卿濤

中航通飛華南飛機(jī)有限公司 廣東 珠海 519040

前言

隨著越來(lái)越多的電子設(shè)備在通用飛機(jī)上得到了應(yīng)用。為保障設(shè)備的正常工作，飛機(jī)電源系統(tǒng)須提供容量充足、安全性高和品質(zhì)穩(wěn)定的電能。電源品質(zhì)的優(yōu)劣直接影響用電設(shè)備的功能和性能，從而在某種程度上影響飛機(jī)的正常使用。因此在飛機(jī)研制初期，就應(yīng)對(duì)電源系統(tǒng)以及用電設(shè)備的供電品質(zhì)要求進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定。但在研制過(guò)程中，部分設(shè)計(jì)人員并不能真正理解供電品質(zhì)要求，不能提出正確適當(dāng)?shù)南嚓P(guān)需求。本文結(jié)合通用飛機(jī)的常規(guī)電源系統(tǒng)架構(gòu)對(duì)DO-160G第16章中直流供電相關(guān)要求進(jìn)行解析，為通用飛機(jī)用電設(shè)備的設(shè)計(jì)提供參考。

1 直流供電品質(zhì)要求

DO-160G規(guī)定了機(jī)載設(shè)備環(huán)境條件和試驗(yàn)程序，其中16章是對(duì)電源輸入的規(guī)定，分為直流和交流兩部分。因目前通用飛機(jī)大多采用28V直流供電體制，因此本文重點(diǎn)討論DO-160G第16.6章和16.7章。根據(jù)目前通用飛機(jī)常規(guī)的電源系統(tǒng)配置，通常采用低壓直流起動(dòng)發(fā)電機(jī)作為發(fā)電裝置，蓄電池作為應(yīng)急電能。按照DO-160G分類標(biāo)準(zhǔn)，通用飛機(jī)的直流用電設(shè)備類別為：B類或Z類。下面針對(duì)這兩類設(shè)備所需滿足的要求進(jìn)行闡述和分析。

首先，用電設(shè)備應(yīng)在電源系統(tǒng)提供的直流供電環(huán)境下正常工作，根據(jù)DO-160G主要包括以下幾個(gè)方面的要求：

（1）正常穩(wěn)態(tài)電壓范圍：直流22～30.3伏，此條件下設(shè)備均應(yīng)正常工作。本條要求依據(jù)發(fā)調(diào)壓點(diǎn)電壓波動(dòng)范圍以及線路壓降確定的。

（2）最低應(yīng)急電壓：18.0伏。本條針對(duì)飛機(jī)應(yīng)急供電狀態(tài)下保證飛行安全的用電設(shè)備。蓄電池供電電壓隨著時(shí)間遞減，從26伏降低到20伏（長(zhǎng)期穩(wěn)定在24伏），考慮2伏的線路壓降，要求應(yīng)急設(shè)備在穩(wěn)態(tài)18伏時(shí)應(yīng)能正常工作。

（3）脈動(dòng)電壓：由于全機(jī)負(fù)載的動(dòng)態(tài)變化，導(dǎo)致設(shè)備端電壓在平均電壓上下波動(dòng)。針對(duì)不同的電源，脈動(dòng)要求不同。當(dāng)發(fā)電機(jī)供電時(shí)（用電設(shè)備端電壓高于22伏），因其波動(dòng)較大，脈動(dòng)峰峰值為4伏。而當(dāng)蓄電池供電時(shí)，脈動(dòng)峰峰值只要求2伏。所有的用電設(shè)備，均應(yīng)能承受脈動(dòng)電壓帶來(lái)的影響，并保證設(shè)備的功能性能滿足要求。

（4）電源瞬時(shí)中斷：DO-160G規(guī)定的B類中斷時(shí)間為50毫秒，Z類中斷時(shí)間為1秒。產(chǎn)生短時(shí)斷電狀態(tài)的原因主要是電源或匯流條切換[1]。B類與Z類的區(qū)別主要在于是否一直有足夠容量的蓄電池保證供電匯流條的供電。因?yàn)樾铍姵乜梢宰鳛榍袚Q過(guò)程中的補(bǔ)充能源為設(shè)備供電，若無(wú)蓄電池，轉(zhuǎn)換過(guò)程中用電設(shè)備將一直失電。連接到此類供電系統(tǒng)上的設(shè)備需通過(guò)內(nèi)部?jī)?chǔ)能裝置進(jìn)行供電。但需要聲明兩點(diǎn)：首先，并非中斷時(shí)間一定要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。若在電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初就規(guī)定好轉(zhuǎn)換時(shí)間的最大值（如150毫秒），并在測(cè)試驗(yàn)證階段通過(guò)試驗(yàn)證明系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求，用電設(shè)備也可以按照此指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以避免帶來(lái)額外的儲(chǔ)能重量。其次，只有斷電可能影響設(shè)備功能和性能的設(shè)備才需要電源瞬時(shí)斷電，如航電計(jì)算機(jī)。有的設(shè)備則無(wú)須考慮，如內(nèi)部照明燈具。只有充分、合理的考慮供電和用電設(shè)備的特點(diǎn)后才能確定瞬時(shí)中斷具體設(shè)計(jì)指標(biāo)。

（5）正常浪涌電壓：B類：17～47伏，Z類：12～50伏。因調(diào)壓系統(tǒng)的延遲，大負(fù)載的加卸載均會(huì)引起浪涌電壓。調(diào)壓系統(tǒng)依據(jù)GJB181A或MIL-STD-704F中18VDC～50VDC的規(guī)定研制，考慮壓降得到以上浪涌電壓要求。而B類與Z類的區(qū)別是由蓄電池的穩(wěn)壓作用帶來(lái)的，B類更為穩(wěn)定。

（6）發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)電壓：電壓由10伏經(jīng)35秒均勻升至20.5伏。本要求主要針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程需要工作的設(shè)備，其他設(shè)備不要求。因起動(dòng)負(fù)載大，導(dǎo)致電網(wǎng)持續(xù)低壓，起動(dòng)完成后電壓恢復(fù)正常。此過(guò)程是模擬發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間系統(tǒng)供電的狀態(tài)。

（7）非正常工作條件：包括穩(wěn)態(tài)電壓范圍：20.5～32.2伏；浪涌電壓：B類60伏，Z類80伏；低電壓條件：由0伏步進(jìn)0.25伏增加到18伏，持續(xù)10分鐘；瞬時(shí)欠壓：12伏持續(xù)7秒。以上工作條件考慮到電源系統(tǒng)故障的情況，用電設(shè)備需根據(jù)系統(tǒng)和設(shè)備的重要程度確定在此條件下的工作狀態(tài)，并不要求所有的設(shè)備正常工作，但至少應(yīng)保證設(shè)備不損壞。

其次，用電設(shè)備除在飛機(jī)供電環(huán)境下正常工作外，其運(yùn)行也不能影響飛機(jī)電網(wǎng)的供電品質(zhì)，以保證其他設(shè)備的正常工作。因此對(duì)用電設(shè)備還需要有以下要求：

（1）電流脈動(dòng)要求：為避免大功率設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，負(fù)載波動(dòng)影響電網(wǎng)電壓，對(duì)用電設(shè)備提出電流脈動(dòng)要求。從電源獲得的合成總功率在400瓦到1000瓦之間的同類型設(shè)備，單臺(tái)用電設(shè)備電流脈動(dòng)的峰峰值應(yīng)不超過(guò)該設(shè)備獲得的最大負(fù)載直流電流的0.14倍。對(duì)獲得的合成總功率大于1000瓦同類型設(shè)備，單臺(tái)設(shè)備線電流脈動(dòng)的峰峰值應(yīng)不超過(guò)該設(shè)備獲得的最大負(fù)載直流電流的0.07倍。此處的合成總功率是指運(yùn)行過(guò)程可能同時(shí)工作的同類設(shè)備，如多個(gè)燃油泵。

（2）起動(dòng)瞬態(tài)電流要求：為限制設(shè)備上電瞬間用電設(shè)備瞬態(tài)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，要求設(shè)備上電時(shí)，瞬態(tài)電流峰值應(yīng)該不超過(guò)：0～3毫秒，9倍的最大穩(wěn)態(tài)負(fù)載電流；3～500毫秒，4倍的最大穩(wěn)態(tài)負(fù)載電流；500～2秒，2倍的最大穩(wěn)態(tài)負(fù)載電流。以上指標(biāo)是依據(jù)飛機(jī)通用電源的過(guò)載特性提出的。

3 結(jié)束語(yǔ)

供電品質(zhì)要求是飛機(jī)用電設(shè)備研制過(guò)程的重要需求，需在研制初期經(jīng)研制專業(yè)根據(jù)系統(tǒng)的架構(gòu)和使用模式提出。特別是通用飛機(jī)直流用電設(shè)備，因其通用性較強(qiáng)，使用貨架產(chǎn)品較多，更需要根據(jù)供電品質(zhì)和產(chǎn)品資料準(zhǔn)確判斷產(chǎn)品的適用性。總之，正確的理解通用飛機(jī)直流供電品質(zhì)要求及其提出背景，有助于相關(guān)需求的確定和傳遞，避免欠設(shè)計(jì)或過(guò)設(shè)計(jì)的產(chǎn)生。