Система кондиціювання повітря літального апарата

Система кондиціювання повітря літального апарата, що містить основну магістраль з розташованими в ній один за одним регулятором витрати, двома теплообмінниками, що охолоджуються атмосферним повітрям через керований пристрій, що дроселює, встановленим між ними компресором, механічно зв'язаним спільним валом з турбіною, розташованою на виході зазначеної магістралі, та з вентилятором, встановленим на виході тракту охолоджуючого повітря, першу додаткову магістраль, що обводить турбохолодильник, та другу додаткову магістраль, що обводить компресор і теплообмінник за ним, з розташованими в них керованими пристроями, що дроселюють, а також сигналізатор висотності польоту літального апарата і датчики температури, встановлені в основній магістралі перед компресором і на її виході U 2 (13) 1 3 Відома система кондиціювання повітря [2] літального апарата містить основну магістраль з розташованими в ній один за одним регулятором витрати, двома теплообмінниками, які охолоджуються атмосферним повітрям, і встановлений між ними компресор, механічно пов'язаний спільним валам з турбіною, розташованої на виході зазначеної магістралі, і з вентилятором, встановленим на виході тракту охолоджуючого повітря, та додаткову магістраль, що обводить турбохолодильник, з розташованим в ній пристроєм, що дроселює, наявні також датчики параметрів повітря, пов'язані з відповідними блоками регулювання температури та витрати. Ця система не містить засобів для забезпечення функціонування при відмовах її окремих елементів, таких як турбохолодильна машина, регулятори витрат і температури. Найбільш близьким технічним рішенням до заявленого об'єкта, обраним як прототип, є система кондиціювання повітря [3], що містить основну магістраль з розташованими в ній один за одним регулятором витрати, двома теплообмінниками, які охолоджуються атмосферним повітрям через керований пристрій, що дроселює, і встановлений між ними компресор, механічно зв'язаний спільним валом з турбіною, розташованої на виході зазначеної магістралі, і з вентилятором встановленим на виході тракту охолоджуючого повітря. Крім цього вона містить першу додаткову магістраль, що обводить турбіну, другу додаткову магістраль, що обводить компресор і теплообмінник за ним, з розташованими в них керованими пристроями, що дроселюють. А також містить сигналізатор висотності польоту літального апарата і датчики температури, встановлені в основній магістралі перед компресором і на її виході за турбіною, пов'язані з відповідними блоками регулювання температури перед компресором і за турбохолодильником. Блоки регулювання пов'язані з регульованими пристроями, що дроселюють, в тракті охолоджуючого атмосферного повітря і в першій обвідний магістралі. У цій системі при відмові турбохолодильної машини або регулятора температури повітря на її виході система кондиціювання стає не керованою. У той же час, схемне рішення системи дозволяє забезпечувати для більшості режимів роботи літального апарата необхідні характеристики. Так, при роботі на висотних режимах або режимах наземних взимку можна забезпечувати необхідну температуру на виході за рахунок використання тільки наявних у системі теплообмінників, але для цього в відомій системі немає додаткових засобів керування. Метою цієї пропозиції (очікуваним технічним результатом) є розширення області працездатності системи кондиціювання і при відмові окремих елементів, що входять до її складу. Встановлена мета досягається тим, що вона забезпечена релейним перемикачем і додатковим датчиком температури, встановленим за компресором, що утворює разом з датчиком температури перед компресором програмний задатчик, який підключений до входу блока регулювання темпе 60449 4 ратури перед компресором, а контакти релейного перемикача, підключеного до джерела живлення через контакт сигналізатора висотності польоту літального апарата, включені в ланцюги включення регулятора витрати та управління пристрою, що дроселює, першої додаткової магістралі: нормально-відкритий - в ланцюг "на відкриття", нормально-закритий - в ланцюг "на закриття", при цьому блок регулювання температури за турбіною, в частини ланцюга сигналу неузгодженості завдання і поточного значення температури, додатково підключений до блока регулювання температури перед компресором через нормальновідкритий контакт релейного перемикача та пропорційний підсилювач сигналу паралельно програмного задатчика. У результаті аналізу технічної та патентної літератури в даній галузі техніки не виявлено технічних рішень, які володіли б ознаками, що відрізняють заявлене технічне рішення від прототипу [3]. Отже заявлений об'єкт відповідає критерію "новизна". Заявлена корисна модель є "промислово придатною", що підтверджується наступним описом з посиланнями на креслення в кількості 2 аркушів. На кресленні (фіг.1) представлена принципова схема системи кондиціювання з теплоенергетичними агрегатами та елементами автоматичного регулювання параметрів системи. На кресленні (фіг.2) представлені функціональні схеми окремих регуляторів і їх взаємозв'язку. Система кондиціювання містить основну магістраль 1 з розташованими в ній один за одним регулятором витрати 2, з вхідними елементами (блоком управління З, мірним пристроєм 4 і пристроями, що дроселюють: основним 5 і додатковим 6), теплообмінниками 7 і 8, які охолоджуються атмосферна повітрям через пристрій, що дроселює, 9 (електроприводна заслінка). Забір повітря з атмосфери здійснюється по тракту 10 охолоджуючого повітря, від швидкісного напору, або вентилятором 11. Між теплообмінниками 7 та 8 розташованій компресор 12, механічно зв'язаний спільним валом 13 з турбіною 14 та вентилятором, що спільно створюють турбохолодильну машину (турбохолодильник). Система також містить дві додаткові магістралі 15 та 16. Перша додаткова магістраль 15 із встановленим в ній пристроєм 17, що дроселює, (електроприводна заслінка) обводить турбіну 14. Друга додаткова магістраль 16 з встановленим у ній пристроєм 6, що дроселює (електроприводна заслінка) обводить компресор 12 та теплообмінник 8. Система також містить регулятори температури на виході із системи і перед компресором, що включають в себе блоки управління 18 та 19, датчики температури 20 та 21, пристрої, що дроселюють, 17 та 6, програмний задатчик 22 з датчиками 21 та 23. Блок управління 18 включає в себе задатчик 24, пропорційний підсилювач 25 та релейно-імпульсний підсилювач 26. Блок управління 19 має релейно-імпульсний підсилювач 27. Система забезпечена висотним сигналізатором 28 та релейним перемикачем 29. Система включається в роботу кнопкою 30. 5 На крейсерських режимах та інших етапах експлуатації літального апарата тиск повітря на вході основної магістралі 1 визначається режимом роботи двигунів. Він може підвищуватися або знижуватися. Необхідна для роботи системи кондиціювання витрата повітря забезпечується за рахунок роботи регулятора витрати 2, в якому вимірний пристрій 4 передає сигнал про величину поточної витрати на блок керування 3, а останній, керуючи пристроєм 5, що дроселює, забезпечує задане значення витрати. Якщо тиск у основній магістралі 1 малий, то пристрій 5, що дроселює, може повністю відкритися, при цьому необхідна витрата забезпечується відкриттям пристрою 6, що дроселює, у другій додатковій магістралі 16. Охолодження повітря забезпечується в теплообмінниках 7 і 8, а також за рахунок роботи турбохолодильної машини. Регулювання температури повітря проводиться перед компресором 12 та на виході основної магістралі, для цього є блоки управління 18 та 19 з датчиками температури 20 та 21. Кожен блок управління має задатчик температури 22 та 24. При відхиленні температури від заданої блоки виробляють імпульсні силові сигнали в релейно-імпульсних підсилювачах 26 та 27, які надходять на електроприводи пристроїв 9 і 17, що дроселюють, розташованих в тракті охолоджуючого повітря 10 та в першій додаткової магістралі 15. Сигнали надходять або на "відкриття" або на "закриття". Оскільки робота обох регуляторів температури побудована на виконання єдиної мети: зниження температури вхідного повітря до значення, яке визначається задатчик 4, то регулятор температури перед компресором повинен повторювати вимоги, що диктуються регулятором температури на виході основної магістралі 1. Тому задатчик 22 регулятора температури перед компресор ж 19 виконаний програмним. Він порівнює температури вимірювані датчиками 23 та 21, оскільки перепад цих температур визначається потужністю, що розвивається турбохолодильною машиною. Велика потужність визначається режимом більшого охолодження і навпаки. Тому програмний задатчик 22 забезпечує завдання температури при більшій потужності - мінімальне, при меншіймаксимальне. При відмові турбохолодильної машини повітря в ній і є охолоджується, температура на виході основної магістралі стає вище за необхідну, за задатчиком 24, блок регулювання 18 видає сигнал 60449 6 на закриття пристрою 17, що дроселює, що є відмовою всієї установки охолодження. Подібна ситуація виникає і при відмові датчика температури 20. На висотних режимах роботи літального апарата, у зв'язку з наявністю від'ємної температури повітря за бортом, можлива робота установки за рахунок продувки теплообмінників 7 та 8, для цього необхідно примусово відкрити першу додаткову магістраль 15, що можливо при включенні релейного перемикача 29. При цьому створюється ланцюг через його нормально відкритий контакт на подачу електроживлення на обмотку "відкриття" приводу пристрою 17, що дроселює. Він відкривається незалежно від сигналів з релейноімпульсного підсилювача 26. У ланцюзі сигналу неузгодженості блока управління 18 накопичується сигнал, який через нормально-відкритий контакт релейного перемикача надходить посилений у пропорційному підсилювачі 25 в програмний задатчик 22. Оскільки турбохолодильна машина відмовила, і немає стиснення повітря в компресорі 12, то величина сигналу, що надійшов, є завданням температури в блоці 19, який керуючи пристроєм 9, що дроселює, змінює подачу охолоджуючого повітря по тракту 10, отже змінює температуру повітря на виході основної магістралі 1. При зниженні літального апарата температура повітря за бортом підвищується, тому на заданій висоті висотний сигналізатор 28 відключає релейний перемикач 29 незалежно від положення кнопки 30 включення системи. Таким чином, описана система кондиціювання повітря літального апарата розширює область її застосування в порівнянні з прототипом за рахунок розширення зони регульованої температури перед компресором та її взаємозв'язку з підтриманням температури на виході, а також за рахунок організації режиму охолодження тільки за допомогою теплообмінників. Джерела інформації: 1. Авторське свідоцтво №1016935, клас В64D13/06 2. Авторське свідоцтво № 1159381, клас F25В9/00 3. Керівництво з льотної експлуатації ТУ (технічні умови) 204 - 120С. Експлуатація систем та обладнання. Глава 8.11 Кондиціювання повітря. Малюнок 8.11.2 7 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 60449 8 Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601