L'air est prélevé sur les compresseurs, puis il est refroidi par l'air provenant de l'entrée d'air dynamique. Après cela, il est comprimé et refroidi à nouveau par une turbine de détente. Lorsque finalement l'air est condensé, il se mélange à l'air de prélèvement de dérivation. Qu'est-ce que l'air de purge de dérivation?
En bref
L'air de prélèvement de dérivation est une fraction de l'air de prélèvement provenant du compresseur principal. Il est nommé ainsi car il ne traverse pas la machine à cycle d'air des packs comme le fait l'air de purge régulier.
Sur la photo suivante, cet air de purge de dérivation est identifié comme air de trim . Son but est d'être mélangé avec de l'air de prélèvement plus frais des packs pour moduler la température dans les différentes zones.
Le mixage est effectué par l'unité de mixage et de distribution (voir plus ci-dessous).
Utilisation d'air compensé sur la famille Airbus A320. (Source: Manuel de familiarisation et de formation ECS A319 / A320 / A321)
Boeing a ouvert une nouvelle approche pour la climatisation et la pressurisation en utilisant de l'air dynamique plutôt que de l'air purgé . Le premier avion avec cette approche est le B787, cela nécessite des compresseurs dédiés.
Détails
La climatisation et les systèmes de pressurisation des gros avions de ligne sont assez similaires. Voici la vue d'ensemble:
La climatisation et une partie de la pressurisation sont obtenues à l'aide du système de contrôle environnemental (ECS)
L'air de purge , l'air à haute pression prélevé sur les noyaux du moteur et l'APU, est très chaud.
Air du vérin , l'air frais à basse pression prélevé dans le ventre de l'avion, est utilisé pour refroidir l'air de prélèvement dans les échangeurs de chaleur. Cet air dynamique, qui se réchauffe au cours du processus, est rejeté dans l'atmosphère sans entrer dans la cabine. Un ventilateur est utilisé pour créer le flux d'air dynamique lorsque l'avion est au sol.
Les packs de climatisation sont principalement des machines à cycle pneumatique (rafraîchisseurs) qui reçoivent de l'air de prélèvement pré-refroidi et fournissent de l'air à température ambiante. Il existe généralement 2 ou 3 packs pour la redondance.
Une partie de l'air de prélèvement contourne l'ACM et peut être utilisée plus tard par l'unité de mélange.
L'air des packs va à l'unité de mélange et de distribution dont le rôle est de mélanger l'air des packs avec l'air déjà dans la cabine, et de livrer le résultat à différentes zones de l'avion.
L'unité peut faire varier la température en fonction des zones en mélangeant l'air de sortie des packs et en contournant l'air de purge . L'unité mélange également l'air de l'alimentation au sol lorsqu'elle est à la porte et que les moteurs et l'APU ne fonctionnent pas.
L'air dans la cabine est recirculé par deux ventilateurs ou plus qui le renvoient à l'unité de mélange.
Comme l'air est pompé dans l'avion par l'unité de mélange, l'air sort également de l'avion par une ou plusieurs soupape (s) de sortie . La quantité exacte d'air sortant de l'avion est contrôlée afin que la pression à l'intérieur de l'avion soit à la valeur requise.
Cette valeur est généralement exprimée en altitude cabine , c'est-à-dire l'altitude que nous trouverait cette pression dans l'atmosphère standard. La pression est d'environ 1013 hPa au niveau de la mer, puis diminue continuellement lorsque l'altitude augmente.
Cependant, l ' altitude de la cabine ne monte pas aussi haut que l'avion car il y aurait une pression d'oxygène insuffisante dans la cabine. L'altitude de la cabine est maintenue proportionnelle à l'altitude de l'avion, mais généralement la pression minimale est une valeur équivalente à 6 000 à 6 500 pieds.
Toutes ces les éléments sont pilotés par des contrôleurs qui peuvent être surveillés et programmés par l'équipage.
Regardons l'ECS de l'Airbus A320.
1. Emplacement des éléments
(Lorsqu'il n'est pas spécifié, la source des images est le A319 / A320 / A321 Manuel de familiarisation et de formation ECS)
2. Packs
Une vue d'un pack avec l'entrée d'air dynamique triangulaire (la sortie d'air dynamique a été supprimée):
Le pack comprend:
Deux échangeurs de chaleur air-air: principal (MHX) et primaire (PHX). L'air dynamique est utilisé comme fluide caloporteur pour les deux.
Un compresseur centrifuge (COMP) et une turbine (TURB). Ils composent la machine à cycle d'air (ACM) qui refroidit et réduit la pression de l'air de prélèvement.
Un réchauffeur (RH), un condenseur (COND) et un extracteur d'eau (WE) pour sécher l'air purgé.
3. Machine à cycle pneumatique
4. Fonctionnement du pack
Un pack fonctionne de cette façon:
L'air chaud de prélèvement haute pression est dirigé vers le PHX qui le refroidit un peu pour qu'il peut être traité plus efficacement par l'ACM.
De l'air refroidi est envoyé au compresseur. L'augmentation de la pression permet d'extraire plus de chaleur à l'étape suivante. L'air devient à nouveau très chaud.
De l'air chaud comprimé est envoyé au MHX qui évacue autant de chaleur que possible, peut-être en dessous de la température de l'air dynamique, ce qui est très bien au sol .
L'air frais, qui contient de la vapeur d'eau, va à un réchauffeur et un condenseur pour créer de l'eau liquide, l'eau est collectée par le séparateur d'eau. Cette eau est réinjectée dans l'air dynamique pour le refroidir avant d'être utilisée dans les échangeurs.
L'air frais fait enfin tourner la turbine qui en extrait l'énergie pour entraîner le compresseur et un ventilateur d'air dynamique. La perte d'énergie produit un air froid à basse pression qui peut être utilisé dans la cabine et le cockpit.
La température et l'humidité exactes de l'air fourni par le pack sont obtenues en mélangeant l'air de la turbine ACM, l'air plus froid du PHX et le air de purge de dérivation le plus chaud pris en amont du MHX.
L'extraction de l'eau est contrôlée en ajustant la température, de la même manière, du flux d'air passant par le condenseur.
L'air de prélèvement de dérivation est également fourni par le pack à l'unité de mélange pour le réglage de la température de la zone.
5. Extracteur d'eau
L'eau collectée est réinjectée dans le flux d'air dynamique.
6. Température et pression de l'air à chaque étape
FCV: Vanne de régulation de débit (entrée d'air de purge)
Vous avez presque la réponse à votre question; l'air de prélèvement est chaud, l'air comprimé prélevé sur les compresseurs du moteur. L'air de purge de dérivation se réfère ici à une partie de cet air qui est purgé du moteur, mais non acheminé à travers la machine à cycle pneumatique (pack). Quand l'air sort du pack, il fait vraiment froid. Le pilote a un bouton qui mélange l'air froid du pack avec l'air de dérivation chaud pour ajuster la température qui passe à travers les conduits réels; Ceci est similaire à la boîte de mixage dans une voiture.
Par exemple, dans cette image tirée de cette réponse sur SE Aviation, le L'air de purge du moteur entre dans le coin supérieur droit, et vous pouvez voir la ligne de dérivation de l'air de purge en haut du diagramme dans le tuyau étiqueté "air chaud".
Il y a 4 phases dans un moteur à combustion interne, même une turbine à gaz: sucer, presser, cogner, souffler .
Sucer: l'air est aspiré dans le moteur
Squeeze: L'air est comprimé par la turbine
Bang: L'air concentré est mélangé avec du carburant et s'enflamme.
Blow: Les gaz détendus du le carburant enflammé pousse l'arrière du jet
L'air de purge est retiré du moteur après pression mais avant bang
Le système de contrôle environnemental (ECS) qui fournit de l'air à la cabine utilise généralement l'air de purge des moteurs de la plupart des avions. La figure ci-dessous montre le système de purge de l'air du moteur dans un Boeing 767.
Image de Système de contrôle environnemental des avions commerciaux - Ingénierie Aspects de la qualité de l'air des cabines par Elwood H. Hunt et. al, de Boeing
L'alimentation principale en air de l'ECS provient généralement du compresseur, où l'air est prélevé dans des zones à haute / basse pression. Ceux-ci sont utilisés lors de différentes phases de vol.
L'air est parfois prélevé sur l'air de dérivation des moteurs à des fins de refroidissement. Au fur et à mesure que l'air est comprimé dans le compresseur, la température de l'air de prélèvement augmente (en particulier celle de l'étage HP) et l'air de dérivation est utilisé pour le refroidir.
Ces réponses sont cependant toutes correctes. Il convient de noter qu'il existe 2 types distincts de purge d'air de dérivation impliqués dans ce système de climatisation. Il y a de l'air de dérivation pris juste en aval de la vanne de régulation de débit à l'entrée du système de pack qui va directement à l'air de trim pour le contrôle de la température de la cabine. L'autre air de purge de dérivation est impliqué dans la prévention de l'accumulation de glace dans le condenseur / extracteur d'eau. il s'agit de l'air qui traverse la vanne de dérivation (BPV), contournant le compresseur et l'échangeur de chaleur principal pour fournir de l'air chaud en aval de la turbine. La vanne s'ouvre en fonction de la différence de pression due.