Исследование нестационарных режимов работы систем вентиляции герметичных отсеков пассажирских самолетов и их влияние на выбор рациональных параметров системы кондиционирования воздуха

• Автор: Волков, Андрей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.07.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 174 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Перечень основных условных обозначений

1 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМОВ В ОТСЕКАХ САМОЛЕТОВ

1.1 Анализ нормативных документов и обзор работ, рассматривающих методы

ПРОЕК ГИРОВ А11ИЯ герметичных отсеков ЛА

1.2 Структура систем кондиционирования воздуха современных сред! ш

МАГИСТРАЛЬНЫХ САМОЛЕТОВ

1.3 Анализ вентиляция отсеков самолета

1.4 Структура систем вентиляции отсеков размещения БРЭО

1.5 Постановка задачи выбора конс труктивных параметров гермоотсеков и их

системы вентиляции
2 СТРУКТУРА СИСТЕМ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ ГЕРМЕТИЧНЫХ ОТСЕКОВ
2Л Характеристики регулятора горячего воздуха
2.2 динамические характеристики системы терморегулирования
2.3 Анализ экспериментальных исследований системы регулирования давления
2.4 Система регулирования температуры воздуха после первичных
ТЕПЛООБМЕ1II шков
2.5 Переходные процессы в системе регулирования температуры воздуха за
ПЕРВИЧНЫМ ТЕПЛООБМП1И1ИКОМ
3 НЕСТАЦИОНАРНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ
3.1 Нестационарный теплообмен в герметичном отсеке
3.2 Уравнения теплового состояния отсеков
3.3 Математическая модель теплового состояния пассажирского салона
4 АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ГЕРМОКАБИНЫ
4.1 Анализ результатов эксперимента и расчета по математической модели.
4.2 Система регулирования температуры воздуха на выходе СКВ
4.3 Выбор параметров системы регулирования температуры воздуха, выходящего из СКВ
4.4 Исследование влияния места установки датчика обратной связи на
динамические процессы в системе терморегулирования
ВЫВОДЫ
Список использованных источников
Страница 2 из
Введение
Сложившаяся тенденция к увеличению потребности перевозки пассажиров воздушным транспортом и, как следствие, все более увеличивающийся и расширяющийся парк воздушных судов, приводит к необходимости создания новых образцов техники отвечающих современным требованиям рынка. Условия конкурентной борьбы ведут к ужесточению требований к системам оборудования самолетов. Современный самолет должен отвечать не только требованиям авиационных норм и правил, но и соответствовать таким требованиям как высокая степень автоматизации систем, простота управления системами, высокая степень унификации узлов и агрегатов и т.д. В части СКВ предъявляются требования по комфорту в кабине экипажа и пассажирском салоне, требования по температурному режиму для бортового радиоэлектронного оборудования, являющегося «центром управления» всех систем современного самолета.
Актуальность проблемы.
Дальнейшее совершенствование систем кондиционирования воздуха ЛА связано с использованием цифровых блоков управления, на которые возложены функцию по управлению и контролю СКВ. Так, цифровые блоки системы управления СКВ осуществляют контроль за функционированием системы, производят обработку показаний датчиков, обеспечивают формирование команд на сигнализацию и индикацию состояния системы, выполняют функции управления системой за счет электродистационного управления регулирующими органами. Преимуществом цифровых блоков системы управления являются обширные возможности по практически полной автоматизации функционирования системы. Так, на самолетах прошлого поколения, в кабине экипажа насчитывалось до 10-15 органов управления СКВ, на современной же технике органы управления ограничиваются кнопками
Страница 3 из
включения/выключения системы и селекторами выбора потребной температуры в пассажирском салоне и кабине экипажа. Тотальная автоматизация системы приводит к существенному усложнению алгоритмов контроля и управления с помощью которых достигаются потребные характеристики системы кондиционирования., что вызывает необходимость детального расчета и моделирования как самой системы, так и подсистемы управления еще на этапе эскизного проектирования системы. Нахождение в отсеках бортового радиоэлектронного оборудования, оборудования различных энергетических систем, ресурс и надежность функционирования которых зависят от температуры окружающей среды, требует проведения тщательного теплового и гидродинамического расчета гермоотсеков и проектирования системы охлаждения бортового радиоэлектронного оборудования, отвечающего жестким требованиям по надежности и отказобезопасности.
Без применения моделирования и расчета функционирования на этапе проектирования СКВ фактически невозможно определить конструктивные параметры системы, при которых будут удовлетворены все предъявляемые требования. Оценка характеристик системы только по результатам натурных испытаний без проведения предварительного моделирования может привести к коренным изменениям в системе, что увеличивает сроки и затраты на разработку.
Новизна.
В работе рассмотрены и математически описаны динамические тепловые процессы в пассажирском салоне самолета. Рассмотрены как совместно, так и по отдельности структурные схемы объекта регулирования и системы регулирования температуры. В работе рассмотрены динамические характеристики подсистемы предварительного регулирования температуры в системе отбора воздуха от двигателя. Произведена оценка быстродействия агрегатов системы регулирования
Страница 4 из
трубопроводах подачи воздуха в различные зоны салона и кабину экипажа, выходящих из смесительного устройства, требуемую температуру подаваемого воздуха. Температура подачи в различные зоны контролируется при помощи датчиков температуры 17 и 18, установленных в соответствующих трубопроводах. Исходя из количества зон в гермокабине, в которых необходимо производить независимое регулирование температуры (например три зоны при двухклассной компоновке салона), подсистема подмеса может быть видоизменена путем добавления дополнительного клапана регулирования расхода линии подмеса 14, и дополнительного датчика температуры подаваемого воздуха в соответствующий трубопровод.
В зонах, где осуществляется регулирование температуры, установлены датчики температуры 19 и 20 (при двухклассной компоновки салона необходим дополнительный датчик температуры), обеспечивающие обратную связь по температуре с вычислителем СКВ. Вычислитель СКВ, получая значения заданной и измеренной температуры для одной из зон, производит вычисление потребной температуры подачи воздуха в данную конкретную зону. Производя сравнение текущей температуры воздуха подаваемого в данную зону и целевую температуру формирует управляющие команды на привода заслонок б и 14 для устранения ошибки и, обеспечивая требуемую температуру подачи воздуха. Функция ограничения температуры в воздуховоде, введенная в алгоритм расчета температур, предотвращает избыточную температуру подаваемого воздуха (высокую или низкую), несовместимую с раздаточным воздуховодом и комфортом пассажиров.
Кроме того, в системе может быть предусмотрен штуцер 9 для подсоединения надземного кондиционера, что позволяет производить кондиционирование гермокабины при стоянке самолета на земле с выключенными МСУ и ВСУ. Также предусмотрена заслонка продувочного
Страница 35 из