Характеристики герметичности кабины

Создать абсолютно герметичную кабину весьма сложно: стыки листов обшивки, электровводы, выводы элементов механического управления и т. п. – все это имеет неплотности (щели), через которые может проникать воздух. Увеличение степени герметичности приводит, как правило, к усложнению конструкции кабины и обычно сопровождается увеличением ее массы. В то же время очень высокая герметичность необходима далеко не всегда.

Допустимые утечки воздуха определяются, исходя из следующих соображений:

- в нормальных условиях полета количество воздуха, поступающего через систему наддува (кондиционирования), должно превышать потери воздуха, вытекающего через неплотности;

- необходимо обеспечивать достаточно медленное уменьшение избыточного давления в ГК при аварийном прекращении подачи воздуха от системы наддува. Это необходимо для того, чтобы за время экстренного снижения до безопасной высоты давление в кабине оставалось на уровне, не вызывающем опасной кислородной недостаточности (гипоксии) или других вредных воздействий на организм человека.

Для оценки степени герметичности используются два вида удельных параметров:

- удельная утечка

g_ут = m_ут / W_г.к. , (3.1);

- удельная площадь эквивалентного отверстия

F_г.к.= f_г.к. / W_г.к , (3.1а)

где m_ут – суммарный расход воздуха из кабины, вызванный ее не-герметичностью;

- W_к– объем кабины;

- f_ут – суммарная эквивалентная площадь поперечного сечения неплотностей оболочки кабины.

По существующим нормам для атмосферных кабин с объемом до 150м³ допускается удельная утечка g_yт ≤ 6...l0 кг/(ч∙м³); при больших объемах ГК допустимое значение g_yтуменьшается до 4 кг/(ч∙м³). Указанным значениям удельных утечек соответствуют значения удельной площади эквивалентного отверстия F_г.к = (6... 13) и 3,2 мм²/м³.

Количество воздуха, вытекающего из ГК через неплотности, зависит от давлений в кабине, окружающей атмосферы и от суммарной площади щелей в конструкции. Поэтому ГК схематично можно представить в виде герметичного объема W_г.к. с эквивалентным отверстием f_ут, через которое вытекает столько же воздуха, сколько из реальной кабины. Изменение параметров воздуха в кабине в процессе истечения подчиняется политропическому закону. Действительное значение показателя политропы зависит от многих факторов и определить его теоретически достаточно трудно. Поэтому на практике обычно рассматриваются изотермический и адиабатический процессы. При незначительных утечках воздуха (близких к нормам) температура воздуха в кабине практически остается неизменной. Поэтому можно принять Т_г.к.= const (процесс изотермический) и связь между параметрами воздуха в ГК описывается уравнением состояния:

Р_г.кW_г.к = m_к R T_г.к., (3.2)

где р_г.к,W_г.к, m_к, Т_г.к – соответственно давление, объем, масса и температура воздуха в кабине; R – универсальная газовая постоянная.

После дифференцирования уравнения (3.2) по времени получается уравнение

(3.3)

Так как изменения массы воздуха в гермокабине

=m_п– m_в – m_ут , (3.4)

где m_п и m_в – соответственно расход воздуха, подаваемого в кабину и выпускаемого из нее через регулирующие клапаны; m_ут – утечки, то

(3.5)

При отсутствии подачи воздуха в ГК изменение давления определяется только величиной утечек (m_п=0 и m_в=0):

(3.6)