A levegőkeringető rendszer (ACM, air cycle machine) egy hűtőberendezés, amely a túlnyomásos gázturbinás repülőgépek környezet-szabályozó rendszerének (ECS) része. Általában egy repülőgép két vagy három ilyen ACM-mel rendelkezik. Minden ACM-et és annak alkatrészeit gyakran légkondicionáló egységnek neveznek. A levegőkeringető hűtési folyamat levegőt használ fázisváltó anyag, például freon helyett a gázciklusban. Nincs hűtőközeg kondenzációja vagy elpárolgása, és a folyamatból kilépő hűtött levegőt közvetlenül a kabin szellőztetésére vagy az elektronikus berendezések hűtésére használják.

Története A levegőkeringető gépeket először a 19. században fejlesztették ki hajók hűtésére. A technika egy fordított Brayton-ciklus (egy gázturbinás motor termodinamikai ciklusa), és Bell Coleman-ciklusnak vagy levegő-standard hűtési ciklusnak is nevezik.

Műszaki részletek bélyegkép|jobbra|250px|Levegőkeringető gép egy Szuhoj Superjet 100 fedélzetén A szokásos kompresszió, hűtés és expanzió, amely bármely hűtőciklusban megfigyelhető, az ACM-ben egy centrifugális kompresszor, két levegő-levegő hőcserélő és egy expanziós turbina segítségével valósul meg.

A motorokból, egy segédhajtóműből vagy földi forrásból származó levegő, amely meghaladhatja a 150 °C-ot és körülbelül 220 kPa (32 psi) nyomáson is lehet, egy elsődleges hőcserélőbe jut. A környezeti hőmérsékleten és nyomáson lévő külső levegőt hűtőközegként használják ebben a levegő-levegő hőcserélőben. Miután a forró levegőt lehűtötték, egy centrifugális kompresszor összenyomja. Ez a kompresszió felmelegíti a levegőt (a levegő maximális hőmérséklete ezen a ponton körülbelül 250 °C), és elküldik a másodlagos hőcserélőbe, amely ismét külső levegőt használ hűtőközegként. Az első hőcserélőn keresztül történő előhűtés növeli az ACM hatékonyságát, mert csökkenti a kompresszorba belépő levegő hőmérsékletét, így kevesebb munkára van szükség egy adott levegőtömeg összenyomásához (az egy adott aránnyal történő gáz összenyomásához szükséges energia növekszik a bejövő gáz hőmérsékletének emelkedésével).

Ezen a ponton a sűrített, lehűtött levegő hőmérséklete kissé magasabb, mint a külső levegő környezeti hőmérséklete. A sűrített, lehűtött levegő ezután áthalad az expanziós turbinán, amely a levegőből hőt von ki tágulás közben, lehűtve azt a környezeti hőmérséklet alá (-20 °C-ig vagy -30 °C-ig). Az ACM képes 0 °C alatti hőmérsékletre hűtött levegőt előállítani még akkor is, ha a külső levegő hőmérséklete magas (mint például a repülőgép álló helyzetben, meleg éghajlaton történő parkolásakor). Az expanziós turbina által kivont munka egy tengelyen keresztül továbbítódik, hogy megforgassa az egység centrifugális kompresszorát és egy bemeneti ventilátort, amely beszívja a külső levegőt a hőcserélőkhöz a földi üzemeltetés során; repülés közben torlónyomást használnak. A légkondicionáló egység energiája a bejövő levegő nyomásának csökkenéséből származik a rendszerből kilépő hűtött levegő nyomásához képest; jellemző eltérések körülbelül 210 kPa (30 psi) és körülbelül 76 kPa (11 psi) között vannak.

A következő lépés a levegő páramentesítése. A levegő hűtése következtében a benne lévő vízgőz köddé kondenzálódott, amelyet egy ciklonikus szeparátorral lehet eltávolítani. Történelmileg a szeparátor által kivont vizet egyszerűen a fedélzeten kívülre engedték, de az újabb ACM-ek a vizet a hőcserélők külső levegő beömlőnyílásaiba permetezik, ami nagyobb hőkapacitást biztosít a hűtőközegnek és javítja a hatékonyságot. (Ez azt is jelenti, hogy az ACM üzemeltetése egy gurulóúton parkoló repülőgépen nem hagy tócsát.)

A levegőt most egy keverőkamrában kis mennyiségű, nem kondicionált motorlevegővel lehet kombinálni. Ez felmelegíti a levegőt a kívánt hőmérsékletre, majd a levegőt a kabinba vagy az elektronikus berendezésekhez vezetik.

Gyártók Az ACM főbb gyártói: Honeywell Aerospace, Liebherr Aerospace, Collins Aerospace, PBS Velka Bites.

Rendszerek típusai A levegőkeringető rendszer típusai a következők lehetnek:

Egyszerű ciklus Ez a típus egy turbinából és egy ventilátorból áll, amelyek egy közös tengelyen helyezkednek el.

Kétkerekes bootstrap Ez egy turbinát és egy kompresszort foglal magában egy közös tengelyen.

Háromkerekes Ebben a konfigurációban egy turbina, egy kompresszor és egy ventilátor található egy közös tengelyen.

Négykerekes/kettős orsós Ez a legösszetettebb típus, amely két turbinából, egy kompresszorból és egy ventilátorból áll egy közös tengelyen.

Rövidítések A berendezésre különbözőképpen hivatkoznak, mint PAC, air conditioning pack vagy A/C pack, de nincs egységes álláspont a származásuk és jelentésük tekintetében:

Pack A package (csomag) rövidítéseként használják, pneumatikus és nem pneumatikus rendszerekre egyaránt alkalmazzák (Boeing, Airbus, Embraer, Bombardier és Lockheed).

PAC Mozaikszóként szerepel, jelentése lehet Passenger Air Conditioning (utas légkondicionálás) vagy pneumatic air conditioning (pneumatikus légkondicionálás) (utóbbi legalább egy üzleti repülőgép-beszállító rendszereinek vezérlőpultjain megtalálható).

PACK Mozaikszó, jelentése pneumatic air cycle kit (pneumatikus légciklus készlet) vagy pressurization & air conditioning kit (nyomás- és légkondicionáló készlet).

Jegyzetek

Források

https://www.pbs.cz/en/Aerospace/Environmental-Control-Systems

Kategória:Repülőgépek szerkezeti elemei