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广义地说,飞机电气系统是飞机供电系统和飞机用电设备的总称。狭义的飞机电气系统是指飞机供电系统和除自成专业(如飞控系统、火控系统、通信导航系统等)外的其他用电设备,按其功用可分为: 发动机工作状态电气控制; "飞机操纵系统电气控制; 飞机进气道调节板电气控制; 飞机加油用油电气控制; %环控和安全设备(如电气防冰、防火等);&飞机机载检测与告警; ’飞行参数记录与处理系统等。我们所说的飞机电气系统一般是指后一种。
二、飞机供电系统的组成
飞机供电系统是飞机上电能产生、变换、输送与分配部分的总称,包含从电源到用电设备输入端的全部,通常分为电源系统和输配电系统两部分。电源系统是电源到电源汇流条问的部分,输配电系统是从电源汇流条到用电设备输入端的部分。
飞机电源系统由主电源、辅助电源、应急电源、二次电源及地面电源供电插座等构成。飞机电源的这种构成方式,目的在于: 保证在各种条件下向用电设备连续和可靠地供电; "保证主电源正常时向设备提供质量高的电能,主电源故障时保证飞机能应急安全着陆;
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使飞机能不依赖于地面设备的支持白行起飞和着陆,即具备自足能力,这对军用飞机尤为重要。
飞机配电系统有常规式、遥控式与固态式三种。常规配电系统的配电线引入座舱内的配电中心,小型飞机采用这种方式。遥控配电的配电汇流条靠近用电设备,座舱内只引入控制线,驾驶员通过接触器控制用电设备。现代大中型飞机采用这种配电方式,以便减轻电网重量。固态配电系统由计算机通过多路数据总线传输控制信息和状态信号,经固态功率控制器对用电设备进行控制。这种配电方式电网重量轻、工作可靠、自动化程度高,目前正在发展中。
现代飞机主电源有低压直流电源、恒速恒频交流电源、变速恒频交流电源、混合电源和高压直流电源等五种。飞机电源的类型实际上是指该飞机上所设主电源的类型。
第二节 飞机供电系统的基本参数
电压、频率、相数和连接方式是飞机供电系统的基本参数,这些参数对电源系统、配电系统和用电设备的性能、体积重量及费用等有密切的关系。现代飞机供电系统的基本参数为:
低压直流供电系统 调节点电压 " %&,单线制;
恒频交流供电系统 调节点电压 ’’% ( "))&,*))+,,三相四线制;
变频交流供电系统 调节点电压 ’’% ( "))&,-)) . /))+,,三相四线制;
高压直流供电系统 调节点电压 "0)&,双线或单线制。
一、电压
供电系统基本参数的选择有技术、经济和历史等原因,在一定技术经济条件下所选电压值是合理的,但随着情况的改变就可能显得不合理了。
早期飞机直流电源借用汽车电源,调节点电压为 ’"&,随着飞机用电量增加,调节点电压增加到 "0 *&、"&或 " %&。")世纪 *)年代出现过 ’")&电压的飞机供电系统,但未推广使用。随着恒速传动装置技术的突破, ’")&高压直流让位于 ’’% ( "))&,*))+,三相交流电,因为用交流电不会出现用 ’")&直流电的那些问题,而这种交流电的配电线重量在其他条件相同时只有低压直流电的 -)1。用 "-) ( *))&三相交流电,只有在飞机用电量进一步加大到数百至上千千瓦时才有意义,因为航空导线的最小导体截面积不取决于通过电流大小,而是取决于机械强度,不小于 2 "33’即可。过高的电压不会进一步减小电网重量,反而对人员安全不利,且短路导致的危害性加大。 "0)&高压直流电是 ’’% ( "))&交流电三相桥式整流后的值,两者兼容。采用高压直流是由于技术发展的推动、飞机用电量的加大和容错及不问断供电的需要。
由此可见传输功率大小和配电系统的重量是确定供电系统电压的主要因素,但也应考虑电源、配电装置和用电设备的重量,人员的安全性,高空工作的可靠性,电网允许电压降,短路电流大小,功率损耗,绝缘强度和熄弧时间与历史的继承性等因素。
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第十篇 /航空电气
二、频率
目前飞机交流供电系统的额定频率为 "",某些飞行器,如有的导弹采用 %""、 &""甚至更高的频率。选择电源频率的主要因素是:电气系统重量,电源与用电设备的性能,材料与成件(轴承)的技术水平和历史继承性等。
电磁器件,如变压器、磁放大器和滤波器等的重量和频率有关,在材料一定时,同容量变压器的重量随频率升高而降低,同容量的 %"变压器比 ""变压器重数倍。非晶和微晶导磁材料的工作频率比硅钢片高一个数量级,从而可使变压器等电磁元件体积重量进一步降低。
交流电机的工作转速和频率与极对数有关,电机转速受转子机械强度和轴承寿命的限制,滚珠轴承的最高工作转速在 ’""""( ) *+,左右,与润滑和冷却条件密切相关。从电机结构合理性出发以采用 -至 对极结构为好。这样 -对极转速为 ’-"""( ) *+,的发电机频率为 ""。而电机体积重量在容量一定时与转速密切相关,转速高,重量小, ""电动机比 %"的轻。电动机的转速受其传动的负载限制,对于要求运动速度慢的机械,电动机转速过高则必须有多级减速齿轮,从而降低了传动效率。但是像燃料泵、冷冻机压缩机等,为了减小重量,希望高速运行,如已研制成 %"""( ) *+,的泵和压缩机传动电动机,其工作频率为 ’%"",采用气浮或磁浮轴承。
导线的重量则随频率的增加而增加。传输功率和距离一定时,频率高,阻抗大,使导线压降和损耗加大,为此必须增加导线铜截面积以减小阻抗,从而导致导线重量加大。
频率还和一些电器的性能有关。磁放大器随电源频率的提高响应加快。触点电器的工作频率以 ""至 .""为好,此时电弧燃烧时间最短,熄弧后触点间电压增长率比电弧间空气介质强度的恢复率慢,故第一次电压过零后,就不会再产生电弧。
由于早在 -"世纪 "年代,飞机上就用 ""交流电,再从目前技术情况来看用 ""仍较合理,故目前飞机上都采用 ""交流电。
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飞机检测与维修实用手册 4(100)