飞机环控系统座舱及驾驶舱内空气质量的监测

荆游 蔡磊 高盼

摘 要：飞机环境控制系统主要用于对飞机座舱及驾驶舱内的空气、温度与压力进行控制调节，限制管路供气温度与压力在要求的极限，保证座舱、驾驶舱内具有一定的温度、压力、空气流速、湿度和空气清洁度等。应用相关的空气质量传感器可实时监测座舱及驾驶舱内的空气质量情况，并反馈给环控系统中的引气系统，通过引气系统中的空气净化模块来及时改善座舱及驾驶舱内的空气质量，从而更好地满足机上乘员的正常工作和生活的必要条件。

关键词：环控系统 空气质量 空气净化

中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（b）-0030-02

air， temperature and pressure control and regulation in the cabin and cockpit of aircraft， limiting required extreme temperature and pressure in the conduit for air supply to ensure that the cabin and cockpit have a certain temperature， pressure， air velocity， humidity and air cleanliness. With the application of some air quality sensors the real-time air quality monitoring for cabin and cockpit can be achieved as a feedback which is got by the air entraining system of environmental control system. The air purification modules of the air entraining system can improve the air quality in the cabin and cockpit promptly to better meet the necessary work and life conditions for the crew.

Key Words：Environmental control system；Air quality；Air purification

飞机环控系统在现代航空技术的发展中占据着日益重要的位置，它有力地解决了飞机座舱及驾驶舱的供气、调温和增压问题[1-2]。而飞机座舱及驾驶舱又是一个比较封闭的空间，在这个封闭的空间中不可避免地会产生空气污染问题。在长时间的飞行过程中，机上乘员主要呼吸飞机座舱及驾驶舱这个特殊空间内的空气，如果其中空气质量不佳，势必影响机上乘员的正常工作和生活，严重者会对机上乘员的健康带来威胁。所以在飞机环控系统中加入对座舱及驾驶舱内空气质量情况的实时监测是十分有必要的。

1 飞机座舱及驾驶舱内空气污染物的来源及组成

总的来说，飞机座舱及驾驶舱内的经环控系统处理过的空气来源于飞机所在的飞行空域的大气环境[3]。因此，飞机座舱及驾驶舱内的空气质量与机外大气环境息息相关。目前，我国的大气污染问题比较严重，很多地区由于汽车尾气排放和工业废气排放导致了严重的雾霾天气，由此产生了大量的可吸入固体颗粒物；燃烧产物污染带来的挥发性有机化合物和有害无机小分子等也排放到大气[4]。大气污染程度越严重，飞机飞行时经环控系统处理得到的适宜气流受污染就越严重，则飞机座舱及驾驶舱内空气污染物也就越多。

从上面的分析可以看出，飞机座舱及驾驶舱内空气污染物的主要组成可能有：挥发性有机化合物、有害无机小分子、可吸入固体颗粒物等。

2 MQ135空气质量传感器

空气质量传感器广泛应用于各种有害气体探测、空气净化、换气、通风和空调装置等。MQ135空气质量传感器属于金属氧化物半导体式传感器，其气敏材料为二氧化锡（SnO2）。二氧化锡在干净的空气中电导率是较低的；当它所处的环境中存在污染气体时，二氧化锡的电导率会随着污染气体的浓度上升而增大。配置相应的外围电路即可输出与污染气体浓度相对应的电压信号。MQ135空气质量传感器可有效检测多种有害气体，适合多种用途，并且它有着良好的灵敏度，其检测浓度可达10～1 000 ppm，还有长寿命、低成本等特点。图1为实物照片。

实际使用时，将其做成一个模块，便于微控制器读取信号进行后续操作。MQ135空气质量传感器模块4个端口分别为电源正极、电源负极（地）、模拟输出和TTL输出，实际使用时电源两端口分别接+5 V和GND，模拟输出接微控制器内置AD转换器的信号输入引脚，TTL输出悬空不用。模拟输出0 V表示空气质量最优，模拟输出5 V表示空气质量最差。图2为实物照片。

3 座舱及驾驶舱内空气质量的实时监测系统

图3所示为设计的座舱及驾驶舱内空气质量的监测系统。将5个MQ135空气质量传感器均匀布局在飞机座舱及驾驶舱内壁上，它们将舱内的空气质量转换为模拟电压值输出，输出的模拟电压发送到微控制器，首先通过微控制器内置AD转换器转换成数字量，继而微控制器内部程序进行数据的处理及分析，并对空气质量做出判断，根据判断结果控制液晶显示当前空气质量状况等信息，并将对应的空气净化控制信号发送给环控系统中的引气系统[5]，工作模式如表1所示。

4 结语

该文所提出的飞机环控系统座舱及驾驶舱内空气质量的实时监测系统能有效地准确监测座舱及驾驶舱内的空气质量情况，若监测到舱内空气质量异常可立即将信息发送给环控系统中的引气系统，继而启动引气系统中加装的额外空气净化模块，来及时改善座舱及驾驶舱内的空气质量。未来座舱及驾驶舱内空气质量监测系统可推广应用到民航客机及军民用运输机中去，更好地满足机上乘员的正常工作和生活的必要条件。

参考文献

[1]韩叶飞，胡永祥，姚振强，等.ARJ飞机环控功能自动化试验系统研制[J].航空制造技术，2011（5）：83-87，95.

[2]赵维义，张泰峰，杨晓华.飞机环控系统典型故障分析[J].装备环境工程，2012，9（2）：82-84，97.

[3]李洪波，董新民，李婷婷.飞机环控系统热交换器优化分析[J].信息与控制，2011，40（1）：73-77.

[4]荆游.新型室内空气净化器的研制[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2014.

[5]王晓文.基于并行工程的飞机环控系统设计[J].航空制造技术，2004（8）：86-89.