Кондиціювання повітря літаком Boeing-737 NG, Як це зроблено
Коли ви робите свій вечірній маціон навколо літака, то мимоволі озираєтеся у пошуках цікавого. І, звичайно ж, у вас при цьому виникає багато запитань. Ну, безсумнівно, що то за штука там стирчить, чи навіщо, втім, потрібна ось ця дірка?
Саме тому сьогодні ми поговоримо про систему кондиціювання повітря.
Треба сказати, що система кондиціонування повітря (ВКВ) на літаках зазвичай вважається досить складною. Але я постараюся, щоб усі навіть зрозуміли, навіщо воно там росте і як працює. Не кажучи вже про з важливим виглядом пояснити сусідові по палаті. Тому спочатку навчимося теорії, а там і до фоток дійде.
1. Навіщо це потрібно? Людина любить дихати. Йому це якось треба. Весь час. Дихати йому треба в певному діапазоні тиску та температури повітря, інакше до щасливих родичів долетять не всі. Адже на висоті тиску повітря мало, і воно ще й дуже холодне. Людин у салуні багато. І ось це багато треба забезпечити повітрям у потрібній кількості та комфортної температури (і тиску). Цим, власне, і займається ВКВ.
2. З чого він складається та де знаходиться? У складі ВКВ багато всяких різних штук, але ми маємо таке: 2.1. Систему відбору повітря від двигунів та допоміжної силової установки (ЗСУ). 2.2. Систему підготовки повітря. 2.3. Систему розподілу повітря споживачам. Сьогодні мені цікаво розповісти про більшу частину саме другого шматочка цієї всім хорошої системи.
3. Як воно виглядає та працює. Як усім нам давно вже стало зрозуміло, більша частина роботи з підготовки повітря виконується саме установками кондиціювання (Air Conditioning Paks), так що про ці саміПаки (що херувими) я зараз і трошки покажу і розповім. Паки зазвичай знаходяться під салоном, в районі центроплану. Ось ми якраз і відкриємо стулку:
Бачимо ми там приблизно таке: два здорових теплообмінника (повітряно-повітряних радіатора = ВВР) сріблястого кольору
, ліворуч - чорні пластикові кожухи для прососу повітря через ВВР, і багато труб.
Отут яка штука. Повітря для роботи системи відбирається від компресора ЗСУ або від компресорів двигунів (якщо вони запущені). Там він дуже гарячий – сотні градусів. Якби ми жили тільки взимку, то все було б простіше — охолодили б його та й подали в салон. Але ж у нас бувають і дуже позитивні температури, при яких хочеться салон не те щоб не сильно підігріти, а дуже навіть і охолодити. Тому в ВКВ ми повинні мати холодильник неслабкої такої продуктивності (салон на 170 гарячих хлопців — ага?), причому бажано, щоб він працював без залучення сторонніх ресурсів на кшталт електроенергії. Таке завдання добре вирішилося із залученням законів фізики. Як відомо, повітря, як і будь-який газ, охолоджується при розширенні. А ще краще він охолоджується, якщо в нього ще й забрати енергію примусом до роботи. Обидва ці способи використовуються у пристрої, званому «турбохолодильник» (англійською використовують термін Air Cycle Machine = ACM). Ось він сіренький такий трохи лівіше за середину:
У ньому колишнє гаряче повітря (а зараз трохи вже охолоджене у ВВР), але все ще під тиском, здійснює роботу по обертанню турбіни, і при цьому розширюється і охолоджується.
Тепер можна вже спрощено пояснити роботу ВКВ загалом. Гаряче повітря відбирається від ЗСУ або двигунів, попередньо охолоджується в теплообмінниках (ВВР), потім наводить турбінутурбохолодильника і охолоджується там до температури трохи вище за нуль (щоб не замерзли пари води), а потім до нього підмішується гаряче повітря в кількості, необхідній для отримання заданої з кабіни температури. І в результаті ми отримуємо в салоні прохолодне повітря влітку або тепле - взимку.
Ще трохи деталей.
Ось такий хитрої форми повітрозабірник є практично у всіх літаків.
Через нього забирається повітря на продування ВВР. За цим характерним виглядом можна відразу зрозуміти, де у літака знаходяться паки кондиціювання. У більшості літаків поки що знаходяться знизу центроплана. А ось у Ан-148 - зверху:
(забірник повітря - у правому верхньому кутку фото) Ну, і ще в деяких оригіналів вони бувають у носі.
Прохідний переріз каналу повітрозабірника регулюється. На 737 - рухомий стінкою вхідної частини каналу з боку фюзеляжу. Цим регулюється охолодження ВВР — адже на висоті потік, що набігає, дуже холодний (-60 градусів) і швидкісний, так що стулку краще прикрити.
Характерною для 737 є наявність щитка перед каналом повітрозабірника:
Його встановили, щоб менше всякої гидоти засмоктувалося з поверхні і потрапляло на розгоні — адже фюзеляж у 737 сидить досить низько. У Ейрбасів вхідники знаходяться набагато вище, і там таких щитків немає.
Між паком і нішою шасі, знизу, знаходиться вихідний отвір для повітря продувки:
Звідти дме трохи теплим, і взимку там може бути цікавіше, ніж навколо.
До речі, під час стоянки, коли немає потоку, що набігає, для продування ВВРів, повітря через них просмоктується вентилятором, який наводиться тією самою турбіною турбохолодильника. Ось і корисна робота, яку він здійснює при охолодженні повітря. Сам себе забезпечує,так би мовити :)
При охолодженні повітря пари, що містяться в ньому, води конденсуються в краплі. Ця вода відводиться з холодного повітря, і впорскується в потік, що спрямовується на ВВР. Таким чином, випаровуючи цю воду, вони охолоджуються ще сильніше.
Тек-с… повітря ми з горем навпіл охолодили. Тепер як би порегулювати і взагалі тепло.
Регулювання температури повітря здійснюється підмішуванням до холодного гарячого повітря. На 737-800 вся герметична частина фюзеляжу розділена на три умовні зони: кабіна екіпажу, передня та задня частини пасажирського салону. Трьома клапанами і підмішується гаряченька. Відповідно, в кабіні екіпажу, на стельовій панелі, є три задатчики температури:
(Ось вони внизу фотки) Над ними знаходяться індикатори відмови відповідних каналів контролюючої апаратури. Ще вище – вимикач підмішування гарячого повітря. Зліва нагорі — прилад для контролю температури повітря в магістралях та в салоні. Вгорі праворуч - перемикач для вибору, а чого, власне, температуру будемо дивитися.
При відмові регулювання температури повітря паки самі перейдуть на видачу якоїсь середньої температури на зразок +24 градусів.
Для того, щоб заощадити на повітрі, зазвичай працюють вентилятори рециркуляції повітря у пасажирській кабіні. Ось їх вимикачі саме присіли на сусідній панелі зверху:
Вентилятори смокчуть повітря із салону через бічні нижні панелі, потім він очищається фільтрами та підмішується до свіжого повітря з паків. Повітря в кабіну пілотів завжди подається тільки свіже.
Нижче вимикачів посередині видно прилад, що показує тиск повітря в магістралях. Під ним - тумблер клапана кільцювання лівої та правої повітряних магістралей. Як видно, повітрявід кожного двигуна подається до свого паку, а ЗСУ підключена до лівої магістралі. По сторонах від нього - тумблери включення паків. Нижче - сигнальні табло несправностей різних частин системи підготовки повітря. І на самому низу — включення відбору повітря від ЗСУ та двигунів.
На закінчення заліземо на територію системи регулювання тиску повітря всередині літака. Повітря всередину салону подається через паки під постійним тиском. Регулювання тиску всередині салону проводиться автоматичною системою, що регулює наповнення повітря через випускний клапан. Він знаходиться праворуч позаду літака, приблизно під задніми правими дверима (обведений червоним):
Клапан є дві стулки, які можуть наводитися від трьох різних електродвигунів (для запасу на випадок відмови).
На випадок, коли взагалі все погано, передбачені ще два аварійних чисто механічних клапани, що відкриваються при перевищенні певного тиску всередині фюзеляжу по відношенню до забортного. Ось ці клапани вищі і нижчі за випускний клапан:
Якщо ж раптом тиск усередині фюзеляжу стане нижчим, ніж зовні, то клапани негативного перепаду відкриються і вирівняють цей перепад, впустивши повітря всередину літака:
Також у разі розгерметизації багажників є вишибні панелі на стелі багажників. Якщо раптом утвориться занадто великий перепад тиску між багажниками та салоном, панелі видавляться і пустять повітря для вирівнювання цього перепаду. Це потрібно для того, щоб не склалася підлога салону.