張海英 郝琳召

摘? 要：隨著科技日新月異地發(fā)展，飛機(jī)電源系統(tǒng)由低壓直流電源系統(tǒng)向交流電源系統(tǒng)、高壓直流電源系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，用電功率也隨著機(jī)載設(shè)備用電量的增加和航電設(shè)備現(xiàn)代化程度的提高而迅猛增大。文章從近幾年新型飛機(jī)設(shè)計(jì)定型試飛和新型產(chǎn)品鑒定試飛改裝兩個(gè)方面，研究了在不同型號(hào)的飛機(jī)上加裝不同型號(hào)的設(shè)備時(shí)，飛機(jī)改裝常用的幾種供配電設(shè)計(jì)方法，并分析了這些方法對(duì)飛機(jī)自身供配電系統(tǒng)的影響。

關(guān)鍵詞：改裝技術(shù);供配電系統(tǒng);剩余電量;二次電源;APU

中圖分類號(hào)：V242? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）09-0167-03

Abstract： With the rapid development of science and technology， the aircraft power system has been transformed from a low-voltage DC power system to an AC power system and a high-voltage DC power system. The power consumption has also increased rapidly with the increase in power consumption of on-board equipment and the modernization of avionics equipment. This paper studies several power supply and distribution design methods commonly used in aircraft modification when different types of equipment are installed on different types of aircraft from the two aspects of new aircraft design finalization test and new product identification test flight modification in recent years， and describes the impact of these methods on the aircraft's own power supply and distribution system.

Keywords： modification technology; power supply and distribution system; remaining power; secondary power; APU

1 概述

在新型飛機(jī)設(shè)計(jì)定型試飛和新型產(chǎn)品鑒定試飛過(guò)程中的飛機(jī)改裝技術(shù)，主要是指將測(cè)試設(shè)備、測(cè)試各類傳感器、各類專項(xiàng)系統(tǒng)（如水配重系統(tǒng)、電負(fù)載系統(tǒng)）、待鑒定的新型產(chǎn)品安裝到飛機(jī)上，并從飛機(jī)電網(wǎng)上引取電能為加裝的設(shè)備和傳感器供電，飛機(jī)改裝技術(shù)涉及飛機(jī)的結(jié)構(gòu)、燃油、發(fā)動(dòng)機(jī)、供配電、機(jī)電、航電等各大系統(tǒng)，既要保證加裝的設(shè)備和傳感器等能夠正常工作，還要確保飛機(jī)各大系統(tǒng)不受改裝影響，保證飛行安全。飛機(jī)供配電系統(tǒng)是飛機(jī)的基本系統(tǒng)之一，供配電系統(tǒng)的性能和狀態(tài)對(duì)飛機(jī)性能和安全有決定性的影響。

飛機(jī)改裝供配電技術(shù)是飛機(jī)改裝電氣系統(tǒng)的“心臟搭橋”手術(shù)，是指從飛機(jī)電源系統(tǒng)引取電能，為加裝的設(shè)備和傳感器等供電。這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施不僅需要設(shè)計(jì)人員掌握飛機(jī)供配電系統(tǒng)的基本原理和飛機(jī)電源系統(tǒng)的剩余電量，還需要設(shè)計(jì)人員熟知加裝設(shè)備和傳感器等的供電需求，并根據(jù)需要設(shè)計(jì)應(yīng)急供電方案。本文從新型飛機(jī)設(shè)計(jì)定型試飛和新型產(chǎn)品鑒定試飛兩種不同的飛機(jī)改裝過(guò)程中，研究在不同型號(hào)的飛機(jī)上加裝不同型號(hào)的設(shè)備時(shí)常用的幾種供配電設(shè)計(jì)方法。

2 新型飛機(jī)設(shè)計(jì)定型試飛飛機(jī)改裝供配電設(shè)計(jì)

新型飛機(jī)設(shè)計(jì)定型試飛飛機(jī)改裝供配電設(shè)計(jì)是指從飛機(jī)電網(wǎng)引取電能為加裝的測(cè)試設(shè)備（如采集器、記錄器、機(jī)載數(shù)據(jù)定位系統(tǒng)等）和測(cè)試傳感器（如壓力傳感器、流量傳感器、高度速度傳感器等）等供電，并確保測(cè)試改裝供電不會(huì)影響飛機(jī)電源系統(tǒng)的正常工作?，F(xiàn)階段，測(cè)試設(shè)備和測(cè)試傳感器主要使用直流28V電源，根據(jù)飛機(jī)電源系統(tǒng)的差別和試飛科目的要求，測(cè)試設(shè)備和測(cè)試傳感器消耗直流電源的總功率一般不大于4kW。目前國(guó)內(nèi)新型飛機(jī)電源系統(tǒng)以三相115V交流電源和高壓270V直流電源為主，并配裝二次電源（將主電源電能轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式或規(guī)格的電能的裝置）和應(yīng)急電源為部分設(shè)備和關(guān)鍵設(shè)備提供電能。在新機(jī)實(shí)施測(cè)試改裝時(shí)，需要結(jié)合該型飛機(jī)電源系統(tǒng)的電源類型和剩余電量進(jìn)行測(cè)試設(shè)備和傳感器供配電設(shè)計(jì)，常用方案如下：

（1）飛機(jī)電源系統(tǒng)二次電源的剩余電量能夠滿足加裝的測(cè)試設(shè)備和傳感器的用電需求時(shí)，直接從飛機(jī)二次電源的供電匯流條上引取電能，并配裝保險(xiǎn)絲（熔斷器或斷路器）保護(hù)測(cè)試改裝供電線路。通過(guò)引取二次電源的故障信號(hào)，在飛機(jī)二次電源發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)將測(cè)試改裝供電線路從飛機(jī)電網(wǎng)上脫開(kāi)，保證飛機(jī)用電安全。供配電設(shè)計(jì)原理如圖1所示。

（2）飛機(jī)電源系統(tǒng)二次電源的剩余電量無(wú)法滿足加裝的測(cè)試設(shè)備和傳感器的用電需求時(shí)，測(cè)試改裝時(shí)需加裝測(cè)試系統(tǒng)二次電源，將飛機(jī)主電源轉(zhuǎn)變?yōu)闇y(cè)試系統(tǒng)需要的直流28V電源。這種方法需要從飛機(jī)二次電源或應(yīng)急電源匯流條上引取少量的直流28V電源（不大于5安培）作為測(cè)試系統(tǒng)供電線路的啟動(dòng)電源，供配電設(shè)計(jì)原理如圖2所示。

（3）在飛機(jī)電源系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)供電線路自動(dòng)切斷后，為確保測(cè)試關(guān)鍵設(shè)備和傳感器能夠繼續(xù)工作，需要加裝應(yīng)急電源為測(cè)試系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備供電。目前選用銀鋅蓄電瓶作為測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)急電源，測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)急電源供電方式分為兩種，一種是轉(zhuǎn)換供電，設(shè)計(jì)原理如圖3所示;另一種是不間斷供電，設(shè)計(jì)原理如圖4所示。

轉(zhuǎn)換供電顧名思義就是通過(guò)接觸器切換的方式，將測(cè)試系統(tǒng)的供電由飛機(jī)電網(wǎng)轉(zhuǎn)換為由蓄電瓶供電。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需加裝隔離二極管，蓄電瓶的電能不會(huì)出現(xiàn)損耗，缺點(diǎn)是在轉(zhuǎn)換過(guò)程中存在掉電現(xiàn)象，致使測(cè)試設(shè)備關(guān)機(jī)重啟，造成試飛測(cè)試數(shù)據(jù)缺失。

不間斷供電是指飛機(jī)電網(wǎng)和蓄電瓶同時(shí)向測(cè)試系統(tǒng)匯流條供電，優(yōu)點(diǎn)是在飛機(jī)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，蓄電瓶能夠不間斷地為測(cè)試系統(tǒng)供電，不會(huì)出現(xiàn)掉電的現(xiàn)象，缺點(diǎn)是需要在飛機(jī)電網(wǎng)和蓄電瓶的測(cè)試系統(tǒng)供電線路上加裝隔離二極管，還要確保蓄電瓶的電壓要略低于飛機(jī)電網(wǎng)電壓，以防在飛機(jī)電網(wǎng)正常時(shí)蓄電瓶電能提前消耗，在飛機(jī)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)蓄電瓶因電量低而無(wú)法為測(cè)試系統(tǒng)供電。

3 新型產(chǎn)品鑒定試飛飛機(jī)改裝供配電設(shè)計(jì)

近年來(lái)，隨著航空事業(yè)的蓬勃發(fā)展，新型產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度加快，這些新型產(chǎn)品在配裝新型飛機(jī)前，需要搭載一些成熟、可靠的飛機(jī)進(jìn)行鑒定試飛。鑒定試飛可以驗(yàn)證產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并及時(shí)更改暴露的設(shè)計(jì)缺陷，確保產(chǎn)品配裝新型飛機(jī)后能夠穩(wěn)定可靠的工作，同時(shí)也為新型飛機(jī)設(shè)計(jì)定型試飛節(jié)約時(shí)間。

相比新型飛機(jī)設(shè)計(jì)定型試飛飛機(jī)改裝供配電設(shè)計(jì)中，加裝的測(cè)試系統(tǒng)單一的用電類型和較低的用電功率，新型產(chǎn)品鑒定試飛飛機(jī)改裝中加裝的新型產(chǎn)品，用電類型多（常用電有三相115V交流電源、高壓270V直流電源、直流28V電源、220V/50Hz交流電），用電功率大（如某型雷達(dá)設(shè)備的用電功率達(dá)40kW）。因此新型產(chǎn)品鑒定試飛一般需要搭載專用的飛機(jī)，這類專用的飛機(jī)改裝供配電設(shè)計(jì)需要充分掌握飛機(jī)電源系統(tǒng)的供配電原理及剩余電量，并對(duì)飛機(jī)電網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)改造，主要設(shè)計(jì)方法如下：

（1）飛機(jī)電源系統(tǒng)包含的電源類型多、剩余功率大，能夠滿足新型產(chǎn)品用電需要的，可直接從飛機(jī)匯流條上引取電能，再通過(guò)配裝二次電源擴(kuò)展飛機(jī)電網(wǎng)缺少的電源種類，如加裝將三相115V交流電源轉(zhuǎn)為220V/50Hz交流電源的二次電源。若引取的電能過(guò)大，還需要抽引飛機(jī)大功率設(shè)備的啟動(dòng)信號(hào)（如防冰系統(tǒng)接通信號(hào)），以確保在這些大功率設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，搭載的產(chǎn)品能夠自動(dòng)斷電，防止飛機(jī)電網(wǎng)過(guò)載，供配電設(shè)計(jì)原理如圖5所示。

（2）飛機(jī)電源系統(tǒng)包含的電源類型單一、剩余功率小，無(wú)法滿足新型產(chǎn)品的用電需要的，可根據(jù)飛機(jī)電源系統(tǒng)的供配電原理將飛機(jī)電網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)改造。如某型飛機(jī)的交流電源由兩臺(tái)交流發(fā)電機(jī)提供，一臺(tái)主用，一臺(tái)備用。進(jìn)行改造時(shí)，在不改變飛機(jī)電源系統(tǒng)供電余度的前提下，可將備用交流發(fā)電機(jī)的供電線路進(jìn)行更改，使其在飛機(jī)電網(wǎng)正常時(shí)為搭載的產(chǎn)品供電，在飛機(jī)電網(wǎng)故障時(shí)能夠自動(dòng)地切換轉(zhuǎn)為飛機(jī)電網(wǎng)供電。

（3）飛機(jī)電源系統(tǒng)包含的電源類型單一、剩余功率小，且飛機(jī)自身電源系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行升級(jí)改造或改造后亦無(wú)法滿足新型產(chǎn)品用電需要的，可根據(jù)飛機(jī)的結(jié)構(gòu)空間大小和油箱燃油存儲(chǔ)量等加裝輔助電源。如某型飛機(jī)在飛機(jī)尾部加裝了一臺(tái)輔助動(dòng)力裝置APU，專門用來(lái)為搭載的新型產(chǎn)品提供大功率電能。這類飛機(jī)在進(jìn)行改裝供配電設(shè)計(jì)時(shí)，需要進(jìn)行APU的起動(dòng)供電設(shè)計(jì)和發(fā)電配電設(shè)計(jì)。由于擴(kuò)展了飛機(jī)電源系統(tǒng)的電源種類，還需要在飛機(jī)機(jī)身上加裝外部電源接口，以便于連接外部電源為搭載的產(chǎn)品進(jìn)行地面供電使用。增加外部電源輸入后，需要進(jìn)行外部電源與機(jī)上電源供電邏輯設(shè)計(jì)，保證在飛機(jī)電網(wǎng)向主匯流條供電時(shí)，外部電源自動(dòng)切斷。

4 結(jié)束語(yǔ)

新型飛機(jī)設(shè)計(jì)定型試飛飛機(jī)改裝供配電設(shè)計(jì)是直接引取飛機(jī)電網(wǎng)的電能，為加裝的測(cè)試設(shè)備和傳感器供電，并根據(jù)任務(wù)需要加裝應(yīng)急電源，這類改裝對(duì)飛機(jī)電網(wǎng)改動(dòng)量小，不會(huì)改變飛機(jī)電源系統(tǒng)的供配電原理;新型產(chǎn)品鑒定試飛飛機(jī)改裝供配電設(shè)計(jì)是為了滿足搭載的新型產(chǎn)品的用電需求，而對(duì)飛機(jī)電網(wǎng)進(jìn)行的一系列改動(dòng)，這類改裝引取飛機(jī)電網(wǎng)的功率大、對(duì)飛機(jī)電源系統(tǒng)的改動(dòng)量大，需要根據(jù)產(chǎn)品的需求對(duì)飛機(jī)各系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行一些適應(yīng)性的改裝。

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