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如何理解电子舱通风的几种形态 | 3U

电子舱通风形态是一个非常复杂的问题,原因有这么几个:1. 本身系统复杂,活门很多;2. 送风扇和排风扇按钮与风扇工作与否之间并不是一一对应的逻辑,而是牵扯到了其他活门,人机界面非常不直观;3. FCOM里的说明和解释没有涉及到原因,而且法国人的逻辑原因导致哪些话说的非常难以理解。下面,我试着用一种深入浅出的一步步推演的方式来介绍这部分的内容。

还是那句话,要想了解一个系统,首先要了解它是做什么的,根据最基本的需求构建出一个最简单的结构,然后一点点往上添加部件,了解各个部件的逻辑和作用,逐渐形成一个整体,这样才能从最直观的方式记忆这个系统。那么,就电子舱通风而言,基本需求很简单,就是用风吹电子设备,带走热量。那首先我们构建一个最基本的结构来实现吹风的效果。

上图就是最基本的结构,两个风扇,两个活门,从外界抽风到电子设备,再排出去。这基本上就是开路形态的结构了,只是还要加上一部分从驾驶舱顶板吸入空调空气(用与冷却顶板、跳开关面板和系统控制面板)。那让我们把它加上去,看看完整的开路结构是什么样子:

那开路形态在什么时候用呢,在地面天气比较热的时候。为什么是在地面,因为在空中开了就是释压了啊,进气扇根本抽不进外界空气的,气都往外跑了。那为什么是天气热的时候呢,很简单,你在家天气冷的时候可以不开窗户,热的时候不开窗户那还不得闷死么。

理解了开路形态的逻辑,那闭路形态就很容易能想到了,反过来嘛,也就是天气不热的时候,还有空中的时候。既然不能通过外界空气来冷却电子设备,那就要想别的办法。空客还是很聪明的,设计了一个叫做蒙皮热交换器的东西。外界比较凉快,那跟外界接触的蒙皮就就比较凉快,那么让内部空气贴着蒙皮走一圈就能够被冷却。

此时的蒙皮进气活门和排气活门都是关闭的。但空客又考虑到如果热交换器效率不行,冷却不下来怎么办呢?于是又增加了旁通部分。

这里要说明一件事情,电子舱通风并不是从一个口把风吹进整个电子舱再从一个口排出去,而是一个管子进来然后分成很多管子通向每一个设备,然后从每个设备出来合并成一个管子排出去。可以理解为每个设备都是被盒子包裹起来的。这些盒子以外剩余的空间还是很大的,工程师都是可以进去做维修的。

那么整个电子舱除了这些盒子里面有通风,剩余的空间也是有空气的,而且一般来说,这些地方因为没有发热设备,温度比盒子里的要低。所以,这就提供了一种旁通的方式,可以将热空气通过货舱底部排走,再从剩余空间抽取温度相对较低的空气进入通风管道,从而增加了蒙皮热交换器的效率。所以,完整的闭路形态是包括了蒙皮热交换器和旁通部分的形态:

上图中,中间的AVIONICS EQPT就是被盒子包裹着的电子设备,而旁通部分的AVIONIC BAY则是电子舱里盒子以外的剩余空间。
而如果在空中,闭路形态还不能满足冷却的需求该怎么办呢?既然不能通过打开蒙皮进气活门来增加进气(会释压从而逆流),那就只能增加热空气的排出了。但毕竟外界气压太低,所以设计了将蒙皮出口活门打开一半(其实是打开活门中间的一个小翻门)的中间形态,用于在空中温度较高时候的电子舱通风:

总结一下,正常的构型就是开路、闭路、中间这三种。那具体什么时候会改变构型呢?法国人的诡异逻辑再次出现了,什么高于/低于临界值,地面和空中不同,在温度上升或下降时还不一样,说得很复杂。其实原则就两个,一是形态选择的原则。如果蒙皮热交换器能够满足冷却要求,也就是说外界温度比较低,就用它来冷却,这时候就是闭路状态。如果满足不了,就直接用外界空气来冷却,这就是开路状态。中间形态就是将一部分在交换器中循环的空气排出,这就会从电子舱里引入更多的空气以满足温度要求。二是临界温度的原则,就是春捂秋冻,温度上升的时候到高一点的临界温度再转换,温度下降的时候到低一点的临界温度再转换。 至于设计原因,是为了防止如果只有一个临界温度,当外界温度在临界值上下波动时,活门时开时关不稳定,易损坏。

说完正常构型再来看非正常构型。FCOM里只说了当送风扇和排风扇被超控后,通风系统会处于一种闭路状态,然后什么风扇工作什么不工作,但却没有说明为什么要超控,什么时候会跳出警告。如果不理解原因,就无法理解这两个按钮对应的构型。

从AMM中可以看到,整个通风系统里,有3个压力传感器(压力开关),2个温度传感器,1个烟雾探测器:

所以不正常情况就有三类:低压、超温、烟雾。至于为什么没有超压,这个我也不知道,可能电子舱的结构和风扇的功率不可能造成超压吧。总的原理是,当探测器探测到低压或超温时,通风系统会要求超控送风扇或排风扇,进入闭路形态,关闭旁通活门,并且引入一个新的空气来源:从空调管道。这是为了让尽量多的空气在闭路中循环,以提高压力或降低温度。

那为什么有时候要超控送风扇,有时候要超控排风扇呢,导致的构型有区别么?这个原因在FCOM里没有说,在AMM里找得到。压力传感器在电子设备上游有2个,下游有1个。如果是上游传感器探测到低压,“VENT BLOWER FAULT”警告出现,要求超控送风扇。此时,除了造成上述闭路构型外,送风扇停转,排风扇继续转动,这是因为在上游低压的情况下,空调管道的压力是大于送风扇处的,那么送风扇与空调管道的单向活门就会关闭,所以送风扇转不转根本没有意义。直到整个管道内的压力达到与空调管道的相同时,单向活门才会重新打开。而如果是下游压力低,“VENT EXTRACT FAULT”警告出现,要求超控排风扇,此时上游这个单向活门不会收影响,所以送风扇可以继续转。

如果是温度传感器探测到高温,与上游的压力传感器探测到低压情况相同,都要求超控送风扇。因为都是在上游,都是需要从空调引入空气,当然,这里更需要的是空调引气的低温吧。

至于烟雾情况,为了尽量减小影响范围以及快速排烟,系统直接从空调管道引气,冷却电子设备后从蒙皮出口活门排除机外。考虑到空中外界压力低的问题,蒙皮排气活门只是部分打开。此时系统会要求超控两个风扇。送风扇上游已经没有空气了,所以它也没有必要转了,而排风扇可以帮助尽快排烟,所以继续转。

所以实际上超控送风扇、超控排风扇和两个都超控对应的是三种逻辑,而不是直接对应某个部件:

故障原因系统要求构形风扇工作状态及原因目的
上游低压或超温超控送风扇不正常构形送送风扇不工作,因为单向活门会关闭,送风扇没必要工作
排风扇工作,因为不受影响
减少排气,使用空调引气来恢复压力或温度
下游压力低超控排风扇不正常构形送风扇工作,因为上游压力正常,单向活门正常打开
排风扇工作,因为不受影响
减少排气,使用空调引气来恢复压力
烟雾超控两个风扇烟雾构形送风扇不工作,因为上游已经没有进气了
排风扇工作,加快排烟
减少受影响范围
使用干净空调引气,加速排烟

 

AMM中的示意图(点击查看大图):

AMM相关部分资料(PDF文档,611KB)

(如发现文中有误,请在下方评论中留言,或在微信公众号中直接回复我们,感激不尽)


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