飞机空调的功能（飞机空调组件功能与构成详解）

在进行完上节的系统介绍之后，本篇开始深入说说空调组件这个核心装备。

对于空调组件来说，我们提到过，其中的FCV流量控制活门是“咽喉”，FCV直接决定了进入空调组件的气流量的大小，可谓是“一夫当关，万夫莫开”。

那么这个部件是怎么工作的呢？

流量控制阀FCV工作详解示意图

首先，流量控制阀 (FCV) 都是电控气动的。空调系统控制器 (ACSC) 向FCV中的扭矩马达发送流量信号，流量马达将其转变为力矩信号，控制FCV活门瓣的开度，从而调整空调组件的进气量。

那么ACSC控制器是怎么“命令”FCV的呢？

如果组件压气机出口温度 > 215°C (419 °F)，FCV 开始减少流量。

如果压气机出口温度 > 260°C(500°F) 则会导致组件过热警告。

空调组件详解示意图

对于设计此类过热措施的原因：

一则压气机进口温度高了，说明初级（1级）、主级（2级）热交换器效率下降的可能性比较大；

二则，在压气机入口温度高了，你制冷效果也不会太好，事实证明，光靠ACM涡轮扩压降温，效果远不如1、2级热交换器的热交换效果好；

三则，压气机入口温度高，将对ACM造成热损伤，啥意思？打铁见过没，烧红了打一层层的掉渣渣，比喻不十分恰当，但是那个意思，原本正常的叶片，烧蚀剥落，变色，间隙磨损或变大，废掉一个ACM很正常，关键这玩意儿还特别贵。

ACM详解示意图

PS：之前不是说飞机空调没有“压缩机”么？Nonono，请注意这里是压气机，而且是集成在：空调组件里的，具有独立功能和结构的空气循环机ACM里的，不具有独立部件结构，但具有气体增压、增温功能的，压气机单元而已。并不完全等同于空调压缩机的概念。

注 意

注意：在组件 FCV 下游的部分热空气被送到配平空气压力调节阀 (PRV)。

如果检测到交输引气活门打开，则每个组件 FCV 在同一侧发动机启动过程中或对侧发动机启动过程期间自动关闭。它在任何发动机启动过程结束后 30 秒重新打开。

FCV启动发动机期间抑制示意图

此处可以理解为，如果交输活门打开，任一发动机都可以为两个空调组件提供气源。航空发动机一般为涡扇（涡轮风扇）发动机，启动时要在压气机尽快建立压力，以便于向燃烧室输送高温高压空气，用于燃油雾化和点火，推动发动机启动成功并稳定运行，所以要尽可能减少“泄气”。故而，系统逻辑会抑制此时发动机启动需求之外的引气，ACSC命令FCV关闭便是理所当然的事情。

引气通过管道输送到主热交换器，然后输送到压气机。

空气在主热交换器中冷却，然后通过再加热器、冷凝器和水分离器，以去除进入涡轮机的空气中的水颗粒。

冷凝器、水分离器、再加热器工作原理详解

PS：这段描述比较简单，但该部分的系统设计非常巧妙。总体思想可以概括为“先冷带动后冷”已达到动态平衡。

压气机和涡轮是同轴的，气体在涡轮（涡轮叶片形成扩张通道）中减速，扩压，降温，释放的能量对涡轮做功，涡轮旋转进而带动同轴的压气机、冲压空气通道风扇一起转。

再加热器：本质也是空气-空气的热交换器。热媒是主级热交换器出口的热气，所以涡轮入口的冷空气就得到了加热，这是为了防止水分离器除水不彻底，干脆加热使其形成水蒸气，防止水颗粒对涡轮造成冲击损伤和腐蚀。

冷凝器：本质也是空气-空气的热交换器，冷媒是涡轮出口更加冷的空气，主级热交换器出口的热气到这里就会冷凝析出水分，在水分离器之前就先除了一遍水。

水分离器：通过物理高速旋转部件把空气搅拌成离心运动，“甩”出水分，达到除水目的。

空气在涡轮部分膨胀，导致涡轮排气温度非常低。涡轮驱动压气机和冷却空气风扇。

冲压进气口折流门、旁通阀长效调节机制详解图

旁通阀和冲压空气入口折流门（冷媒通道，系统外冲压）由空调系统控制器ACSC同时控制。旁通阀由电控-机动部件操作，并通过添加热空气来调节组件出口空气温度。 冲压空气入口折流门调节通过热交换器的冷媒气流。

注意：这是调节空调制冷效果的“长效手段”且是ACSC自动控制的。前几篇所讲的往混合组件供气管道中添加配平热空气的做法，是立竿见影的“短效”控制，但却是机组人员可以手动选择的。

当需要提高冷却效率时，冲压空气入口折流门打开更多，旁通阀关闭更多。当需要提高制热效率时，冲压空气入口折流门关闭更多，旁通阀打开更多。

在起飞和降落过程中，冲压进气口折流门关闭，以防止吸入异物。

我是夜猫，带你看看飞机。