RU2449925C2 - Aircraft cooling and ventilation by incident flow - Google Patents
Aircraft cooling and ventilation by incident flow Download PDFInfo
- Publication number
- RU2449925C2 RU2449925C2 RU2009125466/11A RU2009125466A RU2449925C2 RU 2449925 C2 RU2449925 C2 RU 2449925C2 RU 2009125466/11 A RU2009125466/11 A RU 2009125466/11A RU 2009125466 A RU2009125466 A RU 2009125466A RU 2449925 C2 RU2449925 C2 RU 2449925C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- pressure duct
- heat exchanger
- supercharger
- conditioning system
- Prior art date
Links
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 title claims abstract description 80
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 claims abstract description 83
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 13
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- UJCHIZDEQZMODR-BYPYZUCNSA-N (2r)-2-acetamido-3-sulfanylpropanamide Chemical compound CC(=O)N[C@@H](CS)C(N)=O UJCHIZDEQZMODR-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 5
- 241001669680 Dormitator maculatus Species 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
- B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
- B64D13/08—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned the air being heated or cooled
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
- B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
- B64D2013/0603—Environmental Control Systems
- B64D2013/0614—Environmental Control Systems with subsystems for cooling avionics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
- B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
- B64D2013/0603—Environmental Control Systems
- B64D2013/0618—Environmental Control Systems with arrangements for reducing or managing bleed air, using another air source, e.g. ram air
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
- B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
- B64D2013/0603—Environmental Control Systems
- B64D2013/0629—Environmental Control Systems with subsystems for cooling food, catering or special loads
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/50—On board measures aiming to increase energy efficiency
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к системе охлаждения набегающим потоком воздуха для воздушного судна, при помощи которой обеспечивают подачу охлаждающего воздуха к теплообменнику системы кондиционирования кабинного воздуха и, по меньшей мере, к одному дополнительному компоненту воздушного судна, и/или обеспечивают вентиляцию монтажного отсека, где размещен компонент. Этим компонентом может быть компонент системы кондиционирования кабинного воздуха.The invention relates to a free-air cooling system for an aircraft, by means of which cooling air is supplied to the heat exchanger of the cabin air conditioning system and to at least one additional component of the aircraft, and / or the ventilation of the mounting compartment where the component is located is provided. This component may be a component of the cabin air conditioning system.
Уровень техникиState of the art
В воздушном судне система кондиционирования кабинного воздуха служит для подачи свежего воздуха и рециркулирующего воздуха в пассажирский салон и кабину экипажа. Кроме того, во время полета на большой высоте система кондиционирования кабинного воздуха должна также обеспечивать поддержание в пассажирском салоне и кабине экипажа давления, по существу, равного давлению воздуха на земле. В качестве источника воздуха система кондиционирования кабинного воздуха использует воздух, отбираемый от двигателей или от вспомогательного двигателя (ВСУ: вспомогательная силовая установка), который, например, может располагаться в хвостовой части воздушного судна. Температура отбираемого воздуха обычно составляет приблизительно от 150 до 200°С. Его охлаждают в теплообменнике (так называемом главном теплообменнике или первичном теплообменнике). В теплообменник поступает наружный воздух, который во время полета доступен в виде набегающего потока воздуха в напорном воздуховоде. На земле поток воздуха через теплообменник для охлаждения отбираемого воздуха создают с помощью вентилятора.In an aircraft, the cabin air conditioning system is used to supply fresh air and recirculated air to the passenger compartment and crew cabin. In addition, during flight at high altitude, the cabin air conditioning system must also ensure that the pressure in the passenger compartment and crew cabin is substantially equal to the air pressure on the ground. As an air source, the cabin air conditioning system uses air taken from the engines or from the auxiliary engine (APU: auxiliary power unit), which, for example, can be located in the rear of the aircraft. The temperature of the sampled air is usually from about 150 to 200 ° C. It is cooled in a heat exchanger (the so-called main heat exchanger or primary heat exchanger). Outside air enters the heat exchanger, which during flight is available as an incoming air flow in the pressure duct. On the ground, an air flow through a heat exchanger is created by means of a fan to cool the extracted air.
Напорный воздуховод обычно включает в себя так называемый воздухозаборный канал NACA (NACA: Национальный консультативный комитет по аэронавтике), диффузор, дополнительно напорную камеру напорного воздуховода и выпускной воздушный канал. Между диффузором и выпускным воздушным каналом размещен описанный выше теплообменник системы кондиционирования кабинного воздуха. Более того, в напорном воздуховоде можно разместить вентилятор, который на земле обеспечивает подачу воздуха в теплообменник системы кондиционирования кабинного воздуха.A pressure duct typically includes a so-called NACA intake duct (NACA: National Aeronautical Advisory Committee), a diffuser, an additional pressure chamber for the pressure duct and an exhaust duct. Between the diffuser and the exhaust air channel, the heat exchanger of the cabin air conditioning system described above is placed. Moreover, a fan can be placed in the pressure duct, which on the ground provides air to the heat exchanger of the cabin air conditioning system.
В полете наружный воздух попадает в напорный воздуховод через канал воздухозаборника. Динамическая составляющая давления в диффузоре частично преобразуется в статическое давление, которое замедляет поток. Вследствие этого возникает статическое давление, избыточное по отношению к внешнему давлению, которое называют давлением скоростного напора. Давление скоростного напора заставляет поток наружного воздуха проходить через теплообменник системы кондиционирования кабинного воздуха. Расход наружного воздуха, проходящего по напорному воздуховоду, регулируют при помощи створки напорного воздуховода. Обычно выпускной воздушный канал также снабжен створкой. Относительно широко открытая створка канала для выпуска воздуха создает пониженное давление по отношению к внешнему давлению, так как наружный воздух обтекает ее. Таким образом, наличие избыточного давления на впускной стороне теплообменника и пониженного давления на выпускной стороне теплообменника ведет к возникновению дифференциального давления, которое определяет массовый расход воздуха через теплообменник. Управление створками на воздухозаборном канале и на выпускном воздушном канале осуществляют при помощи силовых приводов.In flight, outside air enters the pressure duct through the air intake duct. The dynamic component of pressure in the diffuser is partially converted to static pressure, which slows down the flow. As a result of this, static pressure is created that is excessive in relation to the external pressure, which is called the pressure of the pressure head. The pressure of the high-pressure head causes the flow of outdoor air to pass through the heat exchanger of the cabin air conditioning system. The flow rate of the outdoor air passing through the pressure duct is controlled by the pressure duct flap. Typically, the exhaust air duct is also provided with a sash. The relatively wide open leaf of the channel for the release of air creates a reduced pressure with respect to external pressure, as the external air flows around it. Thus, the presence of excessive pressure on the inlet side of the heat exchanger and reduced pressure on the outlet side of the heat exchanger leads to the appearance of differential pressure, which determines the mass flow of air through the heat exchanger. The leaflets on the air intake channel and on the exhaust air channel are controlled by power drives.
При нахождении воздушного судна на земле поток наружного воздуха отсутствует. Вентилятор, например вентилятор установки с воздушным циклом (АСМ), создает поток воздуха в напорном воздуховоде, для того чтобы подать наружный воздух в теплообменник системы кондиционирования кабинного воздуха для охлаждения горячего отбираемого воздуха.When the aircraft is on the ground, there is no external air flow. A fan, such as an air cycle unit (AFM) fan, creates an air stream in the pressure duct to supply outside air to the heat exchanger of the cabin air conditioning system to cool the hot sampled air.
Воздушное судно может включать в себя, по меньшей мере, один дополнительный напорный воздуховод, при помощи которого можно охлаждать, по меньшей мере, один дополнительный теплонагруженный компонент системы кондиционирования кабинного воздуха и/или вентилировать монтажный отсек, где размещен теплонагруженный компонент. Функция этого напорного воздуховода, по существу, не отличается от функции описанного выше напорного воздуховода, за тем исключением, что в напорном воздуховоде нет теплообменника и не предусмотрен выпускной воздушный канал, но напорный воздуховод открывается в распределительную магистраль, которая подает охлаждающий воздух к теплонагруженному компоненту системы кондиционирования кабинного воздуха и/или пропускает воздух в монтажный отсек, где размещен теплонагруженный компонент системы кондиционирования кабинного воздуха.The aircraft may include at least one additional pressure air duct with which it is possible to cool at least one additional heat-loaded component of the cabin air conditioning system and / or ventilate the mounting compartment where the heat-loaded component is located. The function of this pressure duct is essentially no different from the function of the pressure duct described above, except that there is no heat exchanger in the pressure duct and no exhaust air duct is provided, but the pressure duct opens into a distribution line that supplies cooling air to the heat-loaded component of the system air conditioning of the cabin air and / or passes air into the mounting compartment, where the heat-loaded component of the cabin air conditioning system is located.
Вследствие утечки в монтажном отсеке могут скапливаться топливо и/или пары топлива. Топливо и/или пары топлива могут попасть в монтажный отсек из бака. Поэтому необходимо вентилировать монтажный отсек, где размещен теплонагруженный компонент. Вентиляция монтажного отсека должна предотвратить образование воспламеняемой смеси в монтажном отсеке. Если нужно включить систему кондиционирования кабинного воздуха с теплонагруженным компонентом, сначала необходимо провентилировать монтажный отсек, где размещен теплонагруженный компонент, поскольку, при выключенной системе кондиционирования воздуха, в монтажном отсеке могут скапливаться топливо и/или пары топлива. Кроме того, охлаждение теплонагруженного компонента может защитить конструкцию от чрезмерного нагрева.Due to a leak in the mounting compartment, fuel and / or fuel vapor may accumulate. Fuel and / or fuel vapor can enter the mounting compartment from the tank. Therefore, it is necessary to ventilate the mounting compartment where the heat-loaded component is located. The ventilation of the mounting compartment must prevent the formation of a flammable mixture in the mounting compartment. If you need to turn on the cabin air conditioning system with a heat-loaded component, you must first ventilate the mounting compartment where the heat-loaded component is located, since, with the air conditioning system turned off, fuel and / or fuel vapor can accumulate in the mounting compartment. In addition, cooling a heat-loaded component can protect the structure from excessive heat.
Воздушный поток, созданный вентилятором в напорном воздуховоде, необходимо контролировать. В случае выхода вентилятора из строя система кондиционирования кабинного воздуха должна быть выключена, поскольку в монтажном отсеке, где размещен теплонагруженный компонент, может образоваться воспламеняемая смесь. Такой контроль можно осуществлять при помощи устройства выключения системы кондиционирования воздуха с программным обеспечением. Например, устройство выключения системы кондиционирования воздуха проверяет, не выходит ли скорость вентилятора за рамки определенного диапазона. Это устройство выключения системы кондиционирования воздуха представляет собой дополнительный источник отказов, от которого необходимо избавиться.The air flow created by the fan in the pressure duct must be controlled. In the event of a fan failure, the cabin air conditioning system must be turned off, because a flammable mixture may form in the mounting compartment, where the heat-loaded component is located. Such control can be carried out using a device to turn off the air conditioning system with software. For example, an air conditioning system shutdown device checks to see if the fan speed is out of range. This air conditioning system shutdown device is an additional source of failure that must be eliminated.
Эту систему, предназначенную для вентиляции монтажного отсека теплонагруженного компонента и для охлаждения теплонагруженного компонента, называют также системой вентиляции негерметизированного отсека (UBV). Задача заключается в том, чтобы, несмотря на возможное присутствие паров топлива, например, вследствие утечек, гарантировать, что в монтажном отсеке системы кондиционирования кабинного воздуха не образуется воспламеняемая смесь. Поверхности некоторых устройств системы кондиционирования кабинного воздуха нагреваются до высокой температуры, что может спровоцировать возгорание. Более того, система вентиляции служит для охлаждения воздуха в монтажном отсеке системы кондиционирования кабинного воздуха.This system, designed to ventilate the mounting compartment of a heat-loaded component and to cool a heat-loaded component, is also called a non-pressurized compartment ventilation system (UBV). The challenge is to ensure that despite the possible presence of fuel vapor, for example due to leaks, to ensure that no flammable mixture forms in the mounting compartment of the cabin air conditioning system. The surfaces of some cabin air conditioning devices are heated to a high temperature, which can cause a fire. Moreover, the ventilation system serves to cool the air in the mounting compartment of the cabin air conditioning system.
На воздушном судне всегда предусматривают резервирование важных устройств. Поэтому на воздушном судне предусмотрены два напорных воздуховода для охлаждения теплообменника системы кондиционирования кабинного воздуха и два напорных воздуховода с распределительной магистралью для охлаждения, по меньшей мере, одного теплонагруженного компонента и для вентиляции монтажного отсека теплонагруженного компонента. Более того, для создания воздушного потока на земле предусмотрены четыре вентилятора. Воздуховоды и вентиляторы требуют места, они нуждаются в техническом обслуживании, и увеличивают вес воздушного судна.On an aircraft always provide for the reservation of important devices. Therefore, on the aircraft, there are two pressure ducts for cooling the heat exchanger of the cabin air conditioning system and two pressure ducts with a distribution line for cooling at least one heat-loaded component and for ventilation of the mounting compartment of the heat-loaded component. Moreover, four fans are provided to create airflow on the ground. Air ducts and fans require space, they require maintenance, and increase the weight of the aircraft.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей настоящего изобретения является уменьшение пространства, требуемого для размещения системы охлаждения.An object of the present invention is to reduce the space required to accommodate a cooling system.
Эта задача решается за счет того, что воздушное судно включает в себя систему охлаждения с напорным воздуховодом, теплообменником, размещенным в напорном воздуховоде, и вентиляционным устройством, которое сообщается по потоку с напорным воздуховодом. К напорному воздуховоду присоединена распределительная магистраль для охлаждения, по меньшей мере, одного теплонагруженного компонента воздушного судна и/или для вентиляции монтажного отсека теплонагруженного компонента воздушного судна. Воздух из окружающего воздушное судно пространства попадает в напорный воздуховод через воздухозаборник. Воздух выходит из напорного воздуховода через отверстие для выпуска воздуха. Теплообменником может быть, например, главный теплообменник, и/или первичный теплообменник системы кондиционирования кабинного воздуха, описанной выше. Теплообменник, например, охлаждает горячий отбираемый воздух. Теплонагруженным компонентом является любой компонент воздушного судна, который нагревается во время работы. Теплонагруженным компонентом может быть компонент системы кондиционирования кабинного воздуха. Преимущество изобретения заключается в уменьшении веса воздушного судна и повышении его эффективности.This problem is solved due to the fact that the aircraft includes a cooling system with a pressure duct, a heat exchanger located in the pressure duct, and a ventilation device that is in communication with the pressure duct. A distribution manifold is connected to the pressure duct to cool at least one heat-loaded component of the aircraft and / or to ventilate the mounting compartment of the heat-loaded component of the aircraft. Air from the space surrounding the aircraft enters the pressure duct through the air intake. Air leaves the pressure duct through the air outlet. The heat exchanger may be, for example, a main heat exchanger and / or a primary heat exchanger of the cabin air conditioning system described above. A heat exchanger, for example, cools the hot exhaust air. A heat-loaded component is any component of an aircraft that heats up during operation. The heat loaded component may be a component of the cabin air conditioning system. An advantage of the invention is to reduce the weight of the aircraft and increase its efficiency.
Поскольку распределительная магистраль присоединена к напорному воздуховоду, в котором размещен теплообменник системы кондиционирования кабинного воздуха, даже с резервированием системы охлаждения на все воздушное судно требуются лишь два напорных воздуховода и два вентиляционных устройства.Since the distribution line is connected to the pressure duct, which houses the cabin air conditioning heat exchanger, even with a redundant cooling system, only two pressure ducts and two ventilation devices are required for the entire aircraft.
Воздухозаборник может иметь форму NACA. Динамическая составляющая потока воздуха, попадающего в воздухозаборник, в диффузоре преобразуется в статическое избыточное давление. Это избыточное давление присутствует на входе теплообменника и на входе распределительной магистрали, вследствие чего обеспечивается подача охлаждающего воздуха к теплообменнику и, по меньшей мере, к одному теплонагруженному компоненту воздушного судна.The air intake may be in the form of a NACA. The dynamic component of the air flow entering the air intake in the diffuser is converted to static overpressure. This overpressure is present at the inlet of the heat exchanger and at the inlet of the distribution line, as a result of which cooling air is supplied to the heat exchanger and at least one heat-loaded component of the aircraft.
Вентиляционным устройством может быть нагнетатель. Нагнетатель может приводиться в действие электроприводом или сжатым воздухом, например, отбираемым от двигателя воздухом. Вентиляционным устройством может быть также устройство для подачи воздуха, которое подает воздух в напорный воздуховод. Воздух, нагнетаемый в напорный воздуховод, может иметь более высокое давление по сравнению с воздухом в напорном воздуховоде. Нагнетаемым в напорный воздуховод воздухом может быть отбираемый воздух, предварительно охлажденный в случае необходимости. Вентиляционное устройство используют для того, чтобы создать поток воздуха в напорном воздуховоде при нахождении воздушного судна на земле и/или при выполнении полета на малой скорости и обеспечить подачу охлаждающего воздуха к теплообменнику и, по меньшей мере, к одному теплонагруженному компоненту воздушного судна и/или обеспечить вентиляцию монтажного отсека теплонагруженного компонента. Более того, вентиляционное устройство обеспечивает вентиляцию монтажного отсека теплонагруженного компонента, для того чтобы исключить образование воспламеняемых паров топлива. Вентиляционное устройство можно также привести в действие во время полета.The ventilation device may be a supercharger. The supercharger can be driven by an electric drive or compressed air, for example, air taken from the engine. The ventilation device may also be an air supply device that supplies air to the pressure duct. The air pumped into the pressure duct may have a higher pressure than the air in the pressure duct. The air injected into the pressure duct may be bleed air, pre-cooled if necessary. The ventilation device is used to create an air flow in the pressure duct when the aircraft is on the ground and / or when flying at low speed and to provide cooling air to the heat exchanger and at least one heat-loaded component of the aircraft and / or provide ventilation for the mounting compartment of the heat-loaded component. Moreover, the ventilation device provides ventilation of the mounting compartment of the heat-loaded component in order to prevent the formation of flammable fuel vapors. The ventilation device can also be activated during flight.
В напорном воздуховоде можно разместить односторонний клапан, который обеспечивает протекание воздуха в напорном воздуховоде только в направлении от воздухозаборника к отверстию для выпуска воздуха. В частности, при включении вентиляционного устройства существует опасность того, что созданный вентиляционным устройством воздушный поток отклонится в направлении воздухозаборника, из-за чего может возникнуть «короткозамкнутый контур» потока. Односторонний клапан предотвращает движение потока воздуха по направлению к воздухозаборнику.A one-way valve can be placed in the pressure duct, which allows air to flow in the pressure duct only in the direction from the air intake to the air outlet. In particular, when the ventilation device is turned on, there is a danger that the air flow created by the ventilation device will deviate in the direction of the air intake, which may cause a “short-circuited” flow path. The one-way valve prevents air flow towards the air intake.
Напорный воздуховод можно разделить на две параллельные ветки и в первой ветке разместить односторонний клапан, а во второй - вентиляционное устройство. Как отмечалось выше, вентиляционное устройство обеспечивает подачу воздуха в распределительную магистраль для охлаждения, по меньшей мере, одного компонента воздушного судна и/или для вентиляции его монтажного отсека и к теплообменнику системы кондиционирования кабинного воздуха при нахождении воздушного судна на земле и/или при выполнении полета на малой скорости. Односторонний клапан предотвращает движение потока воздуха по направлению к воздухозаборнику.The pressure duct can be divided into two parallel branches and place a one-way valve in the first branch, and a ventilation device in the second. As noted above, the ventilation device provides air to the distribution line for cooling at least one component of the aircraft and / or for ventilation of its mounting compartment and to the heat exchanger of the cabin air conditioning system when the aircraft is on the ground and / or during flight at low speed. The one-way valve prevents air flow towards the air intake.
Система охлаждения может быть скомпонована таким образом, чтобы распределительная магистраль располагалась выше по потоку относительно теплообменника. Термины «выше по потоку» и «ниже по потоку» относятся к потоку, движущемуся по направлению от воздухозаборника к отверстию для выпуска воздуха. Вентиляционное устройство и односторонний клапан располагаются выше по потоку относительно распределительного устройства. В этом варианте осуществления изобретения вентиляционное устройство создает избыточное давление, которое вызывает движение воздуха в распределительной магистрали и в теплообменнике.The cooling system can be arranged so that the distribution line is located upstream relative to the heat exchanger. The terms “upstream” and “downstream” refer to a stream moving in a direction from an air intake to an air outlet. The ventilation device and one-way valve are located upstream of the switchgear. In this embodiment of the invention, the ventilation device creates excess pressure that causes air to flow in the distribution line and in the heat exchanger.
Вентиляционное устройство можно расположить ниже по потоку относительно распределительной магистрали. В этом варианте осуществления изобретения вентиляционное устройство создает пониженное давление, благодаря чему воздух всасывается из воздухозаборника и распределительной магистрали. Теплообменник расположен ниже по потоку относительно вентиляционного устройства. Выходящий из распределительной магистрали воздух оказывается нагретым вследствие охлаждения, по меньшей мере, одного компонента воздушного судна. Для того чтобы температура входящего в теплообменник воздуха не была слишком высокой, необходимо обеспечить отбор большей части воздуха из воздухозаборника и меньшей части воздуха - из распределительной магистрали.The ventilation device can be positioned downstream of the distribution line. In this embodiment of the invention, the ventilation device creates a reduced pressure, whereby air is drawn in from the air intake and the distribution line. The heat exchanger is located downstream of the ventilation device. The air leaving the distribution line is heated due to cooling of at least one component of the aircraft. In order for the temperature of the air entering the heat exchanger not to be too high, it is necessary to ensure the extraction of most of the air from the air intake and a smaller part of the air from the distribution line.
Вентиляционное устройство можно расположить ниже по потоку относительно теплообменника. В этом случае вентиляционное устройство создает пониженное давление, которое заставляет поток воздуха двигаться через теплообменник. Если распределительная магистраль расположена выше по потоку относительно теплообменника, как отмечалось выше, необходимо обеспечить отбор большей части воздуха из воздухозаборника и меньшей части воздуха - из распределительной магистрали, так чтобы температура входящего в теплообменник воздуха была как можно ниже.The ventilation device can be positioned downstream of the heat exchanger. In this case, the ventilation device creates a reduced pressure, which causes the air flow to move through the heat exchanger. If the distribution line is located upstream of the heat exchanger, as noted above, it is necessary to ensure the extraction of most of the air from the air intake and a smaller part of the air from the distribution line, so that the temperature of the air entering the heat exchanger is as low as possible.
Односторонний клапан можно расположить выше по потоку относительно распределительной магистрали. Это предотвращает выход потока воздуха из распределительной магистрали и движение его по направлению к воздухозаборнику напорного воздуховода.The one-way valve can be positioned upstream of the distribution line. This prevents the flow of air from the distribution line and its movement towards the air intake of the pressure duct.
Нагнетатель можно расположить в напорном воздуховоде так, чтобы воздух мог обтекать его. Нагнетатель можно установить в канале нагнетателя, поперечное сечение которого меньше, чем поперечное сечение напорного воздуховода. В этом варианте осуществления изобретения односторонний клапан не нужен. Нагнетатель может создавать поток воздуха в напорном воздуховоде при нахождении воздушного судна на земле и/или при выполнении полета на малой скорости. Во время полета воздух, входящий через воздухозаборник, может двигаться по напорному воздуховоду, обтекая нагнетатель или канал нагнетателя.The supercharger can be positioned in the pressure duct so that air can flow around it. The supercharger can be installed in the channel of the supercharger, the cross section of which is smaller than the cross section of the pressure duct. In this embodiment, a one-way valve is not needed. The supercharger can create an air flow in the pressure duct when the aircraft is on the ground and / or when flying at low speed. During the flight, the air entering through the air intake can move along the pressure duct, flowing around the supercharger or the supercharger channel.
Выходная часть нагнетателя или канала нагнетателя может иметь такую площадь выходного сечения по отношению к площади оставшейся части сечения напорного воздуховода на выходе нагнетателя или канала нагнетателя, что при перемещении воздуха нагнетателем статическое давление в выходном сечении меньше или равно статическому давлению в оставшейся части сечения напорного воздуховода. Это предотвращает движение потока воздуха, созданного нагнетателем, по направлению к воздухозаборнику. Во время полета воздух, попадающий через воздухозаборник, проходит через оставшуюся часть сечения напорного воздуховода позади нагнетателя или канала нагнетателя.The outlet part of the supercharger or the supercharger channel may have such an outlet cross sectional area with respect to the area of the remaining section of the pressure duct at the outlet of the supercharger or supercharger channel such that when the air moves the supercharger, the static pressure in the outlet cross section is less than or equal to the static pressure in the remaining part of the cross section of the pressure duct. This prevents the flow of air created by the supercharger towards the air intake. During the flight, air entering through the air intake passes through the remainder of the cross-section of the pressure duct behind the supercharger or supercharger channel.
В состав воздухозаборника напорного воздуховода и/или отверстия для выпуска воздуха напорного воздуховода может входить створка, приводимая в действие силовым приводом. При помощи створки воздухозаборника можно установить избыточное давление, преобладающее на входной стороне напорного воздуховода. При помощи створки, установленной на отверстии для выпуска воздуха напорного воздуховода, можно установить пониженное давление на выходной стороне напорного воздуховода. Очевидно, что створку воздухозаборника и створку отверстия для выпуска воздуха можно заменить любым устройством, которое может изменять расход воздуха соответственно через воздухозаборник и отверстие для выпуска воздуха.The air intake of the pressure duct and / or the air outlet of the pressure duct may include a flap driven by a power actuator. Using the air intake flap, you can set the overpressure prevailing on the inlet side of the pressure duct. By means of a flap mounted on the air outlet of the pressure duct, it is possible to set a reduced pressure on the outlet side of the pressure duct. Obviously, the flap of the air intake and the flap of the air outlet can be replaced by any device that can change the air flow through the air inlet and the air outlet, respectively.
Изобретение относится также к системе кондиционирования кабинного воздуха с описанной выше системой охлаждения, содержащей датчик температуры, который определяет температуру выходящего из теплообменника воздуха, проходящего в кабину и подлежащего охлаждению набегающим потоком воздуха, и управляющее устройство, которое управляет работой системы кондиционирования кабинного воздуха. Управляющее устройство выполнено таким образом, что система кондиционирования кабинного воздуха выключается, если температура выходящего из теплообменника воздуха, который проходит в кабину и должен охлаждаться набегающим потоком воздуха, превышает пороговое значение. Такая система кондиционирования кабинного воздуха обладает тем преимуществом, что, определяя температуру выходящего из теплообменника воздуха, который проходит в кабину и должен охлаждаться набегающим потоком воздуха, можно контролировать работу вентиляционного устройства без потребности в отдельном устройстве выключения системы кондиционирования воздуха для контроля работы вентиляционного устройства. Воздухом, охлаждаемым набегающим потоком воздуха в теплообменнике, может быть отбираемый от двигателей воздух. Выходящий из теплообменника охлажденный воздух можно подвергнуть дальнейшей обработке, прежде чем он попадет в кабину.The invention also relates to a cabin air conditioning system with the cooling system described above, comprising a temperature sensor that determines the temperature of the air leaving the heat exchanger passing into the cabin and to be cooled by the incoming air flow, and a control device that controls the operation of the cabin air conditioning system. The control device is designed in such a way that the cabin air conditioning system is turned off if the temperature of the air leaving the heat exchanger, which passes into the cabin and must be cooled by the incoming air flow, exceeds a threshold value. Such an air conditioning system for cabin air has the advantage that, by determining the temperature of the air leaving the heat exchanger, which passes into the cabin and must be cooled by an incoming air stream, it is possible to control the operation of the ventilation device without the need for a separate device to turn off the air conditioning system to control the operation of the ventilation device. The air cooled by the incoming air flow in the heat exchanger may be air drawn from the engines. The cooled air exiting the heat exchanger can be further processed before it enters the cab.
Температуру выходящего из теплообменника воздуха, который проходит в кабину и должен охлаждаться набегающим потоком воздуха, можно контролировать при помощи датчика температуры, установленного на входе теплообменника и/или в любой произвольной точке в системе кондиционирования воздуха. Прежде чем будет определена температура выходящего из теплообменника воздуха, который проходит в кабину и должен охлаждаться набегающим потоком воздуха, его можно смешать с другим воздушным потоком и/или подвергнуть дальнейшей обработке. Например, температуру воздуха можно определить в смесителе и/или на входе в кабину.The temperature of the air leaving the heat exchanger, which passes into the cab and must be cooled by the incoming air flow, can be controlled using a temperature sensor installed at the inlet of the heat exchanger and / or at any arbitrary point in the air conditioning system. Before the temperature of the air leaving the heat exchanger, which passes into the cabin and must be cooled by the incoming air stream, is determined, it can be mixed with another air stream and / or subjected to further processing. For example, the air temperature can be determined in the mixer and / or at the entrance to the cab.
Система кондиционирования воздуха выключается, если температура выходящего из теплообменника воздуха, который проходит в кабину и должен охлаждаться набегающим потоком воздуха, превышает пороговое значение. Если на земле вентиляционное устройство не обеспечивает подачу воздуха или создаваемый им воздушный поток слишком мал для удовлетворительной вентиляции монтажного отсека, то вследствие этого вентиляционное устройство подает слишком мало воздуха для охлаждения отбираемого воздуха в теплообменнике системы кондиционирования. Это приводит к тому, что температура воздуха, выходящего из теплообменника или из системы кондиционирования воздуха, превышает пороговое значение, в результате чего система кондиционирования воздуха выключается. По этой причине можно пренебречь отдельным устройством выключения системы кондиционирования воздуха в известном уровне техники, которое предназначено для выключения системы кондиционирования воздуха в случае выхода из строя вентиляционного устройства.The air conditioning system turns off if the temperature of the air leaving the heat exchanger, which passes into the cabin and must be cooled by the incoming air flow, exceeds a threshold value. If the ventilation device on the ground does not supply air or the air flow generated by it is too small for satisfactory ventilation of the mounting compartment, then the ventilation device supplies too little air to cool the sampled air in the air conditioning heat exchanger. This leads to the fact that the temperature of the air leaving the heat exchanger or from the air conditioning system exceeds a threshold value, as a result of which the air conditioning system is turned off. For this reason, it is possible to neglect the separate device for turning off the air conditioning system in the prior art, which is intended to turn off the air conditioning system in case of failure of the ventilation device.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Далее в тексте будет представлено подробное объяснение изобретения со ссылкой на фигуры чертежей, где:Further in the text will be presented a detailed explanation of the invention with reference to the drawings, where:
Фиг.1 показывает напорный воздуховод, в котором расположено вентиляционное устройство, в обход которого сделана перемычка с односторонним клапаном;Figure 1 shows a pressure duct in which a ventilation device is located, bypassing which a jumper is made with a one-way valve;
Фиг.2 показывает вариант осуществления, в котором в напорном воздуховоде расположен односторонний клапан, в обход которого сделана перемычка с вентиляционным устройством;Figure 2 shows an embodiment in which a one-way valve is located in the pressure duct, bypassing which a jumper is made with a ventilation device;
Фиг.3 показывает вариант осуществления без перемычки и одностороннего клапана, в котором вентиляционное устройство расположено выше по потоку относительно распределительной магистрали и теплообменника;Figure 3 shows an embodiment without a jumper and a one-way valve, in which the ventilation device is located upstream relative to the distribution line and the heat exchanger;
Фиг.4 показывает вариант осуществления без перемычки и одностороннего клапана, в котором вентиляционное устройство расположено ниже по потоку относительно распределительной магистрали и теплообменника;4 shows an embodiment without a jumper and a one-way valve, in which the ventilation device is located downstream of the distribution line and the heat exchanger;
Фиг.5 показывает вариант осуществления, в котором нагнетатель расположен в канале нагнетателя, причем канал нагнетателя помещен внутри напорного воздуховода; иFIG. 5 shows an embodiment in which a supercharger is located in a supercharger channel, the supercharger channel being placed inside the pressure duct; and
Фиг.6 показывает вариант осуществления с устройством для подачи воздуха.6 shows an embodiment with an air supply device.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Фиг.1 показывает напорный воздуховод 2 с воздухозаборником 4 и отверстием 6 для выпуска воздуха. Воздухозаборник 4 снабжен створкой воздухозаборника (не показана), при помощи которой можно регулировать количество воздуха, поступающего через воздухозаборник 4. Воздухозаборник 4 предпочтительно имеет форму NACA. Отверстие 6 для выпуска воздуха снабжено заслонкой 18 отверстия для выпуска воздуха. В напорном воздуховоде 2 расположен теплообменник 10 системы кондиционирования кабинного воздуха. Как отмечалось выше, система кондиционирования кабинного воздуха регулирует температуру в пассажирском салоне и в кабине экипажа, а во время полета устанавливает в пассажирском салоне и в кабине экипажа такое давление, которое по существу равно давлению воздуха на земле. Теплообменник 10 может представлять собой главный теплообменник и/или первичный теплообменник системы кондиционирования кабинного воздуха. Теплообменник 10, например, охлаждает горячий воздух, отбираемый от двигателей. После дальнейшей обработки охлажденный в теплообменнике воздух может быть подан в кабину.Figure 1 shows a
К напорному воздуховоду 2 присоединена распределительная магистраль 12 для охлаждения, по меньшей мере, одного теплонагруженного компонента воздушного судна и/или для вентиляции монтажного отсека, по меньшей мере, одного теплонагруженного компонента. Распределительная магистраль подает охлаждающий воздух из напорного воздуховода 2 в монтажный отсек теплонагруженного компонента для вентиляции, то есть для проветривания монтажного отсека, исключающего образование в нем воспламеняемых паров. Необходимо исключить возможность воспламенения паров топлива или топлива на по меньшей мере одном теплонагруженном компоненте. По распределительной магистрали охлаждающий воздух проходит из напорного воздуховода 2 к компонентам системы кондиционирования кабинного воздуха (так называемым установкам), например, для того чтобы избежать нагревания конструкции. Распределительная магистраль может разветвляться на несколько распределительных магистралей. Распределительная магистраль включает в себя несколько отверстий для распределения охлаждающего воздуха из напорного воздуховода в монтажном отсеке компонентов системы кондиционирования воздуха. Более того, монтажный отсек в области фюзеляжа снабжен отверстиями, идущими наружу для того, чтобы воздух мог выходить из монтажного отсека.A
Напорный воздуховод разветвляется на основную ветку, в которой размещено вентиляционное устройство 8, и обходную ветку 16, в которой размещен односторонний клапан 14. Вентиляционным устройством 8 предпочтительно является нагнетатель. Выше по потоку относительно обходной ветки предпочтительно размещен диффузор.The pressure duct branches into a main branch in which the
В полете поток наружного воздуха входит в напорный воздуховод 2 через воздухозаборник 4, который обычно имеет форму NACA. Динамическая составляющая напора воздуха, поступающего через воздухозаборник, в диффузоре частично преобразуется в статическое давление. Вследствие этого на входе теплообменника 10 и в месте присоединения распределительной магистрали 12 возникает избыточное статическое давление. Створка воздухозаборника (не показана) регулирует расход воздуха, поступающего в напорный воздуховод 2, и, следовательно, избыточное давление в напорном воздуховоде 2.In flight, the external air stream enters the
Обычно отверстие 6 для выпуска воздуха включает в себя створку 18 отверстия для выпуска воздуха. Наружный воздух обтекает относительно широко открытую створку 18 отверстия для выпуска воздуха и тем самым создает пониженное давление по отношению к внешнему давлению в отверстии 6 для выпуска воздуха. Пониженное давление можно установить при помощи створки 18 отверстия для выпуска воздуха. Это пониженное давление поддерживает поток воздуха через теплообменник 10.Typically, the
Створку воздухозаборника 4 (не показана) можно открыть так, чтобы избыточное давление в напорном воздуховоде 2 обеспечивало такой объемный расход в распределительной магистрали 12, которого достаточно для охлаждения, по меньшей мере, одного компонента воздушного судна, и/или для вентиляции его монтажного отсека. Створка 18 отверстия 6 для выпуска воздуха может регулировать количество воздуха, протекающего через теплообменник 10. Если воздух в кабине нужно нагреть, количество воздуха, протекающего через теплообменник 10, можно, например, уменьшить.The flap of the air intake 4 (not shown) can be opened so that the overpressure in the
Положение створки воздухозаборника (не показана) и створки 18 отверстия для выпуска воздуха можно корректировать при помощи силовых приводов. Силовым приводом, например, может быть электродвигатель вращения с червячным винтом, который преобразует вращательное движение в линейное движение. Очевидно, что створку воздухозаборника и створку 18 отверстия для выпуска воздуха можно заменить любым устройством, которое может изменять расход воздуха, соответственно, через воздухозаборник и отверстие для выпуска воздуха.The position of the air intake flap (not shown) and the
Когда воздушное судно находится на земле, вентиляционное устройство 8 осуществляет забор воздуха через воздухозаборник 4. Односторонний клапан 14 в обходной ветке предотвращает движение потока воздуха, перемещаемого вентиляционным устройством 8, от движения обратно по направлению к впускной стороне вентиляционного устройства 8. Перемещаемый вентиляционным устройством 8 воздух попадает в распределительную магистраль 12, где он охлаждает компоненты воздушного судна, в частности, компоненты системы кондиционирования воздуха, и/или вентилирует их монтажный отсек. Более того, воздух входит в теплообменник 10 системы кондиционирования кабинного воздуха и выходит из напорного воздуховода 2 через отверстие 6 для выпуска воздуха.When the aircraft is on the ground, the
Вентиляционное устройство 8 может быть независимым от АСМ, так что энергию, требуемую для приведения в действие вентилятора АСМ, можно использовать для повышения производительности системы кондиционирования кабинного воздуха, или же система кондиционирования кабинного воздуха может работать при пониженном давлении отбираемого воздуха, сохраняя при этом постоянную производительность по холоду. Вентиляционное устройство обычно вводят в действие, когда воздушное судно находится на земле. Однако, в случае необходимости, ее можно включить и во время полета. Конструкция вентиляционного устройства 8 должна быть такой, чтобы его можно было использовать в течение всего полета. Вентиляционным устройством может быть нагнетатель, приводимый в действие электроприводом, или сжатым воздухом, например, отбираемым от двигателя воздухом. В полете воздух проходит от воздухозаборника 4 через односторонний клапан 14 по направлению к распределительной магистрали 12 и теплообменнику 10. Однако воздух может также проходить от воздухозаборника 4 через вентиляционное устройство 8.The
Как отмечалось выше, из-за протечек топливо и/или пары топлива могут скапливаться или образовываться в монтажном отсеке, по меньшей мере, одного теплонагруженного компонента. Топливо и/или пары топлива могут попасть в монтажный отсек из бака. Поэтому монтажный отсек теплонагруженного компонента необходимо вентилировать, то есть проветривать перед включением системы с теплонагруженным компонентом. Вентиляция монтажного отсека должна предотвратить образование воспламеняемой смеси в монтажном отсеке. Более того, работа системы кондиционирования кабинного воздуха может быть продолжена только в том случае, если исключена возможность образования воспламеняемой смеси в монтажном отсеке. Таким образом, в случае отказа системы вентиляции монтажного отсека или в случае ее низкой эффективности систему кондиционирования воздуха нужно выключить, так как в монтажном отсеке могут образовываться воспламеняемые пары.As noted above, due to leaks, fuel and / or fuel vapors can accumulate or form in the mounting compartment of at least one heat-loaded component. Fuel and / or fuel vapor can enter the mounting compartment from the tank. Therefore, the mounting compartment of the heat-loaded component must be ventilated, that is, ventilated before turning on the system with the heat-loaded component. The ventilation of the mounting compartment must prevent the formation of a flammable mixture in the mounting compartment. Moreover, the operation of the cabin air conditioning system can be continued only if the possibility of the formation of a flammable mixture in the installation compartment is excluded. Thus, in case of failure of the ventilation system of the mounting compartment or in case of its low efficiency, the air conditioning system must be turned off, as flammable vapors may form in the mounting compartment.
Как отмечалось выше, в известном уровне техники требуется устройство выключения системы кондиционирования воздуха, которое контролирует расход воздуха в напорном воздуховоде. В настоящем изобретении такое устройство выключения системы кондиционирования воздуха не требуется, когда включена система кондиционирования кабинного воздуха. Если расход воздуха в напорном воздуховоде отсутствует, не поступает воздух для охлаждения теплообменника. В результате не понижается температура отбираемого от двигателей воздуха, который должен охлаждаться в теплообменнике. Поэтому отбираемый от двигателей воздух сохраняет свою высокую температуру, которую обнаруживает датчик системы кондиционирования кабинного воздуха. Поскольку в кабину не может подаваться воздух при слишком высокой температуре, система кондиционирования кабинного воздуха должна быть выключена. Это осуществляется при помощи контрольного блока системы кондиционирования кабинного воздуха. Таким образом, когда система кондиционирования кабинного воздуха включена, не требуется дополнительное устройство выключения системы кондиционирования воздуха, которое контролирует работу вентиляционного устройства и расход воздуха в напорном воздуховоде соответственно и исключает образование воспламеняемой смеси в монтажном отсеке, по меньшей мере, одного теплонагруженного компонента. Вследствие этого повышается безопасность и надежность воздушного судна.As noted above, in the prior art requires a device to turn off the air conditioning system, which controls the air flow in the pressure duct. In the present invention, such an air conditioning system shutdown device is not required when the cabin air conditioning system is turned on. If there is no air flow in the pressure duct, no air enters to cool the heat exchanger. As a result, the temperature of the air drawn from the engines, which must be cooled in the heat exchanger, does not drop. Therefore, the air drawn from the engines retains its high temperature, which is detected by the sensor of the cabin air conditioning system. Since air cannot be supplied to the cabin at too high a temperature, the cabin air conditioning system must be turned off. This is done using the control unit of the cabin air conditioning system. Thus, when the cabin air conditioning system is turned on, an additional air conditioning system shutdown device is not required, which controls the operation of the ventilation device and the air flow in the pressure duct, respectively, and eliminates the formation of a flammable mixture in the assembly compartment of at least one heat-loaded component. As a result, the safety and reliability of the aircraft increases.
В полете такая ошибочная ситуация не может возникнуть, так как створка воздухозаборника (не показана) снабжена пассивным средством контроля, например, упором, который предотвращает полное закрывание створки воздухозаборника. Таким образом, по распределительной магистрали 12 обеспечивают подачу достаточного количества охлаждающего воздуха в монтажный отсек, по меньшей мере, одного компонента системы кондиционирования кабинного воздуха, и/или к компонентам системы кондиционирования кабинного воздуха.In flight, such an erroneous situation cannot occur, since the air intake flap (not shown) is equipped with a passive control means, for example, an emphasis, which prevents the air intake flap from completely closing. Thus, through the
Система кондиционирования кабинного воздуха, в которой использованы идеи настоящего изобретения, содержит описанную систему охлаждения согласно изобретению, датчик температуры (не показан), выполненный с возможностью определения температуры выходящего из теплообменника воздуха, который проходит в кабину и должен охлаждаться набегающим потоком воздуха, а также управляющее устройство (не показано) для управления работой системы кондиционирования кабинного воздуха. Управляющее устройство выполнено таким образом, что система кондиционирования кабинного воздуха выключается, если температура выходящего из теплообменника воздуха, который проходит в кабину и должен охлаждаться набегающим потоком воздуха, превышает пороговое значение. Воздух, охлаждаемый набегающим потоком воздуха в теплообменнике, может представлять собой воздух, отбираемый от двигателя. В этой системе кондиционирования кабинного воздуха, как отмечалось выше, не требуется дополнительное устройство выключения системы кондиционирования воздуха, которое контролирует работу вентиляционного устройства и/или следит за наличием потока воздуха в напорном воздуховоде, когда включена система кондиционирования воздуха. В этой системе кондиционирования кабинного воздуха наличие потока воздуха в напорном воздуховоде и, следовательно, работа вентиляционного устройства контролируется косвенно, а именно путем определения температуры выходящего из теплообменника 10 воздуха, который должен охлаждаться набегающим потоком воздуха.The cabin air conditioning system, which uses the ideas of the present invention, contains the described cooling system according to the invention, a temperature sensor (not shown), configured to determine the temperature of the air leaving the heat exchanger, which passes into the cabin and must be cooled by the incoming air stream, as well as a control a device (not shown) for controlling the operation of the cabin air conditioning system. The control device is designed in such a way that the cabin air conditioning system is turned off if the temperature of the air leaving the heat exchanger, which passes into the cabin and must be cooled by the incoming air flow, exceeds a threshold value. The air cooled by the incoming air flow in the heat exchanger may be air taken from the engine. This cabin air conditioning system, as noted above, does not require an additional air conditioning system shutdown device that monitors the operation of the ventilation device and / or monitors the presence of air flow in the pressure duct when the air conditioning system is turned on. In this cabin air conditioning system, the presence of air flow in the pressure duct and, therefore, the operation of the ventilation device is controlled indirectly, namely by determining the temperature of the air leaving the
Температуру выходящего из теплообменника 10 воздуха, который проходит в кабину и должен охлаждаться набегающим потоком воздуха, определяют при помощи датчика температуры, установленного на выходе теплообменника и/или в любой произвольной точке в системе кондиционирования воздуха. Как отмечалось выше, прежде чем будет определена температура выходящего из теплообменника воздуха, который проходит в кабину и должен охлаждаться набегающим потоком воздуха, его смешивают с другим воздушным потоком и/или подвергают дальнейшей обработке. Например, температуру воздуха можно определить в смесителе и/или на входе в кабину.The temperature of the air leaving the
Как отмечалось выше, перед включением системы кондиционирования воздуха необходимо провентилировать монтажный отсек. Такая вентиляция необходима, так как при выключенной системе кондиционирования воздуха в монтажном отсеке, по меньшей мере, одного теплонагруженного компонента могут скапливаться топливо и/или пары топлива. Здесь, например, можно контролировать, не выходит ли фактическая скорость нагнетателя 8 перед включением системы кондиционирования кабинного воздуха за пределы определенного диапазона в течение достаточно длительного периода времени. Такой контроль можно отключить, когда система кондиционирования воздуха включена.As noted above, the installation compartment must be ventilated before turning on the air conditioning system. Such ventilation is necessary since, with the air conditioning system turned off, fuel and / or fuel vapors can accumulate in the mounting compartment of at least one heat-loaded component. Here, for example, it is possible to control whether the actual speed of the
В варианте осуществления, показанном на фиг.1, поперечное сечение обходной ветки 16 меньше, чем поперечное сечение напорного воздуховода 2, что, однако, не обязательно должно быть нормой.In the embodiment shown in FIG. 1, the cross section of the
В варианте осуществления, показанном на фиг.2, односторонний клапан 14 размещен в напорном воздуховоде 2, а вентиляционное устройство 8 размещено в обходной ветке 16. В остальном функционирование варианта осуществления по фиг.2 не отличается от функционирования варианта осуществления по фиг.1. Поперечное сечение обходной ветки 16 может быть меньше, чем поперечное сечение напорного воздуховода 2. Однако возможна также ситуация, когда поперечное сечение обходной ветки 16 равно или больше поперечного сечения напорного воздуховода 2. Обходную ветку 16 и участок напорного воздуховода, который она шунтирует, можно также рассматривать как параллельные ветки напорного воздуховода 2.In the embodiment shown in FIG. 2, the one-
Однако не обязательно, чтобы система охлаждения имела обходную ветку. На фиг.3 показан вариант осуществления изобретения, в котором нет обходной ветки и одностороннего клапана. В остальном этот вариант осуществления изобретения не отличается от вариантов осуществления по фиг.1 и 2. В этом варианте осуществления необходимо обеспечить, чтобы воздух, проходящий по напорному воздуховоду 2, в полете не повредил вентиляционное устройство 8. Более того, вентиляционное устройство не должно оказывать значительного сопротивления воздуху, проходящему по напорному воздуховоду 2.However, it is not necessary that the cooling system has a bypass branch. Figure 3 shows an embodiment of the invention in which there is no bypass branch and one-way valve. Otherwise, this embodiment of the invention does not differ from the embodiments of FIGS. 1 and 2. In this embodiment, it is necessary to ensure that the air passing through the
В варианте осуществления, показанном на фиг.3, вентиляционное устройство 8 размещено выше по потоку относительно распределительной магистрали 12 и теплообменника 10. Вследствие этого вентиляционное устройство 8 создает избыточное давление, которое обеспечивает вентиляцию монтажного отсека компонента и обеспечивает снабжение компонентов воздушного судна, в частности, системы кондиционирования кабинного воздуха, охлаждающим воздухом по распределительной магистрали 12. Более того, избыточное давление заставляет охлаждающий воздух проходить через теплообменник 10 и обеспечивает его всасывание вентиляционным устройством 8 исключительно через воздухозаборник 4. Контроль и управление вентиляционным устройством 8, по существу, не отличаются от контроля и управления в варианте осуществления по фиг.1.In the embodiment shown in FIG. 3, the
На фиг.4 показан дальнейший вариант осуществления изобретения, в котором вентиляционное устройство 8 размещено ниже по потоку относительно распределительной магистрали 12 и теплообменника 10. Вентиляционное устройство 8 может быть размещено вблизи отверстия 6 для выпуска воздуха. В этом случае вентиляционное устройство 8 втягивает первую часть воздуха из распределительной магистрали 12, а вторую часть воздуха - из воздухозаборника 4. Поскольку первая часть воздуха нагрета охлаждаемыми компонентами, первая часть должна быть меньше второй части, чтобы температура всасываемого воздуха на входе в теплообменник 10 была не слишком высокой. В этом варианте осуществления необходимо предусмотреть, чтобы воздух, проходящий по напорному воздуховоду 2, в полете не повредил вентиляционное устройство 8. Очевидно, что вентиляционное устройство не должно оказывать значительного сопротивления воздуху, проходящему по напорному воздуховоду 2. Контроль и управление вентиляционным устройством 8, по существу, не отличаются от контроля и управления в варианте осуществления по фиг.1.Figure 4 shows a further embodiment of the invention in which the
Фиг.5 показывает вариант осуществления изобретения, в котором нагнетатель 8 размещен в канале 22 нагнетателя. Канал 22 нагнетателя размещен в напорном воздуховоде, и его поперечное сечение меньше, чем поперечное сечение напорного воздуховода 2. Канал 22 нагнетателя имеет выходное сечение площадью А1. Оставшаяся часть сечения напорного воздуховода 2 на выходе канала 22 нагнетателя имеет площадь А2. Во время полета воздух проходит по напорному воздуховоду 2 через перепускной участок 20 позади нагнетателя 8. Перепускной участок 20 образован вокруг канала 22 нагнетателя.5 shows an embodiment of the invention in which a
Нагнетатель 8 создает избыточное давление, которое обеспечивает снабжение теплообменника 10 охлаждающим воздухом, а распределительную магистраль 12 - воздухом для вентиляции монтажного отсека и/или для охлаждения, по меньшей мере, одного компонента. Перемещаемый нагнетателем 8 воздух не должен проходить через перепускной участок 20 в направлении входного участка нагнетателя 8. Для решения этой задачи площадь А2 перепускного участка 20 сделана такой по отношению к площади А1 канала 22 нагнетателя, что когда нагнетатель 8 перемещает воздух, статическое давление в выходном сечении канала нагнетателя меньше или равно статическому давлению в конце перепускного участка 20. В этом случае вся энергия потока, создаваемого нагнетателем, находится в динамической части потока, проходящего через выходное сечение А1 канала 22 нагнетателя.The
На перепускном участке можно также предусмотреть односторонний клапан.A one-way valve can also be provided at the bypass.
На фиг.5 нагнетатель 8, канал 22 нагнетателя и перепускной участок 20 размещены выше по потоку относительно распределительной магистрали 12 и теплообменника 10. Нагнетатель 8, канал 22 нагнетателя и перепускной участок 20 можно также разместить ниже по потоку относительно распределительной магистрали 12 и теплообменника 10. Контроль и управление нагнетателем 8, по существу, не отличаются от контроля и управления в варианте осуществления по фиг.1.5, the
Фиг.6 показывает дальнейший вариант осуществления изобретения, в котором вентиляционное устройство выполнено в виде устройства 24 для подачи воздуха. Устройство 24 для подачи воздуха подает сжатый воздух, например, отбираемый воздух, в напорный воздуховод 2. В результате в напорном воздуховоде 2 может возникнуть воздушный поток, который вызывает всасывание воздуха через воздухозаборник 4. Этот воздух попадает в распределительную магистраль 12 и проходит через теплообменник 10. В полете воздух обтекает устройство 24 для подачи воздуха. Устройство 24 для подачи воздуха может также подавать воздух в напорный воздуховод 2 во время полета. Перед подачей в напорный воздуховод 2 отбираемый воздух может быть охлажден. В остальном в этом варианте осуществления функционирование и контроль, по существу, не отличаются от функционирования и контроля в варианте осуществления по фиг.3.6 shows a further embodiment of the invention in which the ventilation device is in the form of an
На фиг.6 устройство 24 для подачи воздуха размещено выше по потоку относительно распределительной магистрали 12 и теплообменника 10. Устройство 24 для подачи воздуха можно также разместить ниже по потоку относительно распределительной магистрали 12 и теплообменника 10.6, an
Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что для охлаждения теплонагруженного компонента воздушного судна, в частности, системы кондиционирования кабинного воздуха, и/или для вентиляции монтажного отсека не требуется дополнительный напорный воздуховод. Это обеспечивает экономию пространства и снижение веса. Кроме того, упрощен монтаж системы охлаждения. Более того, на земле не требуется дополнительное вентиляционное устройство для охлаждения упомянутого выше теплонагруженного компонента воздушного судна и системы кондиционирования кабинного воздуха соответственно и/или для вентиляции его монтажного отсека. Это обеспечивает дополнительную экономию пространства и снижение веса и, более того, повышает эксплуатационную готовность. В дополнение снижается аэродинамическое сопротивление воздушного судна, так как требуется меньшее количество напорных воздуховодов. Более того, как отмечалось выше, упрощается контроль за потоком воздуха в напорном воздуховоде.An advantage of the present invention is that for the cooling of the heat-loaded component of the aircraft, in particular, the cabin air conditioning system, and / or for ventilation of the mounting compartment does not require an additional pressure duct. This saves space and reduces weight. In addition, simplified installation of the cooling system. Moreover, an additional ventilation device is not required on the ground to cool the above-mentioned heat-loaded component of the aircraft and the cabin air conditioning system, respectively, and / or to ventilate its mounting compartment. This provides additional space savings and weight reduction and, moreover, increases availability. In addition, the aerodynamic drag of the aircraft is reduced, since fewer pressure ducts are required. Moreover, as noted above, the control of the air flow in the pressure duct is simplified.
Claims (12)
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US87116806P | 2006-12-21 | 2006-12-21 | |
| DE102006060765.1 | 2006-12-21 | ||
| DE102006060765A DE102006060765B3 (en) | 2006-12-21 | 2006-12-21 | Heat loaded device e.g. air conditioning unit, cooling system for airplane, has blockage-controlling device separating distributor line from supply line, and supply line connected with area of ram air channel subjected with excess pressure |
| US60/871,168 | 2006-12-21 | ||
| DE102007023685.0 | 2007-05-22 | ||
| US93963307P | 2007-05-23 | 2007-05-23 | |
| US60/939,633 | 2007-05-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009125466A RU2009125466A (en) | 2011-01-27 |
| RU2449925C2 true RU2449925C2 (en) | 2012-05-10 |
Family
ID=39244652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009125466/11A RU2449925C2 (en) | 2006-12-21 | 2007-12-12 | Aircraft cooling and ventilation by incident flow |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101657355B (en) |
| DE (1) | DE102006060765B3 (en) |
| RU (1) | RU2449925C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2820773C1 (en) * | 2023-12-07 | 2024-06-10 | Акционерное общество "Национальный центр вертолетостроения им. М.Л. Миля и Н.И. Камова" (АО "НЦВ Миль и Камов") | Ventilation system of heat-generating equipment located in external container of aircraft |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008044645B3 (en) | 2008-08-27 | 2010-02-18 | Airbus Deutschland Gmbh | An aircraft signal computer system comprising a plurality of modular signal processor units |
| DE102011105968A1 (en) | 2011-06-29 | 2013-01-03 | Airbus Operations Gmbh | Ram air channel arrangement for air conditioning apparatus of commercial airplane to cool airplane cabin, has control device placed downstream to air outlet such that control device exhibits cross section extending in direction of outlet |
| US9140272B2 (en) * | 2011-10-24 | 2015-09-22 | Hamilton Sundstrand Corporation | Ram air fan outer housing |
| CN205440884U (en) * | 2015-12-25 | 2016-08-10 | 广州亿航智能技术有限公司 | Multiaxis manned vehicle |
| US10346585B2 (en) * | 2016-02-22 | 2019-07-09 | Hamilton Sundstrand Corporation | Method of predicting heat exchanger blockage via ram air fan surge margin |
| US10486816B2 (en) * | 2017-04-07 | 2019-11-26 | Hamilton Sundstrand Corporation | Fan bypass and shutoff check valve |
| CN111806700B (en) * | 2020-07-08 | 2023-04-07 | 中国商用飞机有限责任公司 | Ventilation system suitable for air conditioning component cabin of aircraft and aircraft comprising same |
| CN117302530B (en) * | 2023-11-30 | 2024-02-23 | 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心 | Electric heating complementary system with ram air as power source and heat sink |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU45711U1 (en) * | 2004-11-10 | 2005-05-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Наука" (ОАО НПО "Наука") | AIRCRAFT AIR CONDITIONING SYSTEM |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2166542B (en) * | 1984-11-02 | 1988-10-12 | British Aerospace | Air conditioning systems |
| DE10015570B4 (en) * | 2000-03-29 | 2007-11-22 | Airbus Deutschland Gmbh | Arrangement for forced guidance of a cooling air flow within a refrigeration unit for a commercial aircraft |
| US7081153B2 (en) * | 2003-12-02 | 2006-07-25 | Honeywell International Inc. | Gas generating system and method for inerting aircraft fuel tanks |
| US7300494B2 (en) * | 2005-02-24 | 2007-11-27 | Hamilton Sundstrand Corporation | On-board inert gas generation system with compressor surge protection |
-
2006
- 2006-12-21 DE DE102006060765A patent/DE102006060765B3/en not_active Expired - Fee Related
-
2007
- 2007-12-12 CN CN2007800472231A patent/CN101657355B/en active Active
- 2007-12-12 RU RU2009125466/11A patent/RU2449925C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU45711U1 (en) * | 2004-11-10 | 2005-05-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Наука" (ОАО НПО "Наука") | AIRCRAFT AIR CONDITIONING SYSTEM |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2820773C1 (en) * | 2023-12-07 | 2024-06-10 | Акционерное общество "Национальный центр вертолетостроения им. М.Л. Миля и Н.И. Камова" (АО "НЦВ Миль и Камов") | Ventilation system of heat-generating equipment located in external container of aircraft |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101657355B (en) | 2013-04-10 |
| CN101657355A (en) | 2010-02-24 |
| RU2009125466A (en) | 2011-01-27 |
| DE102006060765B3 (en) | 2008-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8707721B2 (en) | Ram air based cooling and ventilation system for an aircraft | |
| RU2449925C2 (en) | Aircraft cooling and ventilation by incident flow | |
| RU2487054C2 (en) | Aircraft zone vent system | |
| EP3385510B1 (en) | Control method for operating a precooler in an aircraft and aircraft engine | |
| US8397487B2 (en) | Environmental control system supply precooler bypass | |
| RU2434788C2 (en) | Aircraft air supply system and method of mixing two airflows in said system | |
| US9656756B2 (en) | Turbo-compressor system and method for extracting energy from an aircraft engine | |
| CA2904475C (en) | Aircraft air conditioning system and method of operating an aircraft air conditioning system | |
| US8602088B2 (en) | Cooling air supply for the cooling of different systems requiring cooling air in an aircraft | |
| CN102083689B (en) | Device and method for cooling exhaust air of aircraft air-conditioning systems | |
| US10239623B2 (en) | Aircraft air conditioning system and method of operating an aircraft air conditioning system | |
| US7727057B2 (en) | Device and process for heating an aircraft cabin | |
| RU2515025C2 (en) | Method and system for emergent aircraft cockpit ventilation at leaky air mixer area | |
| US7988102B2 (en) | Aircraft with a fluid-duct-system | |
| CN107813940B (en) | Aircraft electronic equipment cabin exhaust apparatus | |
| US11136921B2 (en) | Aircraft propulsion system including a heat exchanger system | |
| CN113879543B (en) | Aircraft ventilation system and aircraft comprising same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121213 |