Система кондиционирования воздуха салона самолета

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА САЛОНА САМОЛЕТА(71) Заявители Синяков Анатолий Леонидович Дудников Игорь Львович(72) Авторы Синяков Анатолий Леонидович Дудников Игорь Львович(73) Патентообладатели Синяков Анатолий Леонидович Дудников Игорь Львович(57) Система кондиционирования воздуха салона самолета, содержащая расположенные в салоне распределительные воздуховоды приточного воздуха, подключенные входами через обратный клапан к выходу глушителя шума, ко входу которого присоединены через турбохолодильник собирающий коллектор горячего воздуха рекуперативного теплообменника,распределительный и собирающий коллекторы холодного воздуха которого сообщены с наружной средой, и выход первого регулятора давления горячего воздуха, вход которого, а также вход второго регулятора давления горячего воздуха через распределитель воздуха и перекрывной кран подключены к выходу компрессора авиадвигателя регулятор температуры, ко входу которого подключены датчики, расположенные в салоне, а к выходу - моторредуктор поворотной заслонки распределителя горячего воздуха, отличающаяся тем, что снабжена электрогенерирующим блоком, содержащим оборудованный трубными досками, Фиг. 1 83142012.06.30 распределительными и собирающими коллекторами соответственно горячего и холодного воздуха кожух, в котором расположенотермоэлектрических генераторов и их внутренние для горячего воздуха высокопрочные металлические трубы входами и выходами присоединены соответственно к трубным доскам, примыкающим соответственно к распределительному и собирающему коллекторам горячего воздуха кожуха, которые соответственно присоединены к выходу второго регулятора давления и распределительному коллектору горячего воздуха рекуперативного теплообменника, при этом распределительный и собирающий коллекторы холодного воздуха кожуха сообщены с наружной средой,а выводытермоэлектрических генераторов соединены параллельно.(56) 1. Кузнецов А.Н. Основы конструкции и технической эксплуатации воздушных судов. М. Транспорт, 1990. - С. 249. 2. Кузнецов А.Н. Основы конструкции и технической эксплуатации воздушных судов. М. Транспорт, 1990. - С. 250. Предлагаемое техническое решение относится к системам кондиционирования воздуха герметичных салонов самолетов, 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 вертолета. Для этого приточный вентилятор подает непрерывно предварительно подогретый в теплокалорифере наружный воздух в салон вертолета. Отработавший воздух выходит в атмосферу через неплотности фюзеляжа вертолета. 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 вертолета, 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 самолета является система, которая используется на самолетах, осуществляющих полет на высоте 9-11 километров 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 выходу компрессора авиадвигателя. Кроме того, система оборудована третьим регулятором давления воздуха, который установлен на воздухопроводе выхода воздуха из салона, и регулятором температуры, ко входу которого подключены датчики температуры, расположенные в салоне, а к выходу - мотор-редуктор поворотной заслонки распределителя воздуха. Эта система работает следующим образом. Воздух с температурой 250-300 С из компрессора авиадвигателя через перекрывной кран поступает к первому и второму регулято 2 83142012.06.30 рам давления. Регуляторы обеспечивают на выходе постоянное давление горячего воздуха, 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 самолета с большой скоростью в атмосфере, а затем в турбохолодильнике. После турбохолодильника охлажденный воздух и горячий воздух с выхода первого регулятора давления смешиваются в определенной пропорции и с требуемой температурой через глушитель шума, обратный клапан и распределительные воздуховоды поступает в салон самолета. Температура воздуха, поступающего в салон, регулируется распределителем горячего воздуха, поступающего на входы первого и второго регуляторов давления. Автоматическое управление распределителем горячего 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 самолета. К недостатку этой системы кондиционирования воздуха пассажирского салона самолета следует отнести узкие функциональные возможности системы. Узкие функциональные возможности системы обусловлены тем, что она используется только для обеспечения оптимального микроклимата в салоне самолета, летящего на высоте 9-11 километров, и не используется для выработки электрической энергии. Задачей предлагаемой полезной модели системы кондиционирования воздуха салона самолета является расширение ее функциональных возможностей путем использования горячего воздуха системы для выработки электрической энергии. Поставленная техническая задача решается тем, что система кондиционирования воздуха салона самолета, содержащая расположенные в салоне распределительные воздуховоды приточного воздуха, подключенные входами через обратный клапан к выходу глушителя шума, ко входу которого присоединены через турбохолодильник собирающий коллектор горячего воздуха рекуперативного теплообменника, распределительный и собирающий коллекторы холодного воздуха которого сообщены с наружной средой, и выход первого регулятора давления горячего воздуха, вход которого, а также вход второго регулятора давления горячего воздуха через распределитель воздуха и перекрывной кран подключены к выходу компрессора авиадвигателя регулятор температуры, ко входу которого подключены датчики, расположенные в салоне, а к выходу - мотор-редуктор поворотной заслонки распределителя горячего воздуха, снабжена электрогенерирующим блоком, содержащим оборудованный трубными досками, распределительными и собирающими коллекторами соответственно горячего и холодного воздуха кожух, в котором расположенотермоэлектрических генераторов и их внутренние для горячего воздуха высокопрочные металлические трубы входами и выходами присоединены соответственно к трубным доскам, примыкающих соответственно к распределительному и собирающему коллекторам горячего воздуха кожуха, которые соответственно присоединены к выходу второго регулятора давления и распределительному коллектору горячего воздуха рекуперативного теплообменника, при этом распределительный и собирающий коллекторы холодного воздуха кожуха сообщены с наружной средой, а выводытермоэлектрических генераторов соединены параллельно. Сущность предлагаемой полезной модели системы кондиционирования воздуха салона самолета поясняется следующими графическими изображениями на фиг. 1 изображена функциональная схема заявляемой системы кондиционирования воздуха салона самолета на фиг. 2 - продольный разрез термоэлектрического генератора на фиг. 3 - электрическая схема электрогенерирующего блока. 83142012.06.30 Система кондиционирования воздуха салона самолета содержит расположенные в салоне 1 самолета распределительные воздуховоды 2 приточного воздуха, подключенные входами через обратный клапан 3 к выходу глушителя 4 шума турбохолодильник 5 рекуперативный теплообменник 6, оборудованный распределительными 7, 8 и собирающими 9, 10 коллекторами соответственно горячего и холодного воздуха два регулятора 11,12 давления горячего воздуха, присоединенные входами через распределитель 13 горячего воздуха и перекрывной кран 14 к выходу компрессора 15, приводимого во вращение авиадвигателем 16, при этом ко входу глушителя 4 шума присоединены через турбохолодильник 5, собирающий коллектор 9 горячего воздуха рекуперативного теплообменника 6,распределительный и собирающий коллекторы 8, 10 холодного воздуха которого сообщены с наружной средой, и выход первого регулятора 11 давления горячего воздуха. Кроме того, система содержит регулятор 17 температуры, ко входу которого подключены датчики 18, расположенные в салоне 1 самолета, а к выходу - мотор-редуктор 19 поворотной заслонки распределителя 13 горячего воздуха. Для расширения функциональных возможностей система снабжена электрогенерирующим блоком 20, содержащим оборудованной трубными досками 21, 22, распределительными 23, 24 и собирающими 25, 26 коллекторами соответственно горячего и холодного воздуха кожух 27, в котором расположенотермоэлектрических генераторов 28. Каждый термоэлектрический генератор 28 содержит наружную и внутреннюю металлические трубы 29, 30, установленные соосно одна в другой с основным кольцевым зазором б 1, в котором соосно установлены с дополнительным кольцевым зазором б 2 две жаростойкая и холодостойкая - керамические трубы 31 и 32, находящиеся в тепловых контактах соответственно с внутренней 30 и наружной 29 трубами, а в дополнительном кольцевом зазоре б 2 между керамическими трубами 31 и 32, заполненном теплоэлектроизоляционными материалом 33, расположены по всей длине керамических труб 31 и 32 кольцевых рядов гипертермопар 34, так что их горячие и холодные спаи 35 и 36 находятся в тепловых контактах соответственно с жаростойкой и холодостойкой керамическими трубами 31 и 32, при этом выводы гипертермопар 34 кольцевых рядов соединены последовательно и образуют термоэлектрический генератор 28 с выходной ЭДС в 3236 В. Термоэлектрические генераторы 28, расположенные в кожухе 27, и их внутренние для горячего воздуха высокопрочные металлические трубы 30 входами и выходами присоединены соответственно к трубным доскам 21 и 22, примыкающим соответственно к распределительному и собирающему коллекторам 23, 25 горячего воздуха кожуха 27, которые соответственно присоединены к выходу второго регулятора 12 давления и распределительному коллектору 7 горячего воздуха рекуперативного теплообменника 6, при этом распределительный и собирающий коллекторы 24 и 26 холодного воздуха кожуха 27 сообщены с наружной средой, а выводытермоэлектрических генераторов 28 соединены параллельно и к ним подключаются аккумуляторные батареи для подзарядки. Заявляемая система кондиционирования воздуха салона самолета работает следующим образом. Воздух из компрессора 15, приводимого во вращение авиадвигателем 16, через перекрывной кран 14 и распределитель 13 горячего воздуха поступает на входы регуляторов 11 и 12, которые обеспечивают на выходе постоянное давление воздуха 0,03-0,05 Мпа. С выхода регулятора 11 давления горячий воздух поступает на вход глушителя 4 шума, а с выхода регулятора 12 давления горячий воздух с температурой 250300 С через распределительный коллектор 23, внутренние трубы 30 термоэлектрических генераторов 28, собирающий коллектор 25 горячего воздуха кожуха 27, распределительный коллектор 7 поступает в рекуперативный теплообменник 6. В это же время холодный воздух с температурой - 50 С под действием динамического давления, возникающего при движении самолета на высоте 9-11 километров, поступает через распределительный коллектор 24, 4 83142012.06.30 межтрубное пространство металлических труб 29, омывая их, в собирающий коллектор 26, сообщенный с наружной средой. Горячий воздух, проходя по трубам 30, нагревает горячие спаи 35 гипертермопар 34, а холодный воздух, проходящий через межтрубное пространство металлических труб 29,охлаждает холодные спаи 36 гипертермопар 34. Под действием разности температур между горячими и холодными спаями 35 и 36 в гипертермопаре 34 возникает электродвижущая сила, величина которой зависит от разности температур и материала термоэлектродов гипертермопары 34. Электрическая последовательная цепь изрядов гипертермопар 34 обеспечивает на выходе ЭДС термоэлектрического генератора 28 в 3236 В. Для увеличения электрической мощности электрогенерирующего блока 20 выводытермоэлектрических генераторов 28 соединены параллельно (фиг. 3). В рекуперативном теплообменнике 6 горячий воздух предварительно охлаждается холодным воздухом, проходящим через теплообменник под давлением динамического давления наружного воздуха благодаря распределительному 8 и собирающему 10 коллекторам, которые сообщены с наружной средой. Предварительно охлажденный горячий воздух в рекуперативном теплообменнике 6 затем окончательно охлаждается в турбохолодильнике 5 и поступает дополнительно на вход глушителя 4 шума, где смешиваются в определенной пропорции с горячим воздухом с выхода регулятора 11 давления воздуха и с требуемой температурой через глушитель 4 шума,обратный клапан 3 и распределительные воздуховоды 2 поступают в салон самолета. Температура воздуха, поступающего в салон, регулируется регулятором температуры 17, изменяющим количество горячего воздуха с выходов распределителя 13 воздуха, поступающего на входы регуляторов 11 и 12 давления, при помощи поворотной заслонки, перемещаемой мотор-редуктором 19. Приточный воздух, поступивший в салон 1 самолета,впитывает в себя водяные пары и вредные газы, поступающие в воздушную среду салона 1 от людей и технологического оборудования, и через регулятор давления (не показан), который поддерживает требуемое давление воздуха в салоне 1, удаляется в наружную среду. Заявляемая система кондиционирования воздуха салона самолета обеспечивает не только оптимальный микроклимат в салоне 1, но и вырабатывает электрическую энергию. Таким образом, в процессе эксплуатации заявляемой системы кондиционирования воздуха салона самолета происходит достижение поставленной технической задачи расширение функциональных возможностей системы за счет оборудования ее электрогенерирующим блоком, содержащимтермоэлектрических генераторов, расположенных в кожухе, при этом электрогенерирующий блок обеспечивает за счет соответствующего включения в схему системы выработку термоэлектрическими генераторами электрической энергии при нагреве горячих спаев гипертермопар генераторов горячим воздухом с выхода компрессора авиадвигателя и охлаждении холодных спаев гипертермопар наружным воздухом. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6