Системы жизнеобеспечения

Техническое обслуживание высотного и бытового оборудования.

Системы жизнеобеспечения на современных пассажирских ЛА предназначены для обеспечения нормальных условий жизнедеятельности экипажа и создания максимального комфорта для пассажиров на всех этапах полета. Они обеспечивают:

- кондиционирование воздуха совместно с отоплением и вентиляцией герметической кабины; автоматическое регулирование давления воздуха в кабине;

- тепло- звукоизоляцию;

- подачу кислорода членам экипажа и пассажирам в случае необходимости.

Как известно, при увеличении высоты уменьшаются давление, температура и влажность атмосферного воздуха. Современные пассажирские самолеты летают на высотах до 7...12км, а боевые самолеты –более 20км. Параметры воздуха на этих высотах существенно отличаются от параметров, приемлемых для нормальной жизнедеятельности человека. Так, например, давление воздуха на высоте 12км равно 193 91Н/м2 , что составляет примерно пятую часть от давления у земли. Пониженное давление воздуха оказывает на организм человека неблагоприятное воздействие, последствия которого зависят от величины давления и времени его действия. Физиологическими исследованиями установлено, что безопасным для здоровья человека, не имеющего специальных средств защиты, является давление воздуха не ниже, чем в атмосфере на высоте 2,4км.

Оптимальной для человека является температура воздуха в диапазоне 20...25°С, в то время как температура воздуха за бортом значительно ниже. Так, при полетах на высотах более 11км температура атмосферного воздуха постоянна и равна –56,6° С (216,5 К).

Поэтому экипаж, пассажиры и часть оборудования размещаются в объеме, изолированном от окружающей среды, -в герметической кабине самолета.

Гермокабина (ГК) является одним из элементов конструкции планера, ее форма и размещение определяется типом и назначением самолета

Системы кондиционирования воздуха, используя ГК, обеспечивают выполнение следующих функций:

- наддув (превышение давления в кабине над атмосферным давлением) и вентиляцию;

- отопление и охлаждение герметичных кабин (кабины экипажа, кабины пассажиров и грузовых отсеков);

- очистку подаваемого в герметичные отсеки воздуха от аэрозольного (состоящего из газовой смеси, в которой взвешены твердые или жидкие частицы), химического и других загрязнений;

- дезодорацию (удаление запаха) и ионизацию воздуха в кабине при полете и на земле;

- защиту стекол фонаря пилотов от запотевания;

- обдув (охлаждение или обогрев) электронного (пилотажно-навигационного и радио-) и электрооборудования;

- подачу (на некоторых ЛА) горячего воздуха в систему воздушно-тепловых противообледенителей (антиобледенителей) передних кромок крыла и оперения.

Особые ситуации, создающие опасность для пассажиров и экипажа. К ним прежде всего относятся интенсивная разгерметизация гермоотсека фюзеляжа, перенаддув гермоотсека, чрезмерный обратный перепад давления воздуха, повышение предельной температуры свежего воздуха и др.

В соответствии с выполняемыми функциями СКВ структурно может быть разделена на следующие подсистемы:

- система отбора воздуха от двигателя (ВСУ, наземной установки);

- система охлаждения воздуха, которая позволяет обеспечить комфортные условия жизнедеятельности экипажа и пассажиров;

- система регулирования давления, которая предназначена для поддержания необходимого давления воздуха в гермокабине совместно с САРД;

- система регулирования расхода и скорости изменения расхода, которая обеспечивает заданную сменяемость воздуха в ГК, а также удаление продуктов жизнедеятельности экипажа и пассажиров из ГК;

- система регулирования температуры, которая обеспечивает регулирование температуры воздуха, поступающего в кабину экипажа и пассажирскую кабину в заданных пределах;

- система рециркуляции, позволяющая повторно использовать часть воздуха, поступившего в кабину, после его очистки (не на всех самолетах);

- система распределения воздуха, которая обеспечивает подачу подготовленного воздуха в гермокабину;

- система обогрева, обеспечивающая подогрев воздуха, подаваемого потребителям (например, на кухню);

- система охлаждения оборудования;

- система контроля и управления и др.

Очевидно, что все подсистемы СКВ связаны между собой и используют общие агрегаты, приборы и трубопроводы. Разделение на подсистемы условно и обычно при изучении конструкции и работы СКВ рассматривают ряд блоков, объединяющих отдельные подсистемы.

При проектировании СКВ закладывается большая степень резервирования систем. Все это обеспечивает высокую надежность систем и допускает их эксплуатацию до безопасного отказа агрегатов, входящих в систему. Кроме того, предусматривается возможность контроля экипажем работы системы в полете с помощью средств встроенного контроля.

Компоновка агрегатов в системе выполняется такой, чтобы обеспечивать хороший доступ для их замены в случае отказа. Часть параметров регистрируется на МСРП, что позволяет оценить работу системы в полете и при техническом обслуживании

Одна из возможных принципиальных схем системы кондиционирования гермокабины пассажирского самолета представлена на рис.1.3. Воздух отбирается от компрессоров двигателей 1 с температурой до 500°С и давлением до 1,6 МПа (16 кгс/см²), объединяется в общий поток и, проходя по трубопроводу 3, разделяется на два потока. Поток горячего воздуха по трубопроводу 5 проходит через основную 6 (а в случае отказа - через дублирующую 2) систему охлаждения воздуха. Для охлаждения воздуха используют воздушно-воздушные, топливно-воздушные теплообменники и турбохолодильники. Система охлаждения может быть многоступенчатой.

Второй поток горячего воздуха 8 поступает прямо в смеситель 10, где смешивается с охлажденным потоком, поступающим по трубопроводу 7. Поступлением холодного воздуха в смеситель управляет кран 9, а подачей воздуха в гермокабину - ограничитель температуры 11 по сигналу регулятора температуры 4, установленного в гермокабине. Пройдя через увлажнитель 12, в котором по сигналу датчика влажности воздуха в кабине 16 распыляется вода из бака 17 (поступает по зеленому трубопроводу). Воздух с необходимыми параметрами температуры и влажности подается по системе трубопроводов 13 в гермокабину. СКВ работает совместно с САРД, поэтому в схему включен автоматический регулятор давления 14, который управляет клапаном 15 выпуска кабинного воздуха в атмосферу. Системы кондиционирования поддерживают определенную влажность воздуха в гермокабинах. Влага, содержащаяся в воздухе в парообразном состоянии, может конденсироваться и оседать в виде капель на стенках кабины, трубопроводах и, особенно, в теплозвукоизоляции. Скапливаясь, эта влага может существенно увеличить массу пассажирского самолета и даже нарушить его центровку. Удаление влаги из теплозвукоизоляции может потребовать специальных мер при наземном обслуживании самолета.

На работоспособность системы жизнеобеспечения и в частности системы кондиционирования воздуха (СКВ) и системы автоматического регулирования давления (САРД) в процессе эксплуатации оказывают постоянное воздействие различные эксплуатационные факторы.(см.рис.)

В процессе эксплуатации парметры режимов регулирования давления в кабинах могут находиться в пределах допусков или превышать их. В последнем случае отклонения параметров от нормального режима обуславливаются неисправностью САРД или её отдельных агрегатов.

К основным отклонениям САРД относятся пониженное или повышенное давление воздуха в кабине; падение кабинного давления; повышенная или недостаточная скорость изменения давления в кабине.

При рассмотрении причин возможных отклонений следует обратить внимание на особенности работы САРД с учетом влияния внешних эксплуатационных факторов. Как известно рабочим телом в системах является кабинный воздух, который практически всегда загрязнен пылью, смолистыми веществами, волокнами теплозвукоизоляции, ворсинками тканей ковров. При движении загрязненного воздуха через агрегаты САРД засоряются дозы, различные калиброванные отверстия агрегатов, трубопроводы. С течением времени происходит постепенная закупорка воздушных трактовЮ образование наслоений пыли и грязи в местах прилегания тарелок клапанов к посадочным местам, что в конечном итоге приводит к возникновению отказов и повреждений в работе системы.

Перечисленные причины могут вызывать стабильные (устойчивые) отказы и повреждения, действующие в течении длительного периода времени, и нестабилные отказы, носящие временной характер. В первом случае для устранения отказов применяют инженерные методы, во втором повреждение может самоустраняться, особенно при резких колебаниях давления кабины. Этот вид повреждений требует особенно тщательного анализа возможных причин их возникновения и принятия решения по их устранению и предупреждению повторных проявлений.