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廣義地說,飛機電氣系統是飛機供電系統和飛機用電設備的總稱。狹義的飛機電氣系統是指飛機供電系統和除自成專業(如飛控系統、火控系統、通信導航系統等)外的其他用電設備,按其功用可分為: 發動機工作狀態電氣控制; "飛機操縱系統電氣控制; 飛機進氣道調節板電氣控制; 飛機加油用油電氣控制; %環控和安全設備(如電氣防冰、防火等);&飛機機載檢測與告警; ’飛行參數記錄與處理系統等。我們所說的飛機電氣系統一般是指后一種。
二、飛機供電系統的組成
飛機供電系統是飛機上電能產生、變換、輸送與分配部分的總稱,包含從電源到用電設備輸入端的全部,通常分為電源系統和輸配電系統兩部分。電源系統是電源到電源匯流條問的部分,輸配電系統是從電源匯流條到用電設備輸入端的部分。
飛機電源系統由主電源、輔助電源、應急電源、二次電源及地面電源供電插座等構成。飛機電源的這種構成方式,目的在于: 保證在各種條件下向用電設備連續和可靠地供電; "保證主電源正常時向設備提供質量高的電能,主電源故障時保證飛機能應急安全著陸;
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使飛機能不依賴于地面設備的支持白行起飛和著陸,即具備自足能力,這對軍用飛機尤為重要。
飛機配電系統有常規式、遙控式與固態式三種。常規配電系統的配電線引入座艙內的配電中心,小型飛機采用這種方式。遙控配電的配電匯流條靠近用電設備,座艙內只引入控制線,駕駛員通過接觸器控制用電設備。現代大中型飛機采用這種配電方式,以便減輕電網重量。固態配電系統由計算機通過多路數據總線傳輸控制信息和狀態信號,經固態功率控制器對用電設備進行控制。這種配電方式電網重量輕、工作可靠、自動化程度高,目前正在發展中。
現代飛機主電源有低壓直流電源、恒速恒頻交流電源、變速恒頻交流電源、混合電源和高壓直流電源等五種。飛機電源的類型實際上是指該飛機上所設主電源的類型。
第二節 飛機供電系統的基本參數
電壓、頻率、相數和連接方式是飛機供電系統的基本參數,這些參數對電源系統、配電系統和用電設備的性能、體積重量及費用等有密切的關系。現代飛機供電系統的基本參數為:
低壓直流供電系統 調節點電壓 " %&,單線制;
恒頻交流供電系統 調節點電壓 ’’% ( "))&,*))+,,三相四線制;
變頻交流供電系統 調節點電壓 ’’% ( "))&,-)) . /))+,,三相四線制;
高壓直流供電系統 調節點電壓 "0)&,雙線或單線制。
一、電壓
供電系統基本參數的選擇有技術、經濟和歷史等原因,在一定技術經濟條件下所選電壓值是合理的,但隨著情況的改變就可能顯得不合理了。
早期飛機直流電源借用汽車電源,調節點電壓為 ’"&,隨著飛機用電量增加,調節點電壓增加到 "0 *&、"&或 " %&。")世紀 *)年代出現過 ’")&電壓的飛機供電系統,但未推廣使用。隨著恒速傳動裝置技術的突破, ’")&高壓直流讓位于 ’’% ( "))&,*))+,三相交流電,因為用交流電不會出現用 ’")&直流電的那些問題,而這種交流電的配電線重量在其他條件相同時只有低壓直流電的 -)1。用 "-) ( *))&三相交流電,只有在飛機用電量進一步加大到數百至上千千瓦時才有意義,因為航空導線的最小導體截面積不取決于通過電流大小,而是取決于機械強度,不小于 2 "33’即可。過高的電壓不會進一步減小電網重量,反而對人員安全不利,且短路導致的危害性加大。 "0)&高壓直流電是 ’’% ( "))&交流電三相橋式整流后的值,兩者兼容。采用高壓直流是由于技術發展的推動、飛機用電量的加大和容錯及不問斷供電的需要。
由此可見傳輸功率大小和配電系統的重量是確定供電系統電壓的主要因素,但也應考慮電源、配電裝置和用電設備的重量,人員的安全性,高空工作的可靠性,電網允許電壓降,短路電流大小,功率損耗,絕緣強度和熄弧時間與歷史的繼承性等因素。
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第十篇 /航空電氣
二、頻率
目前飛機交流供電系統的額定頻率為 "",某些飛行器,如有的導彈采用 %""、 &""甚至更高的頻率。選擇電源頻率的主要因素是:電氣系統重量,電源與用電設備的性能,材料與成件(軸承)的技術水平和歷史繼承性等。
電磁器件,如變壓器、磁放大器和濾波器等的重量和頻率有關,在材料一定時,同容量變壓器的重量隨頻率升高而降低,同容量的 %"變壓器比 ""變壓器重數倍。非晶和微晶導磁材料的工作頻率比硅鋼片高一個數量級,從而可使變壓器等電磁元件體積重量進一步降低。
交流電機的工作轉速和頻率與極對數有關,電機轉速受轉子機械強度和軸承壽命的限制,滾珠軸承的最高工作轉速在 ’""""( ) *+,左右,與潤滑和冷卻條件密切相關。從電機結構合理性出發以采用 -至 對極結構為好。這樣 -對極轉速為 ’-"""( ) *+,的發電機頻率為 ""。而電機體積重量在容量一定時與轉速密切相關,轉速高,重量小, ""電動機比 %"的輕。電動機的轉速受其傳動的負載限制,對于要求運動速度慢的機械,電動機轉速過高則必須有多級減速齒輪,從而降低了傳動效率。但是像燃料泵、冷凍機壓縮機等,為了減小重量,希望高速運行,如已研制成 %"""( ) *+,的泵和壓縮機傳動電動機,其工作頻率為 ’%"",采用氣浮或磁浮軸承。
導線的重量則隨頻率的增加而增加。傳輸功率和距離一定時,頻率高,阻抗大,使導線壓降和損耗加大,為此必須增加導線銅截面積以減小阻抗,從而導致導線重量加大。
頻率還和一些電器的性能有關。磁放大器隨電源頻率的提高響應加快。觸點電器的工作頻率以 ""至 .""為好,此時電弧燃燒時間最短,熄弧后觸點間電壓增長率比電弧間空氣介質強度的恢復率慢,故第一次電壓過零后,就不會再產生電弧。
由于早在 -"世紀 "年代,飛機上就用 ""交流電,再從目前技術情況來看用 ""仍較合理,故目前飛機上都采用 ""交流電。
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飛機檢測與維修實用手冊 4(100)