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1、某型直升飞机环控系统制冷包设计：www.tech-domain.com2002年6月北京航空航天大学学报June2002第28卷第3期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsVol.28No3某型直升飞机环控系统制冷包设计杨倩常士楠袁修干(北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系)摘要:针对某型直升飞机,提出了其环控系统的简单式空气循环冷却系统的设计方案,并对其中关键部件换热器进行了设计计算,其中,初级换热器为干换热器,次级换热器为湿换热器.通过计算机程序计算实现了换热器芯体
2、的匹配选择.此外完成了该环控系统的结构设计,以及整个系统的阻力计算,阻力符合机种性能要求,证实了该环控系统设计的可行性.关键词:直升机;换热器;结构设计;环控系统中图分类号:V228.3文献标识码:A文章编号:10015965(2002)03028304现代飞行器的座舱和设备舱必须进行空气调节,以保证旅客和空勤人员正常生活和设备可靠[1]工作.空气调节系统的基本组成部分为:增压和供气设备;!加温和制冷设备;∀调节和控制设备;#安全和应急设备;∃指示和讯号设备.系统中还有各种类型的导管,作为输送空气,进行空气分配及连接附件之用.系统布置应当紧凑合理,尽可
3、能节省飞行器有用的空间,并与飞行器上其它图1座舱制冷系统原理图的设备和系统互相协调,便于地面上安装、检查和拆卸等.对上述各设备部分进行合理的布置和安温度高于250%,为了减轻结构重量,本系统利用排,使其能满足目标机种的座舱和设备舱技术性了引射器将次级换热器冷却后的气体部分引射到能要求是本文的目的.初级换热器的入口处,从而使入口处空气温度降低到250%以下,达到铝制换热器的工作条件,避1座舱冷却系统方案的确定免使用钢质材料.这种设计与直接用钢制换热器相比,虽然引入了一个引射器,但经粗略计算,此该制冷系统为某型直升飞机的空气调节系设计仍比改用钢制换热器降低了系统的重量.统.
4、经对其工作条件的分析,认为选用简单式空气2)次级换热器使用湿换热器可以达到高压循环制冷系统为宜.主要依据是:该直升飞机的除水目的.发动机压气机引气的供气压力比较大,符合简单3)由引射器将涡轮出口的冷空气去冷却涡式空气循环制冷系统的供气压力条件.!直升飞轮入口处的高压空气,可以提高第2级换热器的机的飞行高度不高,符合简单式空气循环制冷系效率.初级换热器由涡轮所驱动的风扇抽吸冲压统的飞行高度条件.该系统结构简洁,重量较轻,空气进行冷却,充分利用了涡轮的输出功,显著地在地面停机低Ma飞行时,系统同样可以获得相改善了换热器的性能.应的制冷量.其原理图见图1.引自压气机引气的高温高压
5、气体经第1级换2换热器的设计计算热器和第2级换热器进行降温,然后经涡轮膨胀降温达到要求.该制冷系统有以下几个特点:本文采用显热比计算法设计本湿热交换器,1)压气机引气的温度即初级换热器的入口该算法类似析湿系数法,即引入了显热比r(析湿收稿日期:20000904作者简介:杨倩(1979-),女,江西樟树人,硕士生,100083,北京.某型直升飞机环控系统制冷包设计：www.tech-domain.com284北京航空航天大学学报2002年[2]系数的倒数),将潜热传递折合为显热传递.因此了1r倍外,其它无任何区别.所以干工况下讨能量方
6、程式可用温度差的形式表示,整个热力计论过的热力方程及方法,只要将涉及有液体凝结算仍可采用干态计算方法,通过迭代r的方法进的流体流量和换热系数,分别乘以1r之后即可行湿热交换器的热力计算.析湿系数是表示通过使用.1r表征了由于存在湿热交换(传质)而使显热和潜热形式传递的总热量与显热传递的热量换热量扩大的倍数.1r的大小反映了凝结水析之比.所以,r即表示显热传递的热量与总热量之出的多少.在干工况传热时,r=1.当传热表面出比.该法简单,且能够控制显热精度,保证计算结现凝结水膜时r<1,可以认为湿表面换热系数比果的精确.干工况时增加了1r倍.所以在计算湿空气表面本湿热交换
7、器设计计算的初始条件如下.传热效率时,应将r,m值代入,计算m值即:已知热边空气参数:质量流量G1,入口状态2mm=参数t11,d1,h11,入口压力P1,允许压降p1.!r已知冷边空器参数:质量流量G2,入口状态因湿空气中水蒸气的含量很小,工程计算中,Gm,参数t21,入口压力P2,允许压降p2.cpm和m均可用干空气的参数代替,即Gm=G1,已知该热交换器的效率Ewet,待求传热表面cpm=cp1及m=1等.所以,型式、芯体尺寸、冷热边流体的终温等.21m=干态冷却的换热效率取决于传热单元数N!
