民用飛機(jī)電氣負(fù)載管理特定工況分析

楊殿亮

【摘 要】本文針對(duì)飛機(jī)發(fā)電機(jī)交聯(lián)模擬電負(fù)載系統(tǒng)下的滿載工況，分析了該工況下的飛機(jī)電氣負(fù)載管理的狀態(tài)。通過(guò)飛機(jī)電源系統(tǒng)地面試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了分析結(jié)果。

【關(guān)鍵詞】民用飛機(jī);電氣;模擬電負(fù)載;負(fù)載管理

中圖分類號(hào)： V242文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）14-0078-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.14.036

The Aircraft Electrical Load Management Specific Condition Analysis

YANG Dian-liang

（Shanghai aircraft design and research institute，Shanghai 201210，China）

【Abstract】This paper analyzes the state of aircraft electrical load management under the full load condition of aircraft generator cross-linked electrical load simulation system.The analysis results are verified by the ground test bench test of aircraft power system

【Key words】Aircraft;Electrical;Electrical load simulation system;Load management

0 引言

飛機(jī)配電系統(tǒng)是現(xiàn)代飛機(jī)的一個(gè)重要組成部分，是電能的產(chǎn)生、控制、變換、傳輸和分配系統(tǒng)[1]，主要分為一次配電系統(tǒng)和二次配電系統(tǒng)。一次配電系統(tǒng)從發(fā)電機(jī)直接或通過(guò)相應(yīng)變換獲得電能，二次配電系統(tǒng)從一次配電系統(tǒng)獲得電能并傳輸給電氣負(fù)載[2]，為了減輕了飛機(jī)電網(wǎng)重量和飛行員的勞動(dòng)[3]，二次配電系統(tǒng)多采用電氣負(fù)載管理，高可靠、高效率的負(fù)載管理單元有利于提高整機(jī)系統(tǒng)的可靠性[4]。電氣負(fù)載管理是民用飛機(jī)不可或缺的功能設(shè)計(jì)。

為表明對(duì)《運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》的符合性，民用飛機(jī)的動(dòng)力裝置、APU（輔助動(dòng)力裝置）、電源等系統(tǒng)均需要發(fā)電機(jī)處于滿載工作狀態(tài)。發(fā)電機(jī)滿載需求主要來(lái)自兩個(gè)方面：一方面來(lái)自動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)需求。發(fā)動(dòng)機(jī)需要發(fā)電機(jī)從發(fā)動(dòng)機(jī)提取足夠的功率，來(lái)驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)自身的功能和性能;另一方面來(lái)自電源系統(tǒng)發(fā)電機(jī)需求。發(fā)電機(jī)需要在滿載的條件下驗(yàn)證自身的功能和性能。

當(dāng)飛機(jī)電力不足或電源設(shè)備故障時(shí)需要卸除部分負(fù)載以保障飛機(jī)電源系統(tǒng)正常運(yùn)行，電氣負(fù)載管理主要是針對(duì)供電不足的情況而進(jìn)行負(fù)載切除是一種保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作的重要方法[5]，而發(fā)電機(jī)滿載是針對(duì)電源系統(tǒng)供電能力邊界提出的一種試驗(yàn)狀態(tài)。電氣負(fù)載管理和模擬電負(fù)載系統(tǒng)在此狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)功能交互，保護(hù)疊加。

1 系統(tǒng)構(gòu)型

1.1 模擬電負(fù)載系統(tǒng)

飛機(jī)不同飛行階段全機(jī)電氣負(fù)載實(shí)時(shí)變化，模擬電負(fù)載系統(tǒng)能夠負(fù)載跟隨，通過(guò)負(fù)載測(cè)試模塊獲取發(fā)電機(jī)輸出功率，并由負(fù)載自動(dòng)調(diào)節(jié)模塊控制負(fù)載設(shè)備進(jìn)行負(fù)載調(diào)節(jié)，使對(duì)應(yīng)的負(fù)載出入飛機(jī)電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)輸出功率的補(bǔ)償，以達(dá)到飛機(jī)電源系統(tǒng)滿載供電狀態(tài)。

1.2 負(fù)載管理系統(tǒng)

負(fù)載管理功能能夠在電源喪失或電源過(guò)載等情況下卸載，能夠在系統(tǒng)狀態(tài)允許的情況下恢復(fù)負(fù)載供電?；谪?fù)載的優(yōu)先級(jí)，全機(jī)負(fù)載完成負(fù)載分組。負(fù)載管理的優(yōu)先級(jí)別取決于發(fā)電機(jī)的數(shù)量、發(fā)電機(jī)的容量、飛行階段、匯流條的配置、負(fù)載的類型和電源要求[6]。飛機(jī)的負(fù)載分組可細(xì)分到幾十組，飛機(jī)處于不同的工作狀態(tài)，負(fù)載優(yōu)先級(jí)也會(huì)發(fā)生變化。

2 系統(tǒng)狀態(tài)分析

將模擬電負(fù)載系統(tǒng)設(shè)置為發(fā)電機(jī)滿載工作狀態(tài)后，飛機(jī)電源系統(tǒng)處于負(fù)載逐漸加載狀態(tài)，直到發(fā)電機(jī)處于滿載狀態(tài)。此時(shí)模擬電負(fù)載系統(tǒng)處于跟隨狀態(tài)。若此時(shí)電源系統(tǒng)本身的負(fù)載減少，模擬電負(fù)載系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)加載補(bǔ)償;若此時(shí)電源系統(tǒng)本身的負(fù)載持續(xù)增加，模擬電負(fù)載會(huì)減少加載補(bǔ)償，隨后，模擬電負(fù)載會(huì)減少到空載，再后，若當(dāng)前飛機(jī)具備觸發(fā)電氣負(fù)載管理狀態(tài)，部分負(fù)載分組被卸載，又后，會(huì)觸發(fā)電源系統(tǒng)自身的系統(tǒng)過(guò)載保護(hù)功能，部分匯流條被故障隔離，最后，會(huì)觸發(fā)發(fā)電機(jī)過(guò)載保護(hù)。

3 系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證

以某飛機(jī)電源系統(tǒng)地面試驗(yàn)臺(tái)與模擬電負(fù)載系統(tǒng)交聯(lián)試驗(yàn)的加載試驗(yàn)為例，對(duì)不同負(fù)載分組的負(fù)載001～負(fù)載008輸入電壓進(jìn)行監(jiān)控。試驗(yàn)步驟如下：

1）將電源系統(tǒng)設(shè)置為右側(cè)單發(fā)電機(jī)供電，在左側(cè)匯流條上施加初步的模擬負(fù)載，調(diào)節(jié)模擬電負(fù)載系統(tǒng)為發(fā)電機(jī)滿載工作狀態(tài)，繼續(xù)在左側(cè)匯流條上施加模擬負(fù)載，直至觸發(fā)部分匯流條故障隔離保護(hù);

2）復(fù)位電源系統(tǒng)為右側(cè)單發(fā)電機(jī)供電，在右側(cè)匯流條上施加初步的模擬負(fù)載，調(diào)節(jié)模擬電負(fù)載系統(tǒng)為發(fā)電機(jī)滿載工作狀態(tài)，繼續(xù)在右側(cè)匯流條上施加模擬負(fù)載，直至觸發(fā)部分匯流條故障隔離保護(hù)。

4 試驗(yàn)結(jié)果

在負(fù)載端測(cè)試圖1上可以看到，電源系統(tǒng)左側(cè)匯流條逐漸加載，負(fù)載D、E分組卸載，后左側(cè)匯流條被故障隔離（負(fù)載A、B分組），電源系統(tǒng)復(fù)位前負(fù)載C、K分組一直未卸載。電源系統(tǒng)復(fù)位后，電源系統(tǒng)右側(cè)匯流條逐漸加載，負(fù)載D、E分組卸載，后左側(cè)匯流條被短暫故障隔離后迅速恢復(fù)（負(fù)載A、B分組），右側(cè)匯流條被故障隔離（負(fù)載C、K分組），負(fù)載D分組恢復(fù)。圖中負(fù)載001～負(fù)載008的卸載動(dòng)作和恢復(fù)動(dòng)作為模擬電負(fù)載系統(tǒng)、電氣負(fù)載管理功能和電源系統(tǒng)保護(hù)功能共同作用結(jié)果。

5 結(jié)論

本文針對(duì)民用飛機(jī)電源系統(tǒng)與模擬電負(fù)載系統(tǒng)交聯(lián)的工作情況，分析了在交聯(lián)情況下的電氣負(fù)載管理的狀態(tài)。通過(guò)飛機(jī)電源系統(tǒng)地面試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了分析結(jié)果。對(duì)飛機(jī)電源系統(tǒng)電氣負(fù)載管理、模擬電負(fù)載系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)有一定的參考借鑒意義。

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