和限制Page 175.3 5.3 供气系统压力的控制和限制供气系统压力的控制和限制 压力调节的方式压力调节的方式 1. 飞机空调系统在冷热路之前的总供气导管上设置了一个绝对压力调节器，以控制系统的压力； 2.冷却装置上设置了一个涡轮膨胀比调节器，以防止涡轮过速； 3. 有的系统装有限流装置

11、，以控制和限制系统的流量和压力，并防止涡轮过速。 本文将介绍绝对压力调节装置绝对压力调节装置和涡轮膨胀比调节装置涡轮膨胀比调节装置。Page 185.3.1 5.3.1 绝对压力调节装置绝对压力调节装置定义定义：是一种能将压气机出口绝对压力控制在某一定值的调节器，实际上是一种减压装置，使系统起到减压和保持出口绝对压力稳定的作用。 使用后，虽然压气机入口压力变化较大，但是出口压力可保持不变。分类分类 直接式直接式绝对压力调节器间接式间接式绝对压力调节器利用传感元件传感元件和和驱动元件驱动元件（感压箱和弹簧）直接控制调节机构（活门），使出口压力保持不变；驱动元件和调节机构之间一般采用直接机械连接。

12、见图5-8借助外界能源外界能源间接去控制调节机构。见图5-9Page 19图图 5.8 直接式绝对压力调节器直接式绝对压力调节器弹簧感压箱活门弹簧片Page 20图图 5.9 间接式绝对压力调节器间接式绝对压力调节器球形活门真空波纹管引导活塞调节活门压差波纹管定径孔Page 215.3.1 5.3.1 涡轮膨胀比调节装置涡轮膨胀比调节装置定义定义：保持涡轮膨胀比为一个常值，使涡轮冷却器有良好的运转条件和工作条件，并防止涡轮过速。当涡轮出口压力变化不大时，它可使涡轮入口压力接近并保持一个常值，同时通过涡轮冷却器的流量也接近于常量。图图 5.10 涡轮膨胀比调节器涡轮膨胀比调节器热交换器涡轮冷却器

13、热交换器风扇调节机构真空压感箱活动杆薄膜活门执行机构薄膜膜片活门节气门导管Page 225.4 5.4 供气系统流量的控制和限制供气系统流量的控制和限制分类分类：1. 用供气量调节器供气量调节器进行调节 2. 装限流装置限流装置 限制流量图图 5.11 带供气量调节器的气源系统带供气量调节器的气源系统供气量调节器发动机压气机锁闭活门单向活门Page 235.4.15.4.1供气量调节装置供气量调节装置直接式供气量调节器直接式供气量调节器间接式供气量调节器间接式供气量调节器绝对压力调节器与临界文氏管串联，当临界文氏管入口压力不变时，通过临界文氏管的流量基本不变，且受入口温度影响较小，是能够控制流量稳定的调节器。由文氏管、控制腔和执行机构等组成。只能控制文氏管的压差，不能控制入口压力和温度，因此这种调节器的流量将随高度增加而减小，但是变化平稳，能够满足一般飞机座舱供气量的实际需要。5.4.2 5.4.2 限流装置限流装置在有些飞机的空调系统中，冷却装置之前设置限流环限流环或临界文氏管临界文氏管。 限流环：用于气流减压或限流； 临界文氏管：对气流限流，以防止供给座舱的气流过多。