13.3. Герметические кабины самолетов

Герметическая кабина является радикальным средством защиты организма человека от воздействия атмосферы больших высот.

Для создания комфорта желательно иметь на всех высотах абсолютное давление среды в кабине, близкое к давлению на уровне моря. Однако по мере увеличения высоты полета увеличивается и перепад давлений. Это приводит к утяжелению конструкции кабины и вызывает затруднение в обеспечении ее герметизации.

Физиологическими исследованиями установлено, что человеческий организм способен приспосабливаться к пониженному абсолютному давлению и легко переносить его изменения в определенных пределах. Величина требуемого избыточного давления по отношению к давлению воздушной среды зависит от типа самолета и продолжительности полета.

На смотреть статью под номером 13.4 показаны наиболее распространенные законы регулирования давления воздуха в герметических кабинах высотных самолетов.

Кривая АЕ изображает зависимость изменения давления воздушной среды по высотам в соответствии с законом Международной стандартной атмосферы.

Для более плавного изменения давления среды в кабинах скороподьемных самолетов целесообразно применять закон регулирования, представленный кривой АД. Наличие кислородного оборудования и защитного снаряжения обеспечивает жизнедеятельность экипажей до высот порядка 20 ООО м.

Кривые АБВГ и АВГ показывают возможные законы регулирования давлений в кабинах пассажирских самолетов. Вне зависимости от принятого закона общим для них является требование создания минимального значения давления среды не ниже 75% от его величины на уровне моря.

Поддержание требуемого перепада давлений Ар относительно окружающей среды осуществляется специальными автоматическими регуляторами. Их чувствительными элементами служат мембранные коробки.

В зависимости от способа создания и поддержания требуемого давления все кабины можно подразделить на атмосферные и автономные.

В герметических кабинах атмосферного типа необходимое давление и климатические условия поддерживаются наддувом атмосферного воздуха. Наддув создается компрессором двигателя или специальной нагнетательной установкой.

Атмосферные кабины просты по конструкции, не требуют высокой степени герметичности и удобны в эксплуатации. Так как процентное содержание кислорода в воздушной среде кабины равно его процентному содержанию в окружающей атмосфере (около 21 %), кабины этого типа безопасны в пожарном отношении.

Однако им присущи и недостатки. Основным из них является ограниченность высот. Поэтому атмосферные кабины используются лишь для тех самолетов, которые совершают полеты иа высотах не более 20 ООО м.

Кабины автономного типа лишены этих недостатков.

Различают две разновидности таких кабин:

1)            автономные кабины со сквозной вентиляцией;

2)            автономные кабины с регенерацией воздушной среды.

Наддув, вентиляция и обогащение воздушной среды кислородом в автономных кабинах со сквозной вентиляцией осуществляются сжатым воздухом и кислородом из бортовых баллонов. Отработанный воздух выбрасывается через клапаны в окружающее пространство.

Очистка и осушение воздушной среды в кабинах с регенерацией достигаются непрерывной циркуляцией воздуха через патроны с силикагелем и натронной известью, которые имеются в регенерационной установке. Для компенсации падения давления и обогащения среды кислородом используются сжатый воздух и кислород из бортовых баллонов.

Для поддержания оптимальной температуры среды применяются в основном две системы обогрева.

Их работа основана либо на принципе конвективного теплообмена, либо на принципе нагревания воздуха в кабине вследствие теплопередачи через ее стенки.

При конвективном способе обогрева теплый воздух подводится непосредственно во внутрь кабины. При этом повышается температура среды и одновременно вентилируется внутренний объем. Недостатком этого способа является большой расход теплого воздуха для создания достаточного перепада температур между внутренними и наружными поверхностями стенок кабины.

Система обогрева способом теплопередачи через стенки кабины лишена этих недостатков. Этот способ, получивший название панельного обогрева, может быть применен для кабин любых типов самолетов независимо от величин их внутренних объемов.

, На смотреть статью под номером 13.5 показана система отопления и вентиляции кабины пассажирского самолета.

Отбираемый от компрессоров двигателей воздух проходит через систему регулирования температуры, глушитель шума и увлажнитель воздуха, а затем через коллекторы 4 равномерно распределяется по панелям и проходит по каналам 3, образованным соседними шпангоутами, теплозвукоизоляционным слоем и внутренней декоративной обшивкой. Охлажденный в результате отдачи тепла панелям воздух собирается в потолочных каналах, а затем через жалюзи 2 ниспадающим потоком поступает в кабину. При этом происходит дополнительный обогрев кабины вследствие конвективного теплообмена и ее вентиляция. Воздух из кабины отводится заборниками под пол и далее через автоматические регуляторы давления  — в атмосферу.

Поддержание оптимального температурного режима в кабине самолета обеспечивается автоматически регуляторами температуры. Принцип действия регулятора основан на использовании самобалансирующего электрического моста. Его сопротивления R\, R.?, R3, Rt смонтированы в задатчике температуры, a R — в приемнике температуры.

Автоматическое поддержание заданного температурного режима в кабине осуществляется следящей системой с обратной связью. Ее датчиком служит сопротивление Rn приемника температуры. При установившейся заданной температуре среды мостовая схема находится в равновесии и разность потенциалов между точками А и Б ее измерительной диагонали равна нулю.

Всякое изменение температуры по сравнению с заданной изменяет сопротивление RK приемника. Вследствие этого нарушается равновесие моста, и в его измерительной диагонали возникает сигнал рассогласования. После распознавания знака и усиления этот сигнал поступает на управляющую обмотку одного из двух реле. Реле срабатывает и подключает к бортовой сети реверсивный двигатель электромеханизма, который поворачивает заслонку.

Если температура в кабине выше заданной, заслонка уменьшает проходное сечение трубопровода горячего воздуха. При уменьшении температуры заслонка поворачивается так, чтобы увеличилось количество поступающего горячего воздуха.

По мере приближения температуры среды к заданной происходит изменение сопротивления приемника, в результате чего мостовая схема приближается к равновесному состоянию, и электромеханизм замедляет скорость поворота заслонки. При достижении заданной температуры мостовая схема окончательно уравновешивается, и поворот заслонки прекращается.

При необходимости изменения температурного режима в кабине член экипажа поворачивает рукоятку задатчика температуры до желаемого положения по шкале лимба температуры. При этом происходит изменение величины сопротивления Ra, и равновесие моста нарушается. Дальнейшее действие системы аналогично описанному выше.

Согласно существующим требованиям часовой обмен воздуха в кабинах пассажирских самолетов должен быть не менее двадцатикратного, причем его температура должна находиться в пределах 418 . f22° С и влажность — в пределах 30 . 70%.

Поступающий в кабину самолета воздух должен быть химически чистым, концентрация кислорода должна составлять не более 40%, температура среды — находиться в пределах |10 . +25° С и влажность — в пределах 15 . 70%.

3>ти требования обеспечивают применяемые в настоящее время системы кондиционирования, которые представляют собой технический комплекс средств, обеспечивающих создание оптимальных условий для жизнедеятельности находящихся в самолете людей. С их помощью создается необходимый комфорт для пассажиров и требуемые условия для работоспособности членов экипажа. Для предотвращения опасного для жизни людей отклонения величин параметров среды от оптимальных на самолетах устанавливается предохранительная и контрольноизмерительная аппаратура.