Выбор и обоснование принципиальной схемы системы кондиционирования.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО

«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет ФЛА

 

Кафедра ТТФ

 

Курсовой проект по дисциплине

“Проектирование систем жизнеобеспечения летательных аппаратов”

Самолет Ил – 62.

 

Выполнил: Проверил:

Асеев А.ВСпарин В.А.

Группа: ГС-81с

 

 

Новосибирск 2012г.

 

Содержание.

Введение…………………………………………………………………………………..4

Техническое задание на разработку системы кондиционирования воздуха пассажирского самолета Ил-62……………………………………………………………………………5

Выбор и обоснование принципиальной схемы системы кондиционирования………8

Тепло-влажностный расчет системы кондиционирования воздуха…………………..9

Расчет трубопроводов системы кондиционирования………………………………..18

Приращение взлетной массы самолета при установке на нем данной СКВ………..21

Сравнение альтернативной СКВ по приращению взлетной массы………………….27

Область применения проектируемой СКВ…………………………………………….29

Список используемой литературы……………………………………………………..30

 

 

 

 

Введение

По мере развития и совершенствования авиационной техники системы кондиционирования воздуха на современных самолетах играют все более ответственную роль. Энергетическая нагрузка на эти системы непрерывно возрастает, предъявляемые к ним требования увеличиваются, а условия работы становятся все более тяжелыми.

Комфортабельность современных воздушных судов является одним из важных критериев их совершенства. Среди факторов, определяющих уровень комфорта, важное место принадлежит микроклимату в кабине летательного аппарата.

Поддержание требуемого теплового режима в гермокабине летательного аппарата обеспечивается за счет производительности системы кондиционирования воздуха.

Наряду с тем, что система кондиционирования воздуха должна обеспечивать требуемые параметры воздуха в кабине, она должна обладать минимальной массой, функционировать автономно, не препятствовать работе других систем воздушного судна.

Данная работа посвящена проектированию системы кондиционирования воздуха самолета Ил-62.

 

 

 

1. Техническое задание на разработку системы кондиционирования воздуха пассажирского самолета Ил-62.

1. Наименование и условное обозначение разработки.

Наименование — система кондиционирования воздуха пассажирского само­
лета Ил-62.

Условное обозначение - СКВ.

Основанием для разработки является выбранный прототип самолета. При
этом считается известным все, кроме схемы, конструкции и характеристик
системы кондиционирования.

Цель разработки и назначение системы.

Целью разработки является создание системы кондиционирования воздуха
для самолета Ил-62с минимальной собственной массой и минимальными
затратами топлива на работу системы.

Система предназначена:

для создания и поддержания в кабинах самолета комфортных условий в
соответствии с требованиями ЕНГЛС во всех ожидаемых условиях его
эксплуатации;

для подачи сжатого воздуха при запуске двигателей самолета от наземной
и бортовой силовых установок, а также от собственных работающих
двигателей;

для обогрева в полете бортовой вспомогательной силовой установки и

аг­регатов заправки и слива системы водоснабжения;

для наземного кондиционирования кабин самолета.

3.3.Система является съемным оборудованием.

4.Тактико-технические требования.

4.1.Состав системы.

Состав СКВ устанавливается согласуемой принципиальной схемой.

Постановка системы на самолет производится поагрегатно.

4.2.Технические характеристики самолета Ил-62.

Состав экипажа 5 человек.

Количество пассажиров -186 человек.

Объем кабины - 330м³.

Диапазон высот полета - 0...14 км.

Диапазон высот крейсерского полета - 11...12 км.

Крейсерская скорость полета - 850 км/ч.

Скорость захода на посадку - 250...260 км/ч.

Практическая дальность полета - 9780 км.

Максимальный рабочий перепад давления в кабине — 0,009 кПа.

4.2.10.Ожидаемые условия эксплуатации.

Давление и температура по ГОСТ 4401-81 (стандартная атмосфера).

Отклоняется от среднего значения:

-температура по линии минимума для арктических условий и по линии мак­симума для тропических условий.

Температура у земли от минус 60 °С до плюс 50 °С.

Относительная влажность воздуха при температурах у земли -50...45°С до 90... 100%.

Высотность аэродрома над уровнем моря от минус 200 до 2400 метров.

Отбор воздуха для нужд СКВ производится:

а) на стоянке (до запуска двигателей) — от вспомогательной силовой уста-
новки;

b) после запуска двигателей в течении всего полета и до выключения двигате­лей - от компрессоров основных двигателей.

4.3. Технические характеристики СКВ:

СКВ в ожидаемых условиях эксплуатации должна соответствовать тре­
бованиям ЕНГЛС.

Каждая подсистема отбора воздуха от двигателя должна выполнять сле­
дующие функции:

а) поддерживать постоянный расход воздуха в количестве:

в режиме полного отбора 4000 кг/ч;

в режиме экономичного отбора 2000 кг/ч.

Допускается уменьшение расхода воздуха на режиме работы двигателей «малый газ», а также на высотах полета более 12 км.

Регуляторы расхода в каждой подсистеме отбора должны быть продуб­
лированы.
b) ограничивать избыточное давление в системе на уровне 600 кПа;
с) поддерживать температуру на выходе из подсистемы 150...200°С и не до­
пускать ее повышения более 250 °С при отказе регулятора температуры.
Включение и выключение отбора воздуха от двигателя по линии кабинного
воздуха должно производиться двумя независимыми устройствами.

Должно быть обеспечено экстренное отключение отбора воздуха за время не более 10 секунд.

4.3.3.Блоки окончательного охлаждения воздуха (турбохолодильные установки) должны выполнять следующие функции:

а) поддерживать постоянный расход воздуха, поступающего в кабину от вспомогательной силовой установки в наземных условиях. Суммарная по­дача воздуха в кабину в этом режиме 4000 кг/ч;

b) в расчетных условиях автоматически поддерживать температуру воздуха на выходе из установок на уровнях:

плюс 5±2 °С в холодной линии в режиме полного отбора воздуха от

двига­телей на земле и на всех высотах полета;

минус 5+ 2 °С в холодной линии на высотах полета Н-9 км в режиме

эко­номного отбора воздуха от двигателей;

4.3.4.Значения параметров, указанные в п. 4.3.2 и 4.3.3 должны поддерживаться
в установившихся режимах работы системы. В переходных (неустановив­-
шихся) режимах (при изменении режимов работы двигателей, включении и
отключении системы и т.д.) допускаются следующие отклонения выше­
указанных параметров:

а) по расходу на 20 %;

b) по давлению на 20%; с) по температуре на 15%.

4.3.5.В системе должна быть предусмотрена рециркуляция кабинного воздуха в
количестве 3200 кг/ч, при этом требуется:

а) обеспечить выполнение требований ЕНГЛС к чистоте воздуха, подавае­мого в кабину;

b) исключить подачу рециркуляционного воздуха в кабину экипажа;

с) обеспечить поддержание в кабинах, самолета комфортной температуры.

Допускается использование рециркуляции только на режиме крейсерского полета.

Начальная подача воздуха в кабину самолета 4000 кг/ч. Распределение воз­духа по потребителям устанавливается принципиальной схемой системы.

Увлажнительная система кабины экипажа использует воду из объединен­-
ной водяной системы самолета. Работа увлажнительной системы преду­-
сматривается только на режиме крейсерского полета.

Работа системы после включения отбора воздуха от двигателей или сило-
вой вспомогательной установки должна быть полностью автоматизирована.

4.3.9.Время непрерывной работы системы до 12 часов.

4.3.10.Суммарная масса готовых изделий СКВ - не более 1000 кг.

 

Список используемой литературы

1. Спарин В.А. Тепловой расчет СКВ летательных аппаратов. Учебное пособие.- Новосибирск: НГТУ, 1995г.
2. Ю.В. Дьяченко, В.А. Спарин, А.В. Чичиндаев Системы жизнеобеспечения летательных аппаратов. Новосибирск 2003г.
3. В.А. Спарин Трубопроводы СКВ летательных аппаратов. Методическое указание. Новосибирск 2003г.
4. Лекции.
5. Лабораторные работы.

 

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО

«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет ФЛА

 

Кафедра ТТФ

 

Курсовой проект по дисциплине

“Проектирование систем жизнеобеспечения летательных аппаратов”

Самолет Ил – 62.

 

Выполнил: Проверил:

Асеев А.ВСпарин В.А.

Группа: ГС-81с

 

 

Новосибирск 2012г.

 

Содержание.

Введение…………………………………………………………………………………..4

Техническое задание на разработку системы кондиционирования воздуха пассажирского самолета Ил-62……………………………………………………………………………5

Выбор и обоснование принципиальной схемы системы кондиционирования………8

Тепло-влажностный расчет системы кондиционирования воздуха…………………..9

Расчет трубопроводов системы кондиционирования………………………………..18

Приращение взлетной массы самолета при установке на нем данной СКВ………..21

Сравнение альтернативной СКВ по приращению взлетной массы………………….27

Область применения проектируемой СКВ…………………………………………….29

Список используемой литературы……………………………………………………..30

 

 

 

 

Введение

По мере развития и совершенствования авиационной техники системы кондиционирования воздуха на современных самолетах играют все более ответственную роль. Энергетическая нагрузка на эти системы непрерывно возрастает, предъявляемые к ним требования увеличиваются, а условия работы становятся все более тяжелыми.

Комфортабельность современных воздушных судов является одним из важных критериев их совершенства. Среди факторов, определяющих уровень комфорта, важное место принадлежит микроклимату в кабине летательного аппарата.

Поддержание требуемого теплового режима в гермокабине летательного аппарата обеспечивается за счет производительности системы кондиционирования воздуха.

Наряду с тем, что система кондиционирования воздуха должна обеспечивать требуемые параметры воздуха в кабине, она должна обладать минимальной массой, функционировать автономно, не препятствовать работе других систем воздушного судна.

Данная работа посвящена проектированию системы кондиционирования воздуха самолета Ил-62.

 

 

 

1. Техническое задание на разработку системы кондиционирования воздуха пассажирского самолета Ил-62.

1. Наименование и условное обозначение разработки.

Наименование — система кондиционирования воздуха пассажирского само­
лета Ил-62.

Условное обозначение - СКВ.

Основанием для разработки является выбранный прототип самолета. При
этом считается известным все, кроме схемы, конструкции и характеристик
системы кондиционирования.

Цель разработки и назначение системы.

Целью разработки является создание системы кондиционирования воздуха
для самолета Ил-62с минимальной собственной массой и минимальными
затратами топлива на работу системы.

Система предназначена:

для создания и поддержания в кабинах самолета комфортных условий в
соответствии с требованиями ЕНГЛС во всех ожидаемых условиях его
эксплуатации;

для подачи сжатого воздуха при запуске двигателей самолета от наземной
и бортовой силовых установок, а также от собственных работающих
двигателей;

для обогрева в полете бортовой вспомогательной силовой установки и

аг­регатов заправки и слива системы водоснабжения;

для наземного кондиционирования кабин самолета.

3.3.Система является съемным оборудованием.

4.Тактико-технические требования.

4.1.Состав системы.

Состав СКВ устанавливается согласуемой принципиальной схемой.

Постановка системы на самолет производится поагрегатно.

4.2.Технические характеристики самолета Ил-62.

Состав экипажа 5 человек.

Количество пассажиров -186 человек.

Объем кабины - 330м³.

Диапазон высот полета - 0...14 км.

Диапазон высот крейсерского полета - 11...12 км.

Крейсерская скорость полета - 850 км/ч.

Скорость захода на посадку - 250...260 км/ч.

Практическая дальность полета - 9780 км.

Максимальный рабочий перепад давления в кабине — 0,009 кПа.

4.2.10.Ожидаемые условия эксплуатации.

Давление и температура по ГОСТ 4401-81 (стандартная атмосфера).

Отклоняется от среднего значения:

-температура по линии минимума для арктических условий и по линии мак­симума для тропических условий.

Температура у земли от минус 60 °С до плюс 50 °С.

Относительная влажность воздуха при температурах у земли -50...45°С до 90... 100%.

Высотность аэродрома над уровнем моря от минус 200 до 2400 метров.

Отбор воздуха для нужд СКВ производится:

а) на стоянке (до запуска двигателей) — от вспомогательной силовой уста-
новки;

b) после запуска двигателей в течении всего полета и до выключения двигате­лей - от компрессоров основных двигателей.

4.3. Технические характеристики СКВ:

СКВ в ожидаемых условиях эксплуатации должна соответствовать тре­
бованиям ЕНГЛС.

Каждая подсистема отбора воздуха от двигателя должна выполнять сле­
дующие функции:

а) поддерживать постоянный расход воздуха в количестве:

в режиме полного отбора 4000 кг/ч;

в режиме экономичного отбора 2000 кг/ч.

Допускается уменьшение расхода воздуха на режиме работы двигателей «малый газ», а также на высотах полета более 12 км.

Регуляторы расхода в каждой подсистеме отбора должны быть продуб­
лированы.
b) ограничивать избыточное давление в системе на уровне 600 кПа;
с) поддерживать температуру на выходе из подсистемы 150...200°С и не до­
пускать ее повышения более 250 °С при отказе регулятора температуры.
Включение и выключение отбора воздуха от двигателя по линии кабинного
воздуха должно производиться двумя независимыми устройствами.

Должно быть обеспечено экстренное отключение отбора воздуха за время не более 10 секунд.

4.3.3.Блоки окончательного охлаждения воздуха (турбохолодильные установки) должны выполнять следующие функции:

а) поддерживать постоянный расход воздуха, поступающего в кабину от вспомогательной силовой установки в наземных условиях. Суммарная по­дача воздуха в кабину в этом режиме 4000 кг/ч;

b) в расчетных условиях автоматически поддерживать температуру воздуха на выходе из установок на уровнях:

плюс 5±2 °С в холодной линии в режиме полного отбора воздуха от

двига­телей на земле и на всех высотах полета;

минус 5+ 2 °С в холодной линии на высотах полета Н-9 км в режиме

эко­номного отбора воздуха от двигателей;

4.3.4.Значения параметров, указанные в п. 4.3.2 и 4.3.3 должны поддерживаться
в установившихся режимах работы системы. В переходных (неустановив­-
шихся) режимах (при изменении режимов работы двигателей, включении и
отключении системы и т.д.) допускаются следующие отклонения выше­
указанных параметров:

а) по расходу на 20 %;

b) по давлению на 20%; с) по температуре на 15%.

4.3.5.В системе должна быть предусмотрена рециркуляция кабинного воздуха в
количестве 3200 кг/ч, при этом требуется:

а) обеспечить выполнение требований ЕНГЛС к чистоте воздуха, подавае­мого в кабину;

b) исключить подачу рециркуляционного воздуха в кабину экипажа;

с) обеспечить поддержание в кабинах, самолета комфортной температуры.

Допускается использование рециркуляции только на режиме крейсерского полета.

Начальная подача воздуха в кабину самолета 4000 кг/ч. Распределение воз­духа по потребителям устанавливается принципиальной схемой системы.

Увлажнительная система кабины экипажа использует воду из объединен­-
ной водяной системы самолета. Работа увлажнительной системы преду­-
сматривается только на режиме крейсерского полета.

Работа системы после включения отбора воздуха от двигателей или сило-
вой вспомогательной установки должна быть полностью автоматизирована.

4.3.9.Время непрерывной работы системы до 12 часов.

4.3.10.Суммарная масса готовых изделий СКВ - не более 1000 кг.

 

Выбор и обоснование принципиальной схемы системы кондиционирования.

Система кондиционирования воздуха предназначена для выполнения следующих функций:

- обеспечения нормальных условий жизнедеятельности пассажиров и экипажа в полете и на земле;

- охлаждения бортовой радиоэлектронной аппаратуры.

СКВ самолета Ил-62 состоит из двух подсистем, каждая их которых включает в себя:

- систему отбора воздуха от двигателей самолета или от вспомогательной силовой установки;

- систему охлаждения воздуха и его влажностной обработки;

- систему подачи и распределения воздуха в кабине самолета;

- систему контроля и управления.

2.1. Система отбора воздуха от двигателей.

Отбор воздуха производиться от ступеней компрессора двигателей. Система отбора воздуха состоит из:

- узла отбора воздуха от двигателя;

- регулятора давления, который обеспечивает требуемое давление на входе в систему охлаждения;

- теплообменного аппарата, обеспечивающего температуру на выходе из системы отбора не более 200 С.

2.2. Система охлаждения воздуха.

По рекомендациям из методических указаний, для данного типа самолета, выбираем двухступенчатую двухтурбинную СКВ с влагоотделением в линии высокого давления и регенерацией теплоты на входе в турбину турбохолодильника.

Преимущество этой схемы СКВ перед схемами с влагоотделением в линии низкого давления заключается в более высокой степени осушки охлаждаемого воздуха. Применение промежуточного компрессора КМ для сжатия охлаждаемого воздуха позволяет повысить экономичность и тепловую эффективность СКВ, а подогрев влажного воздуха перед турбиной – увеличить ресурс работы турбохолодильника и термодинамическую эффективность петлевой схемы. Горячий воздух с высоким давлением отбирается от компрессоров силовых установок, охлаждается в первичном теплообменнике АТ1, дополнительно сжимается в компрессоре турбохолодильника, а затем охлаждается в теплообменнике АТ2.

Далее воздух подается в контур отделения влаги, включающий регенератор-перегреватель АТ3, конденсатор АТ4 и влагоотделитель высокого давления ВД. Повышает устойчивость и надежность работы системы кондиционирования четырехколесный двухтурбинный турбохолодильник. Конденсатор АТ4 находиться между двумя турбинами Т1 и Т2 турбохолодильника. Холодный воздух из первой турбины Т1 используется для конденсации влаги в конденсаторе АТ4 и для охлаждения воздуха, поступающего во вторую турбину Т2. При таком схемном решении отрицательная температура возможна только на выходе из турбины Т2, в то время как температура воздуха за первой турбиной выше нуля, что предотвращает обмерзание конденсатора. Применение двухтурбинного турбохолодильника увеличивает стоимость и сложность СКВ, но при этом уменьшаются масса системы и затраты на техническое обслуживание.

 

Двух ступенчатая двухтурбинная СКВ с влагоотделителем в линии высокого давления.

 

2.3. Система распределения и подачи воздуха.

Система распределения и подачи предназначена для подготовки воздушной смеси с необходимыми параметрами, ее подачу в кабину и распределения в салонах, кабине экипажа и бытовых помещениях самолета. Система включает в себя:

- коллектор холодного воздуха;

- коллектор горячего воздуха;

- датчики температуры и давления воздуха в кабине;

- устройства распределения воздуха в салонах, кабине экипажа и бытовых помещениях.

Регулирование температуры воздуха в кабине производиться подмешиванием горячего воздуха в воздух их системы охлаждения.

 

3. Тепло-влажностный расчет системы кондиционирования воздуха.

Рис.1. Расчетная сема двухступенчатой двхтурбинной СКВ

с влагоотделением в линии высокого давления.