淺談飛機電源系統與維護技術

呂劍寶+周克家+王海波

摘 要：在現代飛機電源系統的發展過程中，主要使用的是四種類型的電源，一種是28V的低壓直流電源，一種是270V的高壓直流電源，一種是400Hz恒頻交流電源，剩下的一種是360-800Hz 115/200V變頻交流電源，為了能夠讓飛機的電源系統得以正常的工作，就需要對上述不同的電源系統進行詳細的研究，分析各自的主要特點，不同的電源系統所適用的機型也是各不相同的，只有有針對性的進行研究，才能更好的促進我國飛機的建設，希望在本文的論述下可以對今后的工作帶來一定的幫助。

關鍵詞：低壓直流電源；高壓直流電源；恒速恒頻交流電源

在飛機運行的過程中，電源系統的可靠性是十分重要的，這關系到飛機能否正常飛行，是否可以保證飛機上人員的安全，所以本文重點對飛機電源系統的應用情況展開了論述，并且以SR2X系列飛機為例，研究其具體的維護技術，希望可以對今后的工作帶來一定的幫助，借助飛機使用維護的相關技術手段，探究在電源系統工作過程中存在的一些問題以及具體的維護方法，進而帶動我國交通運輸行業更好更快的發展，并且以此為背景，帶動我國社會的發展建設。

1、低壓直流電源

在飛機電源系統應用的過程中，最早使用的就是低壓直流電源，這種電源現如今在直升飛機以及中小型飛機中應用的比較廣泛，其主要的工作原理就是借助主發電機的功能帶動航空發動機的轉動。在應用的過程中，還需要與電壓調節器以及發電機相互配合使用，這樣才能保證航空發電機在工作轉速方面得到有效的控制，并且在對電機進行控制的同時，電壓以及電流也不會發生變化。同時，如果電機出現故障，那么電池在此時的作用就十分明顯了，主要是起到了進行備份以及應急的作用。如果是在多發動機的飛機上，那么還需要具備與之相配套的發電機，并且采用并聯的方式工作。在應用低壓直流電源的過程中，其自身具備了簡單方面的操作，但是相應的不足之處在于不能保證高效的工作轉速，并且工作高度也會受到一定的限制。

2、恒頻交流電源

這種電源的額定容量正在不斷的發展，并且正在接近于一個數量級，并且在近些年的發展建設過程中，相應的發展速度也得到不斷的加快，某公司成功研制了一個恒速轉動裝置，并且可以將其與發動機進行組合使用，但是這一裝置的類型為精密液壓機械，在生產制造的過程中十分困難，并且也不利于進一步的維護，所以在電力不斷發展的過程中，逐漸出現了變速恒頻交流電源。這種交流電源可以將電子變換器中的交流電加以進一步的轉化，在后續的發展過程中，這一電源的優點也得到了進一步的凸顯。例如具有較高的電能轉換率，并且在安裝的過程中，相應的位置也更加靈活多變，可以通過變速恒頻電源實現發電的效果，但是不足之處在于過載能力以及相應的適應能力會受到一定的限制。

3、變頻交流電源

在飛機防冰加溫的過程中，主要應用到了變頻交流電源，這一電源類型在全球快車飛機上得以應用，在現代化發展建設的過程中，其他飛機類型也應用了這一類型的電源，人們對這一電源系統的發展情況也就變得愈發關注了起來，其主要的優勢在于可以對飛機主電源起到簡化的作用，并且讓電源的工作效率得到顯著的提升，在飛機上還安裝了相應的發電機以及變壓器等，對變頻電流存在的風險起到了有效的抑制作用，同時還降低了成本。在變頻交流電源發展的過程中，不能離開電機技術以及電能變換技術，在應用這一電源類型的過程中需要注意的是應該對驅動通風機以及泵的異步電動機加以進一步的改造，這樣才能滿足變頻恒壓交流電源的工作需要。

4、高壓直流電源

270V高壓直流電源的成功應用主要取決于三項技術的突破：a.無刷直流發電機和電動機的誕生；b.無觸點固態電器，常稱固態功率控制器的發展；c.電能變換器的模塊化和小型化。高壓直流電源和28V低壓直流電源一樣簡單可靠，適合于非線性負載。21世紀初，美國試飛的F-35戰斗機，不僅采用了高壓直流電源，而且是第一架多電型軍用飛機。該單發動機戰斗機的主電源是250kW的開關磁阻起動/發電機，由航空發動機直接傳動，該電機的功率變換器為125kW的雙通逆結構。在F-35飛機上，輔助電源和應急電源已組成一體，稱為組合動力裝置。組合動力裝置是壓氣機、燃燒室、渦輪和起動/發電機的組合體。壓氣機、起動/發電機轉子和渦輪同軸，整個轉子用磁浮軸承懸浮起來，從而成為一種多電發動機。

5、以SR2X系列飛機電源系統為例的使用與維護

5.1蓄電瓶的使用與維護

BAT1的使用與維護。BAT1的使用操作方法如下（假設BAT1處于完全充滿電的狀態）：（1）將BAT1開關置于ON位置，觀察應急地平儀中的陀螺有工作的聲音且低壓告警紅旗收起，同時PFD、MFD顯示器處于啟動狀態，說明BAT1已經向機上各匯流條供電；（2）等待約60s后，PFD、MFD顯示器啟動成功并進入相關默認畫面；（3）觀察PFD顯示器“SYSTEM”畫面或MFD顯示器“ENGINE”畫面上的“Ess Bus×V”、“M. Bus1×V”和“M.Bus2×V”，“×”數的顯示范圍為22～26。當“×”數值≥24.5時，表明BAT1供電電壓正常；當“Ess Bus×V”中的“×”數值<24.5時，此時PFD右下角會出現“Ess”紅色的告警信息；當“M.Bus1×V”和“M.Bus2×V”中“×”數值<24.5時，此時PFD右下角會出現黃色的告警信息。

BAT1/BAT2的維護。（1）飛機正常使用時的維護如果飛機的飛行間隔較短（5天以下），根據上述原理可知，飛機在ALT1/ALT2正常供電時即可對BAT1/BAT2進行充電，無需離機進行相關維護工作。按照手冊要求進行BAT1的電解液檢查、BAT1/BAT2供電電壓檢查等工作。（2）飛機停放期間的維護根據手冊要求，如果飛機停放時間在30天以上，必須將BAT1/BAT2拆下，嚴格按照BAT1/BAT2生產廠家的使用說明書和維護手冊進行相關維護工作。（3）注意事項①Do not charge batteries in airplane or within 10feet of a fuel servicing area；② Never use a battery that has less than 80% of rated capacity.

5.2發電機的使用與維護

在發電機的使用過程中，需要發動機起動并正常工作，檢查結束按程序將發動機停車。ALT1的使用操作方法如下：（1）發動機轉速置于1000r/min，PFD右下角顯示“ALT1”黃色警戒級信息；（2）將ALT1開關置于ON位，PFD右下角顯示的“ALT1”黃色警戒級信息消失；（3）分別將發動機轉速置于1700r/min/2200r/min。（4）將ALT1開關置于OFF位，PFD右下角顯示“ALT1”黃色警戒級信息。根據飛機手冊和發電機手冊要求，對ALT1/ALT2進行相關維護工作。

5.3MCU-140的維護

MCU-140在外場維護過程中僅限于保險絲和FCU的更換工作，標準維護程序如下：將BAT1、BAT2和AVI-ONICS開關均置于“OFF”位置；斷開BAT1連接電纜；打開MCU-140后蓋；檢查內部水汽，必要時進行烘干；用Mil-C-81039 TypeIII型防銹噴霧噴涂內部電路板、內部元器件及連接件；封閉MCU-140后蓋；連接BAT1連接電纜；進行通電及發動機試車檢查。

6、結語

綜上，在多電飛機方興未艾的大環境下，變頻交流電源或交、直流混合供電系統在大型民用飛機領域將得到更廣泛的應用和更大的發展；而270V高壓直流電源系統在軍用輕型飛機領域備受青睞，是目前研發的一個熱點和重點。飛機起動/發電系統的高速化、集成化、高可靠性和高功率密度也必然是現代飛機電源系統的發展趨勢。

參考文獻：

[1]王海青.航空電子系統綜合試驗新思路[J].飛機設計，2007（1）：18？21.

[2]鄭連興，任仁良.渦輪發動機飛機結構與系統（AV）上冊[M]：北京：兵器工業出版社，2006