淺談飛機(jī)電源系統(tǒng)與維護(hù)技術(shù)

呂劍寶+周克家+王海波

摘 要：在現(xiàn)代飛機(jī)電源系統(tǒng)的發(fā)展過程中，主要使用的是四種類型的電源，一種是28V的低壓直流電源，一種是270V的高壓直流電源，一種是400Hz恒頻交流電源，剩下的一種是360-800Hz 115/200V變頻交流電源，為了能夠讓飛機(jī)的電源系統(tǒng)得以正常的工作，就需要對上述不同的電源系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的研究，分析各自的主要特點(diǎn)，不同的電源系統(tǒng)所適用的機(jī)型也是各不相同的，只有有針對性的進(jìn)行研究，才能更好的促進(jìn)我國飛機(jī)的建設(shè)，希望在本文的論述下可以對今后的工作帶來一定的幫助。

關(guān)鍵詞：低壓直流電源；高壓直流電源；恒速恒頻交流電源

在飛機(jī)運(yùn)行的過程中，電源系統(tǒng)的可靠性是十分重要的，這關(guān)系到飛機(jī)能否正常飛行，是否可以保證飛機(jī)上人員的安全，所以本文重點(diǎn)對飛機(jī)電源系統(tǒng)的應(yīng)用情況展開了論述，并且以SR2X系列飛機(jī)為例，研究其具體的維護(hù)技術(shù)，希望可以對今后的工作帶來一定的幫助，借助飛機(jī)使用維護(hù)的相關(guān)技術(shù)手段，探究在電源系統(tǒng)工作過程中存在的一些問題以及具體的維護(hù)方法，進(jìn)而帶動(dòng)我國交通運(yùn)輸行業(yè)更好更快的發(fā)展，并且以此為背景，帶動(dòng)我國社會(huì)的發(fā)展建設(shè)。

1、低壓直流電源

在飛機(jī)電源系統(tǒng)應(yīng)用的過程中，最早使用的就是低壓直流電源，這種電源現(xiàn)如今在直升飛機(jī)以及中小型飛機(jī)中應(yīng)用的比較廣泛，其主要的工作原理就是借助主發(fā)電機(jī)的功能帶動(dòng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。在應(yīng)用的過程中，還需要與電壓調(diào)節(jié)器以及發(fā)電機(jī)相互配合使用，這樣才能保證航空發(fā)電機(jī)在工作轉(zhuǎn)速方面得到有效的控制，并且在對電機(jī)進(jìn)行控制的同時(shí)，電壓以及電流也不會(huì)發(fā)生變化。同時(shí)，如果電機(jī)出現(xiàn)故障，那么電池在此時(shí)的作用就十分明顯了，主要是起到了進(jìn)行備份以及應(yīng)急的作用。如果是在多發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)上，那么還需要具備與之相配套的發(fā)電機(jī)，并且采用并聯(lián)的方式工作。在應(yīng)用低壓直流電源的過程中，其自身具備了簡單方面的操作，但是相應(yīng)的不足之處在于不能保證高效的工作轉(zhuǎn)速，并且工作高度也會(huì)受到一定的限制。

2、恒頻交流電源

這種電源的額定容量正在不斷的發(fā)展，并且正在接近于一個(gè)數(shù)量級，并且在近些年的發(fā)展建設(shè)過程中，相應(yīng)的發(fā)展速度也得到不斷的加快，某公司成功研制了一個(gè)恒速轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，并且可以將其與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行組合使用，但是這一裝置的類型為精密液壓機(jī)械，在生產(chǎn)制造的過程中十分困難，并且也不利于進(jìn)一步的維護(hù)，所以在電力不斷發(fā)展的過程中，逐漸出現(xiàn)了變速恒頻交流電源。這種交流電源可以將電子變換器中的交流電加以進(jìn)一步的轉(zhuǎn)化，在后續(xù)的發(fā)展過程中，這一電源的優(yōu)點(diǎn)也得到了進(jìn)一步的凸顯。例如具有較高的電能轉(zhuǎn)換率，并且在安裝的過程中，相應(yīng)的位置也更加靈活多變，可以通過變速恒頻電源實(shí)現(xiàn)發(fā)電的效果，但是不足之處在于過載能力以及相應(yīng)的適應(yīng)能力會(huì)受到一定的限制。

3、變頻交流電源

在飛機(jī)防冰加溫的過程中，主要應(yīng)用到了變頻交流電源，這一電源類型在全球快車飛機(jī)上得以應(yīng)用，在現(xiàn)代化發(fā)展建設(shè)的過程中，其他飛機(jī)類型也應(yīng)用了這一類型的電源，人們對這一電源系統(tǒng)的發(fā)展情況也就變得愈發(fā)關(guān)注了起來，其主要的優(yōu)勢在于可以對飛機(jī)主電源起到簡化的作用，并且讓電源的工作效率得到顯著的提升，在飛機(jī)上還安裝了相應(yīng)的發(fā)電機(jī)以及變壓器等，對變頻電流存在的風(fēng)險(xiǎn)起到了有效的抑制作用，同時(shí)還降低了成本。在變頻交流電源發(fā)展的過程中，不能離開電機(jī)技術(shù)以及電能變換技術(shù)，在應(yīng)用這一電源類型的過程中需要注意的是應(yīng)該對驅(qū)動(dòng)通風(fēng)機(jī)以及泵的異步電動(dòng)機(jī)加以進(jìn)一步的改造，這樣才能滿足變頻恒壓交流電源的工作需要。

4、高壓直流電源

270V高壓直流電源的成功應(yīng)用主要取決于三項(xiàng)技術(shù)的突破：a.無刷直流發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的誕生；b.無觸點(diǎn)固態(tài)電器，常稱固態(tài)功率控制器的發(fā)展；c.電能變換器的模塊化和小型化。高壓直流電源和28V低壓直流電源一樣簡單可靠，適合于非線性負(fù)載。21世紀(jì)初，美國試飛的F-35戰(zhàn)斗機(jī)，不僅采用了高壓直流電源，而且是第一架多電型軍用飛機(jī)。該單發(fā)動(dòng)機(jī)戰(zhàn)斗機(jī)的主電源是250kW的開關(guān)磁阻起動(dòng)/發(fā)電機(jī)，由航空發(fā)動(dòng)機(jī)直接傳動(dòng)，該電機(jī)的功率變換器為125kW的雙通逆結(jié)構(gòu)。在F-35飛機(jī)上，輔助電源和應(yīng)急電源已組成一體，稱為組合動(dòng)力裝置。組合動(dòng)力裝置是壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和起動(dòng)/發(fā)電機(jī)的組合體。壓氣機(jī)、起動(dòng)/發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和渦輪同軸，整個(gè)轉(zhuǎn)子用磁浮軸承懸浮起來，從而成為一種多電發(fā)動(dòng)機(jī)。

5、以SR2X系列飛機(jī)電源系統(tǒng)為例的使用與維護(hù)

5.1蓄電瓶的使用與維護(hù)

BAT1的使用與維護(hù)。BAT1的使用操作方法如下（假設(shè)BAT1處于完全充滿電的狀態(tài)）：（1）將BAT1開關(guān)置于ON位置，觀察應(yīng)急地平儀中的陀螺有工作的聲音且低壓告警紅旗收起，同時(shí)PFD、MFD顯示器處于啟動(dòng)狀態(tài)，說明BAT1已經(jīng)向機(jī)上各匯流條供電；（2）等待約60s后，PFD、MFD顯示器啟動(dòng)成功并進(jìn)入相關(guān)默認(rèn)畫面；（3）觀察PFD顯示器“SYSTEM”畫面或MFD顯示器“ENGINE”畫面上的“Ess Bus×V”、“M. Bus1×V”和“M.Bus2×V”，“×”數(shù)的顯示范圍為22～26。當(dāng)“×”數(shù)值≥24.5時(shí)，表明BAT1供電電壓正常；當(dāng)“Ess Bus×V”中的“×”數(shù)值<24.5時(shí)，此時(shí)PFD右下角會(huì)出現(xiàn)“Ess”紅色的告警信息；當(dāng)“M.Bus1×V”和“M.Bus2×V”中“×”數(shù)值<24.5時(shí)，此時(shí)PFD右下角會(huì)出現(xiàn)黃色的告警信息。

BAT1/BAT2的維護(hù)。（1）飛機(jī)正常使用時(shí)的維護(hù)如果飛機(jī)的飛行間隔較短（5天以下），根據(jù)上述原理可知，飛機(jī)在ALT1/ALT2正常供電時(shí)即可對BAT1/BAT2進(jìn)行充電，無需離機(jī)進(jìn)行相關(guān)維護(hù)工作。按照手冊要求進(jìn)行BAT1的電解液檢查、BAT1/BAT2供電電壓檢查等工作。（2）飛機(jī)停放期間的維護(hù)根據(jù)手冊要求，如果飛機(jī)停放時(shí)間在30天以上，必須將BAT1/BAT2拆下，嚴(yán)格按照BAT1/BAT2生產(chǎn)廠家的使用說明書和維護(hù)手冊進(jìn)行相關(guān)維護(hù)工作。（3）注意事項(xiàng)①Do not charge batteries in airplane or within 10feet of a fuel servicing area；② Never use a battery that has less than 80% of rated capacity.

5.2發(fā)電機(jī)的使用與維護(hù)

在發(fā)電機(jī)的使用過程中，需要發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)并正常工作，檢查結(jié)束按程序?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)停車。ALT1的使用操作方法如下：（1）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速置于1000r/min，PFD右下角顯示“ALT1”黃色警戒級信息；（2）將ALT1開關(guān)置于ON位，PFD右下角顯示的“ALT1”黃色警戒級信息消失；（3）分別將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速置于1700r/min/2200r/min。（4）將ALT1開關(guān)置于OFF位，PFD右下角顯示“ALT1”黃色警戒級信息。根據(jù)飛機(jī)手冊和發(fā)電機(jī)手冊要求，對ALT1/ALT2進(jìn)行相關(guān)維護(hù)工作。

5.3MCU-140的維護(hù)

MCU-140在外場維護(hù)過程中僅限于保險(xiǎn)絲和FCU的更換工作，標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)程序如下：將BAT1、BAT2和AVI-ONICS開關(guān)均置于“OFF”位置；斷開BAT1連接電纜；打開MCU-140后蓋；檢查內(nèi)部水汽，必要時(shí)進(jìn)行烘干；用Mil-C-81039 TypeIII型防銹噴霧噴涂內(nèi)部電路板、內(nèi)部元器件及連接件；封閉MCU-140后蓋；連接BAT1連接電纜；進(jìn)行通電及發(fā)動(dòng)機(jī)試車檢查。

6、結(jié)語

綜上，在多電飛機(jī)方興未艾的大環(huán)境下，變頻交流電源或交、直流混合供電系統(tǒng)在大型民用飛機(jī)領(lǐng)域?qū)⒌玫礁鼜V泛的應(yīng)用和更大的發(fā)展；而270V高壓直流電源系統(tǒng)在軍用輕型飛機(jī)領(lǐng)域備受青睞，是目前研發(fā)的一個(gè)熱點(diǎn)和重點(diǎn)。飛機(jī)起動(dòng)/發(fā)電系統(tǒng)的高速化、集成化、高可靠性和高功率密度也必然是現(xiàn)代飛機(jī)電源系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]王海青.航空電子系統(tǒng)綜合試驗(yàn)新思路[J].飛機(jī)設(shè)計(jì)，2007（1）：18？21.

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