CESSNA525飛機電源系統(tǒng)的研究

劉暢

摘? 要：電源系統(tǒng)作為最為重要的系統(tǒng)之一，在飛機正常的運轉(zhuǎn)過程中，起著至關(guān)重要的作用。CESSNA525飛機的電源系統(tǒng)，通過一些電氣部件，實現(xiàn)了電能的產(chǎn)生、調(diào)節(jié)、控制和顯示。文章以CESSNA525飛機電源系統(tǒng)為研究對象，對整個電源系統(tǒng)的組成、動態(tài)響應(yīng)以及一般故障進行分析，以期為行業(yè)維護人員了解電源系統(tǒng)，有效預(yù)測故障，高效排除故障提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：電源系統(tǒng)概述;動態(tài)響應(yīng)分析;一般故障分析

中圖分類號：TL503.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）22-0072-02

Abstract： As one of the most important systems， the electrical power system plays a crucial role in the normal operation of the aircraft. The electrical power system can achieve the power generation， regulation， control and display through some electrical components. In order to provide references for the maintenance crew to understand this system better， effectively predict and eliminate faults， this research takes CESSNA525 aircraft electrical power system as the research object， then analyzes the composition， dynamic response and general faults of the entire electrical power system.

Keywords： overview of electrical power system; dynamic response analysis; general failure analysis

引言

CESSNA525飛機是美國塞斯納公司生產(chǎn)的小型通用飛機，是國內(nèi)飛行高教機訓(xùn)練的主力機型之一。對于行業(yè)維護人員而言，該機型的各個系統(tǒng)，都具有很高的學(xué)習(xí)、研究價值。本文對CESSNA525飛機電源系統(tǒng)的組成、工作響應(yīng)、常見故障進行理論分析，以期相關(guān)維護人員能熟悉該系統(tǒng)的理論知識、維護特點，同時對故障的診斷、排除提供一定的參考價值。

1 電源系統(tǒng)的概述

CESSNA525飛機的電源系統(tǒng)是一個直流電源系統(tǒng)，主要部件包括1個鎳鎘電瓶、2臺起動發(fā)電機、2個發(fā)電機控制組件、1個后部電源盒以及一些控制電門、顯示裝置等。

CESSNA525飛機電源系統(tǒng)的控制和保護，由發(fā)動機控制組件以及一些斷路器、繼電器、限流器來實現(xiàn)。保護裝置的作用是當(dāng)電源系統(tǒng)發(fā)生故障時，切斷發(fā)電機的勵磁和輸出。典型保護項目有過壓（OV）、過流（OC）、反流、過載等。

2 電源系統(tǒng)的組成

2.1 鎳鎘電瓶

CESSNA525飛機上裝有一塊24V、28A·h的鎳鎘電瓶。（1）電瓶由20個單元電池串聯(lián)組成，額定電壓25.2V，額定容量28A·h。（2）鎳鎘電瓶正極為氫氧化鎳，負(fù)極為鎘板，電解液為氫氧化鉀水溶液。充、放電總的化學(xué)反應(yīng)方程式為：

2Ni（OH）3+2KOH+Cd=2Ni（OH）2+2KOH+Cd（OH）2

（其中，從左到右為放電過程，從右到左為充電過程）

2.2 起動發(fā)電機

CESSNA525飛機的直流電，主要由安裝在左、右發(fā)動機上的兩臺起動發(fā)電機提供。

主要參數(shù)為：額定輸出電壓30V，經(jīng)發(fā)電機控制組件GCU調(diào)節(jié)后穩(wěn)定在29V，額定電流300A，可承受2min左右超過50%的過載。

2.3 發(fā)電機控制組件GCU

CESSNA525飛機給每臺起動發(fā)電機都配置了一部發(fā)電機控制組件GCU，安裝在尾行李艙內(nèi)。起動發(fā)電機通過電源分配系統(tǒng)進行并聯(lián)供電，通過GCU實現(xiàn)負(fù)載均衡。

GCU表面有4個LED燈，用于顯示對故障信息的判斷：（1）GCU燈亮：GCU內(nèi)部故障;（2）OV燈亮：存在過壓故障;（3）GF燈亮：存在接地故障;（4）SYS燈亮：檢測到飛機某一處線路有故障。

2.4 PCB板和電源接線盒

CESSNA525飛機采用多個不同系統(tǒng)的PCB板，實現(xiàn)了對各自系統(tǒng)的邏輯控制。這些PCB板被裝在不同位置的幾個接線盒內(nèi)。

3 電源系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)分析

CESSNA525飛機電源系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)環(huán)節(jié)，包括電瓶接入電網(wǎng)、電瓶開關(guān)放置在BATT.位、電瓶起動發(fā)動機、起動機轉(zhuǎn)為發(fā)電機、發(fā)電機輔助起動、空中啟動等6個環(huán)節(jié)。當(dāng)飛機處于不同環(huán)節(jié)時，會發(fā)生不同的動態(tài)響應(yīng)。電源系統(tǒng)電路圖如圖1所示。

3.1 當(dāng)電瓶接入電網(wǎng)時

（1）電瓶給熱電瓶匯流條供電。（2）熱電瓶匯流條給電瓶繼電器，左、右起動匯流條，左、右起動PCBK2繼電器供電。

3.2 當(dāng)電瓶開關(guān)放置在BATT.位

（1）左、右起動PCBPIN16接地，使PCBK2繼電器閉合。（2）熱電瓶匯流條通過左、右起動PCBPIN19分別給左、右

PAL供電。（3）PAL使左、右起動PCBPIN17接地，從而使電瓶繼電器吸合。（4）電能從熱電瓶匯流條通過電瓶繼電器，連接到交輸匯流條。

3.3 機載電瓶起動發(fā)動機（以右發(fā)為例）

（1）電瓶開關(guān)放在BATT位，按下RHSTARTSWITCH，

PCBK1繼電器初始通電，閉合觸點。從而使：a.電能從熱電瓶匯流條經(jīng)過右起動PCBPIN10，傳遞給右GCUPinA，同時電能還傳遞給燃油PCBPIN7，駕駛艙頂部泛光燈，以及點火PCBPIN5。b.右起動PCBPIN21，22之間短接，斷開右GCU內(nèi)部的地面故障檢測電路。（2）電能從右GCUPinA輸入，從

PinJ，L輸出，輸出到右起動PCBPIN3，4。（3）接收到來自PIN3電能的PAL，使PIN6接地，從而使右起動繼電器吸合。（4）同時，右起動繼電器電路和右起動PCBK1繼電器電路鎖定為ON。

3.4 起動機轉(zhuǎn)為發(fā)電機模式（以右發(fā)為例）

當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速到大約40%N2時：

（1）起動結(jié)束：a.速度傳感單極子給右GCU的PinX，Y提供輸入。b.右GCU邏輯中斷PinJ輸出。c.此時，右起動PCBPIN3無輸入，這導(dǎo)致：右起動PCBK1繼電器斷電，觸點分離;右起動PCBPIN6口無地信號，起動繼電器斷開。

（2）發(fā)電模式：當(dāng)Gen.Switch放在ON位時：a.電能提供給右起動PCBPIN12。b.右起動PCBPIN4，12共同作用，給PIN14提供地信號，從而使電源繼電器吸合。

（3）右起動PCBPIN18的輸入，給PAL提供發(fā)電機電能。

3.5 發(fā)電機輔助起動（以左發(fā)為例）

（1）飛機在空中，空地邏輯給左、右起動PCBPIN7提供地信號。（2）右起動發(fā)電機處于發(fā)電機狀態(tài)，右GCU的PinL的輸出加載到左PCBPIN15。（3）按下LHSTARTSWITCH，使：a.左起動PCBPIN23接地，PIN17無接地信號。b.左起動PCBK1繼電器初始通電。（4）左起動PCBPAL的輸出，使左起動

PCBK1繼電器觸點閉合，從而使：a.電能從熱電瓶匯流條經(jīng)過左起動PCBPIN10，傳遞給左GCUPinA，駕駛艙頂部泛光燈，點火PCBPIN5，同時電能還傳遞給燃油PCBPIN7，使燃油泵處于ON位。b.左起動PCBPIN21，22之間短接，斷開左GCU內(nèi)部的地面故障檢測電路。（5）電能從左GCUPinA輸入，從

PinJ，L輸出，輸出到左起動PCBPIN3，4和右起動PCBPIN5，15。（6）從左起動PCBPIN3輸入的電能：a.在PIN37無輸入后，使PIN6接地。b.使左起動繼電器電路和左起動PCBK1繼電器電路鎖定為ON。（7）右起動PCB在PIN5，15，

4，12共同作用下：a.右起動PCBPIN17無地信號，從而斷開電瓶繼電器。b.當(dāng)右起動PCBPIN37無輸入時，使PIN6接地，從而右起動繼電器閉合。

3.6 空中啟動（以左發(fā)發(fā)電機模式，起動右發(fā)為例）：

（1）飛機處于空中時，左起動PCBPIN7無地信號，防止左起動繼電器吸合。（2）當(dāng)右起動PCBPIN3，4，15和左起動

PCBPIN4，12，5，15有輸入，使各自端的PIN17無地信號時：電瓶繼電器斷開。（3）當(dāng)按下RHSTARTSWITCH后，右起動PCBK1繼電器初始通電，閉合觸點。從而使：a.電能從熱電瓶匯流條經(jīng)過右起動PCBPIN10，傳遞給右GCUPINA，同時電能還傳遞給燃油PCBPIN7，駕駛艙頂部泛光燈，以及點火PCBPIN5。b.右起動PCBPIN21，22之間短接，斷開右GCU內(nèi)部的地面故障檢測電路。（4）電能從右GCUPINA傳遞到

PINJ，L，然后輸送到右起動PCBPIN3，4。（5）接收到來自右起動PCBPIN3電能的PAL，使PIN6接地，從而使右起動繼電器閉合。（6）同時，右動繼電器電路和右起動PCBK1繼電器電路鎖定為ON。

4 電源系統(tǒng)一般故障分析

（1）主電瓶故障。主電瓶故障包括電瓶電壓低、電瓶超溫等故障。這類由于電瓶本身問題引起的故障，我們通常會選擇更換主電瓶。（2）起動故障。起動故障包括按壓起動開關(guān)后無反應(yīng)、起動困難、起動完成后起動開關(guān)常亮等故障。這類故障需結(jié)合電路圖綜合考慮，常見的故障原因包括：起動繼電器損壞、起動繼電器粘連、起動開關(guān)失效、起動發(fā)電機控制線路故障、起動發(fā)電機本身故障等。（3）輸配電故障。起動故障：包括發(fā)電機不發(fā)電、兩臺發(fā)電機輸出電流不均衡、發(fā)電機失效等故障。這類故障主要是和發(fā)電機及GCU的狀況有關(guān)，常見的故障原因包括：起動發(fā)電機故障、發(fā)電機的輸出接線樁出現(xiàn)銹蝕、發(fā)電機勵磁導(dǎo)線短路、發(fā)電機碳刷磨損超標(biāo)、發(fā)電機碳刷防塵蓋磨損導(dǎo)致短路擊穿、GCU失效等。（4）其它故障。電源系統(tǒng)常見的其它故障還包括：備用地平儀應(yīng)急電源失效、電流表、電壓表無指示或指示誤差大、電瓶電門故障等等。

5 結(jié)束語

本文著重對CESSNA525飛機電源系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)進行了分析，并根據(jù)該系統(tǒng)中主要部件的特點，總結(jié)、歸納了常見的故障和一般例行維護時應(yīng)重點檢查的環(huán)節(jié)。動態(tài)響應(yīng)的詳細(xì)分析可為該系統(tǒng)故障的診斷、排除提供思路和參考，常見故障和重要維護環(huán)節(jié)的歸納、總結(jié)，能為該系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)提供一定的理論基礎(chǔ)和參考。

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