某空中飛行平臺加改裝配電方案淺析

呂安博 張琦 薛斌

摘 要：文章分析了某空中試驗平臺現(xiàn)有的加改裝配電方案的優(yōu)缺點，并就其缺點重新設計了一種配電方案，改進后的方案，經(jīng)過原理驗證、地面試驗和空中驗證等環(huán)節(jié)后，取得了成功，達到了設計目的，取得了預期效果。該方案的成功對今后的改裝配電方案設計有著重要的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：空中試驗平臺;飛機改裝;配電方案

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）20-0064-02

0 引言

飛機改裝配電系統(tǒng)是各項科研試飛任務中不可缺少的一個非常重要的工作環(huán)節(jié)，改裝的配電系統(tǒng)要將飛機電源系統(tǒng)的電能傳輸并分配至機載測試用電設備。同時，還必須具有系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，防止故障蔓延影響原機電源系統(tǒng)的控制與保護功能。因此，配電系統(tǒng)的改裝，關(guān)系到被改裝飛機的飛行安全，是一項責任重大、風險極高的工作。

現(xiàn)就某空中實驗平臺的配電方案進行分析，就其不足之處，提出改進設想。

1 現(xiàn)有配電系統(tǒng)的分析

1.1 技術(shù)要求

本次改裝的電源系統(tǒng)根據(jù)各負載的用電情況，提出如下技術(shù)要求：（1）電源種類分別為28VDC電源、單相115V/400HzAC電源、單相220V/50HzAC電源。（2）28V直流電共計2KW。（3）單相115V/400HZ交流電共計6KVA。（4）單相220V/50HZ交流電共計4KVA。（5）因本次任務的重要性，測試系統(tǒng)要求采用雙余度供電方式。

1.2 整體分析

此次加改裝設計方案是，從飛機上引取28VDC電源給測試設備使用，測試所需的單相115V/400HzAC電源、單相220V/50HzAC電源均通過加裝的逆變器從機上28VDC電源轉(zhuǎn)換得到。

為了不額外增加飛行員的空中操作，減輕飛行員的工作負擔，本套系統(tǒng)抽引了飛機上的自動斷電信號，實現(xiàn)故障狀態(tài)下的自動斷電。

此次測試設備均為雙備份，既當一套設備出現(xiàn)故障時，電源配電系統(tǒng)能夠通過操作切換至另一套設備。故兩套設備相互獨立但不可以同時工作。同時為了防止誤操作導致互為備份的兩套系統(tǒng)同時工作，使用繼電器、接觸器等控制元件，控制兩套設備不能同時上電，避免了兩套設備同時工作功率過大，超過飛機電源剩余功率，影響飛行安全。

1.3 具體分析

圖1為用電設備的配電原理圖。

為了能以最簡便的方式自主切斷測試系統(tǒng)電源，分別在駕駛艙和測試開關(guān)盒上，設置了“測試系統(tǒng)總開關(guān)”，做到駕駛員和測試工作人員都能夠方便地控制改裝系統(tǒng)電源的通斷。

在“機上供電信號”存在的情況下，通過“220V逆變工作開關(guān)”、“115V逆變工作開關(guān)”和“直流28V電源開關(guān)”可以控制測試各系統(tǒng)的通/斷電?！?20V逆變轉(zhuǎn)換繼電器”和“115V逆變轉(zhuǎn)換繼電器”使得互為備份的兩套設備不能同時工作，通過“115V逆變轉(zhuǎn)換開關(guān)”及“220V逆變轉(zhuǎn)換開關(guān)”來選擇需要其中的哪一套設備工作。

配電系統(tǒng)中，各級配電線路的輸入輸出端均設有保險、控制裝置，保護線路的同時方便操作人員控制。電源指示燈的設置可以直觀地反應各路電源的工作情況。

2 此套配電系統(tǒng)的優(yōu)缺點分析

2.1 優(yōu)點分析

（1）本次改裝系統(tǒng)引電控制引取了飛機的自動斷電信號，實現(xiàn)了飛行員的無憂操作設計，即飛機故障狀態(tài)下的“自動斷電設計”，使飛行員和測試人員可以“無憂”操作。（2）本次改裝配電系統(tǒng)與飛機電源系統(tǒng)之間、改裝配電系統(tǒng)各路電源的輸入輸出端均有隔離保護措施，防止了改裝供電系統(tǒng)故障影響原機供電系統(tǒng)正常工作。（3）通過設計控制兩套互為備份的設備不能同時供電，解決了兩套設備同時工作功率過大，超過飛機電源剩余功率會影響飛行安全的問題。（4）本次設計均采用機械式電連接器，增強了系統(tǒng)的可靠性。（5）在駕駛艙和測試開關(guān)盒上設置了“測試系統(tǒng)總開關(guān)”，使飛行員及測試人員操作更加方便。

2.2 缺點分析

（1）該系統(tǒng)兩臺互相切換工作的逆變器，若輸出端的兩路斷路器同時閉合，雖然只有一臺逆變器工作，但輸出的115V/220V電源會反向加至另一臺逆變器輸出端。這種工作模式造成系統(tǒng)的安全性大大降低。設計人員考慮后在測試系統(tǒng)操作規(guī)程上注明，切換兩臺互為備份的逆變器時，必須先斷開先前工作的逆變器輸出端斷路器，然后才能閉合另一臺的斷路器，兩個斷路器不允許同時閉合。這樣繁瑣復雜的操作流程，不利于高效地開展飛行任務。（2）每次飛行前，測試人員需要檢查和記錄逆變器輸出端四個斷路器的通斷情況，增加了飛行準備時間，增加了工作量。（3）在空中空勤人員需要轉(zhuǎn)換電源時，無法做到一鍵切換。這樣復雜的操作流程增加了空勤人員的工作負擔。（4）操作流程的復雜性，增加了操作錯誤的概率，嚴重影響到系統(tǒng)的安全性。

3 對該配電方案的改進

針對上面的缺點，將配電方案作如下改進，以220V逆變電源的轉(zhuǎn)換線路為例，改進后的配電系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

改進后的配電系統(tǒng)中：（1）220V逆變電源1和220V逆變電源2的配電線路完全隔離，“220V逆變轉(zhuǎn)換繼電器NO.1”和“N0.2”同步控制逆變電源的輸入端（28VDC）和輸出端（220V/50HzAC）電源，當一臺逆變器的輸入端加電時，則只有這臺逆變器的輸出端電源可以供至用電設備，而另一臺逆變器的輸入、輸出端線路均為斷開狀態(tài)，解決了未工作的逆變器反向加載電壓的問題。（2）取消了輸出端的逆變器，測試人員飛行準備期間不需要復雜繁瑣的檢查和記錄，有利于高效地開展飛行任務。（3）利用“220V逆變轉(zhuǎn)換開關(guān)”選擇哪臺逆變器工作，實現(xiàn)了一鍵操作，減輕了空勤人員的工作負擔。（4）轉(zhuǎn)換電源操作簡單，大大降低了空勤人員誤操作的概率，有利于高效地開展飛行任務。（5）逆變電源輸出端的指示燈用來直觀顯示逆變器的工作狀態(tài)及是否正常輸出電源。

4 改進結(jié)果驗證

經(jīng)與設計人員溝通，設計員認為改進后的系統(tǒng)在原理上可行，并且能夠有效解決掉現(xiàn)有問題。改進方案得到了設計人員的認可后，進入地面試驗階段。

在地面經(jīng)過導通確認、通電檢查、功能調(diào)試等試驗過程后，改進后的系統(tǒng)完全可以滿足測試要求，并且徹底解決了逆變器反向加壓等問題，電路轉(zhuǎn)換也實現(xiàn)了一鍵切換功能。實現(xiàn)了設計目的，達到了改進的預期效果，地面試驗取得成功。

地面試驗成功后，裝機驗證與原機系統(tǒng)的兼容性、系統(tǒng)在飛機復雜電磁環(huán)境下的可靠性、系統(tǒng)布局的合理性等性能，經(jīng)過十余架次近30小時的飛行驗證以及調(diào)整后，改進的配電系統(tǒng)在安全性、可靠性、兼容性、操作便捷性、布局合理性等方面均達到了預期效果。飛行驗證取得成功。

改進后的配電系統(tǒng)取得了相關(guān)技術(shù)人員的一致認可和好評。普遍認為改進后的配電系統(tǒng)在諸多方面都有大幅度的提升，提高了飛行試驗的效率。

5 結(jié)語

電氣配電系統(tǒng)是一種復雜程度高，專業(yè)性強，且直接與飛機系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的關(guān)系到飛行安全的系統(tǒng)。在今后的工作過程中，還需及時與設計人員溝通、交流，及時反饋發(fā)現(xiàn)的問題。不斷地加強理論學習，要在原理上吃透設計方案，理解設計意圖，和設計人員一起不斷完善我們的配電系統(tǒng)，打造一支技術(shù)、技能水平過硬的改裝團隊，提高我院飛行試驗效率。

參考文獻

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