Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
НГТУ
Кафедра ТТФ
Курсовой проект
«Проектирование системы кондиционирования воздуха среднемагистрального пассажирского самолета»
Факультет: ЛА
Группа: ГС-61
Студент: Соколов Н.Н.
Преподаватель Спарин В.А.
2010 г.
Задание на КП:
Тема: Проектирование СКВ среднемагистрального пассажирского самолета
Исходные данные: Проектирование СКВ производится для выбранного прототипа самолета. При этом считается известным все, кроме схемы, конструкции и характеристик системы кондиционирования.
Содержание расчетной части
1. Разработка техзадания на проектирование СКВ заданного типа самолета
2. Выбор и обоснование принципиальной схемы системы кондиционирования.
3. Выбор агрегатов и расчет распределения температур, давлений и влагосодержаний по трактам СКВ.
4. Моделирование работы системы кондиционирования воздуха на ЭВМ может выполняться совместно с п. 3.
5. Расчет трубопроводов системы кондиционирования :
а) определение диаметров трубопроводов ;
б) определение шага установки температурных компенсаторов по магистралям;
в) определение толщины стенок трубопроводов по условиям прочности;
г) расчет толщины теплоизоляции трубопроводов по условиям эксплуатации.
6. Описание работы проектируемой системы кондиционирования на различных этапах полета (отбор, обработка и регулирование параметров воздуха, подаваемого в кабину, салоны и техотсеки с БРЭО; кольцевание подсистем отбора воздуха от двигателей, ВСУ и подсистем охлаждения воздуха). Работа системы в аварийных ситуациях (отказ одного или нескольких двигателей, одной или нескольких подсистем СКВ).
7. Разработка варианта компоновки СКВ на летательном аппарате, обеспечивающего минимальное приращение взлетной массы самолета.
Содержание графической части
1. Принципиальная схема системы кондиционирования воздуха со всеми системами отбора, охлаждения, регулирования и раздачи воздуха по обслуживаемым зонам (кабинам, салонам, техотсекам). Схема выполняется в соответствии с требованиями ЕСКД с использованием программы АвтоКАД.
2. Плакат со схемой компоновки агрегатов и элементов СКВ на летательном аппарате в ортогональных проекциях или в аксонометрии с использованием программы АвтоКАД.
Содержание
Введение
1. Техническое задание на разработку системы кондиционирования воздуха среднемагистрального пассажирского самолета Ту-204
2. Выбор и обоснование принципиальной схемы системы кондиционирования
3. Тепло-влажностный расчет системы кондиционирования воздуха
4. Расчет трубопроводов системы кондиционирования
5. Приращение взлетной массы самолета при установке на нем данной СКВ
6. Сравнение альтернативной СКВ по приращению взлетной массы
7. Область применения проектируемой СКВ
Заключение
Список литературы
С развитием авиации развивалась и система кондиционирования воздуха (СКВ). С ростом высоты, скорости и времени полета появились гермокабины (КБ), подсистема кислородного питания, охлаждение ГК и БРЭО. Основной целью СКВ является создать на борту самолета условия для жизнедеятельности человека в полете: поддержание заданного давления, температуры и влагосодержания воздуха, очищение воздуха от вредных примесей и охлаждение БРЭО.
Кондиционированием воздуха называют автоматическое поддержание в кабинах ЛА параметров воздуха (температуры, давления, относительной влажности, чистоты и скорости движения) на определенном уровне с целью создания комфортных условий для экипажа и пассажиров в полете и на земле и обеспечения необходимых режимов работы охлаждаемого бортового оборудования.
Основные требования норм летной годности самолетов к работе СКВ и ее подсистем сводятся к следующим:
- СКВ должна обеспечивать заданные значения давления, влажности и газового состава воздуха в кабине на всех режимах полета и на земле независимо от внешних климатических условий. Функционирование СКВ в кабине не должно зависеть от работы других систем, использующих общие с ней источники сжатого воздуха.
- Наддув кабины должен осуществляться двумя или более источниками сжатого воздуха. При этом СКВ должна состоять не менее чем из двух независимых подсистем, поддерживающих в полете нормальные температурные условия в кабинах при выходе из строя одной из них.
- Температура воздуха в кабине и в отсеках должна задаваться и управляться независимо.
- Должна предусматриваться возможность обогрева и охлаждения кабин на земле без запуска двигателей с помощью бортовых и наземных устройств.
- На самолетах с продолжительностью полета больше двух часов необходимо предусматривать систему увлажнения для поддержания относительной влажности в кабине не менее 25%.
Целью данной работы является разработка системы кондиционирования воздуха среднемагистрального пассажирского самолета Ту-204 с помощью тепловлажностного расчета, т.е. определение таких параметров агрегатов СКВ, при которых температура и относительная влажность воздуха в кабине самолета находились бы в заданных пределах.
Расчет СКВ производиться приближенным методом на двух режимах работы СКВ: при стоянке самолета и в режиме крейсерского полета. Эти два режима являются предельными и любое изменение внешних параметров влияющих на работу СКВ ограничено ими. Внутренние параметры проектируемой СКВ определяются техническим заданием на ее разработку.
Помимо этого, в данной работе, производится расчет приращения взлетной массы самолета, вызванного установкой на нем данной СКВ, приближенный расчет трубопроводов системы кондиционирования и предлагаемая схема компоновки агрегатов и элементов СКВ на самолете.
1. Техническое задание на разработку системы кондиционирования воздуха среднемагистрального пассажирского самолета Ту-204
1.Наименование и условное обозначение разработки.
1.1.Наименование – система кондиционирования воздуха пассажирского самолета Ту-204.
1.2.Условное обозначение – СКВ.
2.Основанием для разработки является выбранный прототип самолета. При этом считается известным все, кроме схемы, конструкции и характеристик системы кондиционирования.
3.Цель разработки и назначение системы.
3.1.Целью разработки является создание системы кондиционирования воздуха для самолета Ту-204 с минимальной собственной массой и минимальными затратами топлива на работу системы.
3.2.Система предназначена:
- для создания и поддержания в кабинах самолета комфортный условий в соответствии с требованиями ЕНЛГС во всех ожидаемых условиях его эксплуатации;
- для подачи сжатого воздуха при запуске двигателей самолета от наземной и бортовой силовых установок, а также от собственных работающих двигателей;
- для обогрева в полете бортовой вспомогательной силовой установки и агрегатов заправки и слива системы водоснабжения;
- для наземного кондиционирования кабин самолета.
3.3.Система является съемным оборудованием.
4.Тактико-технические требования.
4.1.Состав системы.
4.1.1.Состав СКВ устанавливается согласно принципиальной схеме.
4.1.2. Постановка системы на самолет производиться поагрегатно.
4.2.Технические характеристики самолета Ту-204.
4.2.1.Состав экипажа (2 пилота, бортинженер, 4 бортпроводник).
4.2.2.Количество пассажиров (214 человек)
4.2.3.Объем кабины – 330 мі.
4.2.4.Диапазон высот полета – 0…12 км.
4.2.5.Диапазон высот крейсерского полета – 11…12 км.
4.2.6.Крейсерская скорость полета – 850 км/ч.
4.2.7.Скорость захода на посадку – 250…260 км/ч.
4.2.8.Практическая дальность полета – 3000 км.
4.2.9.Максимальный рабочий перепад давлений в кабине – 0,009 кПа.
4.2.10.Ожидаемые условия эксплуатации:
Давление и температура по ГОСТ 4401-81 (стандартная атмосфера).
Отклонения от среднего значения:
- температура по линии минимума для арктических условий и по линии максимума для тропических условий.
- Температура у земли от -60єС до +50єС
- Относительная влажность воздуха при температурах у замли –50…45єС до 90…100єС
4.2.11.Отбор воздуха для нужд СКВ производится:
- на стоянке (до запуска двигателей) – от вспомогательной силовой установки;
- после запуска двигателей в течение всего полета и до выключения двигателей – от компрессоров основных двигателей.
4.3.Технические характеристики СКВ:
4.3.1.СКВ в ожидаемых условиях эксплуатации должна соответствовать требованиям ЕНЛГС.
4.3.2.Каждая подсистема отбора воздуха от двигателя должна выполнять следующие функции:
- поддерживать постоянный расход воздух;
Допускается уменьшение расхода воздуха на режиме работы двигателей «малый газ», а также на высотах полета более 12 км.
Регуляторы расхода в каждой подсистеме должны быть продублированы.
- ограничивать избыточное давление в системе на уровне 600 кПа;
- поддерживать температуру на выходе из подсистемы 150…200єС и не допускать ее повышения более 250єС при отказе регулятора температуры. Включение и выключение отбора воздуха от двигателя по линии кабинного воздуха должно производиться двумя независимыми устройствами. Должно быть обеспечено экстренное отключение отбора воздуха за время не более 10 секунд.
4.3.3.Блоки окончательного охлаждения воздуха (турбохолодильные установки) должны выполнять следующие функции:
- поддерживать постоянный расход воздуха, поступающего в кабину от вспомогательной силовой установки в наземных условиях.
- в расчетных условиях автоматически поддерживать температуру воздуха на выходе из установок на уровнях:
- плюс 5±2єС в холодной линии в режиме полного отбора воздуха от двигателей на земле и на всех высотах полета;
- минус 5±2єС в холодной линии на высотах полета 9 км в режиме экономического отбора воздуха от двигателей.