Оценка герметичности кабины воздушных судов гражданской авиации

Высотный полет может происходить только в герметических кабинах.

Под герметической кабиной подразумевается наддуваемый объём фюзеляжа самолёта, в котором поддерживается избыточное, т.е. повышенное по отношению к внешней атмосфере, и регулируемое по определенной программе давление воздуха.

Герметические кабины могут быть следующих типов:

• регенерационные (с циркуляцией воздуха по замкнутому контуру и его регенерацией);
• вентиляционного типа (почти все воздушные суда);
• комбинированные (смешанные).

Для кабины регенерационного типа необходимый запас воздуха и кислорода хранится в баллонах. При необходимости воздух и кислород выпускаются в кабину. Такие кабины применяются на военных самолетах с большой высотой полета, космических кораблях, спутниках Земли. Они требуют обслуживания на земле, высокой степени герметизации.

При полетах на высоте 0-25000 м используют кабины вентиляционного типа. В таких кабинах нормальные условия для жизнедеятельности человека создаются высотным оборудованием, которое состоит из системы кондиционирования воздуха (СКВ) и системы автоматического регулирования давления в гермокабине (САРД). Воздух поступает в кабину обычно от компрессора двигателя. По пути в кабину он подогревается или охлаждается, в зависимости от необходимости, в специальных установках под определенным давлением и через регулятор подачи поступает в кабину.

Одновременно с постоянной подачей воздуха все время происходит и его утечка через специальный регулятор давления, поддерживающий определенный перепад давления между давлением в кабине и в окружающей атмосфере, а также за счет наличия некоторой допускаемой негерметичности кабины. Вытекающий воздух уносит с собой из кабины углекислоту и влагу, выделяемую человеком при дыхании.

«Высота в кабине» пассажирского самолета не может превышать 2400-2500 м (полное давление в кабине должно быть не менее соответствующего атмосферному на высоте 2400-2500м). Это требование определяет величину перепада между давлением в герметической кабине самолета и атмосферным давлением. Кроме того, скорость изменения давления в пассажирской кабине должна быть не более 0,18 мм рт.ст/с. Быстрое изменение давления в кабине подвергает пассажиров и экипаж большой физиологической опасности.

Идеальным вариантом регулирования давления в гермокабине является поддержание давления близкого в атмосферному на уровне моря. Однако поддержание такого давления на всех высотах полета является нецелесообразным, так как увеличение избыточного давления с подъемом на высоту требует увеличения прочности кабины, а следовательно, и массы конструкции. Человеческий организм может приспосабливается к пониженному давлению воздуха в некоторых допустимых пределах.

На воздушных судах средних авиалиний (Ан-24, Ан-26, Як-40) принят закон регулирования давления, в соответствии с которым в кабине поддерживается давление, равное земному до высоты 2800м.

На дальних магистральных воздушных судах в гермокабине поддерживается давление, равное наземному до высоты 7200 м, что соответствует перепаду давлений между кабиной и атмосферой (ΔРкаб) 0,64 кгс/см².

Каждое ВС имеет свое значение перепада давления между кабиной и атмосферой (ΔРкаб):

Ан-24, Ан-26, Як-40 - 0,35 кгс/см²;

Ил-18 - 0,5 кгс/см²;

Ту-154 - 0,63 кгс/см²;

А-320, А-380 - 0,63 кгс/см².

Чтобы оценить герметичность кабины ВС, необходимо определить барометрическое давление в кабине ВС на фактической высоте. Оно определяется по формуле:

(1.16)

где Рh – барометрическое давление на фактической высоте;

ΔРкаб – значение перепада давления между кабиной и атмосферой;

Р_атм=Р_h=0 – барометрическое давление на высоте уровня моря.

Например, в кабине самолета Ту-154 на высоте 12000 м барометрическое давление, согласно (1.16) будет равно:

(1.17)

что будет соответствовать барометрическому давлению примерно на высоте 1650 м над уровнем моря (в соответствии с данными таблицы 1.4).

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.
2. Расчет парциального давления кислорода в атмосферном, вдыхаемом и альвеолярном воздухе на заданной высоте в сравнении с парциальным давлением кислорода на «экспертной высоте», равной 5000 м. Вывод по результатам расчетов.
3. Расчеты потребного количества кислорода для членов экипажа на заданной высоте. Вывод по результатам расчетов.
4. Расчеты эффективности применения КП-24 на заданных высотах. Вывод по результатам расчетов.
5. Расчеты барометрического давления в кабинах ВС Ан-24, Ан-26, Як-40; Ил-18 и Ту-154, А-320, А-380 на заданных высотах. Выводы по результатам расчетов.

Контрольные вопросы

1. Что такое «микроклимат помещения», какими параметрами он определяется?
2. Какими факторами определяется микроклимат кабины летательного аппарата?
3. Какие параметры микроклимата кабины ВС нормируются?
4. Какие различия в параметрах микроклимата кабин летательных аппаратов с негерметичной и герметичной кабиной?
5. Что такое «оптимальные» и «допустимые» параметры микроклимата кабины ВС?
6. Нормируется ли барометрическое давление в кабинах ВС?
7. Что такое «системы обеспечения жизнедеятельности», из чего они состоят?
8. Что такое «кислородное обеспечение экипажа и пассажиров», его предназначение.
9. Что такое «кислородное голодание», его признаки, в зависимости от высоты полета.
10. Что такое «зона полной компенсации» и «зона неполной компенсации»?
11. Что такое «парциальное давление»?
12. Что такое «альвеолярный воздух»?
13. Что такое «кислородно-дыхательное оборудование», его назначение.
14. Что такое «негерметичная» и «герметичная» кабина экипажа?
15. Какая разница между кислородным обеспечением в негерметичных и герметичных кабинах экипажей ВС?
16. Что такое «система кислородного питания экипажа», какие бывают, их назначение.
17. Какие бывают герметичные кабины, когда применяются?

Список литературы

1. Медицинские аспекты обеспечения безопасности полетов гражданской авиации. Под общей редакцией профессора, д.м.н. Бабийчука А.Н. – М.: Воздушный транспорт, 1988. – 360 с.
2. ГОСТ 4401-81. Атмосфера стандартная. Параметры (Соответствует международному стандарту ISO 2532). - 181 с.
3. Антипенко М.Н., Данилов Н.В., Кузнецов В.И. Эксплуатация систем кондиционирования воздуха пассажирских самолётов. - М.: Транспорт, 1974. - 136 с
4. Старостин К.И. Математическое моделирование авиационных систем кондиционирования воздуха с учётом влажности. - М.: Издательство МАИ, 2009.
5. Межин К.А. Конструкция и эксплуатация систем кондиционирования воздуха магистральных самолётов гражданской авиации. Всероссийская молодёжная научная конференция с международным участием “X Королёвские Чтения”. Сборник трудов. Самара, 2009, с. 114.

Лабораторная работа №5

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: