Выпустить воздух
Отбираемый воздух в аэрокосмической технике — это сжатый воздух, отбираемый из ступени компрессора газовой турбины перед секциями сжигания топлива. Клапаны автоматической подачи воздуха и регулятора давления в кабине (ASCPC) отводят воздух из секций компрессора двигателя низкой или высокой ступени; Воздух низкой ступени используется во время операций настройки высокой мощности, а воздух высокой ступени используется во время спуска и других операций настройки низкой мощности. [1] [2] Отбираемый воздух из этой системы можно использовать для внутреннего охлаждения двигателя, перекрестного запуска другого двигателя, противообледенения двигателя и планера, повышения давления в кабине , пневматических приводов , пневматических двигателей, создания давления в гидравлическом резервуаре, а также резервуаров для отходов и воды. . В некоторых руководствах по техническому обслуживанию двигателей такие системы называются «отбор воздуха пользователем». [3] [4] [5]
Отбираемый воздух ценен в самолете по двум свойствам: высокая температура и высокое давление (типичные значения составляют 200–250 °C (400–500 °F) и 275 кПа (40 фунтов на квадратный дюйм), для регулируемого отбираемого воздуха, выходящего из пилона двигателя для использования. по всему самолету).
Использование
[ редактировать ]
В гражданских самолетах отбираемый воздух в основном используется для создания давления в салоне самолета путем подачи воздуха в систему экологического контроля . Кроме того, отбираемый воздух используется для защиты критических частей самолета (например, передних кромок крыла ) ото льда. [6]
Отбираемый воздух используется во многих системах самолета, поскольку он легко доступен, надежен и является мощным источником энергии. Например, отбираемый воздух из двигателя самолета используется для запуска остальных двигателей. Резервуары для хранения воды в туалетах находятся под давлением отбираемого воздуха, который подается через регулятор давления . [6]
При использовании для наддува кабины отбираемый воздух из двигателя необходимо сначала охладить на выходе из ступени компрессора при температуре до 250 °C (500 °F), пропуская его через воздухо-воздушный теплообменник , охлаждаемый холодный наружный воздух. Затем он подается в агрегат воздушного цикла , который регулирует температуру и поток воздуха в кабину, поддерживая комфортную среду. [6] Этот процесс противоречит распространенному заблуждению , что воздух в салоне самолета — это тот же воздух, который перерабатывается. [7]
Отбираемый воздух также используется для обогрева воздухозаборников двигателя . Это предотвращает образование, накопление, разрушение и попадание льда в двигатель, что может привести к его повреждению. [8]
На самолетах с реактивными двигателями аналогичная система применяется для противообледенения крыла методом «горячего крыла». В условиях обледенения капли воды , конденсирующиеся на передней кромке крыла, могут замерзнуть. Если это произойдет, обледенение увеличит вес и изменит форму крыла, что приведет к ухудшению характеристик и, возможно, к критической потере управления или подъемной силы . Чтобы предотвратить это, горячий отбираемый воздух прокачивается через внутреннюю часть передней кромки крыла, нагревая его до температуры выше нуля, что предотвращает образование льда. Затем воздух выходит через небольшие отверстия в кромке крыла.
На винтовых самолетах обычно используют отбираемый воздух для надувания резинового чехла на передней кромке, разрушая лед после того, как он уже сформировался. [6] [8]
Отбираемый воздух из компрессора высокого давления двигателя используется для питания клапанов управления реакцией , используемых в составе системы управления полетом в Harrier семействе военных самолетов .
Загрязнение
[ редактировать ]Примерно в 1 из 5000 рейсов [9] Отбираемый воздух, используемый для кондиционирования и повышения давления, может быть загрязнен химическими веществами, такими как масло или гидравлическая жидкость. [10] Это известно как событие дыма. Хотя эти химические вещества могут вызывать раздражение, не установлено, что такие явления причиняют долгосрочный вред. [11] [12]
Некоторые неврологические и респираторные последствия для здоровья были случайно связаны с воздействием отбираемого воздуха, который, как утверждается, был загрязнен токсичными уровнями на коммерческих и военных самолетах. Это предполагаемое длительное заболевание называется аэротоксическим синдромом , но оно не является синдромом, признанным с медицинской точки зрения. Одним из потенциальных загрязнителей является трикрезилфосфат . [13]
Было создано множество лоббистских групп для пропаганды исследований этой опасности, в том числе Информационный сайт по авиационным органофосфатам (AOPIS) (2001 г.), Глобальный орган по качеству воздуха в салонах (2006 г.) и базирующаяся в Великобритании Аэротоксичная ассоциация (2007 г.). Исследование окружающей среды в салоне — одна из многих функций группы ACER. [14] но их исследователи пока не установили никакой причинно-следственной связи . [15] [16]
Хотя исследование, проведенное для ЕС в 2014 году, подтвердило, что загрязнение воздуха в салоне может быть проблемой, в этом исследовании также говорится:
- «Многие зарегистрированные случаи задымления приводили к ограничению комфорта для пассажиров, но не представляли никакой опасности. Проверка загрязнения воздуха в кабине токсичными веществами (например, TCP / TOCP) была невозможна в случае задымления, которое расследовал BFU». [17]
Хотя на сегодняшний день нет никаких научных доказательств того, что воздух в салоне авиалайнера загрязнен до токсичного уровня (превышающего известные безопасные уровни в промилле любого опасного химического вещества), суд в Австралии в марте 2010 года вынес решение в пользу бывшей стюардессы авиакомпании, которая утверждала, что у нее возникли хронические проблемы с дыханием после того, как она подверглась воздействию паров нефти во время поездки в марте 1992 года. [18] Такие испытания проводятся нечасто из-за отказа Boeing устанавливать датчики качества воздуха на своих самолетах, опасаясь судебных исков со стороны экипажа или пассажиров по поводу задымления, а авиакомпании отказались разрешить бортпроводникам носить с собой устройства для отбора проб воздуха после того, как Конгресс обязал проводить химические измерения. [19]
ФАУ отозвало медицинские сертификаты нескольких пилотов, у которых после возгорания возникли неврологические проблемы. [20] Судья, присудивший компенсацию работникам пилоту, перенесшему токсическую энцефалопатию (повреждение головного мозга) в результате выброса дыма, осудил обструкционизм авиационной отрасли в отношении выбросов дыма. [19]
В июле 2015 года пилоты рейса Spirit Airlines были частично выведены из строя из-за паров отбираемого воздуха. [21]
Бескровный самолет
[ редактировать ]Системы отбора воздуха уже несколько десятилетий используются в пассажирских самолетах. Недавние улучшения в полупроводниковой электронике позволили заменить пневматические силовые системы электрическими. В бескровоходном самолете, таком как Боинг 787 , каждый двигатель имеет два электрических генератора переменной частоты, чтобы компенсировать отсутствие подачи сжатого воздуха во внешние системы. Считается, что устранение отбора воздуха и замена его дополнительной выработкой электроэнергии обеспечивает чистое улучшение эффективности двигателя, снижение веса и простоту обслуживания. [22]
Согласно внутренним документам Boeing, отказ от использования отбираемого воздуха в качестве источника воздуха в салоне также означает «устранение загрязнений двигателя, потенциально попадающих в подачу воздуха в салон». [23]
Преимущества
[ редактировать ]Бескровный самолет обеспечивает топливную экономичность за счет исключения процесса сжатия и декомпрессии воздуха, а также за счет уменьшения массы самолета за счет удаления воздуховодов, клапанов, теплообменников и другого тяжелого оборудования. [24]
ВСУ (вспомогательная силовая установка) не нуждается в подаче отбираемого воздуха, когда главные двигатели не работают. Аэродинамика улучшена за счет отсутствия отверстий для отвода воздуха на крыльях. При работе компрессоров подачи воздуха в кабину на минимально необходимой скорости модулирующие клапаны не требуют потерь энергии. для высоких температур и высокого давления Пакеты машин с воздушным циклом (ACM) можно заменить низкотемпературными пакетами с низким давлением для повышения эффективности. На крейсерской высоте, где большинство самолетов проводят большую часть своего времени и сжигают большую часть топлива, блоки ACM можно полностью обойти, что сэкономит еще больше энергии. Поскольку от двигателей не отбирается воздух в кабину, исключается вероятность загрязнения моторным маслом системы подачи воздуха в кабину. [24]
Наконец, сторонники этой конструкции утверждают, что она повышает безопасность, поскольку нагретый воздух удерживается в отсеке двигателя, а не прокачивается через трубы и теплообменники в крыле и рядом с кабиной, где утечка может повредить окружающие системы. [24]
См. также
[ редактировать ]- Аэротоксический синдром
- Наддув кабины
- Компоненты реактивных двигателей
- Система экологического контроля (самолет)
- Система защиты от льда
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «777 Выпустить воздух» . Архивировано из оригинала 13 ноября 2014 г. Проверено 23 февраля 2014 г.
- ^ «Global 300 Bleed Air» . Архивировано из оригинала (PDF) 27 марта 2016 г. Проверено 11 июня 2019 г.
- ^ «Европейское космическое агентство» (PDF) .
- ^ "военная спецификация" .
- ^ Jump up to: а б с д «Системы прокачки воздуха» . Skybrary.aero . Проверено 1 января 2013 г.
- ^ Вильясон, Луис. «Насколько «несвежим» переработанный воздух в самолете?» . Научный фокус BBC . Проверено 6 июля 2024 г.
- ^ Jump up to: а б «Системы ледозащиты» . Скайбрари . Проверено 1 января 2013 г.
- ^ Фельдман, Кира (17 декабря 2020 г.). « Нас медленно травят». Как токсичные пары просачиваются в воздух, которым вы дышите в самолетах» . Лос-Анджелес Таймс .
- ^ Сара Нассауэр (30 июля 2009 г.). «В воздухе: новые опасения по поводу «загара» в самолетах» . Уолл Стрит Джорнал . Проверено 29 декабря 2012 г.
- ^ Нассауэр, Сара (30 июля 2009 г.). «В воздухе: новые опасения по поводу« дыма »в самолетах» . Уолл Стрит Джорнал . Проверено 31 декабря 2012 г.
- ^ «Часто задаваемые вопросы по Скайдролу» . Скайдрол . Проверено 31 декабря 2012 г.
- ^ Фельдман, Кира (17 декабря 2020 г.). « Нас медленно травят». Как токсичные пары просачиваются в воздух, которым вы дышите в самолетах» . Лос-Анджелес Таймс .
- ^ «Исследование окружающей среды в салоне авиалайнера» . Архивировано из оригинала 28 июля 2013 г. Проверено 16 июля 2013 г.
- ^ Бэгшоу, Майкл (сентябрь 2008 г.). «Аэротоксический синдром» (PDF) . Европейское общество аэрокосмической медицины. Архивировано из оригинала (PDF) 27 августа 2010 г. Проверено 31 декабря 2012 г.
- ^ Специальный комитет по науке и технологиям (2000 г.). «Глава 4: Элементы здорового воздуха в салоне» . Наука и технологии – Пятый доклад (Отчет). Палата лордов . Проверено 5 июля 2010 г.
- ^ «Исследование зарегистрированных происшествий, связанных с качеством воздуха в салоне транспортных самолетов» (PDF) . Федеральное бюро по расследованию авиационных происшествий Германии. 2014.
- ^ Тернер против Eastwest Airlines Limited (2009) в Трибунале по пылевым заболеваниям Нового Южного Уэльса
- ^ Jump up to: а б Фельдман, Кира (17 декабря 2020 г.). « Нас медленно травят». Как токсичные пары просачиваются в воздух, которым вы дышите в самолетах» . Лос-Анджелес Таймс .
- ^ Фельдман, Кира (17 декабря 2020 г.). « Нас медленно травят». Как токсичные пары просачиваются в воздух, которым вы дышите в самолетах» . Лос-Анджелес Таймс .
- ^ Фельдман, Кира (17 декабря 2020 г.). « Нас медленно травят». Как токсичные пары просачиваются в воздух, которым вы дышите в самолетах» . Лос-Анджелес Таймс .
- ^ AERO 787 Системы без прокачки, компания Boeing, 2008 г.
- ^ Фельдман, Кира (17 декабря 2020 г.). « Нас медленно травят». Как токсичные пары просачиваются в воздух, которым вы дышите в самолетах» . Лос-Анджелес Таймс .
- ^ Jump up to: а б с Синнетт, Майк (2008). «Системы без прокачки 787» . Боинг . Проверено 1 января 2013 г.