国外飞机综合环境控制系统

本文主要介绍了F-22战斗机的综合环境控制系统,着重阐述其蒸汽循环系统、液冷回路和热管理系统及各自的组成、工作原理和功能。     

机载准二级压缩蒸发循环制冷技术

为了满足未来飞机对蒸发循环制冷系统（Vapor cycle system, VCS）长寿命、高可靠性和低能耗的要求，对准二级压缩蒸发循环制冷技术在飞机环控系统上的应用进行了研究。文中首先对准二级压缩蒸发循环制冷系统理论循环和准二级压缩过程进行了分析，然后通过对理论循环的性能计算和产品系统性能试验。证明在制冷量不变的前提下，采用准二级压缩循环代替单级压缩循环并辅以回热器后，系统制冷性能系数（Coefficient of performance,COP）值提高29%。同时，压缩机转速下降38%，排气温度下降29%，相应的压缩机的工作寿命和可靠性大幅提高。     

空间站整合水、气循环系统

从1998年11月20日,＂曙光＂号功能货舱上天入轨,国际空间站诞生至今,迎来了它的12岁生日,同时航天员入驻这座太空宫殿也已9年多。这是一个相对独立的太空宫殿,它所消耗的大量资源不可能全由地球＂援助＂,借由人类的智慧,国际空间站拥有了自己的＂绿色环保生态系统＂。这里我们主要关注其中的水和空气的再生循环系统,主要包括水的再生和处理、氧气生成以及二氧化碳的清除等。     

空间站水循环处理系统中微生物的检测技术

如何控制空间站水循环处理系统的微生物数量对于保证航天员的饮用水和生活用水十分重要。微生物数量超标会对航天员身体健康产生影响,某些硫酸盐还原菌也会附着在管道设备上并发生化学反应,产生的H₂S气体会腐蚀设备。控制水循环处理系统的微生物有地面控制、选用特殊材料和在轨杀菌共3个方面。2003年NASA给出了空间站中微生物控制的一系列要求。文章中提出了两种微生物检测方法:ATP生物发光法和比色固相萃取法测碘和银离子数量的方法,通过比较两者的优劣以及多方面的探究,最后,确定通过监测碘和银离子的数量来控制微生物数量更加方便有效。     

机载蒸发循环系统结构的轻量化设计

机械结构作为机载蒸发循环系统主要的支撑件,具有较大的质量并承受来自直升机的振动冲击作用,其结构性能影响着整个系统的正常功能,在保证足够强度和刚度的前提下,对结构进行轻量化设计具有重要的理论意义和实用价值。首先,采用ANSYS软件对机载蒸发循环系统进行有限元分析;然后,借助Pro/E与Ansys Workbench之间的双向参数实时传递功能,对结构进行参数化设计,在此基础上采用灵敏度分析法获取对模型优化目标影响较大的关键尺寸参数;最后,采用多目标遗传算法对结构进行优化设计。结果表明:在满足设计要求的前提下,结构质量比原来减少了24.4%,得到了最佳结构参数,实现了轻量化目的。     

㶲分析在协同吸气式火箭发动机中的应用

为了研究协同吸气式火箭发动机(SABRE)循环系统的损失分布规律以及性能特性,针对SABRE4发动机系统开展了?分析,选择具有代表性的飞行马赫数Ma=4作为主要工况,研究不同工作参数对系统?损失分布和?效率的影响,通过调节?损失分布以获得最大?效率。研究结果表明:发动机?损失主要集中在燃烧过程和燃气排出,对于给定飞行条件,耗氢量越小,发动机?效率越大;当主路氢流量固定,调节预燃室氧燃比,存在合适的氧燃比使得发动机?效率最大;在给定主路氢流量条件下,发动机?效率随着飞行马赫数增大呈先增大后减小,在Ma=4附近达到最大,最大?效率为64.6%,对应的?损失分别为燃烧?损失16.2%,燃气排出?损失13.8%。通过对系统的?分析研究,明确了发动机内部损失分布。     

高温高湿环境下机载蒸发循环系统动态特性

为探究高温高湿环境对机载蒸发循环系统的影响,基于AMESim平台构建了系统仿真模型,并结合直升机典型飞行剖面,通过比例积分方法控制压缩机转速,实现此环境下系统性能的动态仿真。结果表明,环境温度或湿度越高,系统制冷量越大、COP越小、座舱达到设定温度所需时间越长。高湿环境还会显著增加蒸发器的制冷剂侧压力损失并降低其换热效率。此外,飞行剖面对系统性能的影响较大。地面待飞阶段和爬升阶段,各特性变化较剧烈;巡航阶段,变化均较小;下降阶段,除COP持续下降外,其他特性由于飞行速度和环境温度对座舱热负荷的耦合作用先升后降,飞行阶段内存在明显的峰值;地面停车阶段各参数均趋于稳定。     

预冷空气涡轮火箭发动机氦循环系统的参数特性

针对预冷空气涡轮火箭发动机(PATR)方案,建立氦循环系统数学模型,模型考虑组件结构特征、几何尺寸、工质物性等主要因素。数值计算表明:PATR的推力和比冲性能较优,模型可描述发动机氦循环热力过程,其中发动机余气系数是影响发动机推力、比冲的关键参数。提高氦循环系统最高设计压力和降低空气预冷器氦进口温度可有效降低压力损失和氦压气机功率,最高压力每增大1MPa,系统平均压力损失下降1.1%,氦压气机输入功率下降3.2%;空气预冷器氦进口温度每升高1K,系统平均压力损失上升0.086%,氦压气机输入功率升高2.3%。