[发明专利]基于共轴线的两轴式四轮高压除水空气循环制冷系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于共轴线的两轴式四轮高压除水空气循环制冷系统的工作方法，属飞机环境控制技术领域。

背景技术

作为大型客机重要机载设备之一的环境控制系统，其作用是负责完成飞机座舱压力、温度、湿度、供气量、空气品质等参数的调节和控制，电子设备的冷却，发动机和机翼防冰，燃油箱、液压油箱和饮用水增压以及为发动机启动提供气源等。它主要包括引气、加温/制冷、座舱压力调节、座舱温度调节、防冰和为满足地面环境控制要求的辅助动力装置等子系统，其中空气循环制冷系统是飞机环境控制系统中关键技术最集中的部分，发挥着基础支撑作用，通常狭义的环境控制系统即指空气循环制冷系统。

为了保证大型客机环境控制系统高舒适性、高可靠性和高经济性，国外对大型客机环境控制系统开展了深入广泛的研究，先后经历了T-C(涡轮-压气机)两轮升压式，T-C-F(涡轮-压气机-风扇)三轮升压式和T-T-C-F四轮升压式等阶段，目前大型客机的环境控制系统以T-C-F三轮升压式系统为主，部分机型如Boeing777、A380则采用了技术更为先进的T-T-C-F(涡轮-涡轮-压气机-风扇)四轮升压式系统。目前，作为技术水平最高的是四轮升压式高压除水系统(PatentNo.：US7,334,422B2)，其核心专利技术为美国汉胜公司所拥有，而且该系统为同轴结构布置，存在制造工艺复杂、部件匹配难度大、冗余度小等缺点，美国霍尼韦尔公司提出的两轴式四轮高压除水系统(Patent No.：US6,381,969B1)，则存在结构尺寸大等不足，为了我国大型客机环境控制研制的需要，十分有必要发展具有自主知识产权的环境控制系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种性能好、冗余度高、部件匹配简单、调节灵活的基于共轴线的两轴式四轮高压除水空气循环制冷系统的工作方法。

一种基于同轴线的两轴式四轮高压除水空气循环制冷系统的工作方法，主要包括：供气，冲压空气，喷水，次级换热器，初级换热器，回热器，水分离器，冷凝器，供往座舱气体，还包括两端分别安装风扇和低压涡轮的低压轴，两端分别安装有压气机和高压涡轮的高压轴；其中上述供气经初级换热器热边与压气机入口相联；压气机出口经次级换热器热边与回热器热边入口相联；回热器热边出口与冷凝器热边入口相联，冷凝器热边出口经水分离器与回热器冷边入口相联，回热器冷边出口与高压涡轮入口相联，高压涡轮出口与冷凝器冷边入口相联，冷凝器冷边出口与低压涡轮入口相联，低压涡轮出口与供往座舱空气相联；其中上述冲压空气流经初级换热器冷边和次级换热器冷边，其抽吸力由风扇提供；其中上述高压轴内部为空心结构，低压轴套在高压轴内，两者共轴线。

该系统工作方法为：

方式一：发动机引气作为供气经初级换热器热边冷却后，进入压气机增压，气体温度升高，而后经过次级换热器热边进行冷却，再进入回热器热边降温，最后进入冷凝器热边，由高压涡轮出口空气冷却，冷却后的高压空气进入水分离器进行分水处理后，干燥、饱和的高压空气经过回热器冷边升温后进入高压涡轮膨胀做功、温度下降，高压涡轮出口的低温中压空气经冷凝器冷边，在冷却了热边高压空气后，温度升高，随后进入低压涡轮16进行膨胀做功、温度再次降低，低压涡轮出口的低温低压空气供往座舱空气17输往座舱和设备舱。流经初级换热器冷边和次级换热器冷边的冲压空气，由与低压涡轮驱动的同轴的风扇提供抽吸力，高压涡轮输出的功则用于驱动与其同轴的压气机，同时水分离器7的分凝水引入到次级换热器入口处与冲压空气混合以提高换热效率；

方式二：当低压轴和高压轴其中一根轴出现故障时，或在某些工况下，低压轴驱动的简单式系统以及高压轴驱动的升压式系统可单独工作。

与现有的飞机环境控制系统相比，具有性能好、冗余度高、部件匹配简单、调节灵活等突出优点。

附图说明

图1是基于共轴线的两轴式四轮高压除水系统示意图。

图1中标号名称：1.供气，2.冲压空气，3.喷水，4.次级换热器，5.初级换热器，6.回热器，7.水分离器，8.冷凝器，9.风扇，10.低压轴承，11.低压轴，12.压气机，13.高压轴承，14.高压轴，15.高压涡轮，16.低压涡轮，17.供往座舱气体。

具体实施方式