一种应用于飞机环境控制系统的混合室的制作方法

本发明涉及飞机环境控制系统，特别涉及一种应用于飞机环境控制系统的混合室。

背景技术：

混合室作为运输类飞机环境控制系统的重要部件，它将来自空调组件的新鲜空气和来自客舱的再循环空气混合均匀，送入驾驶舱、客舱区域，实现驾驶舱、客舱的温度调节。由于两股气流温度、压力均存在差异，混合过程中会有紊流、漩涡等而形成明显的空气动力性噪声，并有冷凝水析出。另外，环境控制系统混合室上游制冷组件中涡轮处产生的噪音会明显的影响到下游，传播到混合室处与混合室处自身产生噪声进行叠加，使得系统在混合室处噪声问题不容忽视，需要进行有效控制，而混合室下游管路次生噪声量级相对较小，不需要做单独降噪处理。

目前，运输类飞机上环境控制系统中的混合室设计一般仅能保证气流温度混合均匀的性能，本身没有降噪设计，使得系统在此处形成的气流噪声不能及时得到控制，对于小型客机，布置空间有限，会使得混合室处噪声对舱内影响程度更为明显，甚至会影响座舱的舒适性。另外，大部分飞机混合室没有排水处理，有个别飞机有简单的排水口设置，但是除水效果欠佳，会存在混合室内因冷凝水存在导致的细菌滋生问题，如果被混合气流带到座舱则会影响舱内空气品质。

技术实现要素：

本发明的目的：提供一种具有降噪排水功能的应用于飞机环境控制系统的混合室。

本发明的技术方案：一种应用于飞机环境控制系统的混合室，其特征为：所述的混合室内设置有两层消音层，所述的消音层为铝制微穿孔板。

优选地，所述的混合室包括预混合管路和混合室本体，预混合管路与进口和混合室本体连通，在预混合管路内设置有扰流板，扰流板将预混合管路均分为两部分。

优选地，扰流板厚度为1-2mm。

优选地，所述的扰流板和混合室为铝制材料。

优选地，在混合室的底部设置有排水口。

优选地，混合室外壳与外层消声层之间间隔10mm，外层消声层和内层消声层之间间隔20mm。

优选地，铝制微穿孔板上开孔直径为Φ0.8mm，外层和内层消声层穿孔率分别为2％和5％，消声层厚度均为0.8mm。

优选地，开孔分布为错排均匀布置。

本发明的有益效果：本技术方案使得飞机环境控制系统中混合室内气体温度混合均匀性更好，能够有效降低混合室内气流噪声，并且可以有效排除混合室内形成的冷凝水，使得从混合室出来供往驾驶舱和客舱的空气品质得到提升。

附图说明

图1混合室结构示意图

图2a预混合管路组成俯视图

图2b预混合管路组成侧视图

图3扰流板8形状示意图

图4a混合室本体组成俯视图

图4b混合室本体组成侧视图

图5金属支撑形式示意图

图6消声层上微穿孔分布示意图

图7混合室本体进口段消声层开孔处密封铝板

图8混合室本体驾驶舱供气出口段消声层开孔处密封铝板

具体实施方式

根据飞机环境控制系统中空气分配原理和飞机上布置空间限制等，通常混合室结构形式进出口设置情况等会存在差异。一般情况下，混合室典型功能进出口应包括两个制冷供气入口、两个再循环供气入口、座舱供气出口，有的还包括地面通风入口、应急通风入口。现在以一种包含典型功能接口的混合室为例，进行技术方案说明，但本发明技术不限于此例展示的混合室结构形式：

如图1所示，由于布置于地板下，布置空间有限，并且兼顾维修性考虑，本发明所提的混合室结构由预混合管路1和混合室本体2两部分组成，二者的空间结构尺寸主要是以有利于温度混合均匀性进行确定。预混合管路1和混合室本体2以法兰盘通过螺接的方式进行连接，图中螺栓、螺母和垫圈组件未显示，中间以密封垫3密封，除了密封垫采用橡胶材料外，其他所有结构材料均为铝。预混合管路1和混合室本体2具体结构形式如下：

如图2a、图2b所示，预混合管路均由厚度为1～2mm的铝板组成，为左右完全对称结构，包含左再循环供气入口4、右再循环供气入口5、左制冷供气入口6、右制冷供气入口7，用于与混合室本体进口相连的出口9，在预混合管路内设置一个厚度为1～2mm的扰流板8，形状如图3所示，将预混合管路均分成两部分，扰流板与预混合管路焊接在一起，将两侧气流完全分隔开，到进入混合室本体进口处再汇合。经过仿真计算表明该预混合管路能够使上四路气流混合达到良好的预先混合效果，而且气流经过预混合管路后，流场变得比较规则，呈现出相对扰流板近似对称分布的趋势。

如图4a、图4b所示，混合室本体进出口包含：与预混合管路出口9对接的一个进口10、左客舱供气出口11、右客舱供气出口12、驾驶舱供气出口13、带集水凹槽的排水口14。混合室本体内还包含两层微穿孔板消声层15和16，混合室外壳与外层消声层16之间间隔10mm，外层消声层16和内层消声层15之间间隔20mm，为保证结构强度，可以在外层消声层16与混合室外壳之间、两层消声层之间均设置金属支撑，结构及布置形式可参考如图5所示的半工字型金属支撑19、20，金属支撑与两端结构可采用点焊固定。具体金属支撑形式、数量和位置由强度设计要求确定，以满足各层结构强度设计要求，并保证各个结构面强度和消声层之间空气层厚度均匀。

上述混合室本体外壳采用1.5mm厚的铝板，两层消声层均为厚度0.8mm的铝板，消声层上开孔直径为Φ0.8mm，外层和内层消声层穿孔率分别为2％和5％，开孔分布为错排均匀布置，如图6所示。本发明的消声原理主要是利用混合室内气流在双层消声层上微穿孔中的摩擦损失将声能转化为热能进行消声的。当选择不同的穿孔率和板厚不同的腔深，就可以控制消声器的频谱性能，使其在需要的频率范围内获得良好的消声效果。因此，上述消声层厚度、穿孔率，以及消声层之间、消声层与混合室外壳之间的间隙等参数仅供参考，均可以根据不同飞机的实际设计要求或限制，如降噪要求、布置空间等，进行适应性调整。

需要注意的是：在混合室本体各个进出口处双层消声层开孔处，即双层消声层之间、以及外层消声层与混合室外壳之间端面用厚度1mm的铝板，所述的铝板为圆柱面或多边形环面、圆环面，进行封堵以防止气体窜流，其中：采用圆柱面形式进行封堵的是左客舱供气出口11和右客舱供气出口12处，直接分别与两个出口管路连通成一体，如图4a中的局部剖切图A；而采用环面形式封堵的是进口10和驾驶舱供气出口13处，两处相应的环面结构如图7和图8所示中多边形环状密封板17和圆环状密封板18。注意保证各个封堵处气流的有效流通面积，避免在进出口处形成气流速度突变，产生空气振动，从而保证良好的消声效果。

此外，在混合室底部，以相对飞机上占位最低点为宜，设置的带集水凹槽的排水口5，其通径是根据混合室内气流混合热平衡后冷凝水析出情况计算以及漏气量指标限制等综合确定，不能随意扩大，否则会导致混合室处气体在排水口处泄漏量过大，浪费飞机环境控制系统气源，还会影响消声层消声效果。

本发明的除水原理是：带集水凹槽的排水口5与上述消声层15和16之间的空腔综合作用下，可以使混合室内气流混合时形成的冷凝水和进口气流自带的游离水等有效聚集在混合室下方的凹槽内，再由排水口5排出，有利于混合室结构防腐蚀，以及避免细菌滋生影响混合室供气出口空气品质，有利于延长混合室使用寿命，尤其在高温、高湿外环境下使用时此优势更为显著。

上述除了排水口5外的所有进出口通径均按照航标对空气分配管路内气流速度要求以及各出口流量需求进行设置，进出口与上下游管路连接方式不限于法兰盘形式，可以根据飞机上布置空间及环境控制系统原理、经济性等方面综合考虑确定，比如选择凸凹接头+卡箍形式。

另外，上述双层消声层上的微小开孔导致气流在此形成的射流还有利于混合室本体内气流温度混合均匀以及气流水分析出。为了促进除水和保护混合室内结构，可以在混合室本体外壳内壁、消声层内外表面均涂一层防水涂层。

本发明混合室设计技术经过温度均匀性试验和噪声测试试验表明所采用的结构形式能够很好的满足温度混合均匀性要求，降噪效果明显，并且能有有效排出混合室内形成的冷凝水。此外，由于在混合室内设置消音层进行降噪，避免了在空气分配系统其他位置单独增加消音器，既节省了布置空间，又有利于系统减重。