第 6.2節(jié)空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)
6．
2．1空氣循環(huán)制冷原理

空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)主要是采用由發(fā)動機(jī)引出的高溫高壓空氣經(jīng)過熱交換器初步冷卻后再經(jīng)過渦輪進(jìn)行膨脹，對外作功，空氣本身的溫度和壓力大大降低，由此獲得具有要求的溫度和壓力的冷空氣；渦輪帶動同軸的壓氣機(jī)、風(fēng)扇或其它裝置，這樣，高壓空氣中的熱能就轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功，從而達(dá)到降溫制冷的目的。

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2．2空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)類型

根據(jù)系統(tǒng)中采用的渦輪冷卻器的類型，空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)可分為三種類型：渦輪風(fēng)扇式（簡單式）制冷系統(tǒng)、渦輪壓氣機(jī)式（升壓式）制冷系統(tǒng)和渦輪壓氣機(jī)風(fēng)扇式（三輪式）制冷系統(tǒng)。
（一）渦輪風(fēng)扇式制冷系統(tǒng)
渦輪風(fēng)扇式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)又稱為簡單式制冷系統(tǒng)，其原理如圖 6-2所示。由發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)或座艙增壓器引出的高溫高壓空氣，先經(jīng)過初級熱交換器冷卻，然后在渦輪中膨脹降溫，供向混合室。在該系統(tǒng)中，渦輪、初級熱交換器串聯(lián)在一條主供氣管道上，渦輪所驅(qū)動的風(fēng)扇抽吸冷卻空氣經(jīng)過熱交換器。冷空氣經(jīng)水分離器除水后輸出，通過調(diào)節(jié)活門可以調(diào)節(jié)輸出空氣溫度。

1空氣 --空氣熱交換器 2渦輪風(fēng)扇 3溫度調(diào)節(jié)活門 4水分離器
圖 6-2渦輪風(fēng)扇式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)這種利用發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)引出的空氣作為氣源的渦輪風(fēng)扇式冷卻系統(tǒng)是目前最
簡單又是最輕便的一種冷卻系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：渦輪輸出功主要用來驅(qū)動風(fēng)扇，使其抽吸熱交換器冷邊的沖壓空氣，因此顯著地改善了熱交換器的性能；在地面停機(jī)及低速飛行時(shí)，系統(tǒng)同樣可以獲得相應(yīng)的制冷量。
當(dāng)飛行高度增加時(shí)，風(fēng)扇端負(fù)荷減小，使冷卻渦輪轉(zhuǎn)數(shù)增加，到達(dá)一定高度時(shí)會發(fā)生超轉(zhuǎn)，影響制冷效果并減小渦輪的壽命，所以這種系統(tǒng)使用高度受到一定限制。
（二）二輪式制冷系統(tǒng)渦輪壓氣機(jī)式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)又稱為升壓式制冷系統(tǒng)，其原理如圖 6-3所示。系統(tǒng)由兩級熱交換器、渦輪壓氣機(jī)式渦輪冷卻器構(gòu)成。高溫高壓引氣經(jīng)過調(diào)節(jié)后，通入初級熱交換器冷卻，流出初級熱交換器的空氣又進(jìn)入到壓氣機(jī)，經(jīng)過壓氣機(jī)后空氣的壓力和溫度都升高。然后空氣又流向第二級熱交換器進(jìn)一步冷卻。流出二級熱交換器的空氣又通向冷卻渦輪，在渦輪內(nèi)膨脹，空氣的溫度和壓力都進(jìn)一步降低。升壓式渦輪冷卻系統(tǒng)克服了渦輪風(fēng)扇式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)的缺點(diǎn)，提高了制冷效率。

1初級空氣熱交換器 2第二級熱交換器 3二輪式渦輪冷卻器 4溫度調(diào)節(jié)活門 5水分離器 6汽化器 7風(fēng)扇
座艙

圖 6-3升壓式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)
在高速飛行條件下，由于其渦輪膨脹比可比渦輪風(fēng)扇式冷卻系統(tǒng)大，故其制冷能力亦大；在相同制冷能力下，升壓式冷卻系統(tǒng)的供氣壓力或引氣量可以較小，使發(fā)動機(jī)耗油小，經(jīng)濟(jì)性好；升壓式冷卻系統(tǒng)的渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不像渦輪通風(fēng)式冷卻
系統(tǒng)的渦輪轉(zhuǎn)速變化大，渦輪壽命長。升壓式制冷系統(tǒng)的缺點(diǎn)是：直升機(jī)在地面停機(jī)狀態(tài)下或起飛滑跑時(shí)，必須采用專用的通風(fēng)風(fēng)扇，以抽吸冷卻空氣通過熱交換器。
（三）渦輪壓氣機(jī)風(fēng)扇式 (三輪式 )冷卻系統(tǒng)
三輪式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)原理如圖 6-4所示。

1初級空氣熱交換器 2第二級熱交換器 3三輪式渦輪冷卻器 4溫度調(diào)節(jié)活門 5水分離器 6汽化器
座艙

圖 6-4三輪式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)原理
從發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)供來的空氣經(jīng)過供氣調(diào)節(jié)裝置供向冷卻系統(tǒng)。熱空氣先經(jīng)過組合式熱交換器的初級熱交換器 ,獲得初步冷卻 ,而后經(jīng)過三輪冷卻裝置的升壓式壓氣機(jī)，溫度、壓力均提高了 ,再經(jīng)過組合式熱交換器的第二次級熱交換器冷卻，最后通過渦輪膨脹降溫而供向座艙；風(fēng)扇抽吸冷卻空氣經(jīng)過熱交換器，從而使整個(gè)系統(tǒng)獲得優(yōu)良的性能。