飞机结构与机械系统课件 气源系统的控制与监控

M3飞机结构与系统M3.3.5.2气源系统的控制与监控气源系统的控制与监控课时：2学时123M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控气源系统的控制可以通过驾驶舱气源控制面板人工控制，但是现代民航客机一般都通过气源控制器自动控制。

每个发动机引气系统都有独立的气源控制器，其作用是接收引气压力、温度及渗漏探测器的信号，从而监视气源系统的状态并控制气源系统的活门开关，比如根据引气压力高低控制HPV开关，根据飞机状态控制交输活门的自动开关等。123（1）压力与温度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控由于发动机压气机的出口参数随飞行高度、飞行速度和发动机工况等有较大的变化，为了减少气源系统供气参数的波动，在发动机压气机的引气管路上设置了相应的控制和调节装置，从而使得在飞机飞行的各阶段和地面工作时，气源系统的供气压力、温度及流量在规定的范围之内。另外，系统中还设置空气清洁器，控制引气的清洁度，因为空气清洁器会将一部分引气排出，因此应将空气清洁器设置在流量调节元件的上游。123（1）压力与温度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控引气系统的压力调节由压力调节和关断活门实施，压力调节和关断活门是由压力调节器控制的电控气动活门，下面以B737/800的压力调节与关断活门为例，说明压力调节和关断活门实施引气压力调节的原理。123（1）压力与温度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控从图中可以看出，该活门由蝶形关断活门、气动作动器、引气调节器等几部分组成。关断活门是一个蝶形活门，由气动式作动器驱动，作动筒由筒体、活塞、返回弹簧和传动杆等部件组成，通过活塞上腔（A腔）压力、下腔（B腔）压力与弹簧作用力相比较，控制活塞的移动，当活塞下移时通过传动杆可将活门打开，反之，使活门关闭。123（1）压力与温度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控引气调节器通过控制活门作动器控制腔（A腔）内的压力来控制活门的开度。当引气电门处于"OFF"位时，锁定电磁活门的关闭线圈通电，球阀钢珠上移并由保持簧片保持在上位，控制器A腔接外界空气，蝶形关断活门在返回弹簧的作用下处于关闭状态。123（1）压力与温度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控当引气电门处于"ON"位时，锁定电磁活门的打开线圈通电，球阀钢珠下移并被保持簧片保持在下位，将关断活门上游的增压空气经基准压力调节器、锁定电磁活门引入活门作动器的A腔。基准压力调节器将上游来的增压空气调压（24psi）后，作用在作动器活塞的上部，克服弹簧力而使活塞向下移动，将活门打开，增压空气经活门向下游流去。123（1）压力与温度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控随着气流的流动，活门下游压力增大，使得作动器活塞下腔（B腔）的压力随之增大，活塞在上、下腔压力与弹簧力作用下平衡于某一位置，从而使调节活门处于某一开度，将活问下游压力保持在一定值（45psi）。123（1）压力与温度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控过压电门起超压保护作用，当关断活门上游压力超过极限值（180psi）时，过压电门触点换位，使锁定电磁活门的关闭线圈通电，球阀钢珠由下向上移动，关断控制气路，使作动器的A腔通大气，关断活门在返回弹簧的作用下自动关闭，此过程称为引气超压自动关断。123（1）压力与温度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控反流电门则起反流保护作用，当头断浩门下游管道压力比上游管道压力高时（一股为0.18psi），反流电门触点转换，使锁定电磁活门的关闭线圈通电，球阀钢珠由下向上移动，关断控制气路，使作动器的A腔通大气，关断活门在返回弹簧的作用下自动关闭，此过程称为引气反压关断。123（1）压力与温度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控引气气流从压力调节和关断活门送入下游的风扇预冷器，风扇预冷器的冷源为发动机风扇引气。来自发动机压气机的高温空气通过预冷器后，可将其温度控制或限制其温度在一定范围之内。压力调节和关断活门接受下游引气管道恒温器和超温电门的控制，完成对引气的温度限制。123（1）压力与温度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控恒温器对关断活门下游的引气起限温作用。当风扇预冷器出口的温度达到调定值时，恒温器内充填的滑油受热膨胀；操纵恒温器内的一个球形活门打开，使活门作动器的A腔放气，减小活门开度，减小引气流量，限制预冷器下游引气温度不超过调定值（450F）。123（1）压力与温度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控当风扇预冷器出口的气流温度达到最高设定值（490T）时，超温电门闭合，使锁定电磁活门的关闭线圈通电，钢珠由下向上移动，关断控制气路，使作动器的A腔通大气，关断活门在返回弹簧的作用下自动关闭，此过程称为引气超温自动关断。123（1）压力与温度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控预冷器系统的作用是调节引气温度，防止高温损伤引气管道附近的相邻部件。预冷器控制阀传感器将预冷器下游的热路空气温度信号传给预冷器控制阀，预冷器控制阀将根据此传感器的信号调节阀门的开度，通过控制冷却空气的流量来调节预冷器下游发动机引气的温度。123（1）压力与温度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控预冷器控制系统可调节发动机引气的温度，如图所示，其主要组成部件包括损冷器、预冷器控制阀（风扇阀）及预冷器控制阀传感器。预冷器位于PRSOV的出口管路它实际上是一种又流式空气一空气热交换器其冷路空气来自于发动机风扇引气，热路空气是发动机压气机引气。预冷器利用发动机风扇的冷路空气，对发动机引气进行冷却，从而调节引气的温度。123（1）压力与温度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控预冷器控制阀传感器可感受预冷器下游发动机引气的温度，当温度升高到某一特定值时，传感器探头内部的油膨胀，通过作动杆使球阀开始打开，随着温度的升高，球阀的开度就越大。球阀的打开，降低了A腔的压力，在弹簧力作用下，预冷器控制阀打开。正常情况下，当预冷器下游热路空气温度达到440下时，球阀完全打开，预冷器控制阀完全打开，预冷器冷路空气流量达到最大，预冷器器达到最大的冷却效果。123（1）压力与温度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控图所示的预冷器控制阀是弹簧力打开、气动力关闭的，其控制压力来自于PRSOV上游管路压力。当A腔的液压力足以克服弹簧力的时，阀门打开。预冷器控制阀传感器通过空气管路连接到阀门的控制器。123（1）压力与温度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控图所示为A320飞机的预冷器控制系统，它的不同之处是其预冷器控制阀（风扇阀）是靠气动力打开、弹簧力关闭的。它采用双金属温度传感器，当预冷器出口热路空气温度升高到一定值时，通过压差膜片作动压差阀，将预冷器出口热路空气的压力通过空气滤传递到压差阀，再传递到预冷器控制阀的打开腔，打开阀门，增加流过预冷器的冷路空气流量。123（1）压力与温度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控由于预冷器控制阀与传感器组件之间是通过一条空气管路连接的，如果此空气管路漏气，会使预冷器控制阀没有足够的压力打开在全开位置，直接导致的后果可能是引气温度偏高，严重时会导致发动机引气关断。空气管路、接头和部件内部气密性要求非常高。安装时要注意确保管接头对正的情况下用手先拧紧才能用扳手拧紧，还要防止软管扭曲以及确保管子跟其他部件的间隙合适，要按照手册要求的拧紧力矩进行。123（2）引气清洁度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控为了控制气源的清洁度，清除引气中的杂质，防止下游的热交换器堵塞，在气源系统中可以设置空气净化器。空气清洁器的构造如图所示，在进气道周边布满着百叶窗式的叶片。空气净化器由脏空气管路上的控制活门控制。123（2）引气清洁度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控当控制活门打开时，空气清洁器可将引气中的灰尘杂质清除。空气清洁器的工作原理是基于空气流过净化器时，气流中的空气分子可在百叶窗处改变流动方向，而空气中的较重的粒子（灰尘杂质）由于惯性作用不能随着改变运动方向而流向灰尘收集腔，并通过控制活门排出；而清洁空气则可沿收集腔的外围穿过百叶窗进入下游管道，送往空调系统。123（2）引气清洁度控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控控制活门可由飞机的襟翼位置电门控制，当襟翼放下一定角度（即飞机在低空）时，控制活门打开，空气清洁器清除引气中的灰尘；当襟翼收上（飞机在高空）时，控制活门关闭，空气净化器不起净化作用。当飞机在地面工作时，如果采用主发供气，控制活门打开；而采用APU或地面气源供气时，控制活门关闭。123（3）引气流量控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控现代客机空调系统的组件活门可以控制流人空调系统的引气流量。组件活门利用文氏管作为一种气体流量的测量（或敏感）元件。当空气流过如图6.2-6所示的文氏管时，由于气流的收缩，喉部流速增大，压力会下降，因此文氏管进口静压（pi）会高于喉部静压（p2），若在出口处设置总压管，可得流过文氏管气流的总压（p"）。123（3）引气流量控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控根据研究和计算，流经文氏管的空气流量与进口静压和喉部静压之间存在如下关系：当进口静压与喉部静压相等（即p2p，=1）时，流过文氏管的空气流量为零；当进口静压大于喉部静压（即p2/Pi<1）时，流过文氏管的流量大于零，并且流量随iP2/p，的减小而增大；当p2/pi=0.528时，空气喉部气体流速达到当地音速，气体流量达到最大，此后气体流量不随p2/p，的减小而增大。流过文氏管的气体流量与p2/p之间的关系如图6.2-7中的曲线所示。123（3）引气流量控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控从曲线可得出如下结论：当p2/p，>0.528，通过测量文氏管的流量主要取决于文氏管入口气流参数及进口、喉部压差；而当入口气流参数不变时，经过文氏管的空气流量主要取决于进口、喉部压差，并且流量随压差的增大而增大，这就是利用文氏管作为测量（敏感）元件的基本工作原理。123（3）引气流量控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控采用文氏管作为引气流量控制元件的原理如图所示。文氏管安装在节流活门的下游，流量调节器以其进口和喉部静压为输入信号，经变换放大后，驱动活门作动机构，调节节流活门的开度，从而控制流经节流活门的流量。123（3）引气流量控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控另外，也可以利用文氏管喉部静压和文氏管总压作为控制信号源。根据伯努利方程因而得出123（3）引气流量控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控因为流量与流速成正比，所以测出总压与喉部静压差（p"-p2），就可以作为控制信号控制通过文氏管的气体的流量。现在民航飞机空调系统的组件活门多采用此种控制原理。123（3）引气流量控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控组件活门用于控制通往空调组件的空气流量，另外还可以在需要的时候关断空调组件，因此组件活门又被称作流量控制和关断活门。图所示为典型组件活门原理图，其控制原理基于文氏管喉部静压与总压比较法。123（3）引气流量控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控当电磁活门打开时，活门上游压力可以经过基准压力调节器、电磁活门腔到活门作动器的控制腔，气动力可克服弹簧力打开流量活门。流量活门下游的文氏管喉部设有静压管，出口设有总压管，流量控制器感受文氏管喉部静压和总压，将这两个压力信号送到锥形阀作动薄膜的上下两腔，锥形阀控制了流量活门作动器控制腔与外界的沟通状态。123（3）引气流量控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控当流量活门关闭时，活门下游没有流动，因而文氏管的总压和静压相同，即压差为零，锥形阀在弹簧力作用下关闭，控制腔和外界隔离。当电磁活门打开时，上游压力直接作用在空气腔内，较大的压力使流量活门迅速打开，空气流过流量活门。此时文氏管喉部压力迅速下降，总压上升，而且两者压差随着空气流量的增大而增加，增大的压差作用于锥形阀作动薄膜的上下两腔。123（3）引气流量控制M3.3.5.2气源系统的控制与监控M3.3.5.2.1气源系统的控制与监控当空气流量达到预调值时，作动薄膜上下腔压差克服弹簧力，打开锥形阀，使作动器控制腔的压力降低，流量活门开度不再增大，保持流量不变；如果空气流量超过预调值，锥形阀开度加大，作动器控制腔压力降低，流量活门开度减小，使流量减小，直到流量重新达到预定值。通过流量活门开度的调节，使活门出口流量保持在预定值。123（3）引气流量控制M3.3