TİCARİ UÇAKLARDA İKLİMLENDİRME SİSTEMİ VE KONFOR

SAC Fen Bil1mleri Enstıtüsü Dergisi 7 .C'1 ltı 2.Sayt

(Temmuz 2003)

Ticari Uçaklarda iklimlcndirme Sistemi ve

Konfoı·

K.Çakır, �l.Öcal,

i.Taymaz

TİCARİ ·uçAKLARDA

İKLİMLENDİRME

SİSTEMİ

_VE

KONFOR

Kemal Çi\KIR, Murat

ÖCAL,

İ mdat TA YM.AZ

Özet

- Uçaklarda iklimlendirme sistemleri, hava taşımacılığında konfor kavramına etki eden basınç , sıcaklık , nem , hava ıniktarı gibi parametrelerin havacılık otoriteleri tarafından istenilen se\tiyelerde • tutmak içiıı dizayn edilmişlerdir.

Yüksek irtifalar uçuş yüksekliği seçildiğİnden ve bütün bu konfor faktörleri çoğu zaman hayati önem ta

ş

ır

.

Bu faktörlerin iyileştirilmesi yolcu ya rahat ve huzurlu bir seyahat imkanı sağladığı gibi gökyüzünde yaşanu sürdürnıenin de şartıdır.

Bu �·alışmada uçak klin1a sistemi ., paket klinuı üniteleri ve uçak klima sisteminin alt sistemleri olan su:aldık kontrol, hava dağıtn1a ve basınçlandırm�l sistenıleri incelenmiş ve uçak için enerji dengesi oluşturuln1uştur.

.�1nalıtar Kelbtteler-

Uçak, Kliına sisteıni, Konfor

Abstract

- Air conditioning systems are desigııed to kcep the coınfort parameters that is desired lirnits by .

J

__

t:\._ı\

( Joint

,\

viation Authority)

Tlıesc parameters are so important for huınan health becau'e the high altitudes are chosen for air transport.

In

this study air condifioning systen1, packets unifs and bottoın systems of air conditioning systeıns were exanıined. These bottoın systems are temperature control systenı, pressuring system and air b

low

i

ng svstenı . •

Key \Vords- Aircraft, Air conditioning, Coınfort

M .Öca1 ; Sakarya Üniversitesi Fen B i 1 i nı leri Enstitüsü M ukiııa

!vltihcndisliği Öğrencisi

K.

Çakır, l.Tayma7

; Sakarya

Ün

i versitesi, M ühendisi ik Fn küllesi

vlakina :v1ühendisliğ1 Bölümü, Esentepe kampusü

I.

.

GİRİŞ

1.1.

Basınç ve Yükseklik

Yükseklere çıkıldıkça ok

si

j

en

transferinin miktarı

düşer.

3

000

m. yükseklikten som·

a

02 azlı

ğı kendi

n

i

g

östenne

y

e

b

aşl

a

r

.

Bjr insan norn1alde

alnuş olduğu

havanın sadece

:X ' ünü a

l

a

b

i

li

r.

O

halde

u

ça

k

i

ç

e

r

i

s

i

n

d

e deniz seviyesi şartlarına eşit

bir

ortanı o

l

u_şturu

_l

_ın

_a

_lıdu

.

_{Buda kabin}

y

ü

ksek

l

i

ğ

i

kavram1nı

doğurur.

Havacılıkta

kabin

yüksekliğini

dü

ş

ür

nı_en

in

_iki

_{yöntenli vardır ;}

_yeterli

ni

l

_k

t

_ar

_d

_a

02

_s

_ağ

l

_a

nm

_a

_{sı ve}

_hava

_{basıncının yükseltilnıesi.}

Bu noktada

kab

in

basınçlandırıln1ası sözkonusu

olur.

Bunun anlamı uçağın bir

balon

gibi

şişirilnıes1dir.

li

avacılı

k

_otoriteleri

_dünya

ç

_a

p

ı_nd

_{a bilinen ticari uçaklar}

için kabin

yü

k

s_e

k

_li

_ğ

i

_n

_i

8000

_fcet

(

2438

_n1

)

_ile

sınırlarmşlardır.

Bu

yükseklik insanın herhangi bir cihaz kullanmadan

non11al

nefes al

ab

i

leceği

yü

ksek

l

ik

sınırıdır .

Uçağın

y

ük

s

eJ

n

ıes_i

y

_{le kabin b}

_a

s_ınçl

_a

_ndırm

_{a sistenıi}

devreye girer

ve bu s

a

yede

yolcu a

çısın

d

a

n. deği

ş

en k

a

bin

yü

k

s

e

k

_l

i

_k

_le

r_ine

uyu.m

s_{ağ lamak}

_{önenil i bir}

_{değişiki ik} yapınaz ve

nefes aln1a

oranında fark edilir de_ği

ş

_i

_k

_li

_k görülmez,.

1.2.

Sıcaklık

lJçak içinde

o

tur_{an bir}

_{yolcuya göre}

_{ısı kaynakları ;} GünGŞ r

ad

y

a

s

y

onu_,

_klinıa

_{sistemi tarafından verilen}

_sıcak

havanın ısısı, ve diğer

y

o

l

c

_ul

_a

_rı

_{n ısısı}

_{olarak sıralanabilir.}

K

l i

nı_{a sistemi d}

_i

z_a

yn

_c

_ısı, sa

_b

_{it sı}

_ca

_k

l

ı

_ğ

_ı

_elde

edebilnıek

için parametrelerdeki ufak değişiklilderi bile göz

ön

ü

n

_e

alınak zorund

a

dı

r

.

Bu

p

ar

a

n1etr

e

ler :

•

Dış hava

sıcak

l

ığ

ı

• Mobilyaların

ve

yapının

ısıl

g

eçi

r

g

en

li

ğ

i

•

Farklı

sınıfların oturnıa bölümlerindeki ısıl yük

değişiklikleri

Bu tekıük paraınetreler

ka

p

s

am

ın

d

a _düzenlenen

_kabin

sıc

a

k

lı

ğ

ı

_{statik ve dinantik}

_k

_o

_şu

_ll

a

_r

_ı

_n

_{etkisi altındadır.}

SAU Fctı Bilinıleri Enstitüsü Dergısı 7 Ci lt, 2.Sayı (Tcmm�ız

2003)

Tablo 1 : Lhıslar arası atmosfer slaıH.ltJrdı

J

YÜk

S

�

kli

k

.

...

.

...

!

Sı�akıık

·-r

Ba�;nç ··-· .. .

J"F��t--·

i

Meİrei --·

!

öC

-

.. . ··

ı

miliba

;:···

·---J

loOO

-··- .

..

.-

-

3

ô4�

·

g

-

-

r •

13�17

-··--

.

·977, (

_

.

.

.

.

_{... .}

_.

...

-ioo6

-· --

-

f

6

0

9

-,

6

·

·

1

·i·ı-7ı

C)-

-

·

ı

942,

ı

ı-4

-

oöo

--ı

ız-ı9,2

··--ı

"i,23

ı

87

5

,

1

-r ·- --- r--�--- � -- -

---'

6000

!

1828,8

1

3.36

811,9

1 1 1 ---

-

___ .... - r --- .. r -

..-!

_j

8000

!

2438,4

ı

-0,7

r

ı

0000-

-

ı

3o48

.

·-

ı-

-4,66

- - J

---· -

-1

752,6

• ---

--1

696.8

'

--�

.

.

-

1

. r . ·-· -� . . - r-·

-

-- -. � . , ·�-.

;i

15000

1

4572

ı

-14�57

571,7

r

·

·

ıoö66

,-6

o96

· ·

-·-

·

-24,s7

- -

,

-

46s:6

-• ı 1

r

.

.

ı.sa·oo

---

,

762o�····--·-··

ı-

=34,3g

·

-·-r

375,9

---1

3

·

o

o

o

o

·-

-

ı·-

9i�i4

--·ı

-44,29

---·

!

30(\9

--­

r·

3

-

s

.

ooo

·

ı-··

i

_{o668 -·-}

₁

_-54,-19

_{� ı}

_238,4

-

-

,

ı

·

36Üoo

___ ;·

i

"

o97

�

2'

,

8

��56,

17

____

,!

227,3

---

·

ı

ı-· ....

.... ·· · -

-- -- --- -· r ·- · - ı -

-

-i

36090

ı

ll

000,2

!

-56,35

ı

226,3

'--- -- ·-· - ---- -#--. ---

ı�--

.

·--�---

,1

j

40000

!

1 2

19

2

sahir

187,5

·

l

5ÖOOÖ

-

f

. .

15240-

1

�,·abii-

----

�

-

115,9

�--··-.. . -_ .. _._.. . ... - ... .. - ··- ...

·--- ...

--- .

.

1.2.1.

Statik

Durum

.. .... ___ ı

1Jçakta asıl ısı kaynağı klln1a sistenıinden b_aş

k

_a

yolcuların kcndisiJi:·. Her

i

n

san dLnlenıne esndsında 80\V

ile

1

00\V

ara�ı ısı üret

i

l

i

r.

300

yolcu kapasiteli

bir

uçağı

düşüni.irsek

bu ortamda yolculardan

25k\Vatt

_d

e

ğ

_er

i

nd_e

ısı

yayıln1aktadır.

Bu _{sonuçta tanı yolcu}

k

apasitesi

y

le

uçan bir _{u��ağın kl}i_nıa sistenlinin ancak kabini soğuhnaya

çalıştığını

di.i

ş

üne _biliriz.

1.2.2. Dinaıııik

Dur u 111

Bu

dur

u

_n

ı

da sıcaklık düzenlcn1csinde ü�· konunı rol oynar

•

Pov.;er-up

(

uçc:ığnı

n1axiınuın

giiv

ha

rcadı

ğ

ı konuııı ) Juruınunda kabin _{sıcaklığı ınhat bir oıtan1 elde}

�d�bilnıck

içın soğuk

ik

l

i

_n

₁

_lcr

d

e arttırılıp, sıcak

ık lunlerde azal

t

ılır. Uçağın n1ax.

güç

harca

d

tğı

konun1lar

tuıııanış, dalış dununlanoır.

Yani _paket

klınıa

ünit_eler

i

maxinıun1

perrornıans gösterdiği

dunıınlard _ır.

•

\

'o

l

cu

l

arın

uçak

içerisinde hareket

halinde

bulunınaları

önen1li öJ�'üde ısı

yükü

oluşturur.

• lJçağın

önenılı dahş

nnnan1ş duruınlarındcı dış _{sıcaklıktaki} ölçüde

değişiki

_ik

ler.

B u far

k

lılık uçağın

230

Ticari

Uçaklarda İldimlcndir·mr Sistemi

_YC

_Konfor

K.Çakır, M.Öcal, i.Taymaz

•

yapısııun,

_döşenıe

_{ve mobilyalann s}ı_ca

kl

ı_{k değ}

_ı

şımi

olarak sisteıne yansır.

Öyleyse

k_l

i

_n

_1a

farklı sıcaklık olınalıdır.

1.3. Nem

sisteıni

_ka_{bi n içinde farkl}ı

derecelerine cevap verecek

b

ö

l _gelerde

kapasitede

Uç�

ğın.

n1axünum

_{uçuş yüksekliğinde havanın bağ}

ı

l _nem scvıyesı

yeryüzünün

_{en kuru parçasındaki neme eşjt olur.}

Dış havadaki

kuıuluk

Ü1san konforunda rahatsızhklara sebep olur.�

Gö�,.

burun ve _{bağazda arzu e<tilmeyen}

sonuçlar do _gtu

·

_abıl

ı

r. Susuzluk hissı baş gösterir.

Soluııun1 esnasında dışarı atıJan havayla vücut _nen1

kay�cderkcn,

_{_}

kabin

.i

n neın seviyesinde artış gerçekleşır.

Kabın boş ıkcn nem oranı 0/o2 ike

n

tam yolcu

kapasi1esınde bu oran

%20

'

lere çıkar.

Tablo ₂ ('eşılli ylik�el<liklerdc doymuş

hava

_içindeki su miktan

• Izafi Yükseklik Sıcakl

ı

k

n

em

Ö

z g

ü

l ağırlı_{k ı} gran1 su/kg

Kuru

hava _ı

.

1

.

metre

�

. .

---

oc·-

-ı-.--.· ']7/k_g_ lgram/kg _.

o

" -· -

-

-·

r

ı 5

--·-ıı l

o�8ı

--·-

!

-1 o�

6-

i

]

5

o o

.

... .

.... ı

5

'ô

9

·-. -.

r

ô

8

6

2

-

r

o 9

4

---,r-

6 5

3

1

ı ı ' ' ) r•

3

"

o

oo

-

-4,81---

r

o

782 rı

i

�r

3

88

.j

4500

l ) ı ) ı ' - . -- ---1

-14,72

i

0,679

-1,2

9

·-:ı-1,96 ı _•

6ooo

--·-· -� f-

-·24

:62

-

-

-

'o,sJJ

�-�,53·-

1

..-

-

o

,

-

7

ı

-

-j

r

7�:o.?

__ .

--

�

-

J

-

�

·

3

4

�

�

3

---

�

�4

f

---1�8-�--

il

:>,3�

1.4 Hava

akıını

ve

ıniktarı

Oturan bır insanın ihtiyaci olan

02

miktan

6,8

litre

1

_dak. dır. Aırbus uçaklarında k

i

_ş

i

_{başına 566 lıtre}

1

dak. hava

düşer.

l3u

_{değer ol}

n

ı

a

sı gereken minumum 02 nıiktannın

18

ka1ından fazladır.

l)ksijcn _{miktan ile birlikte iki faktörde konforun}

sağlann1asında

etkiJidir. C02 nin

_{hertaraf ed}i_lmesi ve

kahinin her tarafında homojen sıcaklık dağılıırudır

.

Solunun1 ve uçak

n1ulfaklarında

yjy

ece

k

lerin soğutulınası

için

k

ull

a

nıla

n

kuru buz C02 nin üreticisidir. Kuru buz,

ciondurulınnş C02 dü·. C02 nin düşüıülınesi kabin içinde olan hava

akırrunın

arttırılması ile sağlanır.

S !\U Fen Bilirr.leri E:nsti:üsü Dergisı 7.Cilt, 2.Sayr (Temmuz

2003)

Konfor saa]amak amacı ile kabin havaJandn1lmasının

o

ikinci

sebebi şartlandınlmış havanın homojen dağılı_nu_nın

sağlanmasıdır. Be

h

rli ortam sıcaklığında kalmanın yolu

havanın _sürekli

d

_evirdai_{n1 yap1lınasıdır. Aşırı sıcaklıktan} kaçmanın yolu çok fazla devirda

u

n yapılmakta bulunmuştur.

NonTıal konumda yolcu kabiıJi için hava tcdaıikinde rninın11unı limit _yo

_k

t_{ur. Ancak soğutma ünitelerinden biri} çalışnuyorsa havacılık otoriteleri ( JAA Joint Aviation

A

ut

h

o_rit

y

_{) buna standart} v_em

ri

_şti_r

.

_{Uçak irtifası}

4 I 000

feet

(

12497

n1

)

de iken yolcu başına ıninumum

0,4

1ibre

1

dak. buda yaklaşık l

98

li1.Te

1

dak. ya eşittir.

Kabü1deki tozu beı1araf etmenin iki yolu havanın sürekli

o

l

arak taze ve teıniz hava j]e yer deği

ş

tiri

l

rnesi ve f

i

ltre

edilnıesidir. _{lJçak içindeki havanın bir kısmı tekrar kabin} i

�

·

i

ne verilecekse yeniden kullanım havası filtre edilir.

Yüksek etkili filtreler ile duman, bakteriler ve

kötü

k

okular tutulur.

}Java kabtesi uçak sertifıkası için, daha sonra ise servislerde uçak bakım yapılırken ölçülür. Bu ölçünılerde uçuşa elverişlilik şartlan iyileştirilnıi.ş olup bununla hırlikte uçak yerde iken dışardaki havadan daha ten

u

z bir

hava elde edilmiş olur.

II.İKLİMl.�ENDİRlVlE

SİS'I'El\1İ

İklinılendiııne _{sistemleri, uçak içindeki ortamı arzu edilen} bas1

ne;,

sıcaklık ve ferahllk seviyesinde tutan sistemler dir.

N

orn1al koşullarda hava ihtiyacı uçak pnömat

i

k sistemi

yard1

1111 ile nıotorun

k

on1presör kadenıesinden,APU

denilen

yardınıcı güç

k

a

y

n_ağın_{dan veya uçak yerde} buluınıyorsa herhangi bir güç kaynağından elde edilir.

I\1otordan allnan sıcak hava kanallar vasıtası ıle paket

klima ünitelerine yönlendirilir. ü·nite

l

erden, soğutulrnuş olarak çıkan

hava,

soğuk hava manifolduna gelir. Bu nrada n1otor

d

an çekilen sıcak havanın bir kısn1ı dcı

herhangi

bir

i

ş

len1e uğratı]nıadan daha som·a kullanılnıak

üzere sıcak hava nıanifolduna gönderilir. l(abinlere

gönderilecek

olan kullanın1 havası doğrudan ınotorda

n

gelen

bu _{sıcak hava ile paket ünitelerden gelen soğuk} havanın karışt1nlnıasından elde edilir.

.

.

Il.l

Paket Klima

Vniteleri

U

çakta iki adet olan paket üniteler birbirine fo

nk

siyon

olarak denk6r, otomatik ve birbirinden bağnnsı7 olarak çalışırlar. Üniteler _{paketl ve paket2 olarak adlandırılır ve}

k l

in1a _{ko1npartın1annun nıe}r_{kezinde bulunurlar. I-ler bir}

unite sıras1yla şun]arı içerir; paket ünite kaplaına valfi, akış kontrol valfi, so_ğut_ma i1nitesi (kompresör, ti.irbin,

n111,

lSl değiştigecj) buzlaruna önleyici valf, by-pass

231

Ticari Uçaklarda İkliınlendirmc _{Sistemi ve} Konfor

J(.Çalor, M.Öcal,

İ.Ta:ymaL

valfler), sıcaklık kontrol valfı (türbin by-pass valfi),

seperatör, soğutma havası

••

11.1.1.

Soğutma

L'nitesi

Ünite pnömatik sisteınden gelen sıcak havayı soğut:ına

i

ş

le

mi y

apar ve _{uçağa şa}r_tlandın

l

_mış hava terninini

sağlar. Soğutnıa, türbin gücü ile dönen ınil üzerindeki

kompresör, türbin ve fan gıubu ile gerçekleştirilir.

Mo1ordan pnön1atik sisteın yolu ilc gelen sıcak hava kompresör girişine kana_lize edilir: _{burada sıc}a_k

l

ı_k ve

basıncı bir nıiktar arttırıldıktan sonra bir miktar

soğutuln1a amac1 ile ısı değiştirgeeine yönlendjrilir. Isı değiştirgeeinde ön soğuyan hava türbine girer, türbin k anatıarına çarpan hava, kanatları döndürürkeıı bütün

enerjisinı bırakır ve soğur. Bu arada dönnıe hareketi

t

ü

rbinle aynı n1il

üz

erin

d

e bulunan kompresör ısı

değiştirgeeine dışarıdan soğuk hav_a tenlin eden _fana iletilir. Fan gücü ile çekilen hava _ısı değiştirgeci

üz_er_in

d

_en _{kayar ve diğer kanallardaki sıcak havayı}

soğutarak dışarı atılır

.

Fan, u

ç

ak yerde iken

kul1anılır,uçuşta ise dış hava basıncı yeterli olur. Türbine

eneı]isini bırakıp doruna noktası değerinden daha çok

soğun1uş olarak ayrılan hava seperatöre yönlendirilir. Burada içindeki su danılacıkları tutulur. Seperatöıün havadan ayrıştırdığı su kanalize edilerek ısı değiştirgeci

ısı değiştirgeci soğutına hav_ası girişine püskür

tü

lür

.

J3urada buharlaşan su, havanın önemli ölçüde

soğun1asına, dolayısıyla değiştirgeç dizayn bo

y

utlarının

ve

a

ğ

ırlığın düşük alınasına inıkan verir. Isı

değiştirgeeine suyun püskürtüln1esi en

j

ektörlerle sağlanır.

ller bir paket ünıte şu elenıanlardan oluşur; hava çevJim ünitesi {koınpresör, türbin,

f

an ve bu_{zlann1a önleyici} valf)_, havadan havaya Jsı değiştirgeci,taze hava yada

soğutma havası kanal1, fan, fan dift�zeri ve fan by-pass çek valfi, a

ş

trı ısı koruması_, buzlannıa önleyici valf.

II .2.

Klima

Sistemi

Sıcaklık _{Kontrolü Alt Sistemi}

B

u sjstenı

;

Packlerden çıkan havanın sıcaklığı ve farklı koınpartınıanların sıcaklık değerlerinde düz

e

n_{leme ve}

liınitlen1c sağlamak için dizayn edilmiştir.

Sıcaklık kontrolü pilot kabininden pilot taraündan

yapılan s_e

ç

_{inıe göre otomatik veya} nıanuel _olarak

sağ

l

anır.normal _{konunıu otonıatik, stand-by konurnu ise}

manuel _çalı

ş

_{ma şeklini ifade eder.paket klinıa}

ü

niteleri,p

i

lot ve yolcu kabinleri,elektronik ekipman ve

kargo konıpartımanları ve ka

n

al sıcaklıklan bu sıst_cn1

SAU Fen Bilim1eri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)

II.2.1. _Kabin

S

ıcaklığı Kontrol Sistenıi

Kabin

sıc

akl

ık kontrolü uçak içindeki üç yolcu kabini ve

bir pilot kabininden oluşan dört bağın1Sız bö

l

g

e

nin

hava

sıcaklıklarını kontrol ve

seçimin

e

olanak sağlar.

Her bir bölge için ister sıcaklık değeri

n

j,

pilot kabininde

bulunan bölge sıcaklLl<. s

el

e

kt

ö

rl

er

i

n

in pilot tara

fı

n

d_an

ayar

l

a

n

masıyla seçilir.

Dört

bölge için

se

çile

b

il

e

c

e

k

sıcaklık değerleri 18,5 °C-

29,5

°C

a

rasında

d

ır

. I-I

er bir

bölgede

b

uluna

n küçük bir

fan hava akışını sıcakbk seıısörüne doğru

yönlendirerek

s

e

nsörler yardımı ile o

bölgenin sıcaklı

k

kontrolö

rtin

e

sıc

ak

lık

b

ilgisi sı

n

ya

l

i

g

ön

deri

lmesini s

a

ğlar.

Bölge

kontTolörleri kendjlerine pilot kabininden gele

n

seçiın sinyalini

ve sensörlerden gelen gerçek değer

sinyalini değerlendirip, bölge

hava giriş sıcaklığı

kumanda sinyali üreterek paket ünite ve APU

ko

n

trol

ö

rl

er

i_n

e

gönderir. Buralarda sinyaller

değerlendirilir ve iki

paket

ü

ni

t

e

den istenen çıkış sıcaklığı

belirlenjr.

11.2.2.

Kargo Konıpartımanı Sıcaklık Kontrol Sistemi

Sistem,

kargo sıcakhğn1 önceden

beli

d

e

ne değerde s

a

bit

tutmaya çalışır. Iki ka

r

g

o için sis

te

nı

aynı

olsa bile

ön

kargo

s

ı

c

a

k

l

ığı isteğe bağlıdu. Sisten1 konu·olü, ına

n

u

el

veya oton1atik

olabilir.

Kargo kompaıtımanları sıcaklık kontrolü birbirinü1 aynı fakat

b

ağımsız çalışan iki ünüe tarafıılda

n ge

rç

e

kleştirilir

.

Üniteler: pilot kabınindeki sı

c

ak

l

ık selektörü ile bağlantılı

biı sıcaklık

kontrolörüne

sahiptir. Ayrıca kargoda

bulunan

iki

sı

c

aklık sensötii ile pilot kabinine sıcaklık

bilgisi i1etilmek.1:edir.

Sıcaklık kontrolörü ot

o

mati

k

(AUTO)

k

onum

da

iken,

pilot ka

b

in

i

n

d

en

gelen

sıc

a

klık istek süıyali ve kargo

sensörlerinden gelen değeri karşılaştırarak hava ayar valfine bilgi

göndererek

karışı

n

ı yapılınasını sağlar.

Manuel konum seçilirse, kontrol

ör

ç

alı

ş

ma_{z ve} ha va ayar

valfı ınanuel

ça

b

ştı

r

ılı

r

_.

ll.3.

KJiına Sistemi Dağıtım Alt Sistemi

Dağıtını sistemi

;

şartlandırılımş havanın,

basınçlandırılmış

gövde

konıpartın1anları

içinde

d

olaştın

1

nıası ve sonra bu havanın ya

bölgeden

bölgeye ya da uçak dışı

n

a yönlendirilmesi amacını

yerine getirir.

liava

d

ağ ıtınu_; ana k

a

bin dağıtım

kanalı, pilot

ka

b

ini kanalı

ve lavabo- mutfak vantilasyonu için özel b

ir kanal i

le

gerçekleşir. İstcğe

bağlı olarak,

şartlandınlnuş taze hava , yolcu özel h

a

va

l

an

d

ırn1a çı

k

ışi

a

rı

n

a

d

ağıtılır.

I-ler bir kabin

bö

l

g

esindeki havayı ana dağıtım kanahna

göndermek

üzere

elektrikli

fan k

ullanı

l

_ır. Panlar yardınu

Ticari Uçaklarda

İklimlendirme Sistemi

ve

Konfor

K.Çakır, M.Öcal, i.Taymaı

ile tahliye

edilen bu kullanılmış hava) ana dağıtım kanalından taze hava

ile

karıştınlmak üzere kullanılır. Pilot kabini ve yolcu kabirü h

a

v

a

sı bura

l

arı

h

a

va

l

andudıktan s oma

;

kon1partıman ta b

a

n

ında bulunan

yer seviyesi çıkışlan ile

kabin

duvarlarına yönlendırilir

v

e

ya

d

oğıudan

rnutfak 1

1a

v

ab

o havalandırma sistenu

üzerinden

uçak dışına atıhr. K

a

b

i

nin üst kı

s

ınuan

n

d

an

çekilen hava

ise

avionik bölgenin soğutulması, kargo

kompartımanının

ısıtıl_ması ve havalandınln1ası ve

basınçlandırılmış bölge tabarnndaki genel havalandırma için kullanılır.

11.3.1.

Pilot Kabini Hava Dağıtını Sistemi

Pilot kabini hava dağıtım sistemi

a

şağıda belirtilen

elemanlara

ha va teınin e

d

er_.

•

Ön can1 panelinin altında bulunan havalandırma

borusu

• Tavanda

bulunan

h

a

va

çıkış

ağzı

• Sol kabin taraflnda bulunan hava çıkış ağzı

•

Her

bir k

a

bi

n

üyesi istasyonu iç

in dört

özel hava çıkış

...

agzı

Ön

can1 pan e

li

altın

d

aki havalanduma

borusu

ile

taban

ve

tavan çık1şlanndan gönderilecek hava ıniktarı> bu ağızlar üzerindeki e]enıanlar yardımı ile hava nıiktarını

belirleyen

kanat

ç

ık

l

ara kumanda edilerek manuel olarak

ayarlanabiln1ektedir.

Minuınum akış pozisyonunda dahi taban ve tavan çıkışla

rı

ndan ya

k

laşık

0/o30

hava akımı

sabit olarak devaın etn1ektcdir.

II.3.2.

Yolcu Kabini Hava Dağıtım Sisten1i

Dağıtnn kanalları her bir kabin böln1esi için aynıdır. Bu ka

na

llar ; yüksek kanal, ana kay

n

ak .t<analı ve kabin hava

çıkış kana11arıdır.

Kabin boyunca hava da

ğ

ıtınu

gerçekleştirilirken k

o

l

tuk üst sevıyesindeki h ava akırm minirniz

e

edilerek yolcunun başı üzerindeki

rah

a

tsız edici akım önlenmiş olur.

11.4.

Havanın Yeniden Kullanılması

232

B ir miklar ka

bin

havasının taze hava kaynağına

eklenip

yeniden dağıtun yapılnıası her

b

i

i kabin bölgesindeki

elektrikli fanlarla sağlanır.

Her bir fan

ve

bölge

ana

kaynak kanalı arasındaki kanalda bulunan check valf�

havanın geri

akmasını önler.

Her

bir

fan

girişine k

onmuş

hava filtre leri ise yeniden kullanılan hava içindeki partikülleri ayrnna amacıyla kullanılır.

Sı\ C Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 .Ci ·ı.

2 Sayı (Temmuz 2003)

11.5.

Kabin Basınçlandırma Sistemi

Sürekli kabin bas1ncı sağlamak için otomatik basınç

kontrolü sağlanıak ve yolcu konforu için yükseklik ile kabin basıncı oranı değ

i

şin

1i

n

i

a

y

ar

l

a

y

ab

i

lmek

Kab in ekibinin kab in

basıncııu kontrol etmesi ni

sağlayabilınek.

.�\şırı basınca karşı önleın alabilnıek.

Kabin ekibine gerek

i

rs_e nıanuel olarak kabin b_asın_cını

düşün11e kontrolü sağlanıak.

Kabin

basın_c

ı

kontrolü ve görüntüJenınesi aşağı

d

a

k

i elemanlarla gerçekleşir.

Otomatik ve birbirinin aynı iki sisteın vardır.

Basınç tahliye valfleri uçak yer

d

e iken tan1 b

i

r basınç tahhyesj ve nıanue

l

kabin basınç kontrolü sağlar.

Kabin fark basınç indikatörü, kabtn hız indikatörn ve kabın a

H

irnetresi (yükseklik göstergesi)�

(CABIN

PRESS)

kabin basıncı paneline yerleştirilmiş olup otoınati

k

ve manuel kabin

b

_asınç kontrolünün doğıu

çalışnıasının kontrolüne hiznıet ederler_.

f3asınçlandırma işienli aşağıdaki

şekillerde

g

erç_ekle

ş

ir_:

Kalkıştan önce, aşağıdaki durun1lar sözkonusu iken;

l

J

ç

ak yerde (iniş takınıları tam açı

k

)

İki nıotor çalışıyor (yağ bas1ncı normal

)

Gaz kol

l

arından biri 22_°

C

_'ni

n

üzerinde ise,

H

cr bır kontrolör basmçlandırrna valflerine bir kapaına

s

i

n

y

ali göndererek, ilgili dış akış

valflerinin

kabin

basınçlandırrnasının

153

nı/dak

(500

ft/

nıin

)

da

t\P=0.0149 bar

(0.22

PSI)'a kadar ulaşmasını kon

t

rol

e

d

er.

Kalk1ştan

15

sn. sonra basınçlandırnıa sinyalleri iptal edılir, ve noımal basınç

kontrolü

başla

t

ılır.

• •

lll.

ENERJI DE�GESI

YAKLAŞlK

IfES

. .\BI

1\şağıdaki hesaplamalarla uçak i

ç

in

e üflenen

havanın

ısıs1, uçak içinde üreyen ısı, uçak dışına olan ısı

k

a

y

b_ı değerinin yaklaşın1 ve kabullerle hesaplandı ve bir eneıji

dengesi oluşturuldu.

111.1.

Kayıp Isı Enerji Hesabı (Qk)

Akış re

j

i

mini belirlemek ]çın Ma

ch

Sayısı

değerlendirilir. Uçakların per

f

oınıansı belirlenirken de,

bu

değer üzerinden ölçümler ya

p

ılır. Kısaca ses

hızırnn

uçak hızına oranı

olarak ifade edilen

bu terim;

M

==

V

1

c (Robenson/Crovve) olara k fonnülc cdiJ

i

rken,

Ticari Uçaklarda İklimlcndirmc Sistemi _ve

Konfor

K.Çakır,

!VI.Öcal, i.Taynıaz

Kabin basınçlandırma sisten1inin an1acı ;

c

�-

(kR

T)11�

[1nls}

(Robenson/Crowe)

oJ mak üzere;

M < 1 Subsonic akış,

M� 1 Transonic ak1ş,

M > 1 Süpersonic akış olarak kabul edilir .

c =ses hızı

(nı/

s)

k=

sabit

(ep

1

cı),

R

=Gaz sabiti

(J

1

kg K),

'T

=Ortam sıcakl1ğı

(K),

V= Uçak h1Zı (n1 1 s)

860

knılh htzla,

ı O 000

n1 yükseklikte ve

-50°C

sıcaklıkta

u

ç

an bir uç

a

k

i

çin

[Gaz/arın Standart

Atnıosjcrik

Basınç

ve

l5°C

Sıcaklıktaki

Özellik! eri(R oherson/Cro1ve)]

değerleri de ku11anarak Mach

S

_a

y

_ısuıı ve akış tipini hesaplarsak;

c=-·

(kRT)111

== [1,4. 287 J/kgK.

223

K ]112 =

299,33

m/s

1\1

=

V

1

c =

(860000 n11h

1

3600

s/h)

1

299,313

m/s =

0,798

M < 1 olduğundan akış Subso

n

i

c

'tir, yani akış ses

hızının altında gerçekleşir. '

İÇ ORTAM

(18

;

25

o

c)

İç Kaplama

( Hoiıeycomb)

Dekoratif

Kaplc.ma

DIŞ

ORTAM

(

30; -50

o

C)

Uçak D

ey

Kabuğu

(

2024 AJ.Alaşım

)

İzolasyon

ıvfa1zemesi

( Camyünü)

Şekil

1 Uçak gövdesinin duvar _{kesiti görünüşü}

lı-Ma

l

z

-

e

�{

_e

---!

U

z_unl_u

k

____

L

-Isı geçir

g

e�Ük-. ı

ı

.1

(m)

ı değeri

A.

!

:

(

kca

llmh

°

C

)

·- . _{- -·---.}

-

_{-- ··-� -.} -·· r

-

-

-

-

-

·

-

- -·�

1

Dekoratif _0,0015

1

1,2

1

kaplan1a

_l

_i

ı

-- ---· ·-- ··---·---- --- ----

r

·

-

-

-

-

-

-

-· ---- -- . . ·

Honeyconıp

·

1

0,01

ı

0,02

i

r

.Dnıyüiıü-

. �-··ı:�--�

o]56

- ----·

f-

-

o.o3s

---

-i

.... ... _,. ..._.._. .. .. -- .... ___ .. __ ._.,_ _{·---··--· --··} ·-·-·--

-

- -- ·-·-·----

-

_{... - -·}

233

SAU Fen Bilimleri Enstüüsü Dergisi

7.Cilt, 2.Sayı

(Temmuz 2003)

:

.. -______ .. __ __ " ____ ·---· ...

r··-··----····

...

.

. _ .. __________ .. . . -

:

._.. �... . . . - :· ... -- ·· .. ----·· ! 2024 ı 0,00 1 524

.

ı

03,25

l

ALAJaşım

l

_ı

·J

4 -··M ... ·---- ,, .... , •• __ _... .... --�.- -•• � ... ---- ---··.--···----..

.

... -- 0' --·'"'" "' !!O -·-- -.., . ... ....

.

.. __

,,

__ ... ._ .. .

Q

kayıp - k . A .

T

., J [kcal l h) = [kcal

/ m-

°C]. (nı-]. [°C]

a;ç :

İç

ortam 1sı için

iletinı

katsayısı uçak boyu ve uçak

içindeki hava hız1

dikk

at

e

alınarak 9 kca l

1

nı2h°C

kabul

edi

l

ir

.

ad1s : Dış ortam ısı

i

letim katsayısı için; u

ç

a

k

hızı (�),

uçak

gövde boyu

( L) ve yüzey sıcaklığındaki havanın

özellikleri [Hava

İçin Karakteristik Değerler (atnıosferik)

(Dağsöz, A .) ]

kullanılarak,

Re

sayısı

b

ulu

n

u

p

_, Re

değerine

karşılık verile

n

Nu sayıs_ı

fonnülü

ile

yakla

ş

ın₁

yapJlımştır.

7� = T .

[1 +(k-1)

1

2.A12}

(Ro herson

1

Cro\ve 'e

göre)

Ts

: yüzey sıca

k

lığı

'f

:

ortanı

sı.cakhğ1

Ts = 223 .

[ 1 +( 1 ,4 - 1 ) / 2 . 0.7982]

T

_s =

2 5 1

_' 4°l( = -2 1 _'

6°C

aaış b

u

lunurke

n kullanılacak

olan

fıhn tabaka sıcaklığı Tr

'

Tr

=

(Ts

+

T)

1

2

= (-2 1 ,

6-5 O)

1

2 =

-3 5,

8 o C

Re =

{ıtw . L)

l v

Re =

[860 OOO (n1 /

h) 1

3 600 (h l s)].37,239 (nı)

28,5

. ı o

-o 11l 2

1

s Re = 3 1 1 ,6. 1 06

N

u -_-

O 1 85

_J •

(1 (J R

o 0 e1 .r:.. ss-1 .

R

e

.

p

r

.JI3 -

(

L)

t ı - arlı ş . / ,�,.

Bütün uçak boyunca, yani L = o : dan, L=37,239'a

interasyonu gerekmektedir. ı /:\

;·

:.:3 7 ' 239 2 5 &4

(0,1 85.A.uco . Pr · f v).1.=0

(Log um .L i vt .

dL

a ::::: ---tlu l.=o

J=J7.ı::ı9

dL

değerler

yerine

konularak;

atbş = 2 66,2 kcal

/

nlh

°C elde edilir.

ı

1

k = 1 /9 + 0,00 1 5/ 1 .2 +0,0 1/0,02 + 0�06/0,035 +

0,00 1 524i1 03)25 +

1 /2 66,2

ı 1

k = 0, 1 1 + 0,

0

0

1 2

5

+ 0,5 +

1 ,7 1 4

+

0,0000 1 5 + 000 3 8

Ticari Uçaklarda

İklirnJendirme

Sistemi H Konfo

KÇakır, J\tl.Öcal: İ.Ta

n:mz _•

k = 0,4294

A3 1 O

uçağını

n

basınçlandınlımş gövde

ö

l

ül

er

i

esas

a

l

ınara

k

; .,

A

= rr .

D .

L

[1n'} A = 1t . 5 )64 .

37,239

A � 660

m2

A

= Alan

L

= Gövde

b

o

yu

D =

G

övd

e

çapı

T =

Tic:

+

�Jı:ş (°C)

sıcaklık farkı olarak;

T

= 2 1 - ( -50) =

71

bulunur.

Bu durumda ısı kaybı ;

Qk [kcal

1

h] = k [kcal l 1n2 h °C} .A

[m2). T

[°C}

Q kayıp = 0.4294

.

660

.

71

Q

kayıp � 20 1 22 kcal

1

h

Kay1p ların düz

duvar

ve

y

a silindir üzerinden o

lmas

ı.

hesaplanan kayıp ısılarda önemli

bir fark yaratmayacağı

görülecektir.

l3

unun nedeni uçak yüzeyinin büyi:k

olmasın

d

an dolayıdır.

IIL2.

Uçak İçinde iTreyen Isı Enerjisi (Q0 )

Her

i

n

sa

n

dinlenme esnasında 80W ile 1

00\V

arası JSı

tire61ir.

Toplam yolcu sayısı 2 1

O

kabul edilirse;

Qııısanlar

= 80

Vv

kı

ş

i . 0,8604 kcai/h

.

2 1 O _ki_şi

Qiıısaıılar

= 1 4455 kcal 1 h

Uçak içerisinde aydınlatma aracı olarak

41

adet

15

'.\7

v�

1 40 adet 40 W' lık

fl

our

e

s_ca

n

t lamba bulunmaktEdrr.

Qaydınlatımı

= 4 1 . 1 5 W . 1 .06 kcalih + 140

.

40

\V

. l .06

kcal 1 h

Qııydmlatımı

= 65 88 k cal 1 h

234

Ci.lıazlardan kaynaklanan ısı ise yaklaşık bir değer

kabul

edilmiştir.

Q cıhaz

"' 1 500 kc al 1 h

�: \ l . Fen B1iinıleri Enstilusü De-rgisi

7 Ci lt. 2

.Sayı (Temmuz 2003)

I:

radyasyonla gelen en�rj i (W

1

m2)

.A:

Can1

yüzey

alan1 (nı-)

(

A3 l O )

0

,

8

60

4

kcal

1 h

Oı

..

d -=

1 322,5

kcaJ

1

h

Ou�c:tilen

·-

Qiıısaıılaı +Qaydııılaımn

-r

Qcilıa7.

+

Qrad

Qü�ctiien

Qün.:tilcn

=

1 4455 +

6588

+

1 500

+

1 322,5

=

23865,5

kcal

1

h

1 11.3.

Klima Sisteıni ilc Giren Isı

Enerjisi

(Qg)

Enerji

d

en

g

esi kunılduğunda, uç.akta üretilen ısı ile klinıa

sıstemınden

gi

r

e

n

ısının top]anu sonucunda u

ç

akt_a

k

i

kayıp ısıya ulaşn1aktayız.

Qgırt'n

+

Qiireıılen

=

Qkayıp

Qg.ıt:ıı

+

23

865,5 kcal

1

h = 1 954 1 ,47

kcal

/ h

Qgirl'u

·

- -

4324

kcal

,' h

Sonuçtaki negatitlik

kliına sisteminin soğutma yaptığını

göstermektedir.

l \1.

SONUÇ"

Hava

ta

ş

anac ı

lığında

seçilen yüksek irtifalar, konforlu ve

hızlı

bir seyaha

t

in

yanı

sıra hayati öneın

taşıyan

dü;cn]enıeJerin

u

y

gulanmasını da bize sunmaktadır. Uçak

iç ınahnJinde deruz se

v

i

y

es

i

şartlarını oluşturnıak, ortan1

�ıcaklığını

1 8

-

2 1

°C ler

d

e tutınak ve azalan

02

nıik

t

ar

ı

nı n artnıasını sağlamak gibi düzcnlen1elcrin

uy

g

ularuıuısı_, klima siste_mi_nin alt sistem1eri olan ;

soğutrna , basınçlandırma, sıcaklık

kontrolü ve

dağı

t

ına

�tstcın.lerj tara fından yapıldığı görülnıüştür.

Taın

yolcu ka

p

asit_esi jle uçan uçaktaki konveksiyon yolu

i JL: knyhednen 1sı , iç mahalde üreyen ısı

ve

ı

ş

num

l

a

kaLanılan ısı hesaplanarak enerji dengesj oluşturulmuş ve

klinıa

sıs

t

en₁in

i

n soğutma yaptı

ğ

ı görülnıüşti1r. Bu sonuç

uçak

yerde

iken de değişmeyecektir.

235

Ticari Uçaklarda İklimlcndirmr Sistemi

ve

Konfor

K.Çakır, I\II.Öcal, İ.Tayınaz

3 :

canılarm geçirgenlik değeri yaklaşık

0�4

Qrad

= 0,4

. (50

.

0,274 . 0,374)

m2 .

750

W

1

m2 KAYNAKLAR

[ J ] Airbus İndustrie, (M ay

1 982)� Air

esea_r

c

h Study

Guide

Envirorunental

Control Systeın

A300-A3 1 O, Field

Service Technical Training Center, Los Angeles,

Cahfon1İa.

[2]

Al

_{h ed}

S

i

g

na

l

,

(Jun

1 O 1

96), Con1ponent

Maintenance J\1anual Chapter 2 1 -53-04,

Allied SignaJ

Techn1cal Publication, Phoenix.

[3] ASHRAE,

( 1 982)., Application

Volun1e Seetion

I

-

Chapter 9.

[4] A YBERS,

N . ,

( 1 954),

liava Taşıtlarnun

Isnıhnası Soğutulnıası ve I-Iavalandırılması, Teknik

Üniversite Matbaası, İstan

b

ul

.

[5 ]

A.

3 1 O

Genel Uçak

B

i

lgisi, Turkish Airlines

Training Center, İstanbul. Bötish Aerospace, Fhght

Training

(UK)

Chapter

One Air Conditioning Basic

Principles.

[6]

CARLILE,

D.,

(

M

arc

h 1 996,

�'Cabin Air Comfort'',

F

ast Airbus Technica1 Dıgest,

Nuınber 1 9

:March 1 996, A

i

r

bus Industrie Custom

e

_r

Service, Cedex

1

France.

[ 7 J ÇbNGEL>

Y.,

(

1 983 ),

Introduction

_to

Thern1odynaımcs

and Heat

Transfer,

McGraw-Hill

_Book

Co., Newyork.

f8]

DAGSÖZ, A ., ( 1 995),

Isı

Geçişi, B eta Basım

Yay1n Dağıt1m A.Ş., İstanbul.

[9]

J. P. H

olman,

(

1

986),

Heat

Transfer,

1\llcGra\·�.r-1-Iill

Book Co., Singapore .

[ '1 OJ Lufthansa

Technica]

S

ch

o

o

l

,

(Aug

1 987),

Training

M

anual

A3 1

O ATA 2 1 Aır

C

on

d

i

t

i

onin

g

_,

T

.�ufthansa

I echnical

S

choo

l

, G

ermany

.

[

1

1 ] Robers on

1

Crow_e

,

.Zngineering Flu]d

Mechanics, Washington State University, I-Iough Mifflin