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IMPIANTI DI BORDO GIORGI GIORGIO

IMPIANTO CONDIZIONAMENTO 2007 1

IMPIANTO CONDIZIONAMENTO Missione dell’impianto I moderni aerei, per aver le migliori prestazioni, debbono volare alla quota massima compatibile con il peso, l’aerodinamica e la potenza dei motori e quindi in un ambiente esterno caratterizzato da aria secca, a bassa pressione e bassa temperatura, come si deduce dalle tabelle dell’atmosfera tipo allegate.



Le condizioni ambiente, alle comuni quote di volo, sono incompatibili con le esigenze del Passeggero Tipo per quanto concerne tutti i parametri ambiente significativi quali temperatura, pressione, umidità e presenza di ozono ecc. Le tabelle di quota, riportate unitamente agli schemi degli impianti indicano come siano correlati alla quota la temperatura e densità dell’aria. La condizione teorica per garantire il confort a bordo sarebbe quella di offrire durante tutto il volo, a qualsiasi quota ed in qualunque fase di manovra, una pressione e temperatura adeguate e stabili nel tempo, un grado di umidità accettabile ed un adeguato ricambio d’aria. Per garantire durante il volo queste condizioni, la cabina passeggeri deve pertanto avere una pressione e temperatura molto diversa da quella dell’ambiente esterno: • Alle quote di crociera (40/42000ft) la pressione

esterna può essere un quinto di quella a terra, valore molto lontano da quello ideale richiesto dal corpo umano.

• Durante il volo la temperatura esterna alla stessa quota potrebbe essere di –55 °C, mentre quella interna desiderata è di 20/25 °C; questo gradiente genera forte dispersione di calore dalla cabina passeggeri.

Da queste brevi considerazioni si deduce che la cabina passeggeri dovrà essere in qualche modo



mantenuta in pressione mediante invio di aria a pressione/temperatura superiore a quella esterna per tutta la durata del volo. A questo si aggiunge che il consumo di ossigeno da parte dei passeggeri, le inevitabili perdite delle tenute e la perdita di calore attraverso la fusoliera, rendono necessario un costante ricambio dell’aria al fine di recuperare le due condizioni di confort indicate. Questa operazione è concettualmente semplice da fare, ma è fortemente condizionata da due fattori tecnico – economici, che richiedono di limitare l’intervento: • Una pressione differenziale tra interno ed

esterno cabina comporterebbe grandi sollecitazioni strutturali sia statiche sia a fatica e quindi per limitare il peso/costo di gestione si deve limitare la pressione differenziale

• Il ricambio di aria, con altra calda e pura, assorbirebbe troppa potenza dai motori con conseguente incidenza sui consumi di carburante, e pertanto deve essere ricondotto a dei valori limite.

Gli aeromobili da trasporto civile, per espletare totalmente la loro missione, debbono anche accogliere con adeguato confort i passeggeri quando il velivolo è a terra, ove le condizioni ambientali possono cambiare sia in funzione dell’aeroporto di transito, sia delle stagioni e delle condizioni climatiche in generale, sia ancora in base alla quantità di



passeggeri presenti a bordo ed ancora della durata della permanenza del velivolo a terra per motivi di Controllo del traffico aereo (Air Traffic Control). Ne consegue che a terra il velivolo potrebbe avere una temperatura ambiente che si estende da meno 30°C in certe zone del pianeta a più 40°C in altre,al limite anche tra aeroporto di partenza e quello di arrivo. Si deve rammentare che la temperatura non è il solo parametro da controllare per un adeguato Confort dei passeri e dell’equipaggio. Le condizioni operative in cui il confort e salute debbono essere garantiti si presentano in modo molto variegato e gli impianti preposti a questa finalità (ad esempio l’impianto di condizionamento e pressurizzazione ed in parte l’impianto ossigeno) debbono tenere conto di tali situazioni. Vediamone alcune: • Le condizioni ambientali a terra - durante le fasi di

handling - possono variare notevolmente in quanto connesse alle condizioni climatiche, a loro volta correlate alla localizzazione geografica dell’aeroporto, ed agli effetti stagionali.

• Tra aeroporti di partenza ed arrivo dello stesso volo le condizioni meteorologiche potrebbero essere molto diverse, anche per motivi stagionali (si pensi ai voli che attraversano l’equatore) e in ogni modo cambiare durante l’esecuzione della tratta stessa.



• La variabilità del numero di passeggeri realmente imbarcati (da 500 a poche unità in base alle vendite) influisce sulla purezza dell’aria e sul bilancio termico della cabina.

• La purezza dell’aria nella cabina passeggeri deve essere vista anche in termini di batteri, odori da galley e toilette

• L’aria alle alte quote potrebbe avere % di ozono non accettabili per l’organismo umano.

• A parità di velivolo e numero di passeggeri la durata delle tratte varia con la tipologia di rete gestita.

• La fusoliera disperde molto calore in volo per effetto delle differenze di temperatura, la gran superficie di scambio e la velocità relativa all’aria.

• Per dare confort, si deve presidiare anche l'umidità’ relativa ed il ricambio d’aria, a loro volta influenzati da quota e numero passeggeri.

• L’organismo umano richiederebbe che il tutte le fasi operative le condizioni di temperatura, pressione, purezza ed umidità dell’aria fossero prossime a quelle ideali oltre che fossero mantenute stabili sia a terra che durante il volo.

• Le variazioni di quota del velivolo durante le manovre sono rapide e non sono necessariamente seguite da quelle della quota cabina.

• L’organismo umano non gradisce variazioni troppo repentine della pressione esterna sia a crescere sia a salire.

• Il livello di confort, per quanto possibile, deve tenere conto anche delle richieste individuali.



• La pressione ambiente cabina, che determina la pressione parziale d’ossigeno, per motivi strutturali non può essere sempre pari a quella a livello del mare.

Questa combinazione di condizioni operative richiede una gestione complessa e continua dell’ambiente cabina e questo è la missione dell'impianto di condizionamento, o meglio di quello che globalmente è individuato con Enviromental Control System.

** Brevi cenni sulla Fisiologia dell’uomo ed il volo Il Passeggero Tipo, in condizioni di riposo, necessita mediamente di circa 6/7 litri/minuto di aria a pressione



di una atmosfera per soddisfare le proprie esigenze d’ossigeno. L’ambiente ,ove vive una persona ,deve permettere inoltre l’eliminazione dell’anidride carbonica prodotta dalla respirazione e garantita una temperatura adeguata e stabile. Anche il controllo della temperatura è determinante non solo in volo per compensare la dispersione del calore verso l’esterno, ma anche a terra durante le fasi di handling ove le temperature ambiente possono essere molto lontane dal valore ideale richiesto dal corpo umano sia in termini di “troppo caldo” in estate con velivolo pieno, sia di “troppo freddo”. Inoltre, occorre tenere presente che l’essere umano costituisce una fonte di produzione di calore (circa 80/100 watt/ora in condizioni di riposo). Anche la stabilità della temperatura deve essere considerata in relazione alle dimensioni delle fusoliere: infatti, dal momento in cui si richiede una variazione in una certa zona della cabina a quando la temperatura si stabilizza possono passare anche molti minuti in quanto correlata alle capacità del sistema di condizionamento. Anche la purezza dell’aria è importante: batteri, polveri o impurità varie, presenza di ozono sono da controllare per il, benessere del passeggero. L’organismo umano è poi anche sensibile al gradiente di variazione della pressione dell’aria e di questo gli impianti preposti dovranno tenere conto.



Qualità dell’aria L’aria tipo è composta al 78% da azoto ed al 21% da ossigeno oltre che da anidride carbonica ed altri gas inerti, ma durante il volo subisce delle alterazioni per vari motivi tra cui: • La percentuale di anidride carbonica aumenta con

la respirazione dei passeggeri. • La presenza di particelle in sospensione dovute a

polvere, fibre d’abiti, ecc. • La dispersione di odori dovuti a traspirazione,

funzionamento dei galley, ecc. Questi fattori determinano la necessità di un ricambio d’aria e questo si attua mediante l’immissione di aria nuova (calda o fredda) per stabilizzare la temperatura. Ricircolo dell’aria Il sistema di condizionamento( nelle soluzioni in genere adottate nei velivoli commerciali) preleva aria in pressione ed alta temperatura dal pneumatico, che a sua volta sottrae ai motori una quantità d’aria ad alto contenuto entalpico. L’entità degli spillamenti dai motori assorbe potenza e determina quindi incrementi dei consumi anche del



3/ 4 %, valore significativo sia per il peso del carburante trasportato sia per il suo costo. Si tenga presente che i moderni velivoli, per ottimizzare consumi ed abbattere i rumori e l’inquinamento degli scarichi sono sempre più propulsori a Doppio Flusso con alto rapporto di By Pass che sono quelli più sensibili alle perdite di efficienza ( consumi di carburante) per effetto degli spillanti del pneumatico. Nei velivoli di ultima generazione il Ricircolo dell’aria della Cabina ha assunto una importante funzione nel perseguire la riduzione di consumi di carburante, e gli impianti sono stati dotati di sistemi di recupero dell’aria cabina mediante ventilatori di aspirazione, filtri ed invio in collettori ove si mescola con aria fresca. Nella lezione si riportano schemi impianto delle due tipologie di soluzioni. Nei velivoli di ultimissima generazione (B787) si profila addirittura la soluzione di propulsori che non consentono prelevamenti dell’impianto pneumatico, anticipando le soluzione del All Electric Aircraft. Umidità dell’aria L’aria prelevata in crociera dai motori proviene dall’ambiente esterno e quindi risulta secca; inoltre riutilizzata per lunghi periodi può causare fenomeni di disidratazione, ai quali corrispondono fastidi al naso, gola, ecc.



A tale proposito su alcuni velivoli hanno sono stati installati dei dispositivi per umidificare l’aria, ma tale soluzione è stata abbandonata e quindi l’unico modo per contrastare la disidratazione è quello di offrire bevande durante il volo. Le possibili soluzioni tecniche La missione dell’impianto di condizionamento e pressurizzazione è di rispondere a tutte queste esigenze in modo sicuro, efficiente, con costi e livelli di servizio adeguati. La gestione dell’intero argomento relativo alle condizioni ambientali rispondenti al Confort degli esseri umani a bordo di un velivolo in relazione a tutti i parametri che influenzano il Confort stesso ed alle varie fasi del volo sia in condizioni stabilizzate che di transizione e di emergenza sono in genere inquadrate nel macro tema detto Environmental Control System (ECS). Con tale accezione viene compreso, in modo sistemico, sia il tema del Condizionamento, che della Pressurizzazione ed anche dell’Impianto Ossigeno. Nella tradizionale trattazione dell’argomento in genere si trattano gli argomenti del Condizionamento, della Pressurizzazione e dell’Impianto Ossigeno in modo separato: nel corso delle lezioni il tema



sistemico del ECS verrà, in termini di principio, ripreso. Per tornare alla relazione tra missione e soluzioni impiantistiche la lezione sviluppa le soluzioni tradizionali dei moderni velivoli da trasporto passeggeri, ma un breve cenno ad altre tipologie di soluzioni viene dato per inquadrare il tema nella sua generalità. Il tema del condizionamento: considerazioni introduttive Se per una prima interpretazione della missione dell’impianto prescindiamo dall’aspetto “ricambio dell’aria”e concentriamoci su due aspetti fondamentali comuni da velivoli tipo aviazione generale fino ai grandi velivoli da trasporto civile ai quali ci riferiamo prevalentemente: • Sistema di riscaldamento( Heating System)

della fusoliera andando in quota e quando le condizioni climatiche lo richiedono.

• Sistema di raffreddamento ( Cooling System) della fusoliera, in particolare quando il velivolo è a terra ed alle basse quote.

Per il sistema di riscaldamento sono utilizzate soluzioni di complessità crescente in parte legate alla



storia della tecnologia aeronautica ed in parte alla missione dei velivoli:

1. Riscaldamento con gas di scarico ( exhaust heating system) : è il sistema più semplice di tutti ed utilizza degli scambiatori di calore tra aria esterna presa in dinamica che attraversa un condotto anulare coassiale agli scarichi di un motore a pistoni( in genere) . Il sistema è utilizzato nei piccoli velivoli di aviazione generale.

2. Riscaldamento con bruciatori: l’aria in dinamica attraversa, senza uno scambiatore aria/gas nel quale il calore viene ceduto da un secondo flusso di aria presa in dinamica nel quale viene iniettato del combustile che bruciando genera il riscaldamento dell’aria da mandare in fusoliera. Il sistema risulta più potente e rapido a rispondere alle esigenze del confort necessario e semplice al tempo stesso. Viene usato su velivoli, sempre di dimensioni contenute, ma in ogni caso più impegnativi come carico termico ed escursioni delle prestazioni attese. L’aria riscaldata viene poi distribuita nella cabina passeggeri.

3. Riscaldamento elettrico (electric heating system): questo sistema è usato a volte quando il velivolo è a terra ed i motori sono spenti. In genere l’aria prelevata dalla cabina stessa viene riscaldata facendola passare su delle resistenze elettrice calde e poi ricircolata in cabina. Questo metodo viene usato a volte



su velivoli di piccole dimensioni con propulsione turboelica.

4. Riscaldamento con aria compressa e calda prelevata dal compressore di turbo propulsore (bleed air heating system) : l’aria prelevata mediante apposite valvole da una zona del compressore ove risulta molto calda viene inviata in una camera di miscelazione con altra aria fredda e/o ricircolata dalla cabina stessa e miscelata in proporzioni tali da adattarsi alle necessità specifiche della zona condizionata nel tempo. Se disponibili sistemi di regolazione computerizzati si ottiene una grande rispondenza al variare delle situazioni operative ed ambientali. Il suo punto critico sta nel fatto che sottrae potenza ai propulsori e quindi deve disporre di una serie di protezioni: evitare temperature troppo alte in cabina in caso di guasto del sistema di miscelazione, essere disattivato al momento dell’avviamento dei motori ed al decollo ed essere escluso in caso di avaria di uno dei propulsori.

Questo sistema è quello più comunemente utilizzato nei velivoli da trasporto civile e sarà quello trattato con maggiore ampiezza nella lezione. Nella figura che segue si riporta - solo ai fini didattici – lo schema di cui al punto “2”



utilizzato in alcuni velivoli passeggeri di piccola dimensione.

** Schema di riscaldamento aria cabina con bruciatore

Per il sistema di raffreddamento sono possibili due soluzioni:

1. ciclo frigorifero a circuito chiuso con gas tipo freon: si tratta di un ciclo frigorifero tradizionale a circuito chiuso dove facendo espandere un gas che è stato compresso si ha un forte assorbimento di calore per la evaporazione dl fluido, ed il calore mediante uno scambiatore viene sottratto all’ambiente da raffreddare. Il sistema è identico a quello usato nelle normali



abitazioni, nelle auto ed è usata anche su alcuni velivoli con motori a pistoni o piccoli turboelica

2. ciclo frigorifero aperto con Air Cycle Cooling Machine . Si tratta di un ciclo frigorifero a circuito aperto , molto sofisticato ma anche molto potente. Viene usato comunemente nei velivoli da trasporto di una certa dimensione e dotati di grandi turbo propulsori a getto. Su questa tipologia viene svolta la lezione.

3. Le soluzioni tecniche dei velivoli passeggeri La soluzione tecnica più usata nei grandi velivoli per trasporto passeggeri è quella di avere un prelevamento di aria dall’impianto pneumatico e di sottoporla ad un processo termodinamico continuo tramite appositi dispositivi. Questo permette di avere - in tutte le condizioni operative - una massa d’aria da inviare in cabina con pressione e temperatura adeguate, a prescindere dalle variazioni di quota, di numero di passeggeri, di condizioni ambientali esterne, ed in tutte le condizioni operative. Tale sequenza di interventi è resa complessa anche dal fatto che l’aria fornita dal pneumatico non può avere valori ottimali solo per il condizionamento, in quanto destinata a vari tipi di utenze (vedi il caso dell’impianto antighiaccio) che nelle fasi operative



intervengono con richieste significative sia di carico in termini di temperatura e pressione. Uno schema funzionale generalizzato viene riportato nello schema allegato:



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Dallo schema funzionale si può dedurre che il concetto di Condizionamento deve essere inteso sotto varie accezioni , in funzione delle zone del velivolo: • Cabina piloti e cabina passeggeri hanno delle

esigenze simili • La zona bagagliai generica riceve aria alla stessa

pressione, ma con temperature meno controllate e con minore controllo della percentuale dell’ossigeno

• Alcuni bagagliai ove si trasportano animali hanno dei dispositivi per il controllo della temperatura

• La zona toilette e galley , oltre al tema del condizionamento, dispongono di sistemi di aspirazione forzata mediante ventilatori di prelevamento

• La zona dei vani elettronici, per proteggere li apparati dalle alte temperature, vengono ventilate per smaltire il calore soprattutto con velivolo a terra

Nello schema che segue viene riportato un Impianto di Condizionamento di un velivolo Wide Body con la evidenziazione di come la singola zona venga servita. Ogni zona, in base alle specifiche esigenze elaborate dal Controller di Zona, comanda la proporzione di miscelazione di aria calda proveniente dal pneumatico e quella transitata attraverso l’ACM. La gestione del singolo ACM dispone di un suo Calcolatore di governo.



Il compito dei controller deve essere visto in modo integrato dal momento che le unità ACM non saranno mai identici come efficienza e che in certe condizioni potrebbe essere inoperativo per sue inefficienze o per mancanza di alimentazione del suo pneumatico

** In termini logici si possono riconoscere, a livello macro, i seguenti stadi di intervento sull’aria esterna durante il suo convogliamento verso la cabina passeggeri: • Compressori dei motori: aspirano l’aria esterna, la

comprimono ed una parte è spillata e fornita all’impianto pneumatico con valori della pressione e



temperatura che dipendono dallo stadio di prelevamento.

• Impianto pneumatico: controlla quantità, pressione e temperatura dell'aria prelevata in modo che sia utilizzabile da tutte le sue utenze ed esegue, come già visto, un primo livello di controllo della temperatura e della pressione valido per tutte le utenze.

• Impianto di condizionamento: esegue una serie di interveti termodinamici per mettere a disposizione delle varie zone del velivolo aria a temperatura ed umidità adatte ai passeggeri presenti o anche alle specifiche esigenze personali.

• Impianto di pressurizzazione: presidia in modo mirato l’equilibrio tra ricambio di aria e pressione interna cabina e pressione differenziale massima compatibile con la struttura della fusoliera.

• Una serie di condotti, componenti, sensori, indicatori ed apparati - dislocati in zone distinte del velivolo – che si fanno carico di una sequenza di steps per garantire l’intero ciclo termodinamico.

• La selezione delle condizioni di pressione e di temperatura è affidato al personale di condotta, mentre sistema di governo è in genere automatico ed in emergenza manuale.

• Uno o più calcolatori di processo che ricevono i desiderata dell’equipaggio attraverso gli input inseriti nel pannello di controllo condizionamento e dalle condizioni locali nelle varie zone del velivolo e trasmettono le correzioni.



• Una serie di sensori di allerta che intervengono quando sono superati dei valori di confine (bassa pressione cabina per depressurizzazione, ecc)

• L’umidità dell’aria è controllata solo per evitare fenomeni di condensazione (critica alle basse quote ed a terra in particolare) e che possono causare formazioni di condensa nei condotti o anche intasamento di alcuni tratti per formazione di ghiaccio.

• A livello individuale è dato al passeggero un minimo di possibilità di gestirsi la temperatura mediante comandi manuali posizionati sotto le cappelliere.

• Alcune zone dei velivoli- quali galley e toilette - necessitano di un ricambio locale di aria.

• Alcuni vani - soprattutto quelli che contengono apparati elettronici - debbono essere protetti dalle alte temperature soprattutto a terra e quindi hanno una loro logica di raffreddamento.

• Le zone cargo ove possono essere trasportati animali dispongono di controllo locale della temperatura

Su questa logica sono realizzati tutti gli impianti di condizionamento dei velivoli.



Principi di funzionamento dei componenti fondamentali Nel corso della lezione si descriverà poi l’impianto reale di un velivolo Wide Body per dare una visione delle realizzazioni costruttive. Lo schema precedente e quello che segue riportano i componenti e le fasi del processo che permette di prendere l’aria proveniente dal pneumatico e portarla nelle varie zone del velivolo dopo averla miscelata in modo da realizzare localmente le condizioni richieste:

I componenti fondamentali e le funzionalità dell’impianto di condizionamento sono:



• Valvole di prelevamento e controllo dall’impianto pneumatico.

• Il flusso d’aria e’ sottoposto ad un primo

raffreddamento con scambiatori aria/aria. Si usa aria prelevata dall’esterno con ventilatori (a terra) o in dinamica (in volo).

• Suddivisione dell’aria pre-raffreddata in due flussi. • Un primo flusso è destinato ad essere raffreddato

attraverso la azione dell’ACM che compie un ciclo frigorifero a ciclo aperto

• Prima dell’ingresso nell’ACM alcuni impianti

dispongono di separatori di polveri che funzionano come separatore centrifugo



• I due flussi sono destinati a fornire nelle varie zone

fluidi a temperature diverse da miscelare localmente.

• La corrente calda è controllata solo come quantità. • La corrente fredda è ottenuta mediante un ciclo

frigorifero realizzato da un apposito componente denominato air cycle machine.

• Tale componente (air cicle machine) realizza un

ciclo frigorifero e l’unità più complessa del sistema di condizionamento.

• Il controllo della umidità viene effettuato mediante

un separatore d’acqua.



• La miscelazione dei due flussi caldo e freddo

avviene in base ad esigenze di zona. • La rete dei condotti permette sia la distribuzione

dell’aria alle varie zone dell’aeromobile, e sia il suo scarico all’esterno per il ricambio di aria

• Sono presenti dei sistemi di programmazione e controllo delle condizioni ambientali nelle varie zone.

Gruppo refrigerante Tale componente, denominato Air Cycle Machine (ACM) e si basa sul seguente principio di funzionamento di seguito descritto nei suoi passi fondamentali. Lo schema riportato si riferisce al caso di velivolo MD80 che , ai fini didattici risulta più semplice, ma che ai fini logici risulta funzionalmente analogo all’ACM di un velivolo WB.



** • Una valvola di controllo flusso (pack flow control

valve) regola la quantità di aria che viene prelevata dal pneumatico.

• L’aria calda fornita dal pneumatico viene divisa in due flussi.

• Il flusso caldo è destinato alla miscelazione ed è

indicata come Hot Trim Air. • L’altra parte del flusso viene inviata al gruppo di

refrigerazione (air cycle machine). • Il flusso di aria attraversa il compressore del A.C.M.

e si innalza pressione e temperatura. • Il trascinamento del compressore è garantito da una

turbina collegata sullo stesso asse e che funziona sottraendo energia entalpica al flusso di aria che attraversa l’air cycle machine



• Il flusso di in uscita dal compressore viene inviato

attraverso un secondo scambiatore aria/aria che abbassata la temperatura del flusso.

• Lo scambiatore cede il calore ad un flusso esterno

di aria prelevata da una presa d’aria mediante un ventilatore in condizioni di terra e tramite una presa in dinamica durante il volo.

• Attraverso lo scambiatore si può ritenere che la

pressione rimanga costante. • L’aria in pressione – dopo lo scambiatore -

attraversa una turbina ove viene fatta espandere, e quindi cede energia entalpia, e questa espansione genera una forte riduzione di temperatura e di pressione.

• L’energia sottratta all’aria che attraversa la turbina

genera una caduta di entalpia pari a quella assorbita dal compressore, ed il regime di rotazione della turbina determina sia la portata che i livelli di compressione ed espansione.

• La caduta di pressione e temperatura, correlata a

quella di entalpia del flusso d’aria trattata, è strettamente legata all’energia assorbita dal compressore dell’A.C.M.



• In uscita dal gruppo di refrigerazione si ha un flusso d’aria a pressione di poco superiore a quella cabina desiderata ed una temperatura inferiore a quella richiesta dall’ambiente da condizionare.

• Il flusso che esce da tale ciclo frigorifero costituisce

la base per la miscelazione dell’aria calda proveniente dal pneumatico e quindi si hanno le condizioni per realizzare il condizionamento mediante miscelazione.

• Un separatore d’acqua - posto a valle della turbina

di espansione - elimina la condensa dovuta alla saturazione e funziona in genere come separatore centrifugo.

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• La saturazione è dovuta alla riduzione di temperatura.Questo fenomeno scompare alle alte quote ove l’aria è priva di umidità.

• Il gruppo compressore e turbina sono collegati allo

stesso asse ed i due sono sempre in equilibrio tra potenza assorbita e quella fornita.

• La regolazione della riduzione di temperatura del

gruppo refrigerante viene attuata tramite una valvola di by-pass turbina.

• La modulazione della apertura della by-pass

turbine valve riduce la portata dell’aria che la attraversa e questo comporta una riduzione della caduta d’entalpia e quindi della potenza fornita al compressore. Il compressore ridurrà il numero dei giri, portata ed incremento di pressione in base a tale regolazione.

• L’equilibrio dinamico che si genera modifica potata

e temperatura in uscita dal gruppo refrigerante. • Tutto il funzionamento dei vari componenti è

governato da un calcolatore controllo dedicato (pack temperature controller).

• Appositi dispositivi sono predisposti per la fase

d’avviamento per facilitare il lancio del compressore, e questo si ottiene a volte mediante un circuito di bypass che in fase di avviamento permette al flusso



di aria di raggiungere direttamente la turbina rendendo il suo avviamento più rapido.

• Il rischio formazione ghiaccio nella zona di scarico

della turbina viene gestito mediante una valvola che ne permette il riscaldamento mediante un flusso d’aria calda.

• Appositi dispositivi di protezione sono dedicati al

controllo del valore massimo di temperatura in uscita dal compressore.

Distribuzione dell’aria condizionata

In considerazione delle dimensioni dei velivoli commerciali l’impianto di condizionamento viene gestito a livello di zone della fusoliera. In particolare: • Vengono selezionate dall’equipaggio le

temperature desiderate a livello di zona. L’aeromobile è suddiviso in varie zone secondo le

dimensioni dello stesso. • Una rete di condotti distribuisce l’aria in modo

uniforme in ogni zona ed i condotti di distribuzione locale sono preceduti da un condotto di miscelazione d’aria.



• L’aria fredda proveniente dal gruppo refrigerante viene miscelata con quella pre-regolata, ma calda, prelevata dal pneumatico.

• Un calcolatore di zona (zone controller) governa la

miscelazione in base alle temperature selezionate. • La zona condizionata riceve un volume d’aria che si

distribuisce grazie ai condotti di immissione, ma anche per effetto della presenza di condotti di prelevamento che convogliano l’aria all’esterno.

• Lo scarico verso l’esterno – gestito dall’impianto di

pressurizzazione - è regolato da un sistema di valvole la cui funzione è quella di gestire il ricambio d’aria e quindi modulare la pressione interna della fusoliera.

• Il controllo della quantità di aria scaricata all’esterno

realizza il ricambio e regola la pressurizzazione del velivolo. Durante il volo l’aria scaricata permette anche l’immissione di aria calda per compensare le dispersioni di calore dalla superficie della fusoliera.

• Un sistema programmabile governa la

pressurizzazione e le funzioni di protezione, e tali dispositivi saranno descritti nel corso dell’impianto di pressurizzazione.



** Condizionamento vani elettronici

La strumentazione di bordo e gli apparati producono durante il funzionamento calore che deve essere smaltito per evitarne il danneggiamento. Gli apparati sono in genere raccolti in scaffalature dotate dei cablaggi dedicati e sono ad ancorati con dispositivi di rapida rimozione. Le scaffalature (radio rack) sono ubicate in uno o più ambienti della zona pressurizzata e sono accessibili facilmente per finalità di manutenzione (electronic comparment). Il ricambio di aria avviene con modalità varie: • A terra il ricambio di aria viene ottenuto tramite

l’impiego di ventilatori dedicati.



• In volo l’aria viene scaricata nelle zone cargo o direttamente all’esterno tramite aspirazione in dinamica.

Riscaldamento e ventilazione vani cargo Il velivolo di cui agli schemi è dotato di tre compartimenti cargo (anteriore, centrale e posteriore) e tutti vengono riscaldati/ventilati sia mediante il prelevamento d’aria dai tunnel laterali di servizio dei bagagliai, sia aspirando l’aria dalla zona cargo per garantire la ventilazione. Il prelevamento avviene mediante pompe a getto alimentate da aria prelevata dal pneumatico a circa 14 psi sopra la pressione cabina, e regolata da valvole di prelevamento modulate per avere una temperatura interna tra 6 e 20 °c. Ventilazione zona galley e toilette L’aria dell’ambiente galley e toilette viene aspirata, per poi essere scaricata nella zona cargo in prossimità della valvola d’efflusso della pressurizzazione. L’aspirazione avviene mediante pompe a getto che utilizzano aria del pneumatico regolata a circa 15 psi superiore alla pressione ambiente e che viene convogliata in un sistema Venturi che nella zona in depressione è collegato all’ambiente da ventilare.



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Impianto ventilazione apparati elettronici DC10



Gli apparati elettronici per funzionare correttamente debbono dissipare il calore prodotto ed il raffreddamento dell’ambiente viene effettuato facendo circolare l’aria che lambisce gli apparati ed asporta il calore prodotto. Tutti gli apparati sono assemblati su appositi rack in varie zone del velivolo: in cabina piloti, nel radio rack principale, nel vano elettronico principale e nel compartimento accessori centrale. Durante il volo, l’ambiente è collegato con dei condotti di scarico alla pressione esterna e quindi la circolazione avviene per depressione, a terra – mancando questa condizione ed essendo a volte lunghe le permanenze con apparati accesi - la circolazione dell’aria avviene mediante ventilatori che si attivano in base ad una serie di condizioni: • Disponibilità di energia elettrica 115V alternata. • La pressione differenziale deve essere al di sotto di

un certo valore. Una serie di avvisi informa l’equipaggio in caso di alte temperature o basso flusso di raffreddamento.



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impianto condizionamento missione dell’impiantodma.ing.uniroma1.it/users/impbordo_c2/1500...

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