隨著實際需求的變化及技術進步,直升機環控系統中制冷壓縮機將以一體化、輕量化、全封閉式設計,取代電動機通過皮帶傳動帶動制冷壓縮機及半封閉壓縮機技術的應用。
為保證空勤人員正常生理需求以及艙內電子設備的正常工作,直升機需要配置制冷循環系統。特別是現代軍民用直升機上安裝了大量電子設備,通常會產生巨大的熱量,同時,人員對直升機座艙乘坐舒適性的期望也越來越高。因此現代高性能直升機對制冷循環系統的要求越來越高。
蒸發循環制冷(熱泵)方式以其高性能系數、小代償損失、無發動機引起等優點,已在直升機環控系統中大量應用。目前國外直升機蒸發循環制冷產品主要由美國RSG公司研制生產,其心臟部件—壓縮機,是以中頻交流電動機通過皮帶傳動帶動制冷壓縮機實施制冷,其占用空間尺寸大、重量重,同時存在皮帶壽命短需要經常更換,安裝及維護復雜,電動機需增加額外的散熱系統等缺陷。
為此,在中國直升機設計研究所的指導下,陜西長嶺特種設備有限公司與西安交通大學歷時5年時間,合作開發了系列具有啟動卸載功能的中頻全封閉壓縮機,制冷量涵蓋4000W、5000W、7500W(供電電源三相交流115V/400Hz),獲得了國家發明專利(專利號:ZL2014 1 0198899.2),國際PCT已受理,其中QWX-75(制冷量7500W)壓縮機2017年8月取得了中國民航局PMA認證,計劃取得美國聯邦航空局(FAA)認證,并向國際市場銷售。
該中頻全封閉壓縮機具有啟動卸載功能,解決了傳統交流壓縮機啟動時瞬間電流沖擊的問題,實現了無載降壓啟動,啟動完成后壓縮機工作部件的加載,因此壓縮機電機的啟動電壓最大可降至45V,瞬時啟動電流便得到了有效的控制,避免了傳統交流壓縮機瞬間啟動電流達到工作電流5~7倍的電流沖擊。
傳統的半封閉式壓縮機的殼體均是通過螺栓連接,橡膠密封圈密封,而作為承壓容器的壓縮機,隨著密封圈的老化,必然會帶來壓縮機的自身泄漏問題。全封閉壓縮機繼承了家用空調壓縮機的優點,將電機與制冷劑壓縮機構共軸連接為一個整體,安裝在焊接密封的機殼內,無需橡膠密封圈,結構更為緊湊,全壽命期內無泄漏,密封性更好,也無異物進入的可能。如果出現故障,在外場維修時只需將壓縮機整體拆下更換,非常便于維護。
另外,壓縮機的電動機密封在鋁制殼體內,具有良好的電磁兼容性能,同時電機通過制冷劑進行冷卻,保持有良好的工作溫度,電機性能達到最優的同時擁有更長的使用壽命,現已通過4500h的壽命試驗考核。
目前,該壓縮機已小批量應用于國內直8、AC313等直升機環控系統中。陜西長嶺特種設備有限公司與西安交通大學正在共同研發無級調速變頻機載全封閉壓縮機,轉速為0~12000r/min可調,將為直升機環控系統的再次提升積聚力量。
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原文標題:直升機環控系統中的新型全封閉壓縮機
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