CN110481791A - 一种飞机座舱空气调节*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种飞机座舱空气调节***。所述飞机座舱空气调节***包括：依次连接的除湿装置、冷热装置和送风装置；所述除湿装置包括初级膜除湿组件、压气机和次级膜除湿组件；所述初级膜除湿组件的进气端与大气连通；所述初级膜除湿组件的出气端与所述压气机的进气端通过管道连接；所述次级膜除湿组件的进气端与所述压气机的出气端通过管道连接；所述压气机用于增压，从大气吸入空气。通过设置压气机，由压气机增压，从大气中吸入空气作为气源，替换传统的以发动机压气机作为动力源的供气方式，降低飞机发动机功率损耗，提升发动机性能。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器环境控制技术领域，特别是涉及一种飞机座舱空气调节***。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，对飞机座舱舒适性的要求也不断提高，传统的飞机空气调节***已逐渐无法满足要求。随着海拔高度的不断增加，舱外环境不断变化，对座舱内空气的调节变得至关重要。座舱空气调节的目的是根据人体生理所需调节座舱内的湿度、温度和压力等参数，提升乘客的舒适性要求。
目前，已有的空气调节***主要由制冷***、制热***和增压供气***构成，并且将飞机的发动机压气机作为气源的动力源，此供气方式需要利用发动机的输出功率，因此增大了飞机发动机的功率损耗，不利于发动机性能的提升。
发明内容
本发明的目的是提供一种飞机座舱空气调节***，降低发动机功率损耗，提升发动机性能。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种飞机座舱空气调节***，所述飞机座舱空气调节***设置在飞机舱体内部，所述飞机座舱空气调节***包括：
依次连接的除湿装置、冷热装置和送风装置；
所述除湿装置包括初级膜除湿组件、压气机和次级膜除湿组件；
所述初级膜除湿组件的进气端与大气连通；所述初级膜除湿组件的出气端与所述压气机的进气端通过管道连接；所述初级膜除湿组件用于对通过的气体进行一次除湿；
所述次级膜除湿组件的进气端与所述压气机的出气端通过管道连接；所述次级膜除湿组件的出气端与所述冷热装置连接；所述次级膜除湿组件用于对经过的气体进行二次除湿；
所述初级膜除湿组件的排汽口和所述次级膜除湿组件的排汽口均通过第一管道与大气连通；
所述压气机用于增压，从大气吸入空气；
所述冷热装置用于对流过的气体进行冷却或加温处理；
所述送风装置设置在飞机座舱顶部，所述送风装置用于将经除湿后的气体送入飞机座舱内。
可选的，所述飞机座舱空气调节***还包括过滤器；
所述过滤器一端与大气连通，另一端与所述初级膜除湿组件的进气端连接；所述过滤器用于过滤吸入空气中的灰尘。
可选的，所述初级膜除湿组件的进气端与所述初级膜除湿组件的出气端通过第二管道连接；
所述第二管道上设置有第一阀门；所述第一阀门用于将经过所述初级膜除湿组件除湿后的干燥气体分流，并将分流得到的经过所述初级膜除湿组件除湿后的干燥气体作为第一吹扫气通入所述初级膜除湿组件；所述第一吹扫气用于吹扫所述初级膜除湿组件中聚集的水汽；
所述次级膜除湿组件的进气端与所述次级膜除湿组件的出气端通过第三管道连接；
所述第三管道上设置有第二阀门；所述第二阀门用于将经过所述次级膜除湿组件除湿后的干燥气体分流，并将分流得到的经过所述次级膜除湿组件除湿后的干燥气体作为第二吹扫气通入所述次级膜除湿组件；所述第二吹扫气用于吹扫所述次级膜除湿组件中聚集的水汽。
可选的，所述飞机座舱空气调节***还包括第四管道；
所述第四管道一端连接至所述第一阀门与所述初级膜除湿组件的进气端之间的第二管道上；
所述第四管道另一端连接至所述第二阀门与所述次级膜除湿组件的出气端之间的第三管道上；
所述第四管道上设置有第三阀门；所述第三阀门用于将所述第二吹扫气通入所述初级膜除湿组件。
可选的，所述第一管道末端设置有第四阀门。
可选的，所述冷热装置包括蒸发器、节流阀、冷凝器和压缩机；
所述蒸发器一端分别与所述节流阀一端和所述次级膜除湿组件的出气端连接；所述蒸发器另一端分别与所述压缩机一端和所述送风装置连接；所述蒸发器用于对流过的干燥空气进行冷却或加温处理；
所述节流阀另一端与所述冷凝器一端连接；
所述压缩机另一端与所述冷凝器另一端连接；
所述冷凝器用于与大气进行热量交换。
可选的，所述初级膜除湿组件的排汽口和所述次级膜除湿组件的排汽口还分别与第五管道连接；
所述第五管道上设置有第五阀门；
所述第五管道末端设置有喷雾器；
所述喷雾器设置在所述冷凝器正下方；
所述喷雾器用于将所述初级膜除湿组件排出的水汽和所述次级膜除湿组件排出的水汽喷向处于制冷模式的冷凝器。
可选的，所述冷热装置还包括风机；
所述风机设置在所述喷雾器正下方。
可选的，所述送风装置包括若干个送风口；
若干个所述送风口均设置在所述飞机座舱顶部；
各所述送风口均通过管道与所述冷热装置连接。
可选的，所述飞机座舱空气调节***还包括压力调节器；
所述压力调节器设置在所述飞机座舱内；
所述压力调节器用于根据飞行高度调节所述飞机座舱内的压力。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明的飞机座舱空气调节***包括依次连接的除湿装置、冷热装置和送风装置。除湿装置包括初级膜除湿组件、压气机和次级膜除湿组件；初级膜除湿组件的进气端与大气连通，初级膜除湿组件的出气端与压气机的进气端通过管道连接；次级膜除湿组件的进气端与压气机的出气端通过管道连接，次级膜除湿组件的出气端与冷热装置连接；送风装置设置在飞机座舱顶部。
通过设置初级膜除湿组件的进气端与大气连通，并设置初级膜除湿组件的出气端与压气机的进气端连接，由压气机增压，从大气中吸入空气作为气源，即将压气机作为动力源，替换传统的以发动机压气机作为动力源的供气方式，降低飞机发动机功率损耗，提升发动机性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的飞机座舱空气调节***结构图；
附图标记说明：
1-舱体，2-第五管道，3-第四管道，4-过滤器，5-初级膜除湿组件，6-压气机，7-次级膜除湿组件，8-蒸发器，9-送风口，10-压力调节器，11-压缩机，12-冷凝器，13-节流阀，14-第一阀门，15-第二阀门，16-第三阀门，17-第四阀门，18-第五阀门，19-喷雾器，20-风机，21-第一管道，22-第二管道，23-第三管道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种飞机座舱空气调节***，降低发动机功率损耗，提升发动机性能。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的飞机座舱空气调节***结构图，如图1所示，一种飞机座舱空气调节***，所述飞机座舱空气调节***设置在飞机舱体1内部，所述飞机座舱空气调节***包括：依次连接的除湿装置、冷热装置和送风装置。
所述除湿装置包括初级膜除湿组件5、压气机6和次级膜除湿组件7；
所述初级膜除湿组件5的进气端与大气连通；所述初级膜除湿组件5的出气端与所述压气机6的进气端通过管道连接；所述初级膜除湿组件5用于对通过的气体进行一次除湿；
所述次级膜除湿组件7的进气端与所述压气机6的出气端通过管道连接；所述次级膜除湿组件7的出气端与所述冷热装置连接；所述次级膜除湿组件7用于对经过的气体进行二次除湿；
本实施例中选用的初级膜除湿组件5为低压组件，次级膜除湿组件7为高压组件。
所述初级膜除湿组件5的排汽口和所述次级膜除湿组件7的排汽口均通过第一管道21与大气连通；所述第一管道21末端设置有第四阀门17。
所述压气机6用于增压，从大气吸入空气；
本实施例中压气机6为电动压气机，在进气口前设置初级膜除湿组件5进行一次除湿，能够优化进入压气机6中的进气参数，同时降低能耗。
压气机6的供气方式为压缩机11增压供气，无需从发动机引气，可以提高发动机性能。
所述冷热装置用于对流过的气体进行冷却或加温处理；
所述送风装置设置在飞机座舱顶部，所述送风装置用于将经除湿后的气体送入飞机座舱内。
所述飞机座舱空气调节***还包括过滤器4；
所述过滤器4一端与大气连通，另一端与所述初级膜除湿组件5的进气端连接；所述过滤器4用于过滤吸入空气中的灰尘。
所述初级膜除湿组件5的进气端与所述初级膜除湿组件5的出气端通过第二管道22连接；
所述第二管道22上设置有第一阀门14；所述第一阀门14用于将经过所述初级膜除湿组件5除湿后的干燥气体分流，并将分流得到的经过所述初级膜除湿组件5除湿后的干燥气体作为第一吹扫气通入所述初级膜除湿组件5；所述第一吹扫气用于吹扫所述初级膜除湿组件5中聚集的水汽。
所述次级膜除湿组件7的进气端与所述次级膜除湿组件7的出气端通过第三管道23连接；
所述第三管道23上设置有第二阀门15；所述第二阀门15用于将经过所述次级膜除湿组件7除湿后的干燥气体分流，并将分流得到的经过所述次级膜除湿组件7除湿后的干燥气体作为第二吹扫气通入所述次级膜除湿组件7；所述第二吹扫气用于吹扫所述次级膜除湿组件7中聚集的水汽。
通过设置第一阀门14将第一吹扫气引入初级膜除湿组件5，设置第二阀门15将第二吹扫气引入次级膜除湿组件7，避免随着初级膜除湿组件5和次级膜除湿组件7的不断除湿过程中，膜外侧的水汽越来越多，导致潮湿空气中的水汽越来越难以进行除湿。即通过吹扫气吹扫，将膜外侧聚焦的水汽排除，便于初级膜除湿组件5和次级膜除湿组件7正常运行进行除湿。
所述飞机座舱空气调节***还包括第四管道3；
所述第四管道3一端连接至所述第一阀门14与所述初级膜除湿组件5的进气端之间的第二管道22上；
所述第四管道3另一端连接至所述第二阀门15与所述次级膜除湿组件7的出气端之间的第三管道23上；
所述第四管道3上设置有第三阀门16；所述第三阀门16用于将所述第二吹扫气通入所述初级膜除湿组件5。
所述冷热装置包括蒸发器8、节流阀13、冷凝器12和压缩机11；
所述蒸发器8一端分别与所述节流阀13一端和所述次级膜除湿组件7的出气端连接；所述蒸发器8另一端分别与所述压缩机11一端和所述送风装置连接；所述蒸发器8用于对流过的干燥空气进行冷却或加温处理；
所述节流阀13另一端与所述冷凝器12一端连接；
所述压缩机11另一端与所述冷凝器12另一端连接；
所述冷凝器12用于与大气进行热量交换。
本实施例中蒸发器8和冷凝器12均采用微通道换热器，以提高换热性能，并减小体积和重量；
冷热装置为制冷模式时，制冷剂依次流经压缩机11、冷凝器12、节流阀13、蒸发器8，除湿模块产生的水汽喷向冷凝器12，进一步提高换热性能；
所述冷热装置为制热模式时，制冷剂的流动方向与制冷模式时相反，制冷模式中的蒸发器8变为制热模式的冷凝器12，冷凝器12变为制热模式中的蒸发器8。
所述蒸发器8的空气入口与次级膜除湿组件7的出气端相连，干燥空气在蒸发器8内与制冷剂进行热量交换。冷凝器12与舱外空气进行热量交换，制冷模式时向舱外排除热量，制热模式时从舱外吸收热量。
所述初级膜除湿组件5的排汽口和所述次级膜除湿组件7的排汽口还分别与第五管道2连接；
所述第五管道2上设置有第五阀门18；
所述第五管道2末端设置有喷雾器19；
所述喷雾器19设置在所述冷凝器12正下方；
所述喷雾器19用于将所述初级膜除湿组件5排出的水汽和所述次级膜除湿组件7排出的水汽喷向处于制冷模式的冷凝器12。
通过设置第四阀门17将初级膜除湿组件5和次级膜除湿组件7排除的空气中的水汽直接排出舱外，设置第五阀门18用于将初级膜除湿组件5和次级膜除湿组件7排出的水汽喷向处于制冷模型的冷凝器12，利于制冷。
所述冷热装置还包括风机20；
所述风机20设置在所述喷雾器19正下方。
所述送风装置包括若干个送风口9；
若干个所述送风口9均设置在所述飞机座舱顶部；
各所述送风口9均通过管道与所述冷热装置连接。
本实施例中送风口9按等间距分布或者按气流组织优化后人体热舒适性要求分布。
所述飞机座舱空气调节***还包括压力调节器10；
所述压力调节器10设置在所述飞机座舱内；
所述压力调节器10用于根据飞行高度调节所述飞机座舱内的压力。
本发明的飞机座舱空气调节***实现过程如下：
空气从飞机座舱外部环境引入后，首先以较低压力经过初级膜除湿组件5，然后进入电动压气机6被压缩，再以较高压力经过次级膜除湿组件7，然后通过蒸发器8或冷凝器12进行热量交换，最后通过舱顶的供气分配管路进入座舱。
初级膜除湿组件5和次级膜除湿组件7产生的水汽可直接喷出舱外，也可在冷热装置处于制冷模式时喷向其冷凝器12。当初级膜除湿组件5吹扫气流压力过低时，可引入次级膜除湿组件7的部分吹扫气流进行混合补充。除湿模块根据座舱湿度要求提供需要的除湿能力，冷热装置根据座舱温度要求实时提供合适的制冷量或制热量，增压供气模块根据座舱压力要求，实时调节排气活门。
本实施例中，压力调节器10按照压力制度调节排气活门开度和开关速度。其中压力制度是一条压力随着高度变化的曲线，即不同飞行高度对应不同的舱内压力。压力调节器10根据设定的舱内压力，自动调节其排气活门开度，以保证舱内压力符合设定值。开关速度是为了保证压力变化速度也符合设定要求，以免引起乘员不适。
本发明的飞机座舱空气调节***具有以下效果：
本发明的飞机座舱空气调节***既能够应用在固定翼飞行器上，还能够应用在旋翼飞行器上。
本发明实现了对飞机座舱不同空气参数的有效调节，***基于膜除湿技术，同时利用电动压气机6增压供气技术和蒸发制冷循环技术，具有体积小、重量轻、能耗低、可靠性高等优点，可满足未来飞机及其座舱环境控制的设计需求。
本发明设置初级膜除湿组件5和次级膜除湿组件7，当其中一个出现故障时，另一个仍能够正常工作，对舱内空气调节提供保障。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种飞机座舱空气调节***，其特征在于，所述飞机座舱空气调节***设置在飞机舱体内部，所述飞机座舱空气调节***包括：
依次连接的除湿装置、冷热装置和送风装置；
所述除湿装置包括初级膜除湿组件、压气机和次级膜除湿组件；
所述初级膜除湿组件的进气端与大气连通；所述初级膜除湿组件的出气端与所述压气机的进气端通过管道连接；所述初级膜除湿组件用于对通过的气体进行一次除湿；
所述次级膜除湿组件的进气端与所述压气机的出气端通过管道连接；所述次级膜除湿组件的出气端与所述冷热装置连接；所述次级膜除湿组件用于对经过的气体进行二次除湿；
所述初级膜除湿组件的排汽口和所述次级膜除湿组件的排汽口均通过第一管道与大气连通；
所述压气机用于增压，从大气吸入空气；
所述冷热装置用于对流过的气体进行冷却或加温处理；
所述送风装置设置在飞机座舱顶部，所述送风装置用于将经除湿后的气体送入飞机座舱内。
2.根据权利要求1所述的一种飞机座舱空气调节***，其特征在于，
所述飞机座舱空气调节***还包括过滤器；
所述过滤器一端与大气连通，另一端与所述初级膜除湿组件的进气端连接；所述过滤器用于过滤吸入空气中的灰尘。
3.根据权利要求1所述的一种飞机座舱空气调节***，其特征在于，
所述初级膜除湿组件的进气端与所述初级膜除湿组件的出气端通过第二管道连接；
所述第二管道上设置有第一阀门；所述第一阀门用于将经过所述初级膜除湿组件除湿后的干燥气体分流，并将分流得到的经过所述初级膜除湿组件除湿后的干燥气体作为第一吹扫气通入所述初级膜除湿组件；所述第一吹扫气用于吹扫所述初级膜除湿组件中聚集的水汽；
所述次级膜除湿组件的进气端与所述次级膜除湿组件的出气端通过第三管道连接；
所述第三管道上设置有第二阀门；所述第二阀门用于将经过所述次级膜除湿组件除湿后的干燥气体分流，并将分流得到的经过所述次级膜除湿组件除湿后的干燥气体作为第二吹扫气通入所述次级膜除湿组件；所述第二吹扫气用于吹扫所述次级膜除湿组件中聚集的水汽。
4.根据权利要求3所述的一种飞机座舱空气调节***，其特征在于，
所述飞机座舱空气调节***还包括第四管道；
所述第四管道一端连接至所述第一阀门与所述初级膜除湿组件的进气端之间的第二管道上；
所述第四管道另一端连接至所述第二阀门与所述次级膜除湿组件的出气端之间的第三管道上；
所述第四管道上设置有第三阀门；所述第三阀门用于将所述第二吹扫气通入所述初级膜除湿组件。
5.根据权利要求1所述的一种飞机座舱空气调节***，其特征在于，
所述第一管道末端设置有第四阀门。
6.根据权利要求1所述的一种飞机座舱空气调节***，其特征在于，
所述冷热装置包括蒸发器、节流阀、冷凝器和压缩机；
所述蒸发器一端分别与所述节流阀一端和所述次级膜除湿组件的出气端连接；所述蒸发器另一端分别与所述压缩机一端和所述送风装置连接；所述蒸发器用于对流过的干燥空气进行冷却或加温处理；
所述节流阀另一端与所述冷凝器一端连接；
所述压缩机另一端与所述冷凝器另一端连接；
所述冷凝器用于与大气进行热量交换。
7.根据权利要求6所述的一种飞机座舱空气调节***，其特征在于，
所述初级膜除湿组件的排汽口和所述次级膜除湿组件的排汽口还分别与第五管道连接；
所述第五管道上设置有第五阀门；
所述第五管道末端设置有喷雾器；
所述喷雾器设置在所述冷凝器正下方；
所述喷雾器用于将所述初级膜除湿组件排出的水汽和所述次级膜除湿组件排出的水汽喷向处于制冷模式的冷凝器。
8.根据权利要求7所述的一种飞机座舱空气调节***，其特征在于，
所述冷热装置还包括风机；
所述风机设置在所述喷雾器正下方。
9.根据权利要求1所述的一种飞机座舱空气调节***，其特征在于，
所述送风装置包括若干个送风口；
若干个所述送风口均设置在所述飞机座舱顶部；
各所述送风口均通过管道与所述冷热装置连接。
10.根据权利要求1所述的一种飞机座舱空气调节***，其特征在于，
所述飞机座舱空气调节***还包括压力调节器；
所述压力调节器设置在所述飞机座舱内；
所述压力调节器用于根据飞行高度调节所述飞机座舱内的压力。
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