飛機電氣系統(tǒng)綜合控制技術(shù)

屈斌

摘 要：近年來，飛機系統(tǒng)呈現(xiàn)出全面數(shù)字化的趨勢。計算機和總線技術(shù)的發(fā)展為集成系統(tǒng)控制創(chuàng)造了條件。飛機性能越高，設(shè)備類型和投入飛機的電器數(shù)量就越多，從而提高系統(tǒng)供應(yīng)的質(zhì)量和可靠性。經(jīng)過對飛機電子控制綜合管理系統(tǒng)的研究。

關(guān)鍵詞：飛機電氣系統(tǒng);綜合控制;技術(shù)

隨著電氣和微電子技術(shù)的發(fā)展，固態(tài)裝置取代了傳統(tǒng)的飛機電子繼電器。這些裝置可以由電腦控制。自動負載控制和管理由計算機執(zhí)行，而不是由整個設(shè)備或部分設(shè)備執(zhí)行，從而減少設(shè)備的負載。該系統(tǒng)以計算機為中心，由多處理器總線和固態(tài)或混合控制器組成，新的配電系統(tǒng)被稱為飛機綜合控制系統(tǒng)。

一、飛機供電系統(tǒng)概述

飛機供電系統(tǒng)是現(xiàn)代飛機的重要組成部分。該功能是飛機上所有用電設(shè)備例如空中交通管制、各種電子設(shè)備、武器管制、照明、防冰和環(huán)境控制系統(tǒng)，以滿足技術(shù)規(guī)定的性能要求，確保電氣設(shè)備正常運行。飛機的電氣系統(tǒng)由供應(yīng)系統(tǒng)和電氣設(shè)備組成。電力系統(tǒng)是一種電力、控制、轉(zhuǎn)換和配電系統(tǒng)，分為電力和配電系統(tǒng)。供電系統(tǒng)由主、二次、應(yīng)急和輔助電源組成。主電源航空發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機和功率調(diào)節(jié)器組成。主電源是飛機電氣設(shè)備的主電源。二次電源將主電源的能量轉(zhuǎn)換為另一種形式的電流。應(yīng)急電源是獨立，當(dāng)主電源在飛行過程中出現(xiàn)故障時，飛機的主要電氣設(shè)備得到供電。航空航天電池和輔助發(fā)電機是飛機上常用的輔助電源。配電系統(tǒng)由電線、配電裝置和保護裝置組成，用于將電源輸出的電力傳輸?shù)诫姎庠O(shè)備。配電系統(tǒng)的重量通常是電力系統(tǒng)的倍數(shù)，因此降低配電系統(tǒng)的重量很重要。

二、電氣綜合控制管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.電源系統(tǒng)?；谖⑻幚砥鞯臄?shù)字GCU比模擬早期GCU提供更多的控制和保護。它支持故障檢測、隔離和多數(shù)據(jù)流，提高了電力系統(tǒng)的可維護性，并改進了自動化管理。GCU完成發(fā)電機的電壓調(diào)節(jié)、控制和保護。GCU與PSP通信，并將交流電源主狀態(tài)和故障數(shù)據(jù)發(fā)送到PSP。此外，GCU和APCU之間還存在電纜連接。GCU通過固定電纜向APCU發(fā)送工作狀態(tài)信號至主電網(wǎng)通道。當(dāng)交流主電路故障時，APCU對主電路進行交流控制。GCU獨立于PSP運作。變壓器的控制、狀態(tài)和故障信號輸出由連接到DCPU執(zhí)行，為DCPU提供二次直流電源的狀態(tài)和故障信號。

2.控制匯流條。（BPCU）主要用于監(jiān)控、隔離和轉(zhuǎn)換主總線和網(wǎng)絡(luò)總線。同時，它可以連接到多個電機功率控制器（EMPC），以實現(xiàn)大功率負載的自動控制和管理，以及分布式負載的控制和保護。從電源電壓到電機的轉(zhuǎn)換控制由APCU執(zhí)行。直流主匯流條之間的開關(guān)控制和干擾隔離由DPCU完成。

3.配電技術(shù)。飛機配電系統(tǒng)由電網(wǎng)、裝置和電網(wǎng)保護組成。該功能是將電源輸出的電能傳輸?shù)斤w機并分配給飛機的電氣設(shè)備。更廣泛地使用高性能飛機和電器，傳統(tǒng)配電方法可能會導(dǎo)致交通堵塞和配電系統(tǒng)重量增加。手動負荷管理和駕駛員超載。它為配電系統(tǒng)提供了高性能、容錯和可靠性。冗馀容錯自動配電系統(tǒng)是提高系統(tǒng)可靠性的技術(shù)手段。這樣，系統(tǒng)就可以在單點和多點故障時提供負載供電。

自動配電系統(tǒng)。是根據(jù)關(guān)鍵飛行、任務(wù)和非關(guān)鍵負載分類的容錯系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有自動管理和配電的SSPC，為關(guān)鍵飛行負載提供可靠、容錯的電源。這是一個基于總線的計算機控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由PSP、RPDU、遠程終端和數(shù)據(jù)總線組成。PSP負責(zé)整個系統(tǒng)的控制。CPU布局用于提高可靠性。兩個PSP之間的單獨線路確保兩個PSP都需要總線控制。PSP管理和控制系統(tǒng)通常執(zhí)行總線控制功能。另一個PSP監(jiān)視上一個PSP。如果先前PSP檢測到錯誤，則該函數(shù)將以先前PSP的運行。PSP通過接收航空航天電子系統(tǒng)的指令來收集電氣系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，以便對高層系統(tǒng)執(zhí)行控制任務(wù)，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的集中管理。RPDU是一個分布式負載中心，用于控制和管理周圍負載以共享PSP負載。PSP監(jiān)控其總線的電壓和電流，并在ssp和總線故障時控制和監(jiān)控控制。繼電器切換到另一匯流條，并向PSP發(fā)送狀態(tài)消息。根據(jù)載荷的含義和位置，RPDU將其分配給下一區(qū)域的相應(yīng)總線。RPDU會根據(jù)正常工作狀態(tài)和負荷運行自動分配電力負荷，以便自動管理電力供應(yīng)。遠程終端。具有局部處理能力的智能終端。它主要監(jiān)測主總線的電壓，控制外部電源。50 EMPC/rt為分布式控制和高電流保護類型提供了以下功能，控制EMPC的動作以保護電源和相應(yīng)的負載。監(jiān)視主分發(fā)中心和EMC的狀態(tài)并報告錄PSP。BPCU和EPCU實現(xiàn)遠程終端的功能。SSPC由功率半導(dǎo)體和大型集成電路組成。電機在無故障的情況下降低，自動供電是可能的。它具有繼電器、接觸器等功能，可防止在開關(guān)過程中電弧和燒蝕。故障保護是通過直接檢測電流實現(xiàn)的，而不是通過熱備份實現(xiàn)的，以盡量減少短路的影響。

4.自動負載管理。自動配電系統(tǒng)具有自動負載管理功能。ELMS配置分布在飛機不同部分的多個RPDU。基于與飛機不同飛行階段相對應(yīng)的不同載荷管理原理的不同載荷自動控制。負荷管理的優(yōu)先順序取決于發(fā)電機數(shù)量、容量、總線布局、運行狀態(tài)、電力負荷類型和電力需求。各SSPC開關(guān)必須根據(jù)所需的邏輯方程進行，邏輯方程中每種狀態(tài)的信息應(yīng)通過可能反映RPDU傳輸?shù)降南到y(tǒng)飛行狀態(tài)的相關(guān)物理數(shù)據(jù)進行。PSP處理終端電源狀態(tài)和負載狀態(tài)，收集此信息并計算相應(yīng)的負載平衡方程。因此，必須求解載荷控制方程。所需的電源由SSPC提供。每個電氣負荷由系統(tǒng)和負荷的邏輯表達式控制。

航空電氣綜合管理系統(tǒng)目前側(cè)重于航空航天電氣工程的研究與發(fā)展。我國目前的飛機控制和配電方法已不再符合現(xiàn)代飛機電子系統(tǒng)的要求，因此采用了綜合電氣控制。系統(tǒng)管理的工程研究旨在積極影響這項技術(shù)在我國飛機上的應(yīng)用。

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