写了几段又删掉了,因为以前有这篇《引气:发动机“泵”出的“3高”气体》,把现在想表达的一些东西写得比较清楚了。所以搬运了,附在本文末位分割线下方。这篇等于是补充一些新的点子。
01 pneumatic=高压气源
ATA 36章的名字是pneumatic,这个词一般被翻译成“气源”。其实我心里不太满意这个翻译。我们中文里的“气源”,字面理解下来,只是“气体的来源”、“气体的提供者”,对于气体的属性并没有规定。
但是,你翻一下英文词典就知道,pneumatic是专门指高压气体的,它是指“以高压气体为动力”、“使用高压气体”的意思。所以并不是随便什么“气源”都配得pneumaic这个名字。比如说空调车和廊桥空调,提供的是“气源”吧,能不能换个接头,接到地面气源接口,用来起动发动机呢?当然不能!空调车的空气是微风拂面,而专门用来起动发动机的“气源车”能把胖子吹成筷子。
突然想起来,A320的地面气源接口就叫HP connector,空调接口就LP connector,贴切啊。要不,pneumatic就翻译成“高压气源”吧?多俩字,更准确。
02 引气=引出的空气
高压气源,如果来自发动机,那就是从它的压气机侧壁上开口子,引出来的,所以“引气”这个译法很妙。bleed air是把空气类比于血液,也很妙。
引出来的空气是高压高温的。多高呢?压气机是由串起来的增压级构成的(每一级有静止的叶片盘和转动的叶片盘),压力和温度都是逐级升高,如果在最末级,也就是压气机出口,有些发动机可以达到800℃和300 psi以上,这对于任何一个用户系统都是无法承受的。
所以通常要在合适的位置上开口,并且通常也要经过调节(降温、减压)才能提供给用户。完成这个任务的机构是附着在发动机核心机外部的一整套的附件,它就像一个与上游原料直接相连的“引气工厂”,工厂的出口叫PRV或者PRSOV。我写过这篇《A320引气工厂:左侧高温为何关闭右空调?》,其中有一段用了比喻的方法,介绍发动机引气系统的工作原理。
03 几个特殊的用户
大部分的用户,可以接受200℃、40-60 psi的引气。因此,PRV或PRSOV下游的引气就是这个数值。但是有一些用户是例外的。
例外之一、空调系统,核心的参数是温度,必须有专门的类似于“室外机”的机构,把200℃的引气降低到20℃,这就是“空调组件”。在这个意义上,尽管客舱内的气温比万米高空的大气(-50℃左右)可以高出70℃之多,但是空调组件干的却是制冷而不是制暖的活儿。
例外之二、大翼防冰。铝合金的大翼前缘只能承受150℃的加温,因此不同的飞机用了不同的方案来限制加温时间,B737用了过热电门来实现自动关断,A320只允许工作30秒,参见《大翼前缘大脾气:怕冷怕热爱挑剔》。
例外之三、发动机前缘。这是唯一不使用调节后引气的用户。以CFM56-5B为例,它在高压压气机的第5级(不是最后一级因此温度和压力不是最高)开了口子,此处的高压气体不经过降温、减压,而直接引入到发动机进气道前缘。与大翼前缘不同,发动机进气道的材料是更加抗撞击的不锈钢,能承受更高的温度。
04 以PRV为界,引气分两种
因此,根据用户的不同,以PRV或PRSOV为界,从发动机压气机出来的引气有两种。一种是调节过的,我们通常所说的ENG BLEED,就是它,所谓引气超压、超温,都是指调节失败了。另一种是没有调节过的,专门用于发动机进气道前缘的除冰防冰。
B787使用的GEnx-1B发动机,不再输出调节后的引气,但是它同样需要对进气道前缘进行除冰防冰,所以,它只有第二种发动机引气。
传统发动机提供给空调的引气,它是没有的;电动压气机取代了发动机压气机,因此空调更加洁净,滑油污染的隐患就没有了;传统上由发动机压气机提供引气的那些用户,除了发动机进气道防冰之外,几乎都交给了电动压气机。
你看它的FCOM,对引气系统只有一页纸的介绍,实在没什么可讲的。
【旧文重读】
发动机“泵”出的“3高”气体
引气,英文bleed air,假如重新规定译名的话,你是否会考虑“流气”?毕竟,bleed的基本含义是“流血”,bleed air从发动机里出来的场景,像极了验血时插入手臂的针管里流出血液。
针管里的血液,当然不是由外部的动力“引”出来的,即使当我们使用“抽血”这个词时,事实上只是通过“抽”针管的动作,在人体外部产生一个小小的真空区域,从而在人体内外建立更大的压力差:内部始终有心脏在推动血液;外部在平常有大气压,在真空时则完全没有压力。
归根结底,血液是从人体内部、由心脏“泵”出来的。类似地,引气是从发动机内部、由它的核心部件——压缩机“泵”出来的。事实上,把发动机(尤其是压气机)理解成一个“气泵”,将有利于理解关于发动机的种种故事。
不难想象,发动机这只气泵,把低温、稀薄的空气加工成了高温、高压、高速(高流量)的气体,并通过专门的管道推向飞机的其他系统。这些系统,是引气系统的用户系统。
正是由于发动机引气的“3高”属性,它有以下使用价值:
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高温意味着热量:热防冰(发动机进气道、大翼前缘、某些飞机的“总温探头”等等)、空调系统
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高压意味着动力:发动机起动(给其他发动机)、各种气动泵、液压系统增压、水箱增压、空调系统(客舱增压)
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高速意味着充足的空气:空调系统
细心的读者,可能看到在这个列表里“空调系统”出现了3次。是的,发动机引气太重要,离开了它,空调就不能工作了,飞机就要趴窝。
当然了,当引气刚刚离开发动机的时候,这“3高”都实在有点高,以至于无法直接提供给用户系统。因此就有了用于温度调节、压力调节、流量调节的各种机械部件和结构。事实上,这些“调节”,都是“降低”和“稳定”。
当引气完全离开发动机时,压力大约是40 psi,略高于家庭轿车轮胎的正常压力(35 psi),温度大约为200 ℃,足以对人体造成高温烫伤。