李志豪

摘? 要：隨著科技的進步與社會的發(fā)展，飛機在軍事、運輸與通行等方面扮演著日益重要的角色，飛機電源系統(tǒng)作為飛機運行的重要基礎(chǔ)，是全機用電設(shè)備安全穩(wěn)定運行的主要支撐，直接關(guān)系到了飛機的飛行安全和任務(wù)執(zhí)行。因此，加強飛機電源系統(tǒng)的維護深度和維護水平是迫切且必要的。本文以某恒頻交流主電源飛機為例，提出了電源系統(tǒng)的維護措施與手段。

關(guān)鍵詞：飛機電源系統(tǒng);維護;恒頻交流主電源

1 飛機電源系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 低壓直流主電源

低壓直流電源系統(tǒng)是最早使用的飛機主電源系統(tǒng)之一。該類型電源的工作原理是：由航空發(fā)動機帶動有刷直流發(fā)電機運轉(zhuǎn)，通過配套電壓調(diào)節(jié)器，調(diào)整發(fā)電機轉(zhuǎn)子的勵磁電流，進而調(diào)整發(fā)電機輸出電壓，使之穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。低壓直流電源系統(tǒng)組成較為簡單、運行傳動方式相對可靠;但受制于有刷直流發(fā)電機與航空發(fā)動機的傳動效率和大量有壽件的使用，系統(tǒng)的輸出功率相對較低，系統(tǒng)維護周期較短;更因輸出電壓較低，導(dǎo)致其二次配電端較為臃腫，嚴(yán)重限制飛機飛行性能，難以滿足現(xiàn)代大型飛機的使用需求。

1.2 恒頻交流主電源

恒頻交流電源系統(tǒng)是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的飛機主電源系統(tǒng)。其工作原理是：通過恒速傳動裝置將航空發(fā)動機與三級無刷交流發(fā)電機連接，進而保證三級無刷交流發(fā)電機以一個較高的頻率穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。由于恒速傳動裝置和三級無刷交流發(fā)電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜且精密，配合度要求較高，非?？简灩I(yè)生產(chǎn)水平，維護使用也較為復(fù)雜;后期出現(xiàn)了變速恒頻交流電源，但由于該系統(tǒng)對于功率電子器件的耐受力和可靠性要求過高，導(dǎo)致其環(huán)境適應(yīng)性和過載承受力較差，未能廣泛應(yīng)用。

1.3 變頻交流主電源

變頻交流電源系統(tǒng)取消了恒速恒頻交流電源系統(tǒng)的恒速傳動裝置和變速恒頻交流電源系統(tǒng)的電子轉(zhuǎn)換器，極大程度上降低了飛機電源系統(tǒng)的復(fù)雜程度，使系統(tǒng)可靠性和維修性得到較大的提升，其較高的電機轉(zhuǎn)速和較大的輸出功率造成的機械強度不足和散熱條件苛刻隨著材料學(xué)和電力電子技術(shù)的進步得到順利解決。

1.4 高壓直流主電源

隨著飛行控制技術(shù)和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對于飛機的期待也由之前的“飛起來”轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍踩?、舒適、功能”;航電系統(tǒng)設(shè)備的發(fā)展與應(yīng)用，在為飛機提升科技水平和安全保證的同時，也帶來了大量的非線性負(fù)載用電需求;機電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等關(guān)鍵系統(tǒng)的主要用電設(shè)備也由于電子器件的廣泛應(yīng)用而由之前的線型負(fù)載發(fā)展為非線性負(fù)載?；诖朔N情況，高壓直流電源系統(tǒng)得到了前所未有的重視，并隨著無刷直流發(fā)電機和電動機技術(shù)、智能配電技術(shù)的突破得到發(fā)展。

2 飛機電源系統(tǒng)的使用與維護

2.1 主交流電源系統(tǒng)的使用與維護

該型號主電源為恒速恒頻交流電源系統(tǒng)，由兩臺額定電壓為115V/400Hz、額定容量60kVA的三級無刷交流發(fā)電機并聯(lián)組成;接通發(fā)電機開關(guān)后，控制器接通發(fā)電機調(diào)壓器、調(diào)頻器和恒速傳動裝置電磁活門;通過調(diào)整激磁電流調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出頻率，并建立電壓;控制器內(nèi)部的電壓敏感電路檢測發(fā)電機線電壓，在達到一定門限時接通發(fā)電機接觸器，使發(fā)電機入網(wǎng)，為機上交流匯流條供電。

系統(tǒng)工作過程中，通過機上電源控制設(shè)備對其供電電壓和頻率、供電電流進行監(jiān)控，當(dāng)控制器檢測到系統(tǒng)出現(xiàn)過/欠壓、過/欠頻和差動信號時，切斷發(fā)電機接觸器，使發(fā)電機和機上電網(wǎng)斷開，防止故障擴大損壞機上用電設(shè)備。

現(xiàn)階段，恒速恒頻交流電源系統(tǒng)的監(jiān)控和保護措施已相當(dāng)完備，系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性較高;使用配套的交流電源檢測設(shè)備，能夠向系統(tǒng)注入各類故障，進而對其保護功能進行檢驗，使維護工作變得簡單快捷，僅需結(jié)合飛行頻次和周期對發(fā)電機軸承機構(gòu)進行潤滑保養(yǎng)。

2.2 直流二次電源系統(tǒng)的使用與維護

該型號配套使用了4臺額定電流300A的變壓整流器，用于將交流發(fā)電機輸出的三相交流電源轉(zhuǎn)換為28.5V直流電源;在主交流電源系統(tǒng)正常工作投網(wǎng)后，接通變壓整流器開關(guān)，相應(yīng)變壓整流器開始工作，將輸出的28.5V直流電源送至機上直流正常匯流條，并通過機上電源控制設(shè)備顯示其輸出電壓和輸出電流;當(dāng)出現(xiàn)過流、反流和過壓故障時，配套的變整控制器會切斷對應(yīng)變壓整流器與交流匯流條的連接，進而保證系統(tǒng)設(shè)備的用電安全。

隨著AC/DC電源轉(zhuǎn)換技術(shù)的日益成熟，變壓整流器的穩(wěn)定性和可靠性得到了充分的驗證，保護措施和控制手段愈加完備，系統(tǒng)維護簡單、操作便捷。

2.3 航空蓄電池的使用與維護

該型號配套兩臺額定電壓24V、容量40Ah的蓄電池組，在直流二次電源正常供電時，蓄電池處于浮充狀態(tài);在直流二次電源失效后，接通機上蓄電池開關(guān)，兩臺蓄電池并聯(lián)向機上直流應(yīng)急匯流條供電，保證飛機緊急起動APU和應(yīng)急用電設(shè)備的用電需求。在蓄電池使用過程中，能夠通過機上電源控制設(shè)備對蓄電池供電電壓和放電電流進行監(jiān)控，因蓄電池自身、供電饋線或后端用電設(shè)備短路、故障出現(xiàn)大電流長時間放電情況時，蓄電池內(nèi)部過熱保護開關(guān)動作，斷開供電通路，并發(fā)出告警信息和提示。

受制于當(dāng)前蓄電池維護水平，蓄電池?fù)p耗的電量僅能通過機上28.5V直流正常電源進行補充，因平臺直流電源電壓較低，導(dǎo)致蓄電池長期處于充電不充分的虛浮狀態(tài)，供電品質(zhì)和時間大打折扣，電量補充情況和使用狀態(tài)無法監(jiān)控，僅能在蓄電池周期維護時利用地面專業(yè)充電設(shè)施離位進行電液和電量補充;更因蓄電池重量大、操作空間受限導(dǎo)致維修工作難度大。

現(xiàn)階段，針對此類情況，行業(yè)內(nèi)提出了一種蓄電池容量管理系統(tǒng)，以蓄電池充放電過程中的電壓、電流和蓄電池內(nèi)阻為輸入，蓄電池容量為輸出，通過數(shù)據(jù)采集和優(yōu)化算法仿真分析，探尋蓄電池容量和相應(yīng)變量之間的模型關(guān)系，實現(xiàn)蓄電池容量預(yù)估和監(jiān)控。

3 結(jié)束語

飛機的進步與發(fā)展關(guān)系著各行各業(yè)，飛機的穩(wěn)定與安全影響著人民生命財產(chǎn)安全和國防建設(shè)事業(yè);行業(yè)先驅(qū)們在關(guān)注機電、飛控、航電和武器等系統(tǒng)發(fā)展的同時，也應(yīng)深思電源系統(tǒng)的未來與發(fā)展，重視電源系統(tǒng)的檢測和維護技術(shù)進步。

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