Die Flugzeugklimaanlage stellt ein wesentliches Teilsystem von Flugzeugen dar. Die auch als Umgebungskontrollsystem bezeichnete Anlage muss im Flugzeug einige überlebenswichtige Aufgaben erfüllen. Dazu gehören die Einstellung der gewünschten Temperatur, der Luftfeuchtigkeit und des geforderten Kabinendrucks, sowie die Gewährleistung der Frischluft- bzw. Sauerstoffzufuhr und der Luftqualität. Die gesamten Anforderungen müssen bei sehr unterschiedlichen Umgebungsbedingungen erfüllt werden. Zum einen sind damit die Umgebungszustände von Flug- und Bodenfall und zum anderen die verschiedenen Klimazonen gemeint. Zudem müssen die vorhandenen Schnittstellen zum Flugzeug berücksichtigt werden. Stand der Technik in heutigen Passagierflugzeugen ist ein Klimatisierungssystem, welches auf dem Kaltluftprozess basiert und durch Zapfluft aus dem Triebwerk angetrieben wird. Dieser erreicht im Gegensatz zum Kaltdampfprozess allerdings nur eine deutlich niedrigere Kälteleistungszahl für die gegebenen Randbedingungen. In einem Forschungsprojekt mit dem Kooperationspartner Airbus wird deshalb die mögliche Anwendung des Kaltdampfprozesses in der Flugzeugklimatisierung betrachtet. Die in der Studie entwickelte Prozessarchitektur soll sich dabei als Ersatz des bestehenden Kaltluftkühlsystems (Retrofit-Lösung) eignen. In einem detaillierten Simulationsmodell werden die Prozessgrößen des Systems für verschiedene Betriebsfälle bestimmt. Anschließend werden mit den Berechnungsergebnissen die zentralen Bauelemente, wie beispielsweise Wärmeübertrager und Turbomaschinen, eingehender untersucht und ausgelegt. Nach der Optimierung der Systemparameter und der Einzelkomponenten erfolgt der Vergleich mit der bestehenden Anlage. Dieser zeigt eine signifikante Einsparung von ungefähr 27% Zapfluftmassenstrom für den Referenzfall am Boden bzw. 30% für den Betriebsfall im Flug.
Pneumatisch angetriebenes Kaltdampfkühlsystem für die Flugzeugklimatisierung
2013
10 Seiten, Bilder, 9 Quellen
Conference paper
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German
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