飛機座艙環境控制

摘 要：飛機座艙環境控制包含氣源、冷卻、加熱、溫度調節、濕度調節、座艙壓力調節和空氣分配的分系統。

關鍵詞：座艙的壓力 溫度控制

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0060-01

高空飛行過程中飛機外界環境壓力條件的變化時是非常劇烈的，飛機的環境控制系統以控制座艙和設備艙的壓力和溫度為主，它包括增壓座艙、座艙供氣和空氣分配、座艙壓力控制、溫度控制和濕度控制。采用增壓座艙技術能防護高空低氣壓、缺氧、寒冷、高速氣流的影響，座艙增壓制度是要考慮飛機性能、任務、工程技術條件等的需要，飛機增壓座艙是在飛機飛行過程中通過座艙調壓系統進行調節的，不管飛多高能使座艙保持高于外界大氣環境氣壓符合人體生理的壓力環境。

1 座艙的壓力調節

座艙環境空氣的總壓（座艙高度氣壓）等于外界大氣壓力和座艙余壓之和，提高座艙高度氣壓就能提升飛行員吸入空氣的氧分壓。座艙空氣的余壓（座艙壓差）是座艙空氣壓力與外界大氣壓力之差，座艙余壓與飛機座艙結構強度、座艙內空氣絕對壓力值、飛機最大飛行高度的大氣壓力值有關，飛機座艙余壓一般為（24.5～78.4）kPa。座艙壓力變化速率會影響人的中耳，人的中耳對大氣壓力變化的生理承受能力有限，座艙壓力變化的舒適標準是增壓率23 Pa/s，減壓率31 Pa/s，允許飛機在飛行時通過機械調節增壓座艙，但產生的壓力波動不應超出人體忍耐限度。為防止增壓座艙發生爆炸減壓給人體傷害，當氣密座艙最大余壓值超過29.4 kPa時，正向壓力差的安全活門自動打開，使座艙減壓；當座艙壓力小于外界大氣壓力時，反向壓力差安全活門自動開啟，空氣進入座艙抵消負壓。

2 座艙控制系統的結構和組成

座艙環境控制系統又稱座艙空氣調節系統（簡稱空調系統），座艙環境控制系統由氣源、冷卻、加熱、溫度調節、濕度調節、座艙壓力調節和空氣分配的分系統組成。

2.1 座艙供氣和通風裝置

利用壓縮空氣，并將壓縮空氣通過供氣管道輸送到座艙內各部位，實現座艙的增壓和通風。它包括增壓空氣泵、供氣調節裝置、空氣過濾器、供氣開關、單向活門和消音器等。空氣分配是將調節空氣按規定的比例分配各個地方，保證艙內溫度均勻、風速適宜。空氣分配系統包括輸氣主管、支管、供氣開關和各種噴嘴等。過濾再生設施是吸收和排除座艙內的二氧化碳、水蒸氣、華油、一氧化碳等有害物質的裝置。

2.2 座艙壓力調節器

座艙壓力調節器就是壓力控制系統，是調節增壓座艙內空氣壓力和壓力變化速度的裝置，由控制機構（控制器）和執行機構（排氣活門）組成。座艙壓力調節器分為直接式和間接式兩大類，調節器把座艙壓力、壓差、壓力變化速度與相應的給定值進行比較，利用所得的差值來控制排氣活門的開度，改變座艙的排氣量來控制座艙的空氣壓力。壓力調節器的作用是調節座艙壓力，使座艙壓力按預定的規律隨飛行高度的變化而變，使座艙的絕對壓力按預定的規律隨飛行高度而變化，這種變化規律稱為座艙壓力制度。

2.3 座艙溫度調節裝置

用于調節座艙內溫度在設定的范圍內，它由空氣加溫器、冷卻裝置、座艙溫度傳感器、冷路和熱路空氣分配活門等組成。溫度控制系統合理地控制冷、熱空氣的混合，對座艙的熱載荷進行平衡，以達到控制座艙溫度的目的。熱空氣直接從發動機壓氣機引出，冷空氣由冷卻系統提供，低溫冷空氣與高溫熱空氣經過溫控裝置適當混合送入座艙。座艙溫度設定后通常由溫控裝置自動控制，必要時可人工調節。座艙內還配有空氣過濾盒再生裝置用來過濾和排除有害氣體和物質。

2.4 冷卻系統和加溫系統

冷卻系統又稱制冷系統，是給座艙或設備艙的空氣調節提供冷空氣的系統，它是座艙空調系統的重要組成部分。冷卻系統的型式和組成的工作原理，往往代表著空氣調節系統的特征。冷卻系統分空氣循環冷卻系統和蒸發循環冷卻系統兩種。

加溫系統用發動機壓氣機的熱空氣作為熱源，它所具有的溫度和熱焓足夠保證座艙所必須的溫度。飛機空氣調節系統（冷卻、加溫、加濕、去濕、通風和增壓等）是一個整體，故來自發動機壓氣機的壓縮熱空氣，只要通過一個繞過冷卻渦輪或熱交換器的旁路系統（熱路）向座艙進行加溫。

3 座艙的種類、材料和氣密控制

飛機氣密座艙是由金屬蒙皮、隔框、桁條和有機玻璃組成的外殼，氣密機構很好。能保證座艙壁的氣密要求，與外界隔絕且具有隔熱、隔音效果，可以減少外界惡劣氣候條件對座艙的影響。座艙氣密性直接影響座艙空氣的壓力和溫度，嚴重時危及飛行員的生命。氣密座艙有通風式和再生式兩種，目前飛機上最常用的是通風式的。通風式氣密座艙是利用發動機壓氣機（或專用增壓器）供給的增壓空氣來增壓和通風的座艙。由壓氣機來的增壓空氣經過溫度調節裝置，供氣開關等附件，不斷進入座艙。座艙內的空氣又不斷地經壓力調節裝置流出，帶走乘員的二氧化碳和水汽，使艙內空氣保持新鮮。溫度調節裝置能自動控制流向加溫裝置和冷卻裝置的空氣流量比例，以保持座艙溫度。壓力調節器用來調節座艙壓力，使它按一定的規律變化。通風式座艙的優點是：對座艙氣密性要求較低，因而構造簡單；增壓空氣溫度較高，一般不要另裝加溫設備。其主要缺點是使用高度受增壓裝置的限制，一般只適用于升限在20～25 km范圍之內的飛機。再生式氣密座艙-艙內裝有再生裝置不斷地將艙內二氧化碳和水汽吸收，再生成氧氣放出，使座艙內空氣能循環使用。為了補償座艙空氣泄露，利用機上的氧氣瓶和冷氣瓶向艙內輸送氣體。

4 結論

飛機座艙環境控制主要是對座艙進行壓力調節和溫濕度的調節，使座艙內部空氣達到與海平面大氣環境一樣適宜的生存環境。

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