[发明专利]一种节能型环控系统及工作方法

说明书

本发明公开了属于飞行器环境控制系统领域，公开了一种节能型环控系统及工作方法；本发明的节能型环控系统充分利用飞行器中座舱与设备舱所存在的压力差，用座舱排放气体驱动气体引射器，引射高空外界环境低温空气，进入设备舱冷却电子设备，以保障电子设备正常工作。本发明与现有技术相比，充分利用了座舱和设备舱的压力差，能量利用率高，降低了飞机引气量和燃油代偿损失，方便可行，易于调节和控制，具有较高的可靠性，便于实现。

技术领域

本发明属于飞行器环境控制系统领域，具体是一种节能型环控系统及工作过程。

背景技术

飞机飞行时，外界环境条件变化剧烈，从炎热高湿的海岛机场，到空气稀薄而温度极低的高空，环境气压可能降至约为海平面标准气压的20%～30%，气温为零下50-60℃，因此飞机上必须要有适合人类生存的座舱，其座舱内压力、温度、氧分压可满足人类生存的生理需求；与此同时，飞机上还装载有大量电子设备，这些电子设备工作时将释放出热量，要确保机载电子设备的正常工作，也需要技术措施来满足电子设备冷却的要求。

考虑到通风、增压、制冷的一体化功能，现役飞机主要采用空气循环制冷系统。空气制冷循环属于开式逆布雷顿循环，环境空气由压气机压缩，再经换热器由冲压空气冷却，最终在涡轮中膨胀至低温后送入舱室。根据空气循环机的组成和制冷系统结构不同，空气压缩制冷循环主要经历了涡轮通风式、二轮升压式、三轮升压式等制冷循环，系统结构和动态特性日益复杂，性能也随之不断提高。

随着飞机多电技术的发展，飞机环控系统不再将发动机引气作为制冷空调唯一气源，而采用电驱动压气机直接通过发动机空气入口从环境吸气，压缩至一定压力后，接入三轮升压式制冷及高压除水空调系统。如 B787飞机，电力由安装在主发动机或辅助动力装置（APU）轴上的发电机组产生，其优点是: 1）取消发动机引气，发动机设备数量减少，复杂程度和造价降低，可靠性上升；2）气源温度和压力较低，整个环控系统设计难度下降，因此不需要对管道进行特殊设计，不需要加装管道温度监控系统，换热器也较小；3）发动机发电系统设计得到优化，发电效率提高，部分弥补额外2台压气机的电功率消耗；4）因引气取消，发动机燃烧器中空气量更充分，燃烧效率和发动机推力提高。

事实上，无论是从飞机发动机压气机引气还是通过电驱动压气机来提供高压空气，当前环境系统设计中均未充分考虑座舱与设备舱的压差和不同的温度要求，当前的环控系统设计中均是将高压气体通过冷却涡轮膨胀至座舱所需要的压力和温度，并将通过冷却涡轮膨胀后的冷却气体直接流入座舱和设备舱。由于座舱压力、温度要求远高于设备舱（为了保障乘员生理健康需要，飞机达到巡航高度时，座舱的压力高度不小于2400m，温度高于18℃；而设备舱压力为巡航高度压力，温度可以高达70℃），它不仅直接造成了能量的浪费，带来了燃油代偿损失的增加，而且增加了引气量需求。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种节能型环控系统，本发明的技术充分利用飞行器中座舱与设备舱所存在的压力差，解决现有技术中存在的能量的浪费、燃油代偿损失以及增加引气量的缺陷。

本发明是这样实现的：

一种节能型环控系统，所述的系统包括电动机、第一换热器，第二换热器，第一换热器，第二换热器均包含热侧通道和冷侧通道；所述的电动机同轴连接第一压气机，所述的第一压气机出口和第一换热器热侧通道入口连接；所述第一换热器热侧通道出口与第二压气机入口相连；所述的第二压气机出口后依次连接有第二换热器的热侧通道、温度控制活门、回热器的热侧通道、冷凝器的热侧通道、水分离器；所述的水分离器的出口依次连接于回热器的冷侧通道、冷却涡轮；

所述的冷却涡轮的出口再连接于冷凝器冷侧通道入口；所述的冷凝器冷侧通道出口依次连接于第一单向活门、混合室；

所述的混合室后依次连接有最低温度限制器、温度预感器、最高温度限制器、压力传感器、座舱；所述的座舱的回风通道出口依次连接于再循环空气过滤器、第二单向活门、座舱空气再循环风扇、混合室的回风通道入口。