空气质量传感器在飞机环控系统空气质量监测中的应用

飞机环控系统，即飞机环境控制系统作为重要的机载系统之一，承担着为机上人员提供舒适空气环境的任务。环控系统通过控制机舱内空气的温度、湿度、流速、压力等参数，向机组人员和乘客提供足够舒适的生存和工作环境。

该系统分为气源系统、温度控制系统、压力控制系统和座舱空气分配系统四大部分。
环境控制系统的供气来自于发动机(或专门的增压器)，从流量控制活门进入环境控制系统后，由两套(或三套)完全相同的制冷组件进行冷却，在这里对空气进行基本的温度和湿度调节。另外，环境控制系统还为仪表板、电瓶和设备架冷却，最后，调节好的空气分配到座舱内的各个区域。由排气活门控制对驾驶舱和客舱按飞行高度进行增压控制；同时系统具有 10000 ft 座舱高度警告、正释压活门、负释压活门等安全措施。
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。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。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。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、TGS2600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。空气质量传感器TGS2600是日本进口的空气质量传感器对极其微弱的空气污染气体具有很高的灵敏度（侧重于香烟烟气）。像香烟烟雾中存在的氢气或一氧化碳，此空气质量传感器可检测到几个ppm的氢气。TGS2600由于实现了小型化，TGS2600空气质量传感器具有灵敏度高(0.3-0.6)，功耗低（约225mW）等优点,加热电流仅为42mA，特别适合应用在空气净化器产品，而且使用的应用电路简单，外壳采用标准的TO-5金属封装。 此外TGS2600敏感素子由集成的加热器以及在氧化铝基板上的金属氧化物半导体构成。如果空气中存在对象检测气体，该气体的浓度越高传感器的电导率也会越高。仅用简单的电路，就可以将电导率的变化转换成与该气体浓度相对应的信号输出。TGS2600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1-30ppm，还有长寿命、低成本等特点。

3、座舱及驾驶舱内空气质量的实时监测系统
座舱及驾驶舱内空气质量的监测系统。将5个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.
引气系统为座舱增压和空气调节提供气源，主要功用是使舱内气压高于大气环境气压并持续向舱内供给清洁空气。增压气源的主要型式有两种。一种是以发动机压气机出口引出的增压空气作为供气源，其优点是简单、可靠，已得到广泛应用。另一种是采用专门的座舱增压器，从周围大气中直接吸入空气，经增压后供气，可用飞机动力装置机械传动、空气涡轮传动和液压传动等型式。座舱增压器在现代飞机上已很少使用。为确保座舱供气可靠，在多发动机飞机上一般从两台或两台以上发动机引气，以构成两个以上的独立增压气源。此外，还可以通过辅助动力装置（APU-Auxiliary Power United）及地面气源进行引气。

4、传感器选型
TGS2600作为控制器已被广泛使用在空气净化器、空调风扇式加热器、通风扇等领域；主要检测香烟，也可适用于臭气检测。空气污染物检测气体传感器 TGS2609-B00是TGS2600的升级版，有需要的朋友可以咨询工采网技术工程师。
TGS2602作为除臭监控器，有以往的香烟传感器走向臭气传感器；作为臭气传感器多挥发性有机化合物等的灵敏度特别高；吸烟以后空气净化器开动时气味会发生衰减的变化，由此可以看出有追随气味的举动。
5、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。