飛機電源系統(tǒng)設計過程中調(diào)壓點電壓范圍分析

陳遠剛

摘 要：《飛機供電特性》（GJB 181B）對飛機用電設備輸入端電壓有具體的要求，但對發(fā)電機調(diào)壓點電壓沒有要求。在飛機設計初期，用電設備輸入端電壓的要求不能作為電源系統(tǒng)方案設計的直接輸入標準，而應提出調(diào)壓點電壓的范圍要求。因此，分別以標準規(guī)定的電壓降和電網(wǎng)實際電壓降為例，簡單分析了發(fā)電機調(diào)壓點電壓范圍的要求。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機；穩(wěn)態(tài)電壓；匯流條；用電設備

中圖分類號：V242 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.106

發(fā)電機調(diào)壓點電壓是電源系統(tǒng)的重要指標。發(fā)電機調(diào)壓點電壓要求過高會增加發(fā)電系統(tǒng)的復雜程度；過低則會要求電網(wǎng)設計中電路壓降至更低。因此，合理的發(fā)電機調(diào)壓點電壓要求能優(yōu)化電源系統(tǒng)。

在飛機設計初期，需要將發(fā)電機調(diào)壓點電壓范圍要求作為電源系統(tǒng)方案設計的設計輸入標準。GJB 181B中規(guī)定，28 V直流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)電壓范圍為22～29 V，且飛機供電系統(tǒng)在所有工作狀態(tài)期間應向用電設備提供具有本標準規(guī)定的電能，GJB 181B中沒有直接提出發(fā)電機調(diào)壓點電壓范圍。目前，國軍標和航標中均未對發(fā)電機調(diào)壓點電壓提出具體要求，本文先按標準規(guī)定分析調(diào)壓點電壓范圍，以某大型飛機28 V低壓直流電源系統(tǒng)為例，從用電設備端電壓出發(fā)，分析了相應發(fā)電機調(diào)壓點電壓范圍的要求。

1 調(diào)壓點電壓范圍

一般情況下，如果能給出調(diào)壓點電壓到用電設備端電壓降，則可以反推出調(diào)壓點電壓范圍。GJB 181B中沒有這樣的壓降參數(shù)，但其中提出了發(fā)電機調(diào)壓點與用電設備功率輸入端之間的電壓差，具體如表1所示。

表1 調(diào)壓點與用電設備之間的電壓降

用電設備類型 28 V低壓直流電壓降/A 備注

A類 1 機內(nèi)照明、電動儀表和電子設備等

B類 2 著陸燈、電動機構(gòu)、外部找米高和一般電氣

C類 3 電加溫及其他斷續(xù)工作設備

注：備注內(nèi)容參考《飛機設計手冊第16分冊》

GJB 181中規(guī)定，28 V直流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)電壓范圍為26～30 V。從表1中可看出，A類用電設備對電壓品質(zhì)的要求更高，如果僅考慮壓降反推出發(fā)電機調(diào)壓點電壓范圍為A類用電設備27～30 V、B類用電設備28～30 V、C類用電設備29～30 V，則C類用電設備對電源品質(zhì)的要求最高，與實際不符。只要A類用電設備輸入端電壓滿足標準要求，且電壓降≤1 V，即發(fā)電機調(diào)壓點電壓為27～30 V；B類和C類用電設備在電壓降≤2 V、3 V，即用電設備端電壓為25～30 V和24～30 V的條件下可正常工作。

從GJB 181B中的表4中可以看出，28 V直流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)電壓范圍為22～29 V，這是因為GJB 181B中沒有電壓降參數(shù)，所以，此處仍參考GJB 181對用電設備電壓降的要求，即表1中所示。同理，可分析得出發(fā)電機調(diào)壓點電壓范圍為23～29 V，相應的用電設備端電壓分別為A類用電設備22～29 V、B類用電設備21～29 V、C類用電設備20～29 V。

2 根據(jù)實際壓降分析調(diào)壓點電壓范圍

某大型飛機28 V直流電源系統(tǒng)為4臺發(fā)電機并聯(lián)供電系統(tǒng)，其中，單臺發(fā)電機供電系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 某大型飛機28 V直流電源系統(tǒng)單臺發(fā)電機供電系統(tǒng)框圖

由于該飛機電源系統(tǒng)的調(diào)壓點和一級匯流條在同一個配電盒內(nèi)，且由接觸器觸點直接相連，所以，壓降可以忽略不計，此處認為發(fā)電機調(diào)壓點電壓與一級匯流條電壓相等。

某大型飛機有三級匯流條，應在每一級匯流條上選取典型的用電設備進行分析，根據(jù)其負載統(tǒng)計可知部分典型用電設備信息，具體如表2所示。

表2 用電設備配電信息

序號 設備 負載 線規(guī)/線長 /m 相應三級匯流條負載 線規(guī)/線長/m 相應二級匯流條負載 線規(guī)/線長/m

1 1號交流發(fā)電機勵磁 30 10/20 — — — —

2 EICAS顯示器 5.72 22/6 — — 400 000/12

3 動力驅(qū)動裝置 4 20/5 — — 300 00/1

4 伺服放大器 5 20/20 60 10/6 400 000/12

1號交流發(fā)電機勵磁供電選用的10#線電阻為4 Ω/km，相應20 m的10#線電阻為0.04 Ω，用電設備到調(diào)壓點電壓將為1.2 V，調(diào)壓點電壓范圍為23.2～29 V。

EICAS顯示器配電選用的22#線電阻為54 Ω/km，000#線的電阻為0.239 Ω/km，相應6 m的22#線和12 m的000#線電阻分別為0.324 Ω和0.002 8 Ω，二級匯流條到EICAS顯示器端電壓降為1.85 V；二級匯流條到調(diào)壓點電壓降為1.12 V，相應調(diào)壓點電壓范圍為24.97～29 V。

動力驅(qū)動裝置配電選用的20#線電阻為32 Ω/km，00#線電阻為0.334 Ω/km，相應5 m的20#線和1 m的00#線電阻分別為0.16 Ω和0.000 335 Ω，二級匯流條到動力驅(qū)動裝置端電壓降為0.64 V，二級匯流條到調(diào)壓點電壓降為0.1 V，相應調(diào)壓點電壓范圍為22.74～29 V。

伺服放大器配電選用的20#線電阻為32 Ω/km，10#線電阻為4 Ω/km，000#線電阻為0.239 Ω/km，相應20 m的20#線、6 m的10#線和12 m的000#線電阻分別為0.64 Ω、0.024 Ω和0.002 8 Ω，三級匯流條到飛控計算機端電壓降為3.2 V，三級匯流條到二級匯流條電壓降為1.44 V，二級匯流條到調(diào)壓點電壓降為1.12 V，相應調(diào)壓點電壓范圍為27.76～29 V。

對更多的用電設備進行分析，能得到更準確的調(diào)壓點電壓范圍要求。本文以以上4個用電設備為例分析，得到的最終調(diào)壓點電壓范圍為27.76～29 V。然而，具體要視情況而定，如果

電源系統(tǒng)設計難以達到此值，可調(diào)整配電電線線規(guī)，選擇電阻更小的線，以達到減小配電壓降的目的；更改用電設備的安裝位置，使用電設備與配電匯流條的距離更接近，從而減小配電線電阻，達到減小配電壓降的目的；協(xié)調(diào)用電設備正常運行的電壓范圍，使電網(wǎng)設計允許的壓降更大。

3 結(jié)束語

本文對電源系統(tǒng)方案設計過程中發(fā)電機調(diào)壓點的電壓范圍要求進行了分析，根據(jù)GJB 181規(guī)定的調(diào)壓點與用電設備之間的電壓降分析了調(diào)壓點電壓范圍，這是因為GJB 181已被GJB 181B代替，因此，在實際分析過程中應對此進行說明。

參考文獻

[1]馬術(shù)訓，戎一龍，于敦，等.飛機設計手冊第16分冊電氣系統(tǒng)設計[M].北京：航空工業(yè)出版社，1999.

〔編輯：張思楠〕