民用飞机的环境控制系统技术方案

一种民用飞机的环境控制系统，能够保证飞机的升阻比，减少冲压空气的引气量和溢流损失以及减小燃油的损耗。环境控制系统包括具有制冷用换热器的空气循环制冷子系统、具有空气准备用换热器的空气准备子系统、具有辅助冷却用换热器的辅助冷却子系统以及具有冲压空气流入口和冲压空气流出口的冲压空气流道，冲压空气流道包括并联连接的第一冲压空气分支流道和第二冲压空气分支流道，辅助冷却用换热器以及制冷用换热器配置于第一冲压空气分支流道内，空气准备用换热器配置于第二冲压空气分支流道内。流道内。流道内。

【技术实现步骤摘要】
民用飞机的环境控制系统


[0001]本专利技术涉及一种民用飞机的环境控制系统。

技术介绍

[0002]在现代民用飞机中，随着对安全性及舒适性要求越来越严苛，特别是对于宽体飞机，其制冷需求受载客人数、发热电子设备、餐食数量、燃油防护的影响，飞机通常需要采用制冷温控系统、辅助冷却系统、空气准备系统为飞机提供全机冷却的能源。
[0003]在传统宽体飞机上，制冷温控系统、辅助冷却系统、空气准备系统，一般都是独立设计、安装、控制的。比如说，制冷温控系统采用独立的发动机引气作为热边，采用独立的冲压空气作为冷边，主要设备安装在前翼身整流罩区域，其上游是气源系统，下游是通风系统；辅助冷却系统采用独立的制冷剂作为回路，采用独立的冲压空气作为冷边，主要设备安装在后翼身整流罩区域，其上游是储液罐，下游是厨房或电子设备舱；空气准备系统采用独立的发动机引气作为热边，采用独立的冲压空气作为冷边，主要设备安装在前翼身整流罩区域，其上游是气源系统，下游是惰化系统。
[0004]以某机型为例，制冷温控系统、辅助冷却系统、空气准备系统，若按照传统方法设计，每个系统独立设计，这样则需要：
[0005]a)两套为制冷温控系统双级换热器服务的冲压空气流道，单套包含完整冲压空气入口、入口风门、入口风门作动器、分配管路、消音器、风扇、活门、冲压空气出口、出口风门、出口风门作动器；
[0006]b)两套为辅助冷却系统冷凝器服务的冲压空气流道，单套包含完整冲压空气入口、入口风门、入口风门作动器、分配管路、消音器、风扇、活门、冲压空气出口、出口风门、出口风门作动器；
[0007]c)两套套为空气准备系统换热器服务的冲压空气流道，单套包含完整冲压空气入口、入口风门、入口风门作动器、分配管路、消音器、风扇、活门、冲压空气出口、出口风门、出口风门作动器；
[0008]这样未经过一体化集成的环控系统，存在6个蒙皮入口，6个蒙皮出口，6套冲压空气内流道管路。

技术实现思路

[0009]专利技术所要解决的技术问题
[0010]这种形式的系统架构好处是，各系统工作互相独立，不受干扰，控制难度低。然而带来的负面影响是，三个系统采用独立的冲压空气冷却，需要在飞机蒙皮多处开口，蒙皮升力面的开口导致飞机升阻比降低；三个系统采用独立的冲压空气引气冷却，但冲压空气的冷却能力还未用尽就被排出机外，浪费冲压空气引气，引气量导致飞行阻力变大；三个系统采用独立的冲压空气冷却，在地面状态采用风扇抽取外界环境空气用于冷却，飞机在飞行过程中需要背负较多重量，重量带来油耗上升。
[0011]鉴于上述情况，本专利技术的目的在于提供一种民用飞机的环境控制系统，能够保证飞机的升阻比，减少冲压空气的引气量和溢流损失以及减小燃油的损耗。
[0012]解决技术问题所采用的技术方案
[0013]本专利技术第一观点的民用飞机的环境控制系统包括具有制冷用换热器的空气循环制冷子系统、具有空气准备用换热器的空气准备子系统、具有辅助冷却用换热器的辅助冷却子系统以及具有冲压空气流入口和冲压空气流出口的冲压空气流道，其特征在于，
[0014]所述冲压空气流道包括并联连接的第一冲压空气分支流道和第二冲压空气分支流道，
[0015]所述辅助冷却用换热器以及所述制冷用换热器配置于所述第一冲压空气分支流道内，所述空气准备用换热器配置于所述第二冲压空气分支流道内。
[0016]根据第一观点所述的民用飞机的环境控制系统，通过将一个冲压空气流道分岔成并联连接的第一冲压空气分支流道和第二冲压空气分支流道，能够使得在一分支流道外溢的冲压空气流入另一分支流道而不外溢，能够减少飞机冲压空气引气量以及溢流损失。此外，通过在将制冷用换热器和辅助冷却用换热器以相对于冲压空气串联连接的方式配置在第一冲压空气分支流道内的同时，将空气准备用换热器配置在第二冲压空气分支流道内，能够使冲压空气的冷却能量更充分被释放。而且，与现有技术相比，由于仅设置了一个冲压空气流道，因此，仅需要在飞机的蒙皮上开设一个入口和一个开口，能够避免由于蒙皮升力面开口而导致飞机升阻比降低。
[0017]在第一观点所述的环境控制系统的基础上，在第二观点的民用飞机的环境控制系统中，优选，在所述第一冲压空气分支流道的比所述辅助冷却用换热器和所述制冷用换热器靠上游侧的部位设置有水喷射器，所述水喷射器向所述第一冲压空气分支流道内喷出水分。
[0018]根据第二观点所述的民用飞机的环境控制系统，通过在第一冲压空气分支流道内设置向所述第一冲压空气分支流道内的辅助冷却用换热器和制冷用换热器喷出水分的水喷射器，能够提高换热器的换热效率。
[0019]在第一观点所述的环境控制系统的基础上，在第三观点的民用飞机的环境控制系统中，优选，在所述第二冲压空气分支流道设置有冲压空气流量控制活门，所述冲压空气流量控制活门对在所述第二冲压空气分支流道内流动的冲压空气的流量进行调节。
[0020]根据第三观点所述的民用飞机的环境控制系统，当第二冲压空气分支流道内的冲压空气的流量过大时，通过减小冲压空气流量控制活门的开度，能够降低冷却换热量。
[0021]在第一观点所述的环境控制系统的基础上，在第四观点的民用飞机的环境控制系统中，优选，
[0022]所述制冷用换热器包括串联连接的位于上游的第一制冷用换热器和位于下游的第二制冷用换热器，
[0023]所述第一制冷用换热器与位于上游的供给引气的气源系统连接，所述第二制冷用换热器与位于下游的通风系统连接，
[0024]所述第一制冷用换热器连接有绕过所述第二制冷用换热器而与所述通风系统直接连接的第一旁通管路。
[0025]根据第四观点所述的民用飞机的环境控制系统，在设置有第一旁通管路的基础
上，通过调节流过第一旁通管路的引气的流量，能够改变引气被冷却以及掺混流量比，有利于引气温度的调节。
[0026]在第四观点所述的环境控制系统的基础上，在第五观点所述的民用飞机的环境控制系统中，优选，
[0027]还包括综合控制器，所述综合控制器根据所述空气循环制冷子系统的下游出口的引气的温度与目标制冷温度的差值，对在所述第一冲压空气分支流道内流动的冲压空气的流量以及在所述第一旁通管路中流动的引气的流量进行调节，以使所述空气循环制冷子系统的下游出口的引气的温度达到所述目标制冷温度。
[0028]根据第五观点所述的民用飞机的环境控制系统，通过同时调节流过制冷用换热器的冲压空气的流量以及空气循环制冷子系统中流动的引气的掺混流量比，能够使所述空气循环制冷子系统的供往通风系统的引气的温度达到规定的目标制冷温度。由此，能够优选满足环境控制系统中耗能最大的空气循环制冷子系统中的引气温度的需求。
[0029]在第四观点所述的环境控制系统的基础上，在第六观点所述的民用飞机的环境控制系统中，优选，
[0030]所述空气准备用换热器包括串联连接的位于上游的第一空气准备用换热器和位于下游的第二空气准备用换热器，
[0031]所述第一空气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种民用飞机的环境控制系统，包括具有制冷用换热器的空气循环制冷子系统、具有空气准备用换热器的空气准备子系统、具有辅助冷却用换热器的辅助冷却子系统以及具有冲压空气流入口和冲压空气流出口的冲压空气流道，其特征在于，所述冲压空气流道包括并联连接的第一冲压空气分支流道和第二冲压空气分支流道，所述辅助冷却用换热器以及所述制冷用换热器配置于所述第一冲压空气分支流道内，所述空气准备用换热器配置于所述第二冲压空气分支流道内。2.如权利要求1所述的民用飞机的环境控制系统，其特征在于，在所述第一冲压空气分支流道的比所述辅助冷却用换热器和所述制冷用换热器靠上游侧的部位设置有水喷射器，所述水喷射器向所述第一冲压空气分支流道内喷出水分。3.如权利要求1所述的民用飞机的环境控制系统，其特征在于，在所述第二冲压空气分支流道设置有冲压空气流量控制活门，所述冲压空气流量控制活门对在所述第二冲压空气分支流道内流动的冲压空气的流量进行调节。4.如权利要求1所述的民用飞机的环境控制系统，其特征在于，所述制冷用换热器包括串联连接的位于上游的第一制冷用换热器和位于下游的第二制冷用换热器，所述第一制冷用换热器与位于上游的供给引气的气源系统连接，所述第二制冷用换热器与位于下游的通风系统连接，所述第一制冷用换热器连接有绕过所述第二制冷用换热器而与所述通风系统直接连接的第一旁通管路。5.如权利要求4所述的民用飞机的环境控制系统，其特征在于，还包括综合控制器，所述综合控制器根据所述空气循环制冷子系统的下游出口的引气的温度与目标制冷温度的差值，对在所述第一冲压空气分支流道内流动的冲压空气的流量以及在所述第一旁通管路中流动的引气的流量进行调节，以使所述空气循环制冷子系统的下游出口的引气的温度达到所述目标制冷温度。6.如权利要求4所述的民用飞机的环境控制系统，其特征在于，所述空气准备用换热器包括串联连接的位于上游的第一空气准备用换热器和位于下游的第二空气准备用换热器，所述第一空气准备用换热器与位于上游的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王赟，王肖，刘超，李革萍，吴成云，李志茂，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：发明
国别省市：