Система кондиционирования воздуха пассажирского салона воздушного судна

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ПАССАЖИРСКОГО САЛОНА ВОЗДУШНОГО СУДНА(71) Заявители Синяков Анатолий Леонидович Александров Анатолий Николаевич(72) Авторы Синяков Анатолий Леонидович Александров Анатолий Николаевич(73) Патентообладатели Синяков Анатолий Леонидович Александров Анатолий Николаевич(57) Система кондиционирования воздуха пассажирского салона воздушного судна, содержащая расположенные в салоне распределительные воздуховоды приточного воздуха,подключенные входами через обратный клапан к выходу глушителя шума воздуходувку,сообщенную входом с наружной средой и приводимую во вращение турбиной, расположенной в корпусе с входным и выходным патрубками регулятор давления воздуха и магистральный воздухопровод, подключенные входами к выходу перекрывного крана,присоединенного входом к выходу компрессора авиадвигателя регулятор температуры воздушной среды салона, к выходу которого подключен мотор-редуктор поворотной заслонки, отличающаяся тем, что воздуходувка выполнена в виде турбокомпрессора, вход которого дополнительно подключен к выходу магистрального воздухопровода, в котором установлена поворотная заслонка, а выход - к глушителю шума, при этом корпус турбины входным патрубком присоединен к выходу регулятора давления воздуха, а выходным патрубком - ко входу компрессора авиадвигателя.(56) 1. Кузнецов А.Н. Основы конструкции и технической эксплуатации воздушных судов. М. Транспорт, 1990. - 249 с. 2. Кузнецов А.Н. Основы конструкции и технической эксплуатации воздушных судов. М. Транспорт, 1990. - 250 с. 83122012.06.30 Предлагаемое техническое решение относится к системам кондиционирования воздуха герметичных салонов воздушных судов, летающих на больших высотах. Известна система кондиционирования воздуха воздушного судна 1. Известная система содержит приточный вентилятор и теплокалорифер, работающий на топливе судна. Известная система работает следующим образом. Система обеспечивает обогрев и вентиляцию воздуха воздушного судна. Для этого приточный вентилятор подает непрерывно предварительно подогретый в теплокалорифере наружный воздух в салон судна. Отработавший воздух выходит в атмосферу через неплотности фюзеляжа воздушного судна. В режиме вентиляции салона атмосферный воздух подается в салон через неработающий калорифер. При прогреве салона вентилятор забирает воздух из салона и снова подает его в салон через теплокалорифер, где он подогревается до требуемой температуры. К недостатку известной системы кондиционирования воздуха следует отнести пониженную эффективность ее работы. Пониженная эффективность работы известной системы обусловлена тем, что она обеспечивает поддержание нормируемых температуры и газового состава воздуха в салоне воздушного судна, но не обеспечивает требуемое атмосферное давление воздуха в салоне в зависимости от высоты полета воздушного судна. Наиболее близкой к заявляемой конструкции системы кондиционирования воздуха салона воздушного судна является система, которая используется на воздушных судах,осуществляющих полет на высотах 9-11 км и имеющих герметичный салон 2. Эта система содержит расположенные в салоне распределительные воздуховоды приточного воздуха, подключенные входами через обратный клапан к выходу глушителя шума, вход которого через первый регулятор давления присоединен к первому выходу и через турбохолодильник, собирающий и распределительный коллекторы горячего воздуха рекуперативного теплообменника, второй регулятор давления воздуха дополнительно подключен ко второму выходу распределителя горячего воздуха, присоединенного входом через перекрывной кран к компрессору авиадвигателя. Кроме того, система оборудована третьим регулятором давления воздуха, который установлен на воздухопроводе выхода воздуха из салона. Эта система работает следующим образом. При полете воздушного судна на высоте 911 километров воздух с температурой 250-300 С из компрессора авиадвигателя через перекрывной кран поступает к первому и второму регуляторам давления. Регуляторы обеспечивают на выходе постоянное давление, равное 30-50 кПа. Горячий воздух с выхода второго регулятора давления сначала охлаждается в рекуперативном теплообменнике наружным воздухом, проходящим через теплообменник под динамическим давлением, возникающим при движении воздушного судна с большой скоростью в атмосфере, а затем - в турбохолодильнике. После турбохолодильника охлажденный воздух и горячий воздух с выхода первого регулятора давления смешивается в определенной пропорции и с требуемой температурой через глушитель шума, обратный клапан и распределительные воздуховоды поступает в салон воздушного судна. Температура воздуха, поступающего в салон, регулируется распределителем воздуха, поступающего на входы первого и второго регуляторов давления. Автоматическое управление распределителем воздуха осуществляется регулятором температуры, датчики которого расположены в салоне. Приточный воздух, поступающий в салон, впитывает в себя вредные газы, поступающие в воздушную среду салона от людей и технологических процессов, и удаляется в атмосферу через третий регулятор давления, обеспечивающий требуемое давление воздуха в салоне в зависимости от высоты полета воздушного судна. К недостаткам этой системы кондиционирования воздуха пассажирского салона воздушного судна следует отнести сложность конструкции и большие затраты тепловой энергии на отопление и вентиляцию салона. 83122012.06.30 Сложность конструкции обусловлена наличием в системе рекуперативного теплообменника и турбохолодильника. Большие затраты тепловой энергии системой обусловлены использованием системой воздуха с температурой 250300 С из компрессора авиадвигателя, который необходимо охладить до температуры 5080 С перед подачей его в салон через распределительные воздуховоды. Согласно нормам летной годности воздушных судов необходимо поддерживать температуру не ниже 20 С, а для обеспечения достаточной чистоты воздуха подавать в салон не менее 20 кг/час свежего воздуха на человека. Так, для самолета с салоном на 180 пассажиров затраты тепловой энергии, отбираемой от сжатого воздуха компрессора авиадвигателя самолета, летящего на высоте 11 км, составляют 350400 кВт. Такие большие затраты тепловой энергии на отопление и вентиляцию салона обеспечиваются дополнительным расходом топлива самолета, в результате чего уменьшается дальность его полета. Из указанных теплозатрат (350400 кВт) примерно 80 кВт затрачивается на прокачку приточного воздуха через оборудование самолета и подачу воздуха в салон. Задачей предлагаемой полезной модели системы кондиционирования воздуха пассажирского салона воздушного судна является упрощение конструкции системы и снижение затрат тепловой энергии на поддержание оптимальных температуры и газового состава воздушной среды пассажирского салона воздушного судна. Поставленная техническая задача решается тем, что система кондиционирования воздуха пассажирского салона воздушного судна, содержащая расположенные в салоне распределительные воздуховоды приточного воздуха, подключенные входами через обратный клапан к выходу глушителя шума воздуходувку, сообщенную входом с наружной средой и приводимую во вращение турбиной, расположенной в корпусе с входным и выходным патрубками регулятор давления воздуха и магистральный воздухопровод,подключенные входами к выходу перекрывного крана, присоединенного входом к выходу компрессора авиадвигателя регулятор температуры воздушной среды салона, к выходу которого подключен мотор-редуктор поворотной заслонки воздуходувка выполнена в виде турбокомпрессора, вход которого дополнительно подключен к выходу магистрального воздухопровода, в котором установлена поворотная заслонка, а выход - к глушителю шума, при этом корпус турбины входным патрубком присоединен к выходу регулятора давления воздуха, а выходным патрубком - ко входу компрессора авиадвигателя. Сущность предлагаемой полезной модели системы кондиционирования воздуха пассажирского салона воздушного судна поясняется схемой системы, изображенной на фигуре. Система кондиционирования воздуха содержит расположенные в салоне 1 самолета распределительные воздуховоды 2 приточного воздуха, подключенные входами через обратный клапан 3 к выходу глушителя 4 шума, воздуходувку 5, сообщенную входом с наружной средой и приводимую во вращение турбиной 6, которая расположена в корпусе 7 с входным и выходным патрубками 8, 9 регулятор 10 давления воздуха и магистральный воздухопровод 11, подключенные входами к выходу перекрывного крана 12, присоединенного входом к выходу компрессора 13, приводимого во вращение авиадвигателем 14,регулятор 15 температуры воздушной среды пассажирского салона 1, ко входу которого подключены датчики 16 температуры, расположенные в салоне, а к выходу подключен мотор-редуктор 17 поворотной заслонки 18. С целью упрощения конструкции системы и снижения затрат тепловой энергии на создание оптимального микроклимата в пассажирском салоне воздуходувка 5 выполнена в виде турбокомпрессора, вход 19 которого дополнительно подключен к выходу магистрального воздухопровода 11, в котором установлена поворотная заслонка 18, а выход 20 ко входу глушителя 4, при этом корпус 7 турбины 6 входным патрубком 8 присоединен к выходу регулятора 10 давления воздуха, а выходным патрубком 9 - ко входу компрессора 13, приводимого во вращение авиадвигателем 14. 3 83122012.06.30 Заявляемая система кондиционирования воздуха пассажирского салона воздушного судна работает следующим образом. Горячий воздух (250300 С) с выхода компрессора 13 через перекрывной кран 12,регулятор 10 давления, входной патрубок 8 поступает в корпус 7 и приводит во вращение турбину 6, которая вращает ротор воздуходувки 5, которая выполнена в виде турбокомпрессора. Из корпуса 7 охлажденный воздух через выходной патрубок 9 поступает на вход компрессора 13, приводимого во вращение авиадвигателем 14. Регулятор 10 давления воздуха обеспечивает на выходе постоянное давление(0,030,05 МПа) воздуха и тем самым поддерживает постоянную частоту вращения турбины 6. Так как с выхода корпуса 7 воздух поступает не в наружную среду, а в компрессор 13, то тем самым экономится топливо воздушного судна. Кроме того, горячий воздух с выхода перекрывного крана через воздухопровод 11, в котором установлена поворотная заслонка 18, поступает на вход 19 турбокомпрессора. При работе турбокомпрессора холодный воздух (- 50 С) смешивается в определенной пропорции с горячим воздухом ( 300 С), поступающим на вход турбокомпрессора из воздухопровода 11, и с требуемой температурой через глушитель 4 шума, обратный клапан 3 и распределительные воздуховоды 2 поступает в пассажирский салон 1 воздушного судна. Температура воздуха, поступающего в салон 1, регулируется регулятором температуры 15 изменением при помощи мотор-редуктора 17 положения заслонки 18, изменяющей количество горячего воздуха, поступающего на вход 19 турбокомпрессора. Приточный воздух, поступающий в салон 1, впитывает в себя водяные пары и вредные газы и через регулятор давления (на фигуре не показан), который поддерживает требуемое давление воздуха в герметичном салоне 1, удаляется в наружную среду. Заявляемая система кондиционирования воздуха пассажирского салона воздушного судна проще по конструкции, так как в ее конструкции отсутствует рекуперативный теплообменник и турбохолодильник и она обеспечивает снижение затрат теплоты на поддержание оптимального микроклимата в салоне в 22,5 раза меньше, чем существующая система. Таким образом, в процессе эксплуатации заявляемой системы кондиционирования воздуха пассажирского салона воздушного судна происходит достижение поставленной технической задачи - упрощение конструкции системы и снижение затрат тепловой энергии на поддержание оптимальных температуры и газового состава воздушной среды пассажирского салона за счет выполнения воздуходувки системы в виде турбокомпрессора,вход которого дополнительно подключен к выходу магистрального воздухопровода, в котором установлена поворотная заслонка, а выход - ко входу глушителя шума, при этом корпус турбины, приводящей во вращение турбокомпрессор, присоединен входом и выходом соответственно к выходу регулятора давления и входу компрессора авиадвигателя. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4