某型飛機(jī)機(jī)載測試系統(tǒng)供電方案設(shè)計(jì)

茍婷婷　蘭莎莎

摘 要：根據(jù)某型飛機(jī)飛行試驗(yàn)機(jī)載測試系統(tǒng)的供電需求，結(jié)合某型飛機(jī)電源系統(tǒng)的特點(diǎn)，完成某型飛機(jī)飛行試驗(yàn)中加改裝的測試系統(tǒng)的供電方案設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：測試系統(tǒng)；電源系統(tǒng)；剩余功率；應(yīng)急供電

引言

為了從試飛飛機(jī)上取得可靠的數(shù)據(jù)，飛行試驗(yàn)前必須在飛機(jī)上加裝測試設(shè)備，而飛行試驗(yàn)的成敗關(guān)鍵，在于測試方案的制定，在改裝的這個(gè)環(huán)節(jié)上，落實(shí)測試系統(tǒng)供電方案，為測試系統(tǒng)科學(xué)合理地利用機(jī)上電源，就顯得尤為重要。在各個(gè)型號飛機(jī)的試飛中，如果測試電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不合理，測試系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能就非常大，有時(shí)會造成對飛機(jī)電源系統(tǒng)的損壞，甚至造成災(zāi)難性后果。

文章就某型飛機(jī)飛行試驗(yàn)機(jī)載測試系統(tǒng)的供電需求進(jìn)行了分析，并根據(jù)飛機(jī)電源系統(tǒng)供電特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一套合理可行、安全可靠的測試系統(tǒng)供電方案。

1 機(jī)載測試系統(tǒng)供電需求分析

1.1 機(jī)載測試系統(tǒng)電源以及用電功率需求

某型機(jī)飛行試驗(yàn)機(jī)載測試系統(tǒng)所需電源為直流28V，系統(tǒng)總用電功率為2.1KW，即75A。

1.2 飛行科目對供電方案的需求

1.2.1 測試系統(tǒng)供電方案應(yīng)不影響飛機(jī)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)的根本要求。為確保飛機(jī)用電安全，在測試供電系統(tǒng)與飛機(jī)電源系統(tǒng)之間應(yīng)該采取隔離保護(hù)措施。

1.2.2 測試系統(tǒng)供電方案應(yīng)具有自動斷電功能。在保證飛行安全的前提下，測試系統(tǒng)供電方案應(yīng)具有自動斷電功能。當(dāng)飛機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，測試系統(tǒng)應(yīng)具有自動斷電功能。

1.2.3 特殊科目情況下測試系統(tǒng)供電方案應(yīng)具有應(yīng)急供電能力。在某些風(fēng)險(xiǎn)科目試飛中，有空中停車的可能性，為取得發(fā)動機(jī)停車后的重要數(shù)據(jù)，要求測試系統(tǒng)記錄發(fā)電機(jī)斷電后一段時(shí)間內(nèi)的飛行數(shù)據(jù)。在這種情況下，測試系統(tǒng)的供電方案應(yīng)具有應(yīng)急供電能力，當(dāng)飛機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，測試系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為應(yīng)急供電，只為重要測試設(shè)備供電，自動切斷非重要測試設(shè)備的用電。

2 某型飛機(jī)電源系統(tǒng)概況

2.1 飛機(jī)電源系統(tǒng)簡介

飛機(jī)電源系統(tǒng)主要是為飛機(jī)各用電設(shè)備提供和分配合適的電源，按照飛機(jī)不同狀態(tài)和用電設(shè)備的需要對電源分配進(jìn)行必要的控制。飛機(jī)電源系統(tǒng)主要由發(fā)電機(jī)、蓄電瓶、電源變換器、控制保護(hù)裝置和狀態(tài)顯示裝置等組成。

2.2 某型飛機(jī)電源系統(tǒng)概況

某型飛機(jī)電源系統(tǒng)由交流電源系統(tǒng)和直流電源系統(tǒng)組成，其中交流電源系統(tǒng)由主交流電源系統(tǒng)、輔助交流電源系統(tǒng)和交流電源系統(tǒng)組成；直流電源系統(tǒng)由主直流電源系統(tǒng)和應(yīng)急直流電源系統(tǒng)組成。

主交流電源系統(tǒng)由兩臺45KVA交流發(fā)電機(jī)為中心組成，APU輔助交流電源系統(tǒng)由一臺30KVA交流發(fā)電機(jī)為中心組成，交流地面電源系統(tǒng)由交流地面電源插座及外電源監(jiān)控器等組成。

主直流電源系統(tǒng)由兩臺300ATRU、主接觸器、匯流條連接接觸器、重要匯流條接觸器等組成。應(yīng)急直流電源系統(tǒng)由一臺15Ah蓄電池、控制器、蓄電池接觸器等組成。

通過查閱相關(guān)飛機(jī)說明書，以上兩種主電源的剩余容量充足，均能滿足測試系統(tǒng)2.1KW的用電需求。

3 測試系統(tǒng)供電總體設(shè)計(jì)方案

3.1 機(jī)載測試系統(tǒng)供電方案分析

3.1.1 機(jī)載測試系統(tǒng)供電方案。根據(jù)上述某型飛機(jī)電源系統(tǒng)的情況，兩種主電源的剩余容量充足，均可以為測試系統(tǒng)提供電源，因此測試系統(tǒng)引取飛機(jī)電源有以下兩種方案可供選擇：

方案一：從飛機(jī)的主交流電源系統(tǒng)引取飛機(jī)三相115V電源，然后通過電源轉(zhuǎn)換裝置（變壓整流器）將三相115V電源轉(zhuǎn)換成直流28V電源，供機(jī)載測試系統(tǒng)使用。

方案二：從飛機(jī)的主直流電源系統(tǒng)引取直流28V電源，加裝電源保護(hù)裝置，供機(jī)載測試系統(tǒng)使用。原理圖見圖2。

3.1.2 兩種方案分析。從以上兩種方案的原理框圖可以看出，方案一環(huán)節(jié)較多，不僅需要從飛機(jī)上引取兩種電源（即主交流電源和直流電源），而且還需要在測試改裝時(shí)加裝電源轉(zhuǎn)換裝置，才能滿足機(jī)載測試系統(tǒng)用電需求。同時(shí)在具體的線路設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮兩種電源的保護(hù)控制，需要相對較多的控制保護(hù)元器件，因此環(huán)節(jié)越多故障率自然增加，可靠性頁隨之降低。

方案二從飛機(jī)的主直流電源引電可以直接供給機(jī)載測試系統(tǒng)，不需要增加電源轉(zhuǎn)換裝置，只需要考慮直流電源的保護(hù)控制，需要相對較少的控制保護(hù)元器件，因此環(huán)節(jié)越少故障率自然降低，可靠性頁就隨之提高。

綜上所述，從可靠性以及成本兩方面考慮，選擇方案二作為最終方案。

3.2 測試系統(tǒng)自動斷電和應(yīng)急供電設(shè)計(jì)方案

在目前許多綜合試飛中，由于試飛風(fēng)險(xiǎn)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(jī)電源系統(tǒng)故障時(shí)，測試系統(tǒng)應(yīng)轉(zhuǎn)換成應(yīng)急供電，只為重要測試設(shè)備供電，并且能夠自動切除次重要測試設(shè)備的用電，此時(shí)機(jī)載測試系統(tǒng)的應(yīng)急電源由測試應(yīng)急蓄電池提供。一般選用45Ah銀鋅蓄電池。

4 測試系統(tǒng)供電詳細(xì)設(shè)計(jì)方案

4.1 機(jī)載測試系統(tǒng)引取飛機(jī)電源方案

飛機(jī)的主直流電源由兩臺TRU供電，分別為TRU1匯流條和TRU2匯流條供電，兩臺TRU互為備份，TRU1匯流條和TRU2匯流條設(shè)置在直流控制盒，由匯流條連接接觸器控制匯流條的自動接通與斷開。

測試系統(tǒng)用電量為75A，屬于大用電量的測試系統(tǒng)，改裝時(shí)從飛機(jī)直流控制盒TRU1匯流條和TRU2匯流條各引取一路28V電源，每一路為40A，合計(jì)80A，可以滿足測試系統(tǒng)使用。

4.2 機(jī)載測試系統(tǒng)配電設(shè)計(jì)

由于測試系統(tǒng)引取飛機(jī)電源為兩路28VDC，為方便電源的控制測試系統(tǒng)配電設(shè)置兩個(gè)匯流條，分別為正常匯流條和應(yīng)急匯流條，測試正常匯流條給非重要測試設(shè)備供電，測試應(yīng)急匯流條重要測試設(shè)備供電。

匯流條下設(shè)保護(hù)開關(guān)給控制各個(gè)設(shè)備的供電，保護(hù)開關(guān)具有過載保護(hù)能力。

4.3 機(jī)載測試系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

飛機(jī)正常供電時(shí)，測試正常匯流條、測試應(yīng)急匯流條均正常供電；飛機(jī)單臺TRU故障或雙臺TRU故障時(shí)，測試正常匯流條斷電，測試應(yīng)急匯流條轉(zhuǎn)換為測試應(yīng)急蓄電池供電。測試應(yīng)急蓄電池為重要測試設(shè)備提供應(yīng)急電源。

為保證飛機(jī)單臺TRU故障或雙臺TRU故障時(shí)，測試系統(tǒng)能夠自動斷電，從機(jī)上引取“TRU狀態(tài)信號”作為測試系統(tǒng)供電的控制信號。該TRU狀態(tài)信號特性為：“接地”表示TRU故障，停止供電；“開路”表示TRU正常供電。

采用隔離二極管對機(jī)上TRU狀態(tài)信號進(jìn)行隔離，確保測試系統(tǒng)不影響飛機(jī)信號的正常工作。

機(jī)載測試系統(tǒng)供電方案原理圖見圖3。

4.4 機(jī)載測試系統(tǒng)供電與飛機(jī)電源系統(tǒng)的隔離保護(hù)措施

（1）根據(jù)機(jī)載測試系統(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；（2）根據(jù)各個(gè)測試設(shè)備消耗功率合理配電，選用合適的分路保護(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，以防止在短路過載狀態(tài)下導(dǎo)線損壞造成事故，危及飛機(jī)安全；（4）電路保護(hù)裝置的容量應(yīng)能防止電路斷開裝置（繼電器、開關(guān)）損壞；（5）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(jī)設(shè)備供電；（6）測試供電系統(tǒng)配電時(shí)各保護(hù)裝置之間應(yīng)協(xié)調(diào)，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；（7）飛機(jī)和測試應(yīng)急蓄電瓶的供電采用二極管相互隔離。

5 結(jié)束語

依據(jù)某型飛機(jī)飛行試驗(yàn)機(jī)載測試系統(tǒng)的供電需求，結(jié)合某型飛機(jī)電源的特點(diǎn)，對不同的供電方案進(jìn)行對比和分析，制定了一套合理可靠的供電方案，完成某型飛機(jī)飛行試驗(yàn)中加改裝的測試系統(tǒng)的供電方案設(shè)計(jì)。

作者簡介：茍婷婷（1985-），女，陜西省西安市，工程師，碩士研究生，研究方向：試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)改裝與方法研究。

蘭莎莎（1982-），女，陜西省西安市，工程師，學(xué)士，大學(xué)本科，研究方向：試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)改裝與方法研究。