一种大型飞机用数字式座舱压力调节方法及系统与流程

本发明属于飞机座舱压力调节，具体涉及一种大型飞机用数字式座舱压力调节方法及系统。

背景技术：

1、目前，飞行过程中当飞机供气流量变化时，飞机座舱内的气流容易出现不可控状态，舱内气体不能及时从特定位置排出，导致舱内、外气流循环异常，造成乘员乘坐舒适度降低。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供了一种大型飞机用数字式座舱压力调节方法及系统。本发明能实现控制座舱高度、座舱高度变化速率和座舱内空气排气流量分配的目的。

2、本发明的技术方案是：一种大型飞机用数字式座舱压力调节方法，采集机上系统和座舱压力信号解算目标压力；基于目标压力解算目标流量；基于目标流量根据预设的排气流量分配比例解算排气活门ⅰ和排气活门ⅱ的排气流量；基于排气活门ⅰ、ⅱ的排气流量解算排气活门ⅰ、ⅱ的打开角度控制流出座舱的空气流量比例。

3、前述的大型飞机用数字式座舱压力调节方法中，目标压力的解算为：通过机上系统和座舱压力信号计算下述参数：

4、a)座舱与外界大气最大压差；

5、b)座舱目标压力与实际压力的差值；

6、c)座舱压力变化率限制范围；

7、d)飞机各阶段的座舱压力制度；

8、按照a)＞b)＞c)＞d)优先级顺序选择相应参数作为目标压力。

9、前述的大型飞机用数字式座舱压力调节方法中，目标流量通过下述公式解算：

10、

11、式中：△pc(t)为当前控制回路中座舱目标压力和实际座舱压力之间的差值；

12、△pc(t-1)为上一控制回路中座舱目标压力与实际座舱压力的差值；

13、w(t)为当前控制回路中的目标流量；

14、w(t-1)为上一控制回路中的目标流量；

15、d为控制增益，t为样本时间，ta为时间常数。

16、前述的大型飞机用数字式座舱压力调节方法中，排气活门ⅰ、ⅱ的打开角度的解算如下：

17、按照下述公式可以计算出排气活门的有效流通面积：

18、f＝w*ε/(pc*μ)

19、式中：

20、f为活门有效流通面积；

21、w为目标流量；

22、ε为排气流量分配比例；

23、pc为当前座舱压力；

24、μ为系数；

25、根据排气活门的有效流通面积，通过cfd仿真计算得到排气活门实际角度与排气活门有效流通面积之间的关系，进而计算出排气活门的打开角度。

26、一种如前述的大型飞机用数字式座舱压力调节方法用的数字式座舱压力调节系统，包括：

27、座舱压力控制器，用于根据机上系统和座舱压力信号解算排气活门ⅰ、ⅱ的打开角度；

28、排气活门ⅰ，用于控制流出座舱的空气流量；

29、排气活门ⅱ，用于控制流出座舱的空气流量；

30、压力传感器，用于采集座舱压力信号。

31、前述的数字式座舱压力调节系统中，所述的座舱压力控制器包括两个独立的自动控制通道，用于独立解算排气活门ⅰ、ⅱ的打开角度作为冗余备份。

32、前述的数字式座舱压力调节系统，还包括座舱压力控制面板，座舱压力控制面板上集成有“自动/手动”切换模块和手动控制模块；“自动/手动”切换模块，用于自动控制通道和手动控制通道之间的转换；手动控制模块用于切换至手动控制通道时手动控制排气活门ⅰ、ⅱ的打开角度。

33、前述的数字式座舱压力调节系统中，自动控制通道上设有安全活门，用于实现座舱的正/负压差限制功能。

34、本发明的优点是：本发明通过座舱压力控制器的自动控制通道a或b采集机上系统和座舱压力信号，按照预先设定好的压力制度，将压力控制经过逻辑解算为排气活门角度控制，同时按照预定的排气流量分配比例解算排气活门ⅰ和排气活门ⅱ的排气流量，与排气活门通过rs422通信交互信息，进而控制排气活门ⅰ和排气活门ⅱ的打开角度，通过改变排气活门ⅰ和排气活门ⅱ的打开角度大小控制流出座舱的空气流量比例，从而达到控制座舱高度、座舱高度变化速率和座舱内空气排气流量分配的目的。本发明系统具备三余度控制功能，包括了2路自动控制通道和1路手动控制通道，更加安全可靠。

35、本发明通过数字式座舱压力调节系统对座舱空气排气流量分配，实现基于乘员舒适度的座舱空气流动的精确调节，有效提升了乘坐体验和舒适度。

36、本发明数字式座舱压力调节系统的主要功能是在飞行和地面操作期间，自动控制包含驾驶舱、座舱和货物/安装区域的飞机加压部分的舱室压力，使其达到安全和舒适的水平。

37、同时实现前后排气活门之间的流量按比例分配功能，提高了排气活门的经济性和通用性，保证飞机高空飞行时机组乘员的安全，提升机组乘员高空飞行时的舒适性，避免机组乘员发生高空减压症。

38、本数字式座舱压力调节系统的主要功能是在飞行和地面操作期间，自动控制包含驾驶舱、座舱和货物/安装区域的飞机加压部分的舱室压力，使其达到安全和舒适的水平。

39、同时实现前后排气活门之间的流量按比例分配功能，保证飞机高空飞行时机组乘员的安全，提升机组乘员高空飞行时的舒适性，避免机组乘员发生高空减压症。

技术特征：

1.一种大型飞机用数字式座舱压力调节方法，其特征在于，采集机上系统和座舱压力信号解算目标压力；基于目标压力解算目标流量；基于目标流量根据预设的排气流量分配比例解算排气活门ⅰ和排气活门ⅱ的排气流量；基于排气活门ⅰ、ⅱ的排气流量解算排气活门ⅰ、ⅱ的打开角度控制流出座舱的空气流量比例。

2.根据权利要求1所述的大型飞机用数字式座舱压力调节方法，其特征在于，目标压力的解算为：通过机上系统和座舱压力信号计算下述参数：

3.根据权利要求1所述的大型飞机用数字式座舱压力调节方法，其特征在于，目标流量通过下述公式解算：

4.根据权利要求1所述的大型飞机用数字式座舱压力调节方法，其特征在于，排气活门ⅰ、ⅱ的打开角度的解算如下：

5.一种如权利要求1-4任一所述的大型飞机用数字式座舱压力调节方法用的数字式座舱压力调节系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的数字式座舱压力调节系统，其特征在于，所述的座舱压力控制器包括两个独立的自动控制通道，用于独立解算排气活门ⅰ、ⅱ的打开角度作为冗余备份。

7.根据权利要求6所述的数字式座舱压力调节系统，其特征在于，还包括座舱压力控制面板，座舱压力控制面板上集成有“自动/手动”切换模块和手动控制模块；“自动/手动”切换模块，用于自动控制通道和手动控制通道之间的转换；手动控制模块用于切换至手动控制通道时手动控制排气活门ⅰ、ⅱ的打开角度。

8.根据权利要求6所述的数字式座舱压力调节系统，其特征在于，自动控制通道上设有安全活门，用于实现座舱的正/负压差限制功能。

技术总结
本发明公开了一种大型飞机用数字式座舱压力调节方法及系统。采集机上系统和座舱压力信号解算目标压力；基于目标压力解算目标流量；基于目标流量根据预设的排气流量分配比例解算排气活门Ⅰ和排气活门Ⅱ的排气流量；基于排气活门Ⅰ、Ⅱ的排气流量解算排气活门Ⅰ、Ⅱ的打开角度控制流出座舱的空气流量比例。本发明能实现控制座舱高度、座舱高度变化速率和座舱内空气排气流量分配的目的。

技术研发人员：李帅涛,任世浩,刘云阁,孙胜利,许燕飞,刘颍龙,张建伟,宋钊杰,陈冰
受保护的技术使用者：新乡航空工业(集团)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15