В электрических психрометрах в качестве измерителей температуры могут быть использованы термометры сопротивления, включенные в мостовые схемы; при этом теплочувствительные элементы измерителей температуры сухого и влажного воздуха помещают в специальную трубку, по которой вентилятором прогоняется испытуемый воздух.  {55} 

При определении относительной влажности по методу точки росы фиксируется температура, при которой водяной пар, находящийся в воздухе, достигает состояния насыщения и начинает конденсироваться. Для нахождения точки росы охлаждают некоторую поверхность до тех пор, пока водяной пар из слоя воздуха, примыкающего к этой поверхности, не начнет на ней конденсироваться. В момент появления конденсата на поверхности фиксируется температура исследуемого воздуха и температура вблизи поверхности, подвергающейся конденсации. Затем по специальной таблице определяется относительная влажность воздуха.

Рис. 2.20. Эквивалентная схема сопротивления электролитического датчика влажности

Появление точки росы сильно зависит от состояния охлаждаемой поверхности, ее чистоты, шероховатости и степени смачиваемости. Вследствие указанного измерители влажности, основанные на методе точки росы, в практике применяются ограниченно.

Гигроскопический метод основан на способности некоторых материалов органического или неорганического происхождения приводить свою собственную влажность в соответствие с влажностью исследуемого воздуха. Указанное свойство является результатом поглощения влаги из воздуха или испарения излишней собственной влаги при изменяющейся влажности окружающего воздуха. Вместе с изменением влажности эти материалы либо изменяют свои электрические свойства, либо деформируются.

Датчик измерителя влажности, основанный на свойстве неорганической пленки изменять свою электропроводность при изменении влажности, называют электролитическим датчиком. Он изготовляется из полимера с примесью хлористого лития LiCl. Принципиальная схема электролитического датчика приведена на рис. 2.19.

На наружной поверхности втулки, покрытой полистирольным лаком с добавкой LiCl, расположена бифилярная платиновая проволока. Две платиновые проволоки бифилярной обмотки выполняют роль электродов твердого электролита, электропроводные свойства которого зависят от величины относительной влажности воздуха. Эквивалентная схема сопротивления электролитического датчика влажности приведена на рис. 2.20. При изменении величины относительной влажности изменяется поверхностное сопротивление электролитического датчика. Характеристика датчика влажности, изготовленного на основе полистирола, «загрязненного» хлористым литием, приведена на рис. 2.21. Из рассмотрения статической характеристики датчика влажности следует, что при увеличении относительной влажности поверхностное сопротивление датчика уменьшается, при уменьшении влажности — увеличивается.  {56}  Поверхностное сопротивление датчика при r = 50% составляет величину порядка 5 ком. Основным недостатком полистирольного датчика является его невысокая теплостойкость (порядка 70—80°С). В связи с этим допустимая плотность тока платиновых электродов не должна превышать 2 а/мм².

---

Рис. 2.21. Характеристика электролитического датчика влажности

В последнее время в качестве чувствительного элемента измерителя относительной влажности воздуха стали широко использовать органические материалы в виде животных пленок. Указанные пленки представляют собой внутреннюю оболочку слепой кишки крупного рогатого скота, специальным образом обработанную. Датчик из животной пленки выполняется в виде мембраны, закрепленной на кольце. Мембрана имеет вид усеченного конуса, в середине которого имеется жесткий центр. Внешний вид датчика влажности из животной пленки показан на рис. 2.22.

Для иллюстрации на рис. 2.23 приведены статические характеристики различных датчиков, изготовленных из искусственного волокна некоторых видов, волоса и животной пленки.

Рис. 2.22. Внешний вид датчика из органической пленки

Можно видеть, что наибольшей чувствительностью обладает животная пленка. Датчик из животной пленки обладает также лучшими динамическими характеристиками; постоянная времени при скорости обдува датчика до 4—5 м/сек лежит в пределах 11—24 сек. Датчик, выполненный из волоса, при тех же условиях имеет постоянную времени порядка 25 сек. Кроме указанного, датчик из животной пленки в виде мембраны обладает достаточной прочностью, которая характеризуется максимальной разрывной нагрузкой порядка 1 кГ. Рассмотренный датчик влажности из органической пленки (рис. 2.22) основан на принципе изменения деформации пленки в функции относительной влажности воздуха.

Поддержание в кабине заданной относительной влажности воздуха достигается либо искусственным введением паров воды в  {57}  систему кабины вентиляционного типа, либо поглощением излишнего количества влаги специальным осушителем, помещенным в кабине регенерационного типа.

Блок-схема системы регулирования влажности в основном определяется способом поддержания необходимой величины влажности

Рис. 2.23. Статические характеристики датчиков влажности

воздуха в кабине. Однако конкретные блок-схемы будут схожи между собой и отличаться лишь исполнительными органами, обусловленными регулирующими факторами. Блок-схема, изображенная на рис. 2.24, может быть использована в системе кондиционирования кабины вентиляционного типа.

В схеме в качестве чувствительного элемента используется электролитический датчик, задатчиком служит переменное сопротивление, включенное вместе с датчиком в схему сравнения электрических сигналов. Управляющий сигнал усиливается в кристаллическом усилителе и поступает на сервомотор, являющийся обычным соленоидным электрокраном. Соленоидный

Рис. 2.24. Блок-схема системы регулирования влажности: ГК — герметическая кабина: ЧЭ — чувствительный элемент по влажности; ЗВ — задатчик влажности; У — усилитель: С — сервомотор: ОС — обратная связь; В — запас воды: ФУ — форсуночный увлажнитель

---

электрокран служит для подачи воды в форсуночный увлажнитель. Принципиальная схема форсуночного увлажнителя приведена на рис. 2.25. Вода поступает под давлением порядка 1,2 ат через змеевик в форсуночный распылитель. В змеевике вода подогревается горячим воздухом рт компрессора газотурбинного  {58}  двигателя. Для подсасывания и распыления воды к форсунке подводится сжатый воздух под давлением приблизительно 2 ат. Сжатый воздух, выходя с большой скоростью из форсунки, подсасывает воду и распыляет ее, образуя водяную пыль. Распыленная

Рис. 2.25. Принципиальная схема форсуночного увлажнителя

вода испаряется в горячем воздухе, который после увлажнения поступает на вход в кабину.

§ 2.3. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ГЕРМЕТИЧЕСКИХ КАБИН ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Принципиальная схема систем кондиционирования воздуха в герметической кабине самолета-истребителя. Вентиляция и регулирование

Рис. 2.26. Принципиальная схема системы кондиционирования воздуха в герметической кабине самолета-истребителя: 1 — диффузор компрессора авиадвигателя; 2 — электромеханизм крана — распределителя воздуха; 3 — турбохолодильник; 4 — обратный клапан; 5 — блок реле РП-2; 6 — кран питания; 7 — ограничитель давления в коллекторе; 8 — коллектор обдува ног летчика; 9 — штуцер подключения наземного кондиционера; 10 — коллектор обдува фонаря; 11 — переключатель режима работы регулятора температуры; 12 — рукоятка управления краном подачи воздуха; 13 — регулятор давления; 14 — предохранительный клапан; 15 — клапан перепуска воздуха регулятора давления; 16 — термостат регулятора температуры РТВК-45М

основных параметров воздуха в кабине обеспечиваются системой кондиционирования, принципиальная схема которой приведена на рис. 2.26.  {59} 

Согласно принципиальной схеме сжатый горячий воздух соответствующей ступени компрессора по питающей магистрали подходит к крану — распределителю воздуха, являющемуся исполнительным органом регулятора температуры.

После крана-распределителя питающая магистраль разделяется на две магистрали: горячую и холодную. Воздух по холодной магистрали направляется к диффузору 1 авиадвигателя, выполняющего роль в данном случае теплообменника, а затем к турбо-холодильнику 3. После соответствующего охлаждения воздух из холодной магистрали смешивается с воздухом из горячей магистрали и с определенным теплосодержанием по трубопроводу через

Рис. 2.27. Закон изменения давления воздуха в кабине самолета-истребителя

обратный клапан 4 направляется к крану питания 6. От крана питания воздух по трубопроводу распределяется по коллекторам 8 и 10 обдува ног летчика и фонаря кабины.

---

Из коллекторов воздух отдельными струйками выходит в кабину, чем и обеспечивается равномерный прогрев или охлаждение газового объема и соответствующих поверхностей кабины. Из кабины воздух выходит в атмосферу через клапан перепуска 15 регулятора давления 13.

Определяющими физиолого-гигиеническими параметрами герметической кабины, как было установлено, являются давление и температура воздуха в кабине. Давление в герметической кабине поддерживается с помощью регулятора 13 по определенному закону, причем закон изменения давления воздуха определяется типом кабины и летно-тактическими данными летательного аппарата.

Для кабин вентиляционного типа самолетов-истребителей характерен закон изменения давления воздуха, приведенный на  {60}  рис. 2.27. На рисунке показаны три зоны регулирования: зона свободной вентиляции до высоты полета 2,5 км; зона переменного перепада с высоты 2,5 до 12—13 км и, наконец, зона постоянного избыточного давления, равного 220 мм рт. ст., которая начинается с высоты 13 км. Для реализации приведенного закона изменения давления может быть использован регулятор давления АРД-57 с коррекцией по высоте полета, работа которого описана в § 2.2 (рис. 2.11).

Рис. 2.28. Конструктивная схема предохранительного клапана

Помимо регулятора давления, в схеме (рис. 2.26) на случай отказа регулятора 13 предусмотрен предохранительный клапан 14, схема которого приведена на рис. 2.28. По конструкции предохранительный клапан является пружинным тарельчато-кольцевого типа. Он предназначен для предохранения кабины от разрушения при повышении избыточного давления в ней и регулируется на давление, немного превышающее максимально избыточное давление, поддерживаемое регулятором 13 (рис. 2.26). Предохранительный клапан срабатывает по достижении в кабине избыточного давления около 240–280 мм рт. ст. и стравливает излишний воздух в атмосферу.

Предусмотренные в схеме обратные клапаны 4 предназначены для мгновенного отключения герметической кабины от питающей магистрали при выходе из строя компрессора авиадвигателя или при повреждении питающего кабину трубопровода. Это необходимо для предотвращения мгновенной разгерметизации кабины через питающую магистраль, а следовательно, для избежания явления декомпрессии в кабине. Схема клапана 4 показана на рис. 2.29.

Кран питания 6 (рис. 2.26) предназначен для перекрытия подачи воздуха из компрессора авиадвигателя при пожаре на двигателе. В период проверки кабины на герметичность (при работающих авиадвигателях) краном питания можно обеспечить плавное нарастание избыточного давления воздуха в кабине.

В систему кондиционирования воздуха согласно принципиальной схеме (рис. 2.26) входит турбохолодильная установка, состоящая из воздухо-воздушного радиатора (ВВР) и турбохолодильника 3. На самолетах-истребителях в зависимости от требуемой глубины охлаждения и расхода воздуха устанавливаются различные турбохолодильные установки, в основном отличающиеся числом оборотов ротора турбины, габаритами турбохолодильника и компоновкой последнего с ВВР.  {61} 

---

В практике установлено, если турбохолодильник монтируется с ВВР единым агрегатом, то система охлаждения именуется как турбохолодильная установка (ТХУ).

Рис. 2.29. Конструктивная схема обратного клапана

Если турбохолодильник монтируется отдельно от ВВР, то холодильная установка именуется как турбохолодильник (ТХ).

Эффект охлаждения воздуха в турбохолодильнике основан на преобразовании тепловой энергии воздуха в механическую работу.

Рис. 2.30. Принципиальная схема турбо-холодильника: 1 — сопловой аппарат; 2 — воздушная турбина; 3 — вентилятор; 4 — теплообменник

Принципиальная схема турбохолодильника дана на рис. 2.30. Работа турбохолодильника сводится к следующему. В сопловом аппарате 1 воздушной турбины 2 воздух приобретает повышенную скорость истечения, что обеспечивает преобразование потенциальной энергии в кинетическую, часть которой используется на вращение ротора, нагруженного вентилятором 3. Воздух, совершив адиабатическую работу на лопатках турбины, теряет приблизительно 90% своей начальной скорости, приобретенной в сопловом аппарате, и сходит с лопаток, имея меньшие скорость, давление и температуру. Согласно принципиальной схеме (рис. 2.30) турбохолодильник устанавливается в холодной магистрали после воздухо-воздушного радиатора (теплообменника). Таким образом, горячий воздух от компрессора авиадвигателя при температуре порядка 300°С вначале поступает в теплообменник,  {62}  где охлаждается до температуры приблизительно 70°С, а затем при температуре 70°С и давлении до 4—5 ат воздух поступает на турбохолодильник и выходит из него при давлении порядка 1,5 ат и температуре до 0°С.

Температура воздуха в герметической кабине поддерживается на необходимом уровне термостатом 16 регулятора температуры (рис. 2.26). Нужная температура устанавливается по шкале задатчика, который монтируется на термостате регулятора температуры. При отклонении температуры воздуха в кабине от заданного значения регулятор автоматически включает электромеханизм 2 крана — распределителя воздуха. Кран срабатывает в сторону увеличения подачи холодного или горячего воздуха. По достижении в кабине заданной температуры регулятор размыкает электрическую цепь и распределитель останавливается в положении, соответствующем подаче в кабину смеси холодного и горячего воздуха в необходимом соотношении. Электромеханизм 2 крана-распределителя может управляться как автоматически, так и вручную посредством дистанционного управления. Дистанционное электрическое управление краном-распределителем осуществляется четырехпозиционным переключателем 11.

При установке переключателя в положение «Холодный» воздух направляется через распределитель к диффузору 1 и к турбохолодильнику 3, а затем в кабину, при этом поступает только охлажденный воздух.

---

Смотрите также файлы

• 149835_kestelman_v_n_fedorov_a_v_mehanizmy_upravleniya_samoletom.pdf

• Bezopasnost_vzleta_v_uslovijah_obledenenija.pdf

• dorfman_pogovorim_o_shassi.pdf

• Панель_3.pdf

• Панель_3-1.pdf