Кіріспе
Ұшақтың ішкі қысымын, климатты, ауамен жабдықтауды және ұшақтағы басқа да жүйелерді қамтамасыз ететін жүйе. Аэронавтикада ұшақтың қоршаған ортаны басқару жүйесі (ECS) – экипаж бен жолаушыларға ауамен жабдықтауды, температураны реттеуді және кабина қысымын сақтауды қамтамасыз ететін маңызды компонент. Қосымша функциялары: авиаэлектрониканы салқындату, түтінге сезіктік және өрттен қорғау.
systems on aircraft
In aeronautics, an environmental control system (ECS) of an aircraft is an essential component which provides air supply, thermal control and cabin pressurization for the crew and passengers. Additional functions include the cooling of avionics, smoke detection, and fire suppression.
Шолу
Төменде сипатталған жүйелер қазіргі Boeing авиалайнерлеріне тән, бірақ Airbus және басқа компаниялардың жолаушылар ұшақтарындағы егжей-тегжейлер шамамен бірдей. Конкорд – осы ереженің ерекшелігі, себебі ол жоғары биіктікте ұшқандықтан және кабинадағы қысымды сәл жоғары ұстағандықтан, қосымша ауамен жабдықтау жүйесімен жабдықталған.
Ауамен жабдықтау
Ұшақтарда ауа ECS жүйесіне әр газ турбиналық қозғалтқыштың компрессор сатысынан, жану камерасынан бұрын алынып беріледі. Бұл ауаның температурасы мен қысымы қолданылатын компрессор сатысына және қозғалтқыштың қуат режиміне қарай өзгереді. Қысымды реттейтін және тоқтату клапаны (MPRSOV) төменгі ағындағы жүйелерде қажетті қысымды сақтау үшін ағынды қажеттілікке қарай шектейді. Жүйе арқылы ауаны жылжыту үшін белгілі бір ең төменгі сығу қысымы қажет, бірақ қозғалтқыш сығу үшін жұмсаған энергия жылдамдыққа қолданылмағандықтан және отын шығынына әкелетіндіктен, мүмкіндігінше төмен сығу қысымын пайдалану ұсынылады. Осы себепті, ауа көбінесе екі (немесе кейбір жағдайларда, мысалы, Boeing 777 сияқты үш) сығу портынан, әртүрлі компрессор сатыларында орналасқан жерлерден алынады. Қозғалтқыш қысымы төмен болғанда (төмен жылдамдық немесе биік биіктікте) ауа ең жоғары қысымды сығу портынан алынады. Қысым артқанда (жоғары жылдамдық немесе төмен биіктікте) және белгіленген ауысу нүктесіне жеткенде, жоғары қысымды тоқтату клапаны (HPSOV) жабылады және отынның тиімділігін азайту үшін ауа төмен қысымды порттан таңдалады. Қозғалтқыш қысымы төмендегенде кері процесс орын алады. Қажетті температураға жету үшін сығу ауасы алдын ала салқындатқыш деп аталатын жылу алмастырғыштан өтеді. Қозғалтқыш желдеткішінен соққан ауа, қозғалтқыш тірегінде орналасқан алдын ала салқындатқыш арқылы өтіп, сығу ауасынан артық жылуды сіңіреді. Желдеткіш ауасын реттегіш клапан (FAMV) салқындату ауа ағынын өзгертіп, сығу ауасының соңғы температурасын басқарады. Айта кетейік, Boeing 787 ұшағы кабинаны қысыммен қамтамасыз ету үшін сығу ауасын пайдаланбайды. Оның орнына, ұшақ қанаттың алдында орналасқан арнайы тесіктерден ауа тартады.
Салқын ауа блогы
Салқын ауа блогының (CAU) жұмыс істеуіндегі негізгі компонент – ауа цикл машинасының (ACM) салқындату құрылғысы. Кейбір ұшақтар, соның ішінде ерте Boeing 707 ұшақтары, үй кондиционерлерінде қолданылатын буды қысу арқылы тоңазыту жүйесін пайдаланған. ACM фреонды қолданбайды: ауаның өзі тоңазытқыш ретінде қызмет етеді. ACM бу циклдық құрылғыларға қарағанда жеңіл салмағы және техникалық қызмет көрсету талаптарының азайғандығы себепті артықшылыққа ие. Көптеген реактивтік ұшақтар PACK-пен жабдықталған. Ауа баптау (AC) PACK-терінің орналасуы ұшақтың конструкциясына байланысты. Кейбір конструкцияларда олар фюзеляж астындағы екі қанаттың арасындағы қанаттың денеге қосылатын бөлігінде орналасқан. Басқа ұшақтарда (Douglas Aircraft DC-9 сериясы) AC PACK-тері құйрық бөлігінде орналасқан. McDonnell Douglas DC-10/MD-11 және Lockheed L-1011 ұшақтарындағы PACK-тер ұшақтың алдыңғы бөлігінде, ұшу кабинасының астында орналасқан. Көбінесе реактивтік ұшақтарда екі PACK болады, бірақ Boeing 747, Lockheed L-1011 және McDonnell Douglas DC-10/MD-11 сияқты үлкен ұшақтарда үш PACK орнатылған. AC PACK-ке келіп түсетін қан ауасының мөлшерін ағын реттеу клапаны (FCV) реттейді. Әрбір PACK үшін бір FCV орнатылады. Әдетте жабық оқшаулау клапаны сол жақ қан ауасы жүйесінен ауаның оң жақ PACK-ке өтуіне кедергі келтіреді (және керісінше), бірақ бір қан ауасы жүйесінің жұмысы тоқтаған жағдайда бұл клапан ашылуы мүмкін. FCV-дан кейін салқын ауа блогы (CAU) орналасқан, ол сонымен қатар тоңазыту блогы деп те аталады. CAU-дың көптеген түрлері бар, бірақ олардың барлығы бірдей негізгі принциптерді қолданады. Қан ауасы бірінші ауа алмастырғышқа кіреді, онда ол ауамен, кеңеюмен немесе екеуінің комбинациясымен салқындатылады. Содан кейін суық ауа компрессорға кіреді, онда ол қайтадан қысымға ие болады, бұл ауаны қыздырады. Екінші ауа алмастырғыш арқылы өту ауаны жоғары қысымды сақтай отырып салқындатады. Содан кейін ауа турбина арқылы өтеді, ол ауаны кеңейтіп, одан әрі жылуды азайтады. Компрессор мен турбина бір білікте орналасқан, бұл турбокомпрессорға ұқсас. Турбина арқылы өтетін ауадан алынған энергия компрессорды қуаттандыру үшін қолданылады. Ауа ағыны содан кейін конденсаторға жіберіледі, суды бөліп алуға дайын болу үшін алдымен қайта жылытқыштан өтеді. Ауа су бөлгіш арқылы өтеді, онда ауа оның ұзындығы бойымен спиральді қозғалысқа түсіріледі және центробегтік күштер ылғалды сілем арқылы сыртқы қабырғаларға қарай шығарады, онда ол су ағызуға бағытталады және сыртқа жіберіледі. Содан кейін ауа су бөлгіш коалесценті немесе "шұлық" арқылы өтеді. "Шұлық" қозғалтқыштан келетін қан ауасынан кірді және майды ұстап, кабина ауасын таза ұстауға көмектеседі. Бұл суды шығару процесі жүйеде мұздың пайда болуын және бітелуін болдырмайды, сондай-ақ ұшу кезінде және төмен биіктікте пилот кабинасы мен кабинаның булануын болдырмайды. Суб-нөлдік CAU үшін ылғал турбинаға жеткенге дейін алынады, осылайша төмен температураға жетуге болады. PACK шығыс ауасының температурасы ауа алмастырғыш жүйесі арқылы (төменде) және температураны реттеу клапаны (TCV) арқылы реттеледі, ол ACM айналасындағы ыстық қан ауасының бір бөлігін айналып өтіп, оны ACM турбинасынан кейін шығатын суық ауамен араластырады.
Ram ауа жүйесі
Рамды ауа кіреберісі - әдетте қанат пен фюзеляж арасында орналасқан кішкентай қуыс. Көбінесе барлық реактивтік ұшақтар негізгі және қосалқы рамды ауа жылу алмастырғыштары арқылы салқындату ауа ағынын реттеу үшін рамды ауа кіреберісінде модуляциялық есікті пайдаланады. Рамды ауаның тиімділігін арттыру үшін көбінесе барлық реактивтік ұшақтар рамды ауа шығару жолында модуляциялық қанаттарды қолданады. Ұшақ жерде тұрғанда, рамды жүйедегі желдеткіш жылу алмастырғыштар арқылы рамды ауа ағынын қамтамасыз етеді. Көбінесе қазіргі заманғы тұрақты қанатты ұшақтар ACM турбинасымен бір осьте орналасқан желдеткішті ACM жүйесімен бірге қолданады.
Ауаны бөлу
AC PACK ауасы қысыммен жабдықталған фюзеляжға жіберіледі, онда ол қайта айналым желдеткіштерінен алынған сүзгіленген ауамен араластырылады және араластыру коллекторына беріледі. Көптеген қазіргі заманғы реактивті ұшақтарда ауа ағыны шамамен 50% сыртқы ауадан және 50% сүзгіленген ауадан тұрады. Қазіргі заманғы ұшақтар жоғары тиімді бөлшекті ұстауға арналған HEPA сүзгілерін қолданады, олар барлық бактериялар мен вирустардың 99% -дан астамын ұстап алады. Араластыру коллекторынан ауа әуе кемесінің әртүрлі аймақтарындағы жоғарыдағы тарату тұмсықтарына бағытталады. Әрбір аймақтағы температураны аз мөлшерде түзету ауасын қосу арқылы реттеуге болады, бұл төмен қысымды, жоғары температуралы ауа, ТКВ-ның жоғары ағысындағы AC PACK-тан алынған. Ауа жеке-жеке газдерлік тежегіштерге де жеткізіледі. Тежегіштегі айналмалы басқаруды бұру арқылы желдетуді мүлдем ауа шығармаудан бастап, күшті желге дейін реттеуге болады. 2003 жылы АҚШ Конгресінде сөйлеген сөзінде коммерциялық ұшақтардың жолаушылар кабиналарындағы ауа сапасы жөніндегі комитеттің мүшесі: "төмен салыстырмалы ылғалдылық кейбір уақытша ыңғайсыздықтарға (мысалы, көзге, мұрынға және теріге құрғау) әкелуі мүмкін, бірақ басқа қысқа немесе ұзақ мерзімді әсерлері анықталған жоқ" деді. Кейбір ұшақтардың ЭКЖ-на кабиналық ылғалдылықты бақылау жүйесі қосылуы мүмкін, бұл салыстырмалы ылғалдылықты конденсацияны болдырмау үшін қажеттілікке сәйкес, өте төмен деңгейде ұстап тұруға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, Boeing 787 және Airbus A350 ұшақтары құрылымында коррозияға төзімді композиттерді қолдану арқасында ұзақ рейстерде кабинаның салыстырмалы ылғалдылығын 16% деңгейінде сақтай алады.
Денсаулыққа қатысты мәселелер
Қозғалтқыштардан қан шығару жүзеге асырылады, бірақ ол жану камерасынан бұрын, қозғалтқыштан алынады. Қозғалтқыш компрессорларының тоқтауы кезінде ғана (іс жүзінде, реактивтік қозғалтқыштың кері соққысы сияқты) қозғалтқыш арқылы ауа кері ағу мүмкін емес, сондықтан қан шығарылған ауа ұшақтың өз қозғалтқыштарының қалыпты жұмысынан туындаған жану өнімдерінен таза болуы керек. Дегенмен, кейде көміртекті тығыздағыштар майды (потенциалды түрде қауіпті химиялық заттарды қамтитын) қан шығару ауасына жіберіп алады, бұл құбылыс салада «түтін оқиғасы» деп аталады. Бұл мәселе әдетте жылдам шешіледі, себебі май тығыздағыштарының бұзылуы қозғалтқыштың қызмет ету мерзімін қысқартады. Осы және қозғалтқыш бөліміндегі басқа да көздерден болатын майдың ластануы кейбір қоғамдық ұйымдардың денсаулыққа қатысты алаңдаушылықтарын тудырды және бірнеше академиялық институттар мен реттеуші органдардың зерттеулерін бастауға себеп болды. Алайда, түтін оқиғаларының салдарынан туындаған медициналық жағдайдың бар екенін көрсететін сенімді зерттеулер жоқ.