针对座舱压力增长率研究和探究

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1、针对座舱压力增长率研究和探究　　【摘要】随着现代飞机技术的快速发展，对环境控制系统的要求也越来越高，其中对座舱压力变化率指标的要求也相应提高。本文首先介绍座舱压力变化率的有关情况，随后以事例说明关于座舱压力变化率曾经出现的问题，进而对座舱压力变化率进行分析与研究。【关键词】座舱压力增长率座舱供气流量俯冲速度1前言座舱压力变化率是环境控制系统中的一个重要技术指标，它关系到飞行人员的舒适程度，其值超过规定值会引起飞行人员耳鸣、耳痛及轻度眩晕，甚至耳聋、鼓膜破裂，个别人还会发生休克，因此，它作为一个重要的技术指标被越来越关注。环境控制系统中的座舱压力调节器担负着控制座舱压力变化率的功能，目前国内飞

2、机的座舱压力调节器均为新乡航空工业（集团）有限公司（以下简称新航集团）研制生产的。2关于飞机座舱压力变化率的简介座舱压力变化率包括座舱压力增长率和座舱压力下降率两种，座舱压力增长率表示座舱增压过程中压力的增长速度，座舱压力下降率表示座舱减压过程中压力下降的速度。根据座舱压力状态方程，7可知，引起座舱压力变化速率的外因有以下两点：（1）由于供气量GK变化引起。在给定高度上，发动机转速发生变化时，会影响到座舱供气压力及供气量的变化，这种情况在飞机姿态改变时尤为明显。（2）由于飞行高度的变化而引起排气活门出后反压变化造成。影响座舱压力变化率的内因就是座舱压力调节器本身，座舱压力控制是通过调节座舱压

3、力调节器控制腔压力而实现的，所以座舱压力变化速率也是由控制腔压力变化速率来控制。显然，只要控制控制腔压力变化速率就可以控制座舱压力变化速率，因此，影响的内因就是影响的诸因素。座舱压力变化率是由座舱压力调节器上的定径孔、减震器等机构控制的。考虑到不同类型飞机的变化率指标不同，本文仅就飞机的变化率指标进行探讨。从人体生理状况讲，人对座舱压力增长率相对比较敏感，并且飞机的座舱压力下降率在正常情况下基本都能满足要求，很少有因座舱压力下降率超标引起飞行员不舒适的情况，因此本文仅就座舱压力增长率进行讨论。现在飞机的座舱压力增长率要符合GJB1193-91《飞机环境控制系统通用规范》的要求，即不大于0.6

4、7kPa/s。而目前有些飞机的座舱供气流量瞬间变化幅度很大，并且要完成各种空中特技，其间时常伴随座舱压力增长率短时间超标的情况，甚至出现压耳现象，下面通过事例详细说明。73两种情况下座舱压力增长率超标第一种情况：飞机在地面加力起飞过程中出现座舱压力增长率超标，某飞机试飞时，为实现短距离起飞，飞机在地面猛然加力，由于通往座舱的供气管路没有设限流装置，座舱供气流量瞬间大幅度增加，在约3秒内由100kg/h增加到900kg/h，这时座舱压力增长率急剧增加，超出0.67kPa/s的要求，持续时间约4秒，最大值2.2kPa/s，在地面座舱余压值最大达到10kPa（设计要求不超过4.0kPa）。为此，在

5、厂内进行了模拟试验。地面条件下，座舱供气量在4秒内从约100kg/h增加到900kg/h，这时座舱压力增长率超出0.67kPa/s，持续时间约2秒，座舱压力最大值为2.3kPa/s。试验时，座舱供气流量与时间的关系如（图1）所示，座舱压力变化率与时间的关系如图2所示。对此我们进行了有关理论计算，如下。因为座舱内空气压力和温度均在常压常温范围内，因此座舱内空气可作为理想气体来处理，其压力p、温度T和座舱内空气的体积V满足理想气体状态方程：其中：p：座舱内空气的压力，即座舱压力，单位：kPav：座舱内空气的体积，即座舱容积，单位：m3n：座舱内空气的摩尔数A：座舱内空气的质量，单位：kg7T：热

6、力学温标，其单位为K（开尔文）。由于座舱供气流量是在短时间内增大到某一值，可以认为座舱的排气量和泄漏量在这一瞬间保持不变。所以可以近似取那一段时间内座舱供气流量的平均变化量。例如：厂内模拟试验时，座舱供气流量在短时间内每秒的平均变化量为200kg/h，即：=0.0555kg/s，此时的座舱压力变化率为：由此可见，座舱供气流量的瞬间增加幅度对座舱压力增长率影响很大。因此，主机厂所立即采取措施，增加座舱供气限流装置，减小座舱供气流量瞬间增加幅度，同时新航集团也采取了一些措施，经飞行验证，效果良好，在飞机加力起飞时，座舱供气流量的变化幅度明显减小，在3秒内由100kg/h增加到不足700kg/h，

7、这时座舱压力增长率虽然也超标，但其最大值为1.2kPa/s，持续时间约2秒。第二种情况：在飞机大速度长时间俯冲过程中出现座舱压力增长率超标。该飞机在试飞过程中，有一试飞科目，要求飞机长时间大速度俯冲，从高空15km以250m/s的垂直速度俯冲至5km以下。实际飞行情况是，当飞机从15km俯冲至6km时，开始出现了座舱压力增长率超标，即座舱压力增长率超过0.67kPa/s。7针对这种情况在厂内进行试验，模拟飞机