Analisi e modellazione termodinamica dei sistemi ECS per aeromobili commerciali

The thesis provides an analysis of the thermodynamics of ECS (Environmental Control System) systems for commercial aircraft. After a brief historical introduction, the thermodynamic fundamentals governing the operation of these systems, which are responsible for maintaining the correct environmental parameters in the cabin, such as temperature, pressure and humidity, will be described. The main types of ECS and their classification will be analysed, followed by a description of the key components: the bleed air system, the PACs (Pack Air Conditioning), compressors, turbines, heat exchangers and the distribution system. In the central section, a simplified thermodynamic model of the ECS system is proposed, with a scheme of operation, energy balances applied to key components. Finally, the case of the bleed-air-free Boeing 787 will be analysed and major future trends discussed.

La tesi fornisce un’analisi riguardante la termodinamica dei sistemi ECS (Environmental Control System) per aeromobili commerciali. Dopo una breve introduzione storica, verranno descritti i fondamenti termodinamici che regolano il funzionamento di questi sistemi, incaricati di mantenere i corretti parametri ambientali in cabina, come temperatura, pressione e umidità. Si analizzeranno le principali tipologie di ECS e la loro classificazione, seguita da una descrizione dei componenti fondamentali: il sistema bleed air, i PAC (Pack Air Conditioning), compressori, turbine, scambiatori di calore e il sistema di distribuzione. Nella sezione centrale viene proposta una modellazione termodinamica semplificata del sistema ECS, con schema di funzionamento, bilanci energetici applicati ai componenti chiave. Infine, si analizzerà il caso del Boeing 787, privo di bleed air, e si discuteranno le principali tendenze future.