CE525CJ1飛機電源系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)分析

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。CE525CJ1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。本文以CE525CJ1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)以及一般故障進行詳細分析，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;系統(tǒng)動態(tài)研究;一般故障分析

一、電源系統(tǒng)的概述

CE525CJ1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。

CE525CJ1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、過流、反流、過載等。

二、電源系統(tǒng)的組成

（1）鎳鎘電瓶

CE525CJ1飛機上裝有一塊24V、28A？h的鎳鎘電瓶。電瓶由20個單元電池串聯(lián)組成。電瓶正極為氫氧化鎳，負極為鎘板，電解液為氫氧化鉀水溶液。

（2）起動發(fā)電機

CE525CJ1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。起動發(fā)電機的額定輸出電壓為30V，額定電流300A，可承受2min左右超過50%的過載。

（3）發(fā)電機控制組件GCU

CE525CJ1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)。發(fā)電機發(fā)出的電，經(jīng)GCU調(diào)節(jié)后穩(wěn)定在29V。

（4）PCB板和電源接線盒

CE525CJ1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)。

三、電源系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)分析

（1）當(dāng)電瓶接入電網(wǎng)時

電瓶給熱電瓶匯流條供電;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。

（2）當(dāng)電瓶開關(guān)放置在BATT.位

左、右起動PCBPIN16接地，使PCBK2繼電器閉合;熱電瓶匯流條通過左、右起動PCBPIN19分別給左、右PAL供電;PAL使左、右起動PCBPIN17接地，從而使電瓶繼電器吸合;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）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RH START SWITCH，PCBK1繼電器初始通電，閉合觸點。從而使：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;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;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;同時，右起動繼電器電路和右起動PCBK1繼電器電路鎖定為ON。

（4）當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速到大約40%N2時，起動機轉(zhuǎn)為發(fā)電機模式（以右發(fā)為例）

①起動結(jié)束

速度傳感單極子給右GCU的PinX，Y提供輸入;右GCU邏輯中斷PinJ輸出;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：電能提供給右起動PCBPIN12;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。

（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;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;

②按下LH START SWITCH，使：左起動PCBPIN23接地，PIN17無接地信號;左起動PCBK1繼電器初始通電;左起動PCBPAL的輸出，使左起動PCBK1繼電器觸點閉合，從而使：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;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;

③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;從左起動PCBPIN3輸入的電能：在PIN37無輸入后，使PIN6接地;使左起動繼電器電路和左起動PCBK1繼電器電路鎖定為ON;

④右起動PCB在PIN5，15，4，12共同作用下：右起動PCBPIN17無地信號，從而斷開電瓶繼電器;當(dāng)右起動PCBPIN37無輸入時，使PIN6接地，從而右起動繼電器閉合。

（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;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;

②當(dāng)按下RH START SWITCH后，右起動PCBK1繼電器初始通電，閉合觸點。從而使：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;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;

③電能從右GCUPINA傳遞到PINJ，L，然后輸送到右起動PCBPIN3，4;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;同時，右動繼電器電路和右起動PCBK1繼電器電路鎖定為ON。

四、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、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。

參考文獻：

[1]張鵬.渦輪發(fā)動機飛機結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)（AV）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2017.

[2]李自俊.Cessna525飛機培訓(xùn)教程（電子部分）[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2011（3）.

[3]Model 525 Maintenance Manual（Rev.20）.Cessna Aircraft Company.2008（11）.