機載測試系統(tǒng)供電方案設(shè)計論文

機載測試系統(tǒng)供電方案設(shè)計論文

　　摘要：飛機電源系統(tǒng)是飛機機載測試系統(tǒng)的重要組成部分之一，包括交流電源系統(tǒng)和直流電源系統(tǒng)。根據(jù)不同型號飛機飛行試驗機載測試系統(tǒng)的要求，以及不同型號飛機上電源系統(tǒng)的特點，對飛行試驗中加改裝測試系統(tǒng)的供電問題進(jìn)行了方案設(shè)計和研究。

　　關(guān)鍵詞：供電設(shè)計論文

　　引言

　　為了從鑒定試飛中的飛機上取得準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)，飛行試驗前必須在飛機上加改裝測試設(shè)備。飛行試驗的成敗關(guān)鍵在于測試方案的制定，在加改裝環(huán)節(jié)上，落實飛機剩余電量、制定測試系統(tǒng)供配電方案、科學(xué)合理地利用機上剩余電量就顯得尤為重要。在型號飛機的試飛中，如果測試電源系統(tǒng)設(shè)計的不合理，測試系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能就非常大，有時還會對飛機電源系統(tǒng)造成損壞，甚至造成災(zāi)難性后果。本文就飛機機載測試的供電問題進(jìn)行了方案設(shè)計和研究，并針對不同型號飛機電源系統(tǒng)和測試系統(tǒng)的具體要求提出了供電設(shè)計時的注意事項。

　　１機載測試系統(tǒng)的供電分析

　�。保�１對電源的需求

　�。保�１．１機載測試系統(tǒng)對電源種類的要求在測試系統(tǒng)中各負(fù)載對電源的需求是不同的，一般所需電源種類有直流２８Ｖ電源、三相１１５Ｖ／４００Ｈｚ交流電源、單相１１５Ｖ／４００Ｈｚ交流電源、單相２２０Ｖ／５０Ｈｚ交流電源和三相３６Ｖ／４００Ｈｚ交流電源等。其中絕大部分裝機設(shè)備（如采集器、記錄器、傳感器等）使用２８Ｖ直流電源；三相１１５Ｖ／４００Ｈｚ交流電源通常用于提供抽引信號的基準(zhǔn)電壓，或為大功率２８Ｖ直流變壓整流器提供輸入電源等；單相１１５Ｖ／４００Ｈｚ交流電源針對一些特殊設(shè)備的需求進(jìn)行提供；少部分裝機設(shè)備（如計算機、示波器、濾波器等）使用單相２２０Ｖ／５０Ｈｚ交流電源；而陀螺、慣導(dǎo)等設(shè)備會用到三相３６Ｖ／４００Ｈｚ交流電源。１．１．２機載測試系統(tǒng)對電源品質(zhì)的要求有些測試設(shè)備工作電壓范圍較窄，對電壓波動敏感，需要為這些測試設(shè)備配備具有穩(wěn)壓和濾波性能的電源設(shè)備來提高電源品質(zhì)；某些設(shè)備會因為電源的瞬間掉電導(dǎo)致死機，需要配備不間斷電源來滿足其對電源的要求。

　�。保�２測試系統(tǒng)用電功率的計算

　　根據(jù)測試技術(shù)要求中提供的各測試設(shè)備的用電量計算測試系統(tǒng)的用電量，同時考慮個別設(shè)備的啟動電壓沖擊，得出測試系統(tǒng)的總用電量，從而得出測試系統(tǒng)用電總功率，進(jìn)行加改裝系統(tǒng)方案設(shè)計。

　�。保�３飛行科目對供電方案的要求

　�。ǎ保�測試供電系統(tǒng)應(yīng)不影響飛機供電系統(tǒng)，保證飛行安全。保證飛行安全是測試供電系統(tǒng)的最根本的要求，為確保飛機用電安全，在測試供電系統(tǒng)與飛機電源系統(tǒng)之間應(yīng)采取隔離保護(hù)措施。（２）測試供電系統(tǒng)應(yīng)具有自動斷電和自主恢復(fù)的功能。當(dāng)飛機發(fā)電機發(fā)生故障時，測試供電系統(tǒng)應(yīng)自動切斷測試設(shè)備的用電。當(dāng)飛機發(fā)電機、電源系統(tǒng)恢復(fù)正常，測試供電系統(tǒng)自動恢復(fù)對測試設(shè)備的正常供電，這就是自主恢復(fù)功能。（３）特殊科目情況下測試供電系統(tǒng)應(yīng)具有應(yīng)急供電能力。某些試飛要求中有空中停車的試飛科目，要求測試設(shè)備記錄發(fā)電機斷電后一段時間內(nèi)的飛行數(shù)據(jù)。這種情況下，測試供電系統(tǒng)應(yīng)具有應(yīng)急供電能力，當(dāng)飛機發(fā)電機發(fā)生故障時，測試供電系統(tǒng)自動切斷一部分次要測試設(shè)備的用電，同時重要測試設(shè)備自動轉(zhuǎn)換為應(yīng)急供電，記錄一段時間數(shù)據(jù)后再切斷重要測試設(shè)備供電。

　　２飛機電源系統(tǒng)

　　飛機的電源系統(tǒng)主要是為飛機各用電設(shè)備提供和分配電源，并且按照飛機不同狀態(tài)和用電設(shè)備的需要對電源的分配進(jìn)行必要的控制。飛機電源系統(tǒng)由主電源、應(yīng)急電源、二次電源及外接電源插座等組成。飛機主電源是指由航空發(fā)動機直接或間接傳動的發(fā)電系統(tǒng)，通常一臺發(fā)動機傳動一臺或兩臺發(fā)電機。主電源由航空發(fā)動機傳動的發(fā)電機、電源控制保護(hù)設(shè)備等構(gòu)成，在飛行中供電。當(dāng)航空發(fā)動機不工作（如地面測試時），主電源也不工作時靠輔助電源供電。飛機蓄電池或輔助動力裝置（一種小型機載發(fā)動機、發(fā)電機和液壓泵等構(gòu)成的動力裝置）是常用的輔助，當(dāng)飛行中主電源發(fā)生故障時，蓄電池或應(yīng)急發(fā)電機即成為應(yīng)急電源。

　�。玻�１飛機的主電源

　　飛機主電源是指由航空發(fā)動機直接傳動發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能獲得的能源。飛機的主電源形式因飛機型號不同而不同，總體來講，飛機的主電源主要有：①２８．５Ｖ低壓直流電源系統(tǒng)；②１１５Ｖ／４００Ｈｚ三相恒頻交流電源系統(tǒng)；③交直流混合電源系統(tǒng)；④２７０Ｖ高壓直流電源系統(tǒng)。

　�。玻�２飛機的應(yīng)急電源

　　飛機的應(yīng)急電源是指在飛機的主電源系統(tǒng)故障時向飛機重要用電設(shè)備供電的電源，用于保證飛機安全返航。正常情況下，該電源處于不消耗或充電狀態(tài)。應(yīng)急電源一般為２８Ｖ直流蓄電瓶，在新型飛機中，也有使用應(yīng)急動力裝置ＥＰＵ為飛機提供應(yīng)急能源的。

　　３測試系統(tǒng)供電方案的配套原則

　�。常�１機載測試電源引取飛機主電源的原則

　　飛機的主電源與測試設(shè)備的電源類型一致時可以直接用飛機的主電源給測試系統(tǒng)供電，當(dāng)兩者不一致時，可以通過電源轉(zhuǎn)換裝置將飛機的主電源（如１１５Ｖ／４００ＨｚＡＣ）轉(zhuǎn)換成測試系統(tǒng)所需電源（如２８ＶＤＣ），提供給測試設(shè)備。

　�。常�２機載測試電源與飛機剩余功率的配套原則

　�。ǎ保�測試系統(tǒng)用電功率小于飛機電源的剩余功率時，主要利用飛機電源的剩余功率給測試系統(tǒng)供電。（２）在飛機可用電源的剩余功率緊張的情況下，可以計算飛機部分不用設(shè)備的用電功率，將這部分功率提供給測試系統(tǒng)使用，如飛機不飛夜航科目，可用飛機著陸燈的電源供測試系統(tǒng)使用。（３）測試系統(tǒng)用電功率大于飛機電源的剩余功率時，無法使用機上電源，采用加裝測試專用蓄電瓶給測試系統(tǒng)供電。

　�。常�３測試設(shè)備對供電有特殊要求的設(shè)計

　　對于某些裝機測試設(shè)備，需要對飛機電源進(jìn)行二次處理才能使用，如計算機使用２２０Ｖ電源，雖然某些飛機上有２２０Ｖ電源，但直接使用往往會有干擾，其解決辦法就是定購２８Ｖ轉(zhuǎn)２２０Ｖ的變壓整流器，將飛機的２８Ｖ電源轉(zhuǎn)換為品質(zhì)較好的２２０Ｖ電源供計算機使用。

　�。常�４測試供電系統(tǒng)的自動斷電

　　測試供電系統(tǒng)的控制盡量做到不額外增加飛行員的空中操作，即具有自動斷電功能。飛機電源故障時的測試供電系統(tǒng)“自動斷電”設(shè)計，即測試系統(tǒng)電源在飛機自動可切除的匯流條或電源上引取或引用飛機上的自動斷電信號或故障切除信號給測試供電系統(tǒng)，用來控制測試供電系統(tǒng)的供電，實現(xiàn)飛機電源故障時測試系統(tǒng)的自動斷電。

　�。常�５測試系統(tǒng)應(yīng)急供電功能設(shè)計

　　在目前很多綜合試飛中，由于試飛風(fēng)險大，又特別需要應(yīng)急情況下的飛行數(shù)據(jù)，因此當(dāng)飛機電源系統(tǒng)發(fā)生故障時，應(yīng)保證部分重要測試設(shè)備不間斷工作，這時就需要給測試供電系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)急供電功能，該功能應(yīng)保證測試系統(tǒng)正常供電和應(yīng)急供電之間自動轉(zhuǎn)換。測試系統(tǒng)應(yīng)急供電系統(tǒng)的設(shè)計根據(jù)飛機的電源情況分為以下兩種情況：（１）多電源應(yīng)急供電：飛機主電源為１１５Ｖ／４００ＨｚＡＣ交流電源時，在被試飛機上加裝測試專用蓄電瓶和１１５Ｖ／４００ＨｚＡＣ逆變電源兩種電源為測試系統(tǒng)提供測試應(yīng)急電源。（２）單一電源應(yīng)急供電：飛機的主電源為２８ＶＤＣ時，在被試飛機上加裝測試專用蓄電瓶一種電源為測試系統(tǒng)提供測試應(yīng)急電源。

　　４測試系統(tǒng)供電設(shè)計的一般要求

　�。矗�１測試供電系統(tǒng)與飛機電源系統(tǒng)之間的隔離保護(hù)措施

　�。ǎ保└鶕�(jù)測試系統(tǒng)總用電量選擇合適的總電路保護(hù)裝置，直流電源選配ＧＢ型慣性熔斷器，交流電源選配ＤＢＢ或ＤＢＦ系列單相斷路器和ＤＢＪ、ＤＢＧ系列三相斷路器。（２）根據(jù)測試設(shè)備消耗功率合理配電，選用合適的電路保護(hù)裝置、控制裝置及合適的航空導(dǎo)線。（３）電路保護(hù)裝置的容量應(yīng)與導(dǎo)線的載流量相匹配，以防止在短路狀態(tài)下導(dǎo)線過載損壞而造成事故，危及飛機安全。（４）通過對測試供電匯流條的保護(hù)使故障隔離，以防止故障影響飛機設(shè)備供電。（５）測試供電系統(tǒng)配電時各保護(hù)裝置之間應(yīng)協(xié)調(diào)一致，選擇電路保護(hù)裝置的容量應(yīng)盡可能小，既起到保護(hù)作用又不致因環(huán)境溫度高和電流沖擊而造成供電中斷。

　�。矗�２測試供電系統(tǒng)總電源開關(guān)的設(shè)置

　　測試供電系統(tǒng)必須設(shè)置總電源開關(guān)，使飛行員能夠做到在空中以最簡便的方式扳動測試系統(tǒng)“總電源開關(guān)”，自主切斷加改裝系統(tǒng)電源。條件許可的情況下，在測試供配電系統(tǒng)中串聯(lián)設(shè)置兩個“總電源開關(guān)”，分別在駕駛艙和測試系統(tǒng)開關(guān)盒，做到飛行員在空中能夠方便地控制測試系統(tǒng)的供電，測試人員在地面能夠方便地控制測試系統(tǒng)的供電。

　　５結(jié)束語

　　本文通過分析機載測試加改裝電源系統(tǒng)的具體要求，并結(jié)合飛機電源系統(tǒng)的特點，對加改裝的測試系統(tǒng)的供電問題進(jìn)行了探討和研究，總結(jié)了測試系統(tǒng)供電方案的設(shè)計方法。

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