[发明专利]采用离心压气机增压冲压空气补气的半闭式空气循环系统

说明书

本发明公开一种采用离心压气机增压冲压空气补气的半闭式空气循环系统，主要由动力涡轮、第一级压气机、第二级压气机、冷却涡轮、三股流换热器、回热器、冷凝器、水分离器等组成；该系统利用发动机引气直接驱动动力涡轮输出轴功带动半闭式系统工作，取消了经典引气系统的预冷和减压部件，相同制冷能力下减少了发动机引气量和系统整体重量；实现了发动机引气系统与空气循环系统隔离，隔绝了发动机功率状态变化对空气循环系统的影响，提高了空气循环系统的可靠性；座舱供气采用开式系统，由舱外冲压空气为座舱补气，减少了进入座舱空气的污染环节，提高了舱内的空气品质，依据舱内热负荷适时调节空气循环系统的制冷量，可以进一步减少发动机引气量。

技术领域

本发明涉及一种采用冲压空气补气的半闭式空气循环系统，属于飞行器环境控制领域。

背景技术

目前，飞机上采用的空气循环系统中的制冷组件主要有简单通风式，二轮升压式，三轮升压式和四轮升压式等，由发动机直接引气，引气经过制冷组件后为座舱和电子设备舱提供冷量，主要存在以下问题：

（1）大多数发动机功率状态下，发动机引气的温度和压力较高，引气系统中一般设置预冷器、绝对压力调节器等部件，对引气进行降温、降压处理以适应空气循环系统的使用，这会造成引气能量的无谓浪费，发动机有效功率得不到充分利用，代偿损失较大。

（2）发动机引气存在被滑油蒸气污染的可能，被污染的引气经空气循环系统进入座舱，会导致座舱空气品质变差，影响机上人员身体健康及工作效率。

（3）在发动机功率状态发生剧烈变化时，空气循环系统进口空气压力会产生较大波动，从而对空气循环系统运行造成冲击，降低空气循环系统产品的可靠性。

（4）经典的空气循环系统一般为开式系统，制冷后的空气进入座舱和电子设备舱后直接排出机外，引气消耗大。

发明内容

本发明是为了解决现有空气循环系统所存在的不足而提出一种采用离心压气机增压冲压空气补气的半闭式空气循环系统。该系统利用发动机引气来驱动动力涡轮带动压气机工作，提高了发动机引气能量利用效率，降低引气量；采用冲压空气补气，实现了发动机引气和空气循环系统隔绝，保障座舱内较高的空气品质，提高系统的可靠性；电子设备舱采用闭式循环，增加了冷量回收环节，提高能量利用率；在高空飞行时，以冲压空气为热沉由三股流换热器为电子设备舱提供冷量，降低制冷能耗。

本发明采用如下技术方案：

一种采用离心压气机增压冲压空气补气的半闭式空气循环系统，包括动力涡轮、第一级压气机、第二级压气机和冷却涡轮；

所述的动力涡轮利用发动机引气驱动，进出口管路上分别设置第一阀门和第二阀门；

所述的第一级压气机进口与冲压空气连接，采用冲压空气补气；第一级压气机出口设置冷路和热路；冷路上依次设置第三阀门、初级换热器、第二级压气机、次级换热器、回热器、冷凝器和水分离器；

所述回热器的出口与冷却涡轮连接，所述冷却涡轮的出口与所述冷凝器连接；

所述冷凝器的出口分别与三股流换热器和座舱连接；冷路中经过三股流换热器后的回风与经过初级换热器后的新风混合进入第二级压气机，之后空气进入所述次级换热器降温，之后经过所述回热器与所述水分离器出口的空气换热；再经过所述冷凝器与所述冷却涡轮出口的空气换热；然后进入所述水分离器进行除水，然后与所述回热器进行换热后进入所述冷却涡轮；

热路上设置第四阀门，热路出口与座舱连接；进入座舱的空气直接排出，排气管上设置第五阀门；

所述冷凝器与三股流换热器连接管路上设置第六阀门，与座舱连接管路上设置第七阀门；

所述的初级换热器、次级换热器和三股流换热器位于冷风道中，冷风道上设置可调风门；