Отбираемый воздух в аэрокосмической технике — это сжатый воздух , отбираемый из ступени компрессора газовой турбины перед секциями сжигания топлива. Клапаны автоматической подачи воздуха и регулятора давления в кабине (ASCPC) отводят воздух из секций компрессора двигателя низкой или высокой ступени; Воздух низкой ступени используется во время операций настройки высокой мощности, а воздух высокой ступени используется во время спуска и других операций настройки низкой мощности. [1] [2] Отбираемый воздух из этой системы можно использовать для внутреннего охлаждения двигателя, перекрестного запуска другого двигателя, противообледенения двигателя и планера, повышения давления в кабине , пневматических приводов , пневматических двигателей, создания давления в гидравлическом резервуаре, и резервуары для хранения отходов и воды. В некоторых руководствах по техническому обслуживанию двигателей такие системы называются «отбор воздуха пользователем». [3] [4] [5]
Отбираемый воздух ценен в самолете по двум свойствам: высокая температура и высокое давление (типичные значения составляют 200–250 °C (400–500 °F) и 275 кПа (40 фунтов на квадратный дюйм), для регулируемого отбираемого воздуха, выходящего из пилона двигателя для использования. по всему самолету).
В гражданских самолетах отбираемый воздух в основном используется для создания давления в салоне самолета путем подачи воздуха в систему экологического контроля . Кроме того, отбираемый воздух используется для защиты критических частей самолета (например, передних кромок крыла ) ото льда. [6]
Отбираемый воздух используется во многих системах самолета, поскольку он легко доступен, надежен и является мощным источником энергии. Например, отбираемый воздух из двигателя самолета используется для запуска остальных двигателей. Резервуары для хранения воды в туалетах находятся под давлением отбираемого воздуха, который подается через регулятор давления . [6]
При использовании для наддува кабины отбираемый воздух из двигателя необходимо сначала охладить на выходе из ступени компрессора при температуре до 250 °C (500 °F), пропуская его через воздухо-воздушный теплообменник , охлаждаемый холодный наружный воздух. Затем он подается в агрегат воздушного цикла , который регулирует температуру и поток воздуха в кабину, поддерживая комфортную среду. [6]
Отбираемый воздух также используется для обогрева воздухозаборников двигателя . Это предотвращает образование, накопление, разрушение и попадание льда в двигатель, что может привести к его повреждению. [7]
На самолетах с реактивными двигателями аналогичная система применяется для противообледенения крыла методом «горячего крыла». В условиях обледенения капли воды, конденсирующиеся на передней кромке крыла, могут замерзнуть. Если это произойдет, обледенение увеличит вес и изменит форму крыла, что приведет к ухудшению характеристик и, возможно, к критической потере управления или подъемной силы . Чтобы предотвратить это, горячий отбираемый воздух прокачивается через внутреннюю часть передней кромки крыла, нагревая его до температуры выше нуля, что предотвращает образование льда. Затем воздух выходит через небольшие отверстия в кромке крыла.
На винтовых самолетах отбираемый воздух обычно используется для надувания резинового чехла на передней кромке, разрушая лед после того, как он уже сформировался. [6] [7]
Отбираемый воздух из компрессора высокого давления двигателя используется для питания клапанов управления реакцией , которые используются в составе системы управления полетом в семействе военных самолетов Harrier .
Примерно в 1 из 5000 рейсов [8] отбираемый воздух, используемый для кондиционирования воздуха и наддува, может быть загрязнен химическими веществами, такими как масло или гидравлическая жидкость. [9] Это явление известно как дым. Хотя эти химические вещества могут вызывать раздражение, не установлено, что такие явления причиняют долгосрочный вред. [10] [11]
Некоторые неврологические и респираторные последствия для здоровья были случайно связаны с воздействием отбираемого воздуха, который, как утверждается, был загрязнен токсичными уровнями на коммерческих и военных самолетах. Это предполагаемое длительное заболевание называется аэротоксическим синдромом , но оно не является синдромом, признанным с медицинской точки зрения. Одним из потенциальных загрязнителей является трикрезилфосфат . [12]
Было создано множество лоббистских групп для пропаганды исследований этой опасности, в том числе Информационный сайт по авиационным органофосфатам (AOPIS) (2001 г.), Глобальный орган по качеству воздуха в салонах (2006 г.) и базирующаяся в Великобритании Аэротоксичная ассоциация (2007 г.). Исследование окружающей среды в салоне — одна из многих функций группы ACER [13] , но их исследователи пока не установили никакой причинно-следственной связи . [14] [15]
Хотя исследование, проведенное для ЕС в 2014 году, подтвердило, что загрязнение воздуха в салоне может быть проблемой, в этом исследовании также говорится:
Хотя на сегодняшний день нет никаких научных доказательств того, что воздух в салоне авиалайнера загрязнен до токсичного уровня (превышающего известные безопасные уровни в промилле любого опасного химического вещества), суд в Австралии в марте 2010 года вынес решение в пользу бывшей стюардессы авиакомпании, которая утверждала, что у нее возникли хронические проблемы с дыханием после воздействия паров масла во время полета в марте 1992 года. [17] Такие испытания проводятся нечасто из-за отказа Boeing устанавливать датчики качества воздуха в своих самолетах, опасаясь судебных исков со стороны экипажа или пассажиров по поводу выбросов дыма, и Авиакомпании отказались разрешить бортпроводникам носить с собой пробоотборники воздуха после того, как Конгресс обязал проводить химические измерения. [18]
ФАУ отозвало медицинские сертификаты нескольких пилотов, у которых после возгорания возникли неврологические проблемы. [19] Судья, присудивший компенсацию работникам пилоту, перенесшему токсическую энцефалопатию (повреждение головного мозга) в результате выброса дыма, осудил обструкционизм авиационной отрасли в отношении выбросов дыма. [18]
В июле 2015 года пилоты рейса Spirit Airlines были частично выведены из строя из-за паров отбираемого воздуха. [20]
Системы отбора воздуха уже несколько десятилетий используются в пассажирских самолетах. Недавние улучшения в полупроводниковой электронике позволили заменить пневматические силовые системы электрическими. В бескровных самолетах, таких как Боинг 787 , каждый двигатель имеет два электрических генератора переменной частоты, чтобы компенсировать отсутствие подачи сжатого воздуха во внешние системы. Считается, что устранение отбора воздуха и замена его дополнительной выработкой электроэнергии обеспечивает чистое улучшение эффективности двигателя, снижение веса и простоту обслуживания. [21]
Согласно внутренним документам Boeing, отказ от использования отбираемого воздуха в качестве источника воздуха в салоне также означает «устранение загрязнений двигателя, потенциально попадающих в подачу воздуха в салон». [22]
Бескровный самолет обеспечивает топливную экономичность за счет исключения процесса сжатия и декомпрессии воздуха, а также за счет уменьшения массы самолета за счет удаления воздуховодов, клапанов, теплообменников и другого тяжелого оборудования. [23]
ВСУ (вспомогательная силовая установка) не нуждается в подаче отбираемого воздуха, когда главные двигатели не работают. Аэродинамика улучшена за счет отсутствия отверстий для отвода воздуха на крыльях. При работе компрессоров подачи воздуха в кабину на минимально необходимой скорости модулирующие клапаны не требуют потерь энергии. Пакеты машин с воздушным циклом для высоких температур и высокого давления (ACM) можно заменить низкотемпературными пакетами с низким давлением для повышения эффективности. На крейсерской высоте, где большинство самолетов проводят большую часть своего времени и сжигают большую часть топлива, блоки ACM можно полностью обойти, что сэкономит еще больше энергии. Поскольку от двигателей не отбирается воздух в кабину, исключается вероятность загрязнения моторным маслом системы подачи воздуха в кабину. [23]
Наконец, сторонники этой конструкции говорят, что она повышает безопасность, поскольку нагретый воздух удерживается в отсеке двигателя, а не прокачивается через трубы и теплообменники в крыле и рядом с кабиной, где утечка может повредить окружающие системы. [23]