飛機電氣系統控制與管理技術分析

劉煒

摘 要：近年來，我國在不斷的提高軍用飛機的作戰性能，大量的使用電氣電子負載陸續裝機，同時對軍用飛機的供電能力、供電質量也提出了更好的要求和標準。目前對于傳統的控制方法和管理技術已經無法有效提高飛機整體的性能。因此，本文通過對軍用飛機電氣系統控制與管理技術進行了深入性的闡述，以此來確保飛機供電的安全性。

關鍵詞：電傳;飛控系統;供電保護方法

引言：飛機發電機是一類高度復雜的典型多部件電力機械系統，長期在惡劣環境中循環工作所產生的任何性能變化都可能對飛機造成嚴重災難。其性能主要由某些參數所表征，一旦這些參數值發生異常，其性能就可能出現異常。因此，尋找一種性能趨勢預測方法是飛機發電機性能趨勢分析研究重點。

1飛機系統故障預測與健康管理需求分析

1.1飛行安全的需求

因航空裝備的關鍵功能/設備故障而引起的災難性事故時常發生，從飛行安全角度看，迫切需要對飛機系統和設備在未發生故障前給出預測和評估，發生故障時能精確定位故障，并給出合理的飛行建議和維修措施，將故障對飛機的影響和危害降到最低。

1.2改善飛機使用維護工作需求

飛機系統設備/部件眾多，交聯關系復雜，在使用過程中故障模式和故障機理繁多，傳統測試、串件及專家分析等方式難以做到精準定位，而故障定位不準確會造成更換維護工作量大、周期長，因此，健康管理對飛機的使用、維護和保障工作有著重要的意義。

1.3降低維修保障費用需求

現代武器裝備的采購費用、使用與保障費用高，經濟可承受性成為一個不可回避的問題。根據美國有關統計數據，在武器裝備的全壽命周期費用中，使用與保障費用占到總費用的72%。與使用費用相比，維修保障費用在技術上更具有可壓縮性。基于PHM技術實現視情維修、自主保障等是壓縮維修保障費用的重要手段。

2飛機電氣系統控制與管理技術分析

2.1電氣控制系統和管理系統應具備的功能

負載自動控制在實際應用的過程中不僅可以將電源進行及時的連接，還可以在特殊的情況下將其斷開，這主要是通過利用固態功率控制器的作用將其實現，如果屬于一個大功率的負載，就需要利用機電式功率控制器將其實現。這項功能運行過程中其主要的原理就是利用已經設置好的程序對電氣系統的供電情況進行實現，在實現整個功能的各個環節中都尤其屬于各自的時間。電源自動管理，對于這項功能而言可以對電源的發電量給予全面的控制，對于這種現象一般主要采用兩種管理方式，第一種，如果系統在檢測的過程中發現缺少一定的電能，就要站在某一個角度或者某一部分對所需要的電能進行調取，以此來更好的促進電源在一定程度上可以加大對電源的發電量。第二種，如果系統在檢測的過程中發現比較充足，或者是電能已經超出一定的標準，就會將超出標準的電能進行及時的轉移，或者還可以對發電量進行有效控制。對于這兩種管理模式，兩者之間相互促進、相互影響，可以在很大程度上確保飛機運行過程中供電的穩定性。對于保護故障是電氣系統中最基本的一種功能，電氣系統對所出現的故障可以進行自動性的保護，并且在特殊的情況下還可以對故障比較顯著的位置進行及時的隔離，避免故障對其他安全的區域造成嚴重的影響，確保其整體的安全性和穩定性。在實際運行的過程中該功能還可以在故障發生的過程中加強對飛機的保護，確保飛機在安全、穩定的環境下進行運行。

2.2設計原則考慮

供電系統健康管理需要綜合多因素權衡考慮，與系統功能并行設計。

（1）應綜合考慮重量、空間、資源、成本等約束條件，主要針對關鍵設備、主要故障模式進行監測;關鍵設備如交流發電機、變壓整流器、蓄電池等。主要故障模式如發電機發電功能失效、發電機控制器調壓功能故障、變壓整流器無法提供直流電能等。

（2）應基于系統安全性與任務可靠度分析，將影響飛機安全運行與重要任務完成的關鍵重要子系統和設備進行監測;關鍵重要子系統有交流主電源子系統、直流二次電源子系統、應急電源子系統。

（3）應從故障模式、機理及影響分析（FMECA）以及本設備或同類設備的歷史故障統計數據入手，確定設備主要故障模式，對與故障相關聯和可測量的參數進行監測;如交流發電機輸出電壓、電流、頻率，變壓整流器輸出電壓、電流，蓄電池輸出電壓、電流等。

2.3電氣控制系統和管理系統的結構方式

對于非綜合總線結構而言，將電氣系統與航空電子系統斷開，將兩個系統中的數據進行獨立，這樣更有利于進行安全的運行，但是對于這種結構有需要安裝更多的接口和模塊，敷設一定量的線路，這樣就使得該結構變得非常復雜。綜合總線結構它在操作的過程中，其原理主要是將電氣系統與航空電子系統進行有效的聯系，這樣就可以直接利用航空電子系統的控制功能對電氣系統給予全面的控制，這樣一來，路線就會逐漸趨于簡單化，但是該方法的弊端就是兩者系統相互重疊，一旦重疊兩者之間的影響力就會逐漸加強，無法對系統給予深入性的擴展。分層總線系統在電器系統中設置了一個獨立習慣的數據線，可以直接與航空電子系統進行連接，通過利用處理器的功能進行實現。這種系統主要的優勢就是在實際應用的過程中可以有效減少通信的總量，而且也可以使系統在無任何的條件下進行不斷的擴展和延伸。在基礎上也將兩種系統之間所產生的統一性進行及時的消除，這樣一來就可以在很大程度上使各個系統可以進行獨立的運行。但是這種系統的在應用過程中也存在一些弊端：需要設置較多的數據總線，較多的系統接口，這樣也就極大的增加了電氣控制系統的成本，不利于經濟利益的提升。

2.4均流控制

飛機供電系統中每臺發電機都受到相應的發電機控制器的控制。供電系統中的匯流條功率控制器則具有更高的控制權限，可以實現對整個供電系統的管理。在高壓直流供電系統中，匯流條功率控制器可以充當控制中心的角色，因此適合采用集中式均流控制。參與并聯的電源種類和型號可能存在不同，相同型號的電源由于性能參數漂移、工況不同也會呈現出不同的外特性。在這些電源參與并聯時，如果不增加額外的控制，會引起各個電源承擔的負載不相同，甚至會導致一些電源承擔了全部負載，而其他電源空載的極端情況。輸出電流的不均衡會導致發熱和壽命的失衡，也會影響系統性能的發揮。因此，在高壓直流并聯供電系統中還必須增加均流控制，保證參與并聯的電源按照額定功率所占比例輸出電流。

常用的均流控制方法包括主從控制、最大值控制和平均值控制等。主從控制是從參與并聯的電源中選取一臺電源作為主電源，其他電源以主電源的輸出電流作為輸出電流參考值。最大值控制則是以輸出電流最大值作為其他電源的輸出電流參考值。平均值控制計算各個電源輸出電流平均值，并以此作為所有電源的輸出電流參考值。

結語：作為航空電子綜合化系統而言，飛機電氣控制與管理系統也在不斷順應時代發展的潮流，使飛機電氣控制與管理系統可以成為其中最有效的一種的系統，所以在這種情況下加強對控制結構與接口方式的創新是目前首要完成的任務。

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