專利名稱：基于共軸線的兩軸式四輪高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于共軸線的兩軸式四輪高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)，屬飛 機環(huán)境控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
作為大型客機重要機載設(shè)備之一的環(huán)境控制系統(tǒng)，其作用是負(fù)責(zé)完成飛機 座艙壓力、溫度、濕度、供氣量、空氣品質(zhì)等參數(shù)的調(diào)節(jié)和控制，電子設(shè)備的冷 卻，發(fā)動機和機翼防冰，燃油箱、液壓油箱和飲用水增壓以及為發(fā)動機啟動提供 氣源等。它主要包括引氣、加溫/制冷、座艙壓力調(diào)節(jié)、座艙溫度調(diào)節(jié)、防冰和 為滿足地面環(huán)境控制要求的輔助動力裝置等子系統(tǒng)，其中空氣循環(huán)制7令系統(tǒng)是飛 機環(huán)境控制系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)最集中的部分，發(fā)揮著基礎(chǔ)支撐作用，通常狹義的環(huán) 境控制系統(tǒng)即指空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)。
為了保證大型客機環(huán)境控制系統(tǒng)高舒適性、高可靠性和高經(jīng)濟(jì)性，國外對 大型客機環(huán)境控制系統(tǒng)開展了深入廣泛的研究，先后經(jīng)歷了T-C (渦輪-壓氣機) 兩輪升壓式，T-C-F (渦輪-壓氣機-風(fēng)扇)三輪升壓式和T-T-C-F四輪升壓式等 階段，目前大型客機的環(huán)境控制系統(tǒng)以T-C-F三輪升壓式系統(tǒng)為主，部分機型如 Boeing777、 A380則采用了技術(shù)更為先進(jìn)的T-T-C-F (渦輪-渦輪-壓氣機-風(fēng)扇) 四輪升壓式系統(tǒng)。目前,作為技術(shù)水平最高的是四輪升壓式高壓除水系統(tǒng)(Patent No.: US7,334,422B2)，其核心專利技術(shù)為美國漢勝公司所擁有，而且該系統(tǒng)為 同軸結(jié)構(gòu)布置，存在制造工藝復(fù)雜、部件匹配難度大、冗余度小等缺點，美國霍 尼韋爾公司提出的兩軸式四輪高壓除水系統(tǒng)(PatentNo. : US6，381,969B1)，則 存在結(jié)構(gòu)尺寸大等不足，為了我國大型客機環(huán)境控制研制的需要，十分有必要發(fā) 展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的環(huán)境控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種性能好、冗余度高、部件匹配簡單、調(diào)節(jié)靈活的基 于共軸線的兩軸式四輪高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)。
一種基于同軸線的兩軸式四輪高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)，主要包括供氣， 沖壓空氣，噴水，次級換熱器，初級換熱器，回?zé)崞鳎蛛x器，冷凝器，供往 座艙氣體，還包括兩端分別安裝風(fēng)扇和低壓渦輪的低壓軸，兩端分別安裝有壓氣 機和高壓渦輪的高壓軸；
其中上述供氣經(jīng)初級換熱器熱邊與壓氣機入口相聯(lián)；壓氣機出口經(jīng)次級換熱 器熱邊與回?zé)崞鳠徇吶肟谙嗦?lián)；回?zé)崞鳠徇叧隹谂c冷凝器熱邊入口相聯(lián)，冷凝器 熱邊出口經(jīng)水分離器與回?zé)崞骼溥吶肟谙嗦?lián)，回?zé)崞骼溥叧隹谂c高壓渦輪入口相 聯(lián)，高壓渦輪出口與冷凝器冷邊入口相聯(lián)，冷凝器冷邊出口與低壓渦輪入口相聯(lián)， 低壓渦輪出口與供往座艙空氣相聯(lián)；
其中上述沖壓空氣流經(jīng)初級換熱器冷邊和次級換熱器冷邊，其抽吸力由風(fēng)扇 提供；
其特在于
上述高壓軸(14)內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，低壓軸(11)套在高壓軸(14)內(nèi)，兩者共軸線。 與現(xiàn)有的飛機環(huán)境控制系統(tǒng)相比，具有性能好、冗余度高、部件匹配簡單、 調(diào)節(jié)靈活等突出優(yōu)點。


圖1是基于共軸線的兩軸式四輪高壓除水系統(tǒng)示意圖。
圖l中標(biāo)號名稱l.供氣，2.沖壓空氣，3.噴水，4.次級換熱器，5.初級 換熱器，6.回?zé)崞鳎?.水分離器，8.冷凝器，9.風(fēng)扇，10.低壓軸承，11.低壓 軸，12.壓氣機，13.高壓軸承，14.高壓軸，15.高壓渦輪，16.低壓渦輪，17. 供往座艙氣體。
具體實施例方式
根據(jù)圖1所示，本發(fā)明的基于共軸線的兩軸式四輪高壓除水系統(tǒng)，主要包括
供氣l，沖壓空氣2，噴水3,次級換熱器4，初級換熱器5，回?zé)崞?，水分離器7， 冷凝器8，風(fēng)扇9，低壓軸承IO，低壓軸ll，壓氣機12，高壓軸承13，高壓軸14, 高壓渦輪15，低壓渦輪16，供往座艙氣體17，還包括用于支撐低壓軸ll的低壓軸 承10和用于支撐高壓軸14的高壓軸承13，低壓軸11兩端安裝有風(fēng)扇9和低壓渦輪 16，高壓軸兩端安裝有壓氣機12和高壓渦輪15，系統(tǒng)可以看成是1個T-F簡單式和 1個T-C兩輪升壓式環(huán)境控制系統(tǒng)的綜合，高壓軸14內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，低壓軸ll 套在高壓軸14內(nèi)，兩者共軸線。
結(jié)合圖l說明系統(tǒng)工作過程發(fā)動機引氣作為供氣1經(jīng)初級換熱器5熱邊冷卻 后，進(jìn)入壓氣機12增壓，氣體溫度升高，而后經(jīng)過次級換熱器4熱邊進(jìn)行冷卻， 再進(jìn)入回?zé)崞?熱邊降溫，最后進(jìn)入冷凝器8熱邊，由高壓渦輪15出口空氣冷卻， 冷卻后的高壓空氣進(jìn)入水分離器7進(jìn)行分水處理后，干燥、飽和的高壓空氣經(jīng)過 回?zé)崞?冷邊升溫后進(jìn)入高壓渦輪15膨脹做功、溫度下降，高壓渦輪15出口的低 溫中壓空氣經(jīng)冷凝器8冷邊，在冷卻了熱邊高壓空氣后，溫度升高，隨后進(jìn)入低 壓渦輪16進(jìn)行膨脹做功、溫度再次降低，低壓渦輪16出口的低溫低壓空氣供往座 艙空氣17輸往座艙和設(shè)備艙。流經(jīng)初級換熱器4冷邊和次級換熱器5冷邊的沖壓空 氣2，由與低壓渦輪16驅(qū)動的同軸的風(fēng)扇9提供抽吸力，高壓渦輪15輸出的功則用 于驅(qū)動與其同軸的壓氣機12，同時水分離器7的分凝水引入到次級換熱器4入口處 與沖壓空氣混合以提高換熱效率。
該系統(tǒng)與現(xiàn)有的同軸T-T-C-F四輪式升壓式環(huán)境控制系統(tǒng)相比，具有性能 好、冗余度高、調(diào)節(jié)靈活、匹配簡單等突出優(yōu)點，低壓軸11和高壓軸14可以根 據(jù)工況需要選擇不同的轉(zhuǎn)速，從而獲得最佳的制冷性能，而且能夠提供較更高的 冗余度，當(dāng)其中一根軸出現(xiàn)故障時，或在某些工況下，、低壓軸11驅(qū)動的簡單式 系統(tǒng)以及高壓軸14驅(qū)動的升壓式系統(tǒng)可單獨工作，系統(tǒng)仍然具備較大的制冷能 力。
權(quán)利要求
1.一種基于同軸線的兩軸式四輪高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)，主要包括供氣(1)，沖壓空氣(2)，噴水(3)，次級換熱器(4)，初級換熱器(5)，回?zé)崞?6)，水分離器(7)，冷凝器(8)，供往座艙氣體(17)，還包括兩端分別安裝風(fēng)扇(9)和低壓渦輪(16)的低壓軸(11)，兩端分別安裝有壓氣機(12)和高壓渦輪(15)的高壓軸(14)；其中上述供氣(1)經(jīng)初級換熱器(5)熱邊與壓氣機(12)入口相聯(lián)；壓氣機(12)出口經(jīng)次級換熱器(4)熱邊與回?zé)崞?6)熱邊入口相聯(lián)；回?zé)崞?6)熱邊出口與冷凝器(8)熱邊入口相聯(lián)，冷凝器(8)熱邊出口經(jīng)水分離器(7)與回?zé)崞?6)冷邊入口相聯(lián)，回?zé)崞?6)冷邊出口與高壓渦輪(15)入口相聯(lián)，高壓渦輪(15)出口與冷凝器(8)冷邊入口相聯(lián)，冷凝器(8)冷邊出口與低壓渦輪(16)入口相聯(lián)，低壓渦輪(16)出口與供往座艙空氣(17)相聯(lián)；其中上述沖壓空氣(2)流經(jīng)初級換熱器(4)冷邊和次級換熱器(5)冷邊，其抽吸力由風(fēng)扇(9)提供；其特征在于上述高壓軸(14)內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，低壓軸(11)套在高壓軸(14)內(nèi)，兩者共軸線。
全文摘要
一種基于同軸線的兩軸式四輪高壓除水空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)，屬飛機環(huán)境控制技術(shù)領(lǐng)域。主要包括初級換熱器(5)、次級換熱器(4)、回?zé)崞?6)、冷凝器(8)、低壓軸、高壓軸、水分離器、低壓渦輪、高壓渦輪、壓氣機、風(fēng)扇，其特征是上述高壓軸(14)內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，低壓軸(11)套在高壓軸(14)內(nèi)，兩者共軸線。與現(xiàn)有的環(huán)境控制系統(tǒng)相比，具有性能好、冗余度高、部件匹配簡單、調(diào)節(jié)靈活等突出優(yōu)點。
文檔編號B64D13/06GK101372260SQ20081015510
公開日2009年2月25日 申請日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月15日
發(fā)明者劉衛(wèi)華, 劉治博, 夏文慶, 朱春玲, 巖 王, 蔣彥龍 申請人:南京航空航天大學(xué)