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[1-19通用] 空气为何“弥散”:盘点飞机上的各种Diffuser

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发表于 2020-12-12 06:00:03 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 美国


空气为何“弥散”:盘点飞机上的各种Diffuser-1.jpg


Diffuse: sspanad over a wide area。弥散:一种物质在另一种物质或者在空间中由聚合而发散、扩张或蔓延。想象一滴墨水滴入水中所发生的现象,用的就是diffuse这个词。光的散射、烟雾的缓慢扩散也用这个词。


飞机内部、外部的空气,常常有需要diffuse的时候。名为Diffuser的部件,总是把气体从狭处带向宽处,最常见的形式就是一段扩张管道。但是当它出现在不同的系统、不同的位置上,作用又是不一样的,并不总是能一概地翻译成“扩压器”。


01 驾驶舱座椅下方


首先是驾驶舱里的这个underseat diffuser。


由空调组件(pack)生产的“调制空气”(conditioned air),经过管道系统,从不同类型的出口进入驾驶舱。有的只是普通的outlet;有的叫gasper,这是可以旋转而调节开度的类型;有的叫outlet valve,这是可以通过钢索实现开和关的类型;而座椅下方的是diffuser。一共有这4种类型。


Diffuser,使空气缓慢而均匀地流出,但是流量、压力、速度这些参数都不重要。这个部件安装在飞行员座椅下方的地板上。


空气为何“弥散”:盘点飞机上的各种Diffuser-2.jpg


下面这张图片,展示了副驾驶侧脚蹬上方的一角,未拉出的windshield air钢索手柄、拉出的foot air钢索手柄和gasper出口。Gasper出口的调节机构与相机的光圈有相似之处,旋转它即可以改变通风量。


空气为何“弥散”:盘点飞机上的各种Diffuser-3.jpg


02 风挡下方


风挡需要“取暖”吗?需要的。为了防冰,可以使用电加热;但如果在驾驶舱这一侧起雾了,那么要做的就和汽车驱雾一样:开暖风。拉出windshield air的钢索手柄,调制空气通过一个diffuser而均匀地向上弥散。


空气为何“弥散”:盘点飞机上的各种Diffuser-4.jpg


空气为何“弥散”:盘点飞机上的各种Diffuser-5.jpg



03 客舱侧壁


与驾驶舱里机组座椅下方的diffuser相应,客舱侧壁也有diffuser。某些资料里把这个部件翻译成“扩压器”,这似乎暗示它是用于控制空气压力的。不过,它的实际职能一是让空气更缓慢、更均匀地流出,二是降低噪音。扩张的管道,有助于降噪。


空气为何“弥散”:盘点飞机上的各种Diffuser-6.jpg


04 冲压空气出口


冲压空气不会进入飞机内部。在相当于“室外机”的空调组件内部,来自外界环境的、温度较低的冲压空气,与来自发动机或APU的热引气发生热交换,带走热引气中的“废热”。


冲压空气的行进路线非常简单,它从位于翼身结合部、大翼前缘下方的管道入口进去,经过热交换器,再由空气循环机(ACM)的风扇驱动,从后方的管道出口逸出。但是在ACM风扇故障的情况下,冲压空气离开热交换器以后,可以直接冲开一个“风扇旁通单向活门”而逸出。要理解这段话,可以参照下图。


空气为何“弥散”:盘点飞机上的各种Diffuser-7.jpg


图片的右下角,展示了从管道出口往飞机前方看的情景。实际上,这段管道是两段拼接而成,而这两段外边还各自套着直径更宽的管道。换个角度来看是这样的——


空气为何“弥散”:盘点飞机上的各种Diffuser-8.jpg


外边的管道叫plenum(译为“集气管”),而相机所拍摄到的是里边的管道,叫diffuser。一段plenum与一段diffuser构成一个组件,因此手册上的表述是plenum/diffuser assembly;维修更换时往往也是作为一体更换。


部件的空间关系,从前往后依次是:ACM、二级组件(secondary plenum/diffuser assembly)、初级组件(primary plenum/diffuser assembly)、管道出口。以下图片展示这两个组件的细节。


空气为何“弥散”:盘点飞机上的各种Diffuser-9.jpg


空气为何“弥散”:盘点飞机上的各种Diffuser-10.jpg


冲压空气,进入管道以后的第一站是2个热交换器,然后进入plenum,被ACM风扇所驱动,最后通过diffuser离开管道。在气体流动的方向上,diffuser的截面是扩张的,因而气体是“弥散”的,这是被叫做diffuser的缘故。


亚音速气流在扩张管道里减速增压,因而这个diffuser有时也被译为“扩压管”。这似乎暗示它的作用在于增加气流的压力,是这样的吗?设计者的意图无从考察,但至少我们可以指出:增压的空气有利于确保单向活门的关闭,而确保单向活门关闭是非常重要的。


假如单向活门打开或者丢失,那么冲压空气可以绕过ACM风扇而溢出;而失去了ACM风扇的驱动作用,冲压空气的流量将会大为降低;从而也就意味着它能从热引气中带走的废热减少了、空调的制冷效果也就下降了。


在空中,由于冲压空气是作为高速的相对气流而进入冲压管道,本身就有足够的流量,所以单向活门的缺失通常不会明显影响空调的性能;但是在地面,没有了高速的相对气流,单向活门缺失将会让冲压空气近乎停滞,这与ACM风扇失效(例如叶片断裂)的结果是一样的。


下面这段分享给有余力的读者:对于B737NG而言,如果冲压空气不能从热引气中带走足够的废热,那么原本负责添加调温热空气的温控活门(TCV)即使被完全关闭了,最终的温度也无法充分地降下来;这与TCV发生内漏或不能完全关闭的结果是一样的。此时,负责诊断故障的ACCU会错误地认为是TCV发生了故障,并给出代码TCV。参见《头痛何以医脚:代码TCV,故障ACM》


有利于确保单向活门的关闭,这是把这段管道设计成扩张形状的主要好处。附带的也许还有减速(与机身表面的空气如何流动有关)、降噪(在地面时噪音小一些),但都不太重要。


05 APU进气道


外界空气先进入一段扩张管(diffuser),后进入另一段横截面积没有明显变化的“集气管”(plenum),最后进入压气机。扩张管起到了与发动机进气道类似的作用——使空气减速、增压,从能量的角度看,是使空气的动能转变成内能。


空气为何“弥散”:盘点飞机上的各种Diffuser-11.jpg


空气为何“弥散”:盘点飞机上的各种Diffuser-12.jpg



06 APU压气机


APU有两个离心式压气机(动力段的engine comspanssor和负载段的load comspanssor)。


压气机的叶轮(impeller)是“转子”,当它高速转动,把空气“甩”进压气机扩压器(comspanssor diffuser)。这个扩压器是“静子”,它是一个由许多等面积的扩张管道“单元”拼起来的圆环,每个单元是相邻叶片(vane)形成的通道。空气被从圆环的内圈“甩”向外圈,因此对于每个单元,横截面积是沿着气流方向扩大的,气流将会是减速、增压的。这样,扩压器就起到了把空气的动能转换成内能的作用。


空气为何“弥散”:盘点飞机上的各种Diffuser-13.jpg


空气为何“弥散”:盘点飞机上的各种Diffuser-14.jpg


空气为何“弥散”:盘点飞机上的各种Diffuser-15.jpg



07 发动机HPT叶片


对高压涡轮(HPT)的叶片进行孔探时,要留意叶片上的各个冷却孔是否有裂纹。尺寸较大的孔,是gill cooling hole,它是冷却空气从叶片内部往外流出、经过一个扩张管道(diffuser)之后的出口。


空气为何“弥散”:盘点飞机上的各种Diffuser-16.jpg


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08 起动机


一台发动机的起动机,使用外部气源、APU引气或对面发动机的引气,作为发动机转子的“第一推动力”。


气体有来源,也有去处。它冲击起动机内部的涡轮,使涡轮带动附件齿轮箱内部的齿轮组,将动力传递给高压转子。完成这一使命之后,离开涡轮,从exhaust diffuser离开起动机。显然,这个exhaust diffuser的作用与增压没有关系,翻译成“排气扩压器”似乎不太妥当,那么应当如何翻译好呢?


无论如何,这个位置总是比较脏,因此也是目视检查的重点。如果发现此处有滑油痕迹,说明起动机故障了。


空气为何“弥散”:盘点飞机上的各种Diffuser-18.jpg



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发表于 2020-12-12 21:52:44 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 中国上海
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发表于 2020-12-15 00:01:28 | 显示全部楼层 来自: 中国广东深圳
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