飛機空調組件如何提供適宜的氣體

飛機在零下五六十度的萬米高空飛行時，如何使機艙內的溫度保持在二十多度呢？答案就是在飛機強大的空調系統作用下實現該效果，本文以B737-800為例講解空調組件如何獲得符合要求的氣體。

一、概述

空調系統氣源可分為兩類，一類為從飛機系統引的熱氣流，該氣流在空調組件作用下進入機艙；另一類為外界的衝壓空氣，該路氣體主要用來冷卻從飛機系統引到空調組件的氣體，使用完後直接排出。

對於衝壓空氣，大氣中的空氣從衝壓進氣門進入到衝壓進氣道，接著依次流經初級空調熱交換器和次級空調熱交換器，冷卻完組件內的熱氣流後進入集氣室，最後經過擴散筒排出機外。

對於從飛機系統引入到空調組件的氣流，引氣氣體經過組件流量控制和關斷活門進入空調組件，先流到初級熱交換器使溫度降低，接著流經ACM（空氣循環機）壓氣機以增大氣體的做功本領，出來後流經次級熱交換器溫度繼續降低，然後到再加熱器再次降溫，經過冷凝器進一步降低溫度以達到露點使水分離出來。去水的氣體流回到再加熱器，溫度升高後流入ACM渦輪，渦輪出來後氣體再次進入冷凝器，溫度升高後經過單向活門進入駕駛艙及混合總管。

二、衝壓空氣的氣路走向

新構型的飛機採用的都是E-FLOW構型的衝壓空氣系統，本文以E-FLOW構型進行講解。前SRADA(智能衝壓空氣進氣門作動筒)位於衝壓進氣門上側蓋板內，打開蓋板即可接近，該作動筒為電控電動型，SRADA通過ACAU接收襟翼位置信號和衝壓空氣溫度感測器電阻變化信號控制衝壓進氣門和調整板，後SRADA位於衝壓空氣出氣管道旁，接收來自前SRADA的信號，與前SRADA協同工作使得衝壓空氣溫度感測器（位於ACM壓氣機出口與次級熱交換器之間的管路上）的數值穩定在110度。

SRADA通過改變前後調整板的位置改變進入衝壓進氣道的空氣流量，通過導流門連桿作動導流門從而實現進氣進氣門的開關。飛機在地面時衝壓進氣門全開，起到防止冰塊、石頭等外來物進入進氣道損傷空調部件的作用；飛在空中時衝壓進氣門全關，駕駛艙P5面板上空調/引氣面板上有RAM DOOR FULL OPEN(衝壓進氣門全開)的燈指示，注意襟翼未完全收上時即使衝壓進氣門全關但是該燈依然亮，此時排氣口的格柵未轉動，直到襟翼全收上該燈才熄滅。在PZTC（組件區域溫度控制器）上做自檢可以測試衝壓空氣系統是否存在故障，若有故障則顯示前SRADA、後SRAD或者衝壓進氣溫度感測器故障。

衝壓空氣經過衝壓進氣道進入初級熱交換器和次級熱交換器，衝壓冷空氣與空調組件內的熱空氣在熱交換器內進行熱傳導，實現冷卻組件空氣的效果，經過熱交換的衝壓空氣從擴散筒排出機外。

ACM由壓氣機、渦輪、葉輪風扇組成，風扇位於次級熱交換器擴散筒端，當飛機在地面時，由於空氣與飛機的相對速度很低不能產生良好的衝壓效果，風扇工作使集氣室產生負壓，外界空氣被吸進熱交換器；當飛機在空中高速飛行時，風扇不工作，衝壓空氣很順暢地進入衝壓進氣道，同時打開擴散筒內的風扇旁通單向活門，氣流通過該活門流進擴散筒再排出機外。

三、引氣氣體在組件的氣路走向

組件引氣來源有APU、發動機和地面氣源車，氣體通過流量控制和關斷活門進入組件為空調提供熱空氣。流量控制和關斷活門是電控氣動型開關，控制進入空調組件氣體的壓力和流量，組件電門位置以及飛機相關係統的狀態決定該活門的開度，當組件電門在OFF位時控制電路不得電活門處於關閉位；當組件電門在AUTO位時，若兩邊的空調正常工作則活門工作在低流量模式，若飛機在空中、襟翼收上且另外一側的空調不工作則活門工作在高流量模式；當組件電門在HIGH位，且APU引氣電門在ON位、APU工作轉速高於95%時該活門工作在APU高流量模式。

引氣氣體依次經過初級熱交換器、ACM壓氣機、次級熱交換器後進入再加熱器，次級熱交換器出來空氣中夾雜著的水分由管子排到水分離器的水收集總管，熱交換器的作用是冷卻首次進入的空氣以降低進入冷凝器氣體的溫度，當空氣從冷凝器出來再次進入到再加熱器時起到加熱的效果。空氣進入冷凝器後溫度進一步降低，溫度達到露點使得水分成為液體，該水在高壓水分離器的作用下分離出來從而得到相對乾燥的氣體。冷凝器兩側有兩個水分離器，水分離器進口有旋轉葉片，使得進入水分離器的空氣旋轉運動，在離心力的作用下水分離出來並被甩到內筒壁，進一步由集水器收集起來，通過管子排到水收集總管，最後排到衝壓進氣道內冷卻衝壓空氣，排水管若堵塞可以通過旁通活門直接流到空調艙。去水的高壓空氣再次流經再加熱器，接著進入渦輪，帶動渦輪高速旋轉。

為了防止冷凝器結冰以及控制組件出口溫度，氣體從渦輪出來後進入高壓水分離器組件混合總管，該總管混合ACM渦輪出口冷氣體和TCV以及BTCV出來的氣體，TCV（溫度控制活門）和BTCV（備用溫度控制活門）控制從組件流量控制和關斷活門出來的熱氣體。TCV為電控電動活門，BTCV為電控氣動活門，當TCV故障時BTCV進入備用模式控制組件出口溫度，同時也起到防止冷凝器結冰的作用。從ACM出來的氣體流經冷凝器時得到一定的加熱，溫度繼續升高，最後經過單向活門流入混合總管或駕駛艙，這樣就空調組件就製造了適宜溫度的冷氣。

為了提高空調的可靠性以及得到溫度更適宜的組件出口氣體，在組件組件上裝有以下感測器：組件溫度感測器、組件進口壓力感測器、組件流量感測器、混合總管溫度感測器，在這些感測器作用下PZTC對空調組件更加高效地進行控制。

為了避免空調出現過熱的情況，空調組件裝有三個過熱電門：壓氣機出口過熱電門（390F）、渦輪出口過熱電門（210F）、組件出口過熱電門（250F）。當任一過熱電門出現過熱情況，過熱電門閉合導致該組件的流量控制和關斷活門關閉，該側空調停止工作，也會點亮P5板的PACK燈以及主警告牌和主警告燈。過熱情況消失後若PACK能複位則很可能是熱交換器堵塞或者太臟導致，若不能複位則需要測試壓氣機出口過熱電門及渦輪出口過熱電門的功能。

四、總結

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！