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航空機の環境制御システム

この例では、圧力、温度、湿度、オゾン (O3) を制御して快適かつ安全な機内環境を維持する、航空機の環境制御システム (ECS) をモデル化します。冷却と除湿はエア サイクル マシン (ACM) によって行われますが、この ACM は逆ブレイトン サイクルとして動作し、加圧された高温エンジン抽気空気から熱を除去します。高温抽気空気の一部は、温度を調節するために、ACM の出力と直接混合されます。加圧は、機内の流出バルブによって維持されます。このモデルでは、ECS の作動が高温の地上条件から低温の巡航条件に移り、低温の地上条件に戻る様子をシミュレートします。

ACM のコンプレッサー、タービン、熱交換器の単純なモデルを、Simscape™ Foundation Moist Air ライブラリを基にしたカスタム コンポーネントとして実装します。

モデル

Bypass Flow サブシステム

Catalytic Converter サブシステム

Controllers サブシステム

Engine Bleed Air サブシステム

Outflow サブシステム

Thermal & Moisture Loads サブシステム

Trim Air Flow サブシステム

Scope からのシミュレーション結果

Simscape ログからのシミュレーション結果

次のプロットは、システム内の気流を制御するバルブの効果を示しています。外部環境が低温になると、タービン流出が低温になりすぎるのを防ぐために、一部の気流がコンプレッサーとタービンをバイパスします。さらに、高温エンジン抽気空気の一部をトリム エアとして使用して、機内に供給される気流の温度を調整します。

次のプロットは、エア サイクル マシン (ACM) によって、高温、高湿度の空気から除去された水分を示しています。

次のプロットは、エア サイクル マシン (ACM) によって機内を冷却および除湿しているときの気流の熱力学的状態を温度-エントロピー図で示しています。これは、加圧された抽気空気から仕事を抽出して気流を周囲温度より低く冷却する逆ブレイトン サイクルです。

次のプロットは、エア サイクル マシン (ACM) によって使用される基本的なコンプレッサー マップを、補正速度線の形状と間隔を制御する 3 つの係数によってパラメーター化して示しています。