飞机电气系统是飞机里边的八大系统之一, 它承担起给飞机上的所有用电设备供电、配电、保护与监控的核心任务。一套完整的飞机电气系统由六大功能模块组成, 下面会去逐一拆解各模块的组成、功能以及关键参数这些内容。
电源产生单元
这是电气系统的能量来源。
在现代的喷气式客机之中, 它通常是由发动机驱动的发电机来提供电力支持的, 这个设备的专业术语叫做IDG, 也就是综合驱动发电机的意思, 其作用就是把发动机高压轴上的机械能转换成电能, 如果以目前市面上主流的那种窄体客机作为例子进行分析的话, 每一台发动机会专门去驱动一台这样的综合驱动发电机, 并且会输出115V、400Hz的三相交流电, 而单台设备的容量大概在90到150kVA这样一个范围区间内。
辅助动力装置自带的岛分裂立发电机可以在发动机未启动或单发失效的情况下提供备用交流电源。静变流器则在IDG故障的时候作为应急交流电的来源。变压器整流单元负责把115V的交流电转换为28V的直流电,然后供给直流汇流条使用。
配电单元
配电单元的作用是把电能分配到各个用电设备那里去飞机的电气系统, 这个过程是按区域和优先级来执行的, 它的核心结构包括以下部分, 第一部分叫主交流汇流条, 英文简称是Main AC Bus, 第二部分是备用汇流条, 对应Standby Bus这个词, 第三块是交流转换汇流条, 也就是常说的AC Transfer Bus, 最后还有各区域的配电柜, 其英文缩写形式为WDU。
这种设计的思路是完全依照双路冗余的原则来制定的, 意思是如果出现了一根汇流条的电压丢失或者是故障这种情况, 那么另一根汇流条就可以在毫秒这个级别的时间范围内迅速实现自动切换的动作, 进而确保那些需要关键供电的设备负载不会出现任何断电的中断现象。
用电负荷单元
用电设备按照重要程度进行区分, 被划分为一级负载和二级负载这两个类别。其中, 一级负载包括飞行控制、导航、通信以及关键仪表等这些项目。
而二级负载则包含客舱照明、旅客娱乐、厨房设备,还有部分客舱增压控制等这些内容。一级负载在供电优先级方面享有最高地位施甸县城市供水服务中心, 即便全机的交流电源全部失效,应急电源仍然必须维持着其运转工作。
监控与保护单元
核心部件是发电机控制单元飞机的电气系统, 也就是大家常说的GCU。它会对着输出电压、频率、三相平衡度还有绕组温度进行实时监测。
当这些参数超过限制的时候, GCU就会自动把对应的发电机断开, 同时还会让保护继电器动作。在汇流条那边, 会另外设有短路保护、过载保护以及接地故障检测。这样做是为了防止各种故障像连锁反应一样蔓延开来。
应急电源单元
这包括了机载蓄电池组, 该电池组通常有两块, 其电压为28V, 容量在12Ah以上, 以及静变流器。
在全机断电以后, 蓄电池会向飞控计算机、关键仪表以及应急照明提供电力, 设计所支持的供电时间是不低于15分钟的。此外, APU发电机具有在空中进行应急启动的能力, 因此可以作为长时间使用的应急交流电源。
地面电源接口
在需要进行地面维护工作, 或者正在进行登机准备工作的阶段, 飞机是可以接入外部的地面电源设备的, 这里提到的地面电源简称为GPU, 它所提供的电力标准是115V的电压以及400Hz的频率, 并且属于三相交流电的类型, 这样做的好处在于能够避免因为长时间运行APU而造成的额外燃油消耗问题, 同时也能防止发动机出现磨损的情况, 至于这些接口在机械连接和电气性能方面所要遵循的标准, 则是严格依据ATA 1000规范来执行的, 并且还需要参考具体机型中所规定的EPC即外部电源连接器所对应的手册内容。
工作原理与能量流
主路径是从发动机开始, 接着到IDG, 然后到GCU来实现调压、调频和保护的功能, 再到主交流汇流条, 最后到达各交流负载。
在直流侧方面, 主交流汇流条连接到TRU, 接着是28V直流汇流条, 最后是直流负载。在任一环出现故障时, 会由备用发电机、静变流器、蓄电池等构成的冗余路径自动接管工作, 从而确保供电的连续性。
关键参数速查
以上的这些参数以及模块划分的内容, 是以各机型 ATA 二十第四章也就是《电气系统》手册里的内容为准的, 也是以 CCAR和 FAA适航审定数据为准的。
如果您需要查阅具体机型的配电逻辑图, 或者是 GCU监控逻辑, 又或者是日常维护程序的话, 可以访问这个网站来获取结构化的技术文档与参考资料。
