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F-22环境控制系统性能分析 ● 王皓舒林贵平 (北京航空航天大学5系，北京，100083) 擅要本文简要介绍了F．22环控系统的工作原理。在F．22环控系统设计中主要采用了一 体化热能管理、蒸发循环及燃油热沉等新思想和新技术。本文进一步对该系统进行了参数 匹配和性能分析，并采用起飞总重法将该系统与F．15环控系统进行了比较。分析结果表明， F-22环控系统明显优于传统的空气循环环控系统，代表着飞机环控系统的发展方向。 ● 关键词：Fj挖环控系统热能管理蒸发循环性能分析 一．F-22环控系统简介 随着现代军事技术的飞速发展，机载电子设备的应用越来越广泛．电子舱热载荷急剧 增大．由电子船所带来的热载荷己从原来的几个千瓦增大到几十个千瓦。为电子舱提供足 够的制冷量成为目前飞机环控系统的主要任务。 图l是F．22的Ecs厂rMs系统原理图。整个Ecs厂rMs系统是由七个子系统组成． 并通过八个热交换器耦合在一起，达到了环控系统和热能管理系统一体化的目的。下面 对这七个子系统及其耦合原理进行简要介绍。 如图l所示，F一22包括两个分离的电子舱及一个座舱，电子舱l(载荷较大)采用 蒸发循环制冷的液体冷却方式．电子舱2(载荷较小)和座舱则采用空气循环制冷。 ● F-22作为第四代战斗机，它在环境控制系统(Ecs)和热能管理系统(1Ms)的设计 也有其独特之处。其主要的设计思想包括： 1．一体化的综合能量管理(EcS厂rMs)； 2．空气循环与蒸发循环相结合： 3．充分使用燃油作为系统热沉： 4．采用先进的数字控制技术： P^o冷路循环子系统低温PAO液体在泵的驱动下流过电子舱，吸收热量，然后 再通过蒸发器将热量传给蒸汽循环。 蒸汽压缩式制冷循环该循环主要由四部分组成：蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀。 制冷剂选用R134a。该循环的主要功能是吸收来自冷PAO液体循环的热载荷，并将它传给 ● 高温的PAo液体循环。其中蒸发器和冷凝器是是连接蒸汽循环子系统与其它子系统的纽 带。 71 空气循环制冷子系统空气循环系统最主要的任务是给座舱和电子舱2提供足够的制 冷量，以达到空气调节的要求。这是一个开式空气循环。从发动机压气机引出的高温高压 气体依次经过初级热交换器(空气．空气)预冷，压气机压缩，次热交换器(液体一空气) 冷却．涡轮膨胀降温，最后送入座舱和电子舱2进行空气调节。RAO，空气热交抉器将空 气循环制冷系统的热载荷传给冷边的PAO液体，使得空气循环和热PAO循环联系起来。 ● 雎 滑曲糖坏 I蜞曲，清油 啬鼙藕 —-—_+140亨” 垃动机 牡}境”赢丙藉 31 蠢一39 36 誊器 —●■r———L——一 二=I苎兰：!苎 冲压空气 10 ，、I” 27