飞机配电系统(飞机配电系统发展历程)

1. 飞机配电系统发展历程

飞机电源系统由主电源、应急电源和二次电源组成，有时还包括辅助电源。

主电源由航空发动机传动的发电机、电源控制保护设备等构成，在飞行中供电。

编辑本段简介 当航空发动机不工作时（如地面测试时），主电源也不工作，这时靠辅助电源供电。

飞机蓄电池或辅助动力装置（一种小型机载发动机、发电机和液压泵等构成的动力装置）是常用的辅助电源。

飞行中主电源发生故障时，蓄电池或应急发电机即成为应急电源。

机载用电设备要求较高的供电质量，电压调整精度、频率调整精度、交流电压波形正弦度、电压浪涌和尖峰等都有一定的技术标准。

通常一台发动机上有1～2台发电机，因此多发动机飞机上装有许多台发电机。

直流电源系统中的发电机都并联工作。

交流发电机有的并联工作（如波音 707飞机的4台发电机），有的不并联工作（如“三叉戟”飞机的3台发电机）。

不并联工作的交流电源系统较为简单;并联系统则比较复杂，但电源容量大，负载的波动对电源电压和频率的影响较小，故电能质量高，且不易中断供电。

编辑本段电源类型 ①低压直流电源系统： 主电源由直流并激发电机、电压调节器、反流切断器和过电压保护器等构成。

额定电压为28.5伏，额定功率有3、6、9、12和18千瓦等数种。

由变流机或静止变流器把低压直流电变换为交流电作为二次电源。

②恒速恒频交流电源系统： 主电源是由恒速传动装置和交流发电机构成的400赫、115/200伏三相交流电源系统。

额定容量有20、30、40、 60、 90、120和150千伏·安等几种。

它用变压整流器作二次电源，应急电源由飞机蓄电池或应急交流发电机构成。

有的飞机上还有辅助动力装置作为辅助电源。

40年代开始使用恒速恒频电源系统，后广泛应用由组合传动发电装置构成的恒速恒频交流电源系统。

这种电源系统容量大、重量轻、工作可靠，适合于性能高、用电量大的飞机，如轰炸机、中远程运输机和歼击机等。

飞机交流电的频率是400赫，比一般市电频率高得多。

电源频率高可减小用电设备中的变压器、扼流圈和滤波电容等电磁和电气元件的体积；电动机转速高、重量轻，能满足陀螺仪等高速电动机的要求。

频率与发电机的转速有关，受电机结构、强度、损耗和寿命等因素的限制。

飞机上多用三相交流电，因为三相系统的电机利用率高、体积小，异步电动机的工作也可靠。

③变速恒频交流电源系统： 由航空发动机直接传动的无刷交流发动机和频率变换器构成主电源的 400赫三相交流电源系统。

二次电源、应急电源和辅助电源与恒速恒频交流电源系统的相同，恒速恒频电源系统中的恒速传动装置属精度机械，使用维护困难，制造成本较高，自从50年代末功率半导体器件出现以后，人们开始研究用电子变频器来代替。

变频器有两种：一种是交-直-交型;另一种是交-交型。

交-直-交型先将发电机的变频交流电经整流电路变为直流电，再用逆变器变为400赫交流电，故这种电源系统又称为具有直流环节的变速恒频电源系统。

交-交变频器直接将发电机产生的多相变频交流电切换成400赫三相交流电。

1972年第一套20千伏·安变速恒频交流电源装机使用，主要用在先进的歼击机上。

这种电源系统电能质量高，运动部件少，使用维护方便，可以构成无刷起动/发电双功能系统。

④混合电源系统: 由低压直流电源和变频交流(有时为恒频交流)电源构成主电源。

应急电源用蓄电池，二次电源用变流机或静止变流器。

某些运输机和直升机上加温和防冰等设备用电量很大，它们的工作与电源频率无关，可以使用变频交流电。

变频交流电源系统由航空发动机传动的变频交流发电机和调压保护器构成，比较简单。

由低压直流电源系统供电给飞机上主要用电设备，且常用起动／发电机。

有的飞机上用恒频交流电的设备较多，则使用由恒频交流电源系统和低压直流电源系统构成的混合电源系统。

⑤高压直流电源系统 ：随着功率电子器件、大规模集成电路和稀土永磁材料的发展，70年代开始研制额定电压为 270伏的高压直流电源系统。

这种电源系统兼有低压直流电源系统和交流电源系统的优点：效率高，重量轻，并联和配电简便，易实现不中断供电，抗干扰能力强，不需要恒速传动装置，因而简单、经济、维护方便，但电路开关器件、电能变换装置、功率转换装置及无刷直流电动机比较复杂。

编辑本段电源功率选择 飞机用电设备并不是在整个飞机过程中都同时工作的。

飞机任务不同或同一任务的不同飞行阶段使用的设备也不相同。

不同设备对电能种类、质量和功率要求各不相同，而且工作时间也有差异。

因此飞机电源系统的功率是按用电功率最大的飞行任务和飞行阶段设计的。

从供电可靠出发，民航飞机的电源功率比要求的功率大得多；军用飞机为了减轻重量，电源功率仅略大于要求功率。

对于起动/发电机，电机功率必须满足起动发动机的要求。

在多发电机飞机上，若有一台或若干台发电机发生故障，飞行控制系统、电动军械等安全飞行和完成特定飞行任务所需的主要用电设备仍应正常工作，但必须切断某些照明、加温等次要用电设备的电源。

在主电源全部损坏的危急情况下，陀螺地平仪、超短波电台等确保飞机安全返航或就近着陆的重要设备立即由应急电源供电。

应急电源功率稍大于重要用电设备所需要的总功率（见飞机发电机、飞机蓄电池）。

2. 飞机配电系统发展历程简述

飞机的配电是远程控制。

C919的配电系统与波音787梦想客机类似，采用固态功率控制器（SSPC），无需使用低可靠性的组件，提高了飞机的可靠性。包含固态功率控制器的配电单元可以部署在整个飞机身上，并进行遥控，可以最大限度的减少飞机总的布线需求，并减少飞机重量。

固态功率控制器（Solid-State Power Controller,简称SSPC）是集继电器的转换功能和断路器的电路保护功能于一体的智能开关设备。它具有无触点、无电弧、无噪声、响应快、电磁干扰小、寿命长、可靠性高以及便于计算机远程控制等优点。

3. 飞机的供电系统

相电压。目前飞机交流供电系统广泛采用115/200V、400Hz恒速恒频三相交流供电系统。两相电接在三相电动机上，正在工作的电动机仍然能继续工作，不在工作的电机不能启动，时间长电机要烧坏，原因如下。

三角形解法的三相电动机缺一相电后，电动机对外输出的功率三分二由一个绕组提供，另外两个绕组只提供三分之一的功率。提供三分之二功率的绕组负荷增加100％，而且工作电流不平衡，很容易烧坏。

4. 飞机的电力系统

飞机电气系统

飞机电气系统，是指飞机供电系统和用电设备的总称。由供电、配电、用电三个子系统组成。供电系统又称电源系统，为飞机上各种用电设备提供电源。机上供电使用单线制，即使用一条导线供电，回路由金属机身作为地线，控制开关使用电子式或电磁式，使整个系统安全可靠，重量减轻，即便如此，一架大型飞机上导线重达上百千克；配电系统亦称飞机配电线路系统，包括导线组成的电网、各种配电器件及监控和检査仪表；用电系统包括电动机、仪表、照明系统、加热设备几类。电动机用来起动发动机，操纵控制面，为液压机构提供动力源。仪表用电是机上要求最高的电源，要求供压稳定。如专门保护设备和应急供电备用系统。照明系统包括机上各种照明设备，以满足机内操作和夜间航行时机外灯光的各种需要。加热设备主要用于防冰和厨房食品加温。加热用电占飞机总发电量的一半以上。随着飞机的发展，机上用电量与日俱增。电气系统对飞机性能和安全起着重要的作用。

5. 航电系统发展

航空综合航电技术是现代化战斗机的一个重要组成部分，战斗机的作战性能与航空电子系统密切相关。

航空综合航电技术是现代战斗机的灵魂和神经中枢系统，是支持战斗机完成使命任务所需电子设备的总和。

航空综合航电技术采用了综合核心处理器技术，处理能力更强，进一步降低了系统成本、重量、体积，信息融合化程度更高。

航空综合航电技术将功能区分配在公共模块上，功能的增加和减少通过软件来实现，而且功能间共享资源。

航空综合航电技术具有容错特性，从而提高了系统可靠性，可以更容易的满足不同型别的要求。

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