民用飛機電氣負載管理特定工況分析

楊殿亮

【摘 要】本文針對飛機發電機交聯模擬電負載系統下的滿載工況，分析了該工況下的飛機電氣負載管理的狀態。通過飛機電源系統地面試驗臺試驗，進一步驗證了分析結果。

【關鍵詞】民用飛機;電氣;模擬電負載;負載管理

中圖分類號： V242文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）14-0078-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.14.036

The Aircraft Electrical Load Management Specific Condition Analysis

YANG Dian-liang

（Shanghai aircraft design and research institute，Shanghai 201210，China）

【Abstract】This paper analyzes the state of aircraft electrical load management under the full load condition of aircraft generator cross-linked electrical load simulation system.The analysis results are verified by the ground test bench test of aircraft power system

【Key words】Aircraft;Electrical;Electrical load simulation system;Load management

0 引言

飛機配電系統是現代飛機的一個重要組成部分，是電能的產生、控制、變換、傳輸和分配系統[1]，主要分為一次配電系統和二次配電系統。一次配電系統從發電機直接或通過相應變換獲得電能，二次配電系統從一次配電系統獲得電能并傳輸給電氣負載[2]，為了減輕了飛機電網重量和飛行員的勞動[3]，二次配電系統多采用電氣負載管理，高可靠、高效率的負載管理單元有利于提高整機系統的可靠性[4]。電氣負載管理是民用飛機不可或缺的功能設計。

為表明對《運輸類飛機適航標準》的符合性，民用飛機的動力裝置、APU（輔助動力裝置）、電源等系統均需要發電機處于滿載工作狀態。發電機滿載需求主要來自兩個方面：一方面來自動力系統發動機需求。發動機需要發電機從發動機提取足夠的功率，來驗證發動機自身的功能和性能;另一方面來自電源系統發電機需求。發電機需要在滿載的條件下驗證自身的功能和性能。

當飛機電力不足或電源設備故障時需要卸除部分負載以保障飛機電源系統正常運行，電氣負載管理主要是針對供電不足的情況而進行負載切除是一種保證電力系統穩定工作的重要方法[5]，而發電機滿載是針對電源系統供電能力邊界提出的一種試驗狀態。電氣負載管理和模擬電負載系統在此狀態下會出現功能交互，保護疊加。

1 系統構型

1.1 模擬電負載系統

飛機不同飛行階段全機電氣負載實時變化，模擬電負載系統能夠負載跟隨，通過負載測試模塊獲取發電機輸出功率，并由負載自動調節模塊控制負載設備進行負載調節，使對應的負載出入飛機電網，實現對發電機輸出功率的補償，以達到飛機電源系統滿載供電狀態。

1.2 負載管理系統

負載管理功能能夠在電源喪失或電源過載等情況下卸載，能夠在系統狀態允許的情況下恢復負載供電。基于負載的優先級，全機負載完成負載分組。負載管理的優先級別取決于發電機的數量、發電機的容量、飛行階段、匯流條的配置、負載的類型和電源要求[6]。飛機的負載分組可細分到幾十組，飛機處于不同的工作狀態，負載優先級也會發生變化。

2 系統狀態分析

將模擬電負載系統設置為發電機滿載工作狀態后，飛機電源系統處于負載逐漸加載狀態，直到發電機處于滿載狀態。此時模擬電負載系統處于跟隨狀態。若此時電源系統本身的負載減少，模擬電負載系統會繼續加載補償;若此時電源系統本身的負載持續增加，模擬電負載會減少加載補償，隨后，模擬電負載會減少到空載，再后，若當前飛機具備觸發電氣負載管理狀態，部分負載分組被卸載，又后，會觸發電源系統自身的系統過載保護功能，部分匯流條被故障隔離，最后，會觸發發電機過載保護。

3 系統試驗驗證

以某飛機電源系統地面試驗臺與模擬電負載系統交聯試驗的加載試驗為例，對不同負載分組的負載001～負載008輸入電壓進行監控。試驗步驟如下：

1）將電源系統設置為右側單發電機供電，在左側匯流條上施加初步的模擬負載，調節模擬電負載系統為發電機滿載工作狀態，繼續在左側匯流條上施加模擬負載，直至觸發部分匯流條故障隔離保護;

2）復位電源系統為右側單發電機供電，在右側匯流條上施加初步的模擬負載，調節模擬電負載系統為發電機滿載工作狀態，繼續在右側匯流條上施加模擬負載，直至觸發部分匯流條故障隔離保護。

4 試驗結果

在負載端測試圖1上可以看到，電源系統左側匯流條逐漸加載，負載D、E分組卸載，后左側匯流條被故障隔離（負載A、B分組），電源系統復位前負載C、K分組一直未卸載。電源系統復位后，電源系統右側匯流條逐漸加載，負載D、E分組卸載，后左側匯流條被短暫故障隔離后迅速恢復（負載A、B分組），右側匯流條被故障隔離（負載C、K分組），負載D分組恢復。圖中負載001～負載008的卸載動作和恢復動作為模擬電負載系統、電氣負載管理功能和電源系統保護功能共同作用結果。

5 結論

本文針對民用飛機電源系統與模擬電負載系統交聯的工作情況，分析了在交聯情況下的電氣負載管理的狀態。通過飛機電源系統地面試驗臺試驗，進一步驗證了分析結果。對飛機電源系統電氣負載管理、模擬電負載系統的設計和試驗有一定的參考借鑒意義。

【參考文獻】

[1]馬常偉，李玉忍，齊潔.飛機自動配電管理系統設計[J]. 計算機測量與控制，2007.15（11）：1500-1502.

[2]崔俊濤，王永，何斌.基于LabVIEW/SIMULINK的自動配電系統數字仿真研究[J].機電工程技術，2015.44（11）：105-107.

[3]傅大豐，楊善水，嚴仰光，劉祥.飛機自動配電管理系統電氣負載管理技術的研究[J].南京航空航天大學學報， 2002.34（1）：73-78.

[4]Sun M.Study of intelligent monitoirng system of low-voltage power distirbution[J].Applied Mechanics and Materials，2013.416/ 417：781-784.

[5]鞏建英，謝蓉.飛機配電系統最優負載切除方法[J].控制與決策，2014.29（5）：946-950.

[6]張苗歡.未來飛機動態配電管理技術[J].科技視界， 2015.26：95-96.