飞行技术专业飞行电气

飞行技术专业飞行电气部分知识总结，包括电路控制与保护、电源系统、飞机输配电系统、飞机用电设备、电磁干扰及防护等。

电气部分

• 概述
  • 电源系统组成和功用
    • 1 主电源，辅助电源，应急电源，二次电源，外部电源
    • 2 辅助电源用于飞机发动机未工作，部分电源发生故障时
    • 3 应急电源用于主电源发生故障时向飞行必须设备供电
    • 4 飞机输配电系统按配电方式分为：集中式，分散式，混合式
      • 集中式仅适合小型飞机
    • 5 输配电控制方式：常规式，遥控式，固态式
  • 供电状态和电池容量
    • 6 供电系统非正常工作状态无法预测，不可控，使它恢复正常状态是可控的
    • 7 飞机电源系统容量＝主发电系统台数×单台发电系统额定容量
    • 8 飞行用电设备分为：飞行关键设备，任务关键设备，一般用电设备
• 电路控制与保护
  • 电路连接装置
    • 1 导线和电缆构成了配电系统的主干线，用于传输飞机各区之间的电器参数和电能
    • 2 按用途分类：机内导线，设备导线，起动点火导线，热电偶导线，数据线和射频系统导线
    • 3 按工作电压：高压导线，低压导线
    • 4 信号传输线有5种：同轴电缆，三芯同轴电缆，双绞线，屏蔽双绞线，平行线
      • 同轴电缆信号范围宽，最常用
    • 5 导线连接分为：永久性连接和按维修计划拆卸
      • 永久性连接采用钎焊或压接方式
        • 特点
          • ①连接容易实现
          • ②可保证良好的电导率和较低的电压降
          • ③连接强度高
          • ④消除了钎焊焊料溢出和焊药污染造成的短路
          • ⑤消除了导线与接头之间可能出现的虚焊
    • 6 汇流条（配点条）：电源输出端与一个或几个低阻抗导体连接在一起
  • 电路控制装置
    • 7 常用
      • 手动控制装置：开关，按钮
        • ① 拨动开关：切换电路
        • ② 按钮开关：电路暂时闭合或中断
        • ③ 旋转开关：选择多电路
        • ④ 微动开关（微动电门，灵敏开关或速动开关）：用于小电流电路
        • ⑤ 定时开关：控制设备在预定时间内按顺序工作
        • ⑥ 接近开关：无固定触点，传感器对接近的物体具有敏感性，利用此特性控制开关
          • 光电接近开关：利用光电效应
          • 红外接近开关：热释电原理
          • 多普勒接近开关：多普勒效应
      • 电磁控制装置
        • 继电器（＜25A）
          • 电磁继电器：多为直流继电器，触电切换的负载电流限制在25A内
          • 固态继电器
            • 无触点，灵敏度高，使用寿命长，可靠性高，抗冲击抗振能力强
          • 极化继电器
            • 能反映输入信号的极性
            • 具有高灵敏度
            • 两个磁通
              • 永久磁铁产生的极化磁通
              • 电磁铁线圈产生的工作磁通
                • 大小和方向决定输入信号的大小和方向
          • 混合继电器
            • 反应机构：固态继电器，起延时，放大作用
            • 执行机构：电磁继电器
        • 接触器（＞25A）
          • ① 单绕组接触器
          • ② 双绕组接触器
            • 2×电磁线圈
              • 吸合绕组
              • 保持绕组
          • ③ 机械闭锁式接触器
            • 用机械方法是主触点在断电后仍能保持工作
      • 新型控制装置：晶体管器件
  • 电路保护装置
    • 熔断器
      • ① 易熔熔断器：常用于过载能力比较小的电路
      • ② 难熔熔断器：对微小电流不敏感，用于电源系统的保护
      • ③ 惯性熔断器：包括两部分，短路保护部分和过载保护部分
    • 断路器（自动保护开关，自动保险电门）可取代熔断器
      • 按压式：由双金属热元件，开关装置，机械闩锁装置组成
      • 扳动式
    • 电子断路器
• 电源系统
  • 航空电池
    • 飞机蓄电池
      • 酸性蓄电池（铅酸蓄电池：价格低，寿命长，可浮充充电 ）
        • 基本工作原理
        • 容量
          • 大小用“安培小时（A·h）”表示
          • 有效容量与工作状况和使用条件有关
        • 注意事项
          • ① 地面不允许使用
          • ② 飞行前应进行电压检查。双倍额定电流放电时，电压应不低于额定值
          • ③ 低温情况尽量避免使用
          • ④ 禁止长时间大电流放电或过量放电
      • 碱性蓄电池（镉镍蓄电池）广泛用于大中型运输机上
        • 具有较高的可靠性，能在剧烈的冲击，较大的加速度和压力条件下正常工作，寿命长
        • 工作原理
        • 电器特性
          • 记忆效应（缺点）
      • 中性蓄电池（锂电池）
        • 优点：比能量高；质量轻；维护工作量小；无记忆效应；单体电池电压高；工作温度范围广
        • 缺点：安全性较差；电解液易燃；成本高
        • 额定能量（W·h）=电池容量(A·h)×额定电压（V）
      • 有机溶液蓄电池
  • 直流发电机
    • 整流子式
      • 组成：定子（产生磁场），转子，电刷装置
      • 工作原理：线圈在磁场中转动时，线圈会产生交变电动势
        • E＝Ke·Φ·n
          • E：电动势 Ke：电机结构有关的常数 Φ：磁通量 n：发电机转速
    • 晶体管整流式（广泛用于小型飞机）
      • 克服受高空限制的电刷和换向器性能问题
  • 交流发电机
    • 无刷旋转整流器式
      • 二级式（自励式发电机）
        • 组成：交流励磁机，主发电机
      • 三级式
        • 组成：副励磁机，主励磁机，主发电机
      • 共同特点
        • ① 在定子（电枢）上输出电能
        • ② 主发电机采用旋转磁极式结构，都安装了旋转整流器
        • ③ 发电机的频率通过其转速变化来调节
        • ④ 通过改变发电机励磁磁场强度来调节发电机电压
    • 交流电源的主要参数
      • 质量指标：电压，频率
      • 提高发电机的电压和频率有利于减小发电机和电网的重量
      • 转速↑频率↑，受设备强度限制
  • 恒频交流电源
    • 恒速恒频交流电源
      • 液压机械式恒速传动装置
        • 将发动机的能量传送至发电机
        • 主要组成：传动系统，滑油系统，调速系统，保护系统
        • 工作原理
          • ① 零差动工作状态
          • ② 正差动工作状态
          • ③ 负差动工作状态
        • 故障及保护
          • 故障：油路系统堵塞或漏油，滑油温度过高，运动部件磨损或卡死，输出欠速或过速
          • 输入端有手动脱开机构
        • 组合传动发电机
          • 组成：恒速传动装置与交流发电机
    • 变速恒频交流电源
      • 通过电子转换器把变频交流电转换为三相交流电
      • 与恒速恒频交流电源相比的优点
        • ① 电能质量高，无频率瞬变现象
        • ② 能量转换效率高
        • ③ 旋转部件少，可靠性高
        • ④ 电源系统结构灵活
        • ⑤ 能够实现无刷起动发电
        • ⑥ 生产和使用维护方便，成本较低
  • 变频交流电源（多用于涡轮螺旋桨发动机）
    • 在B787（窄变频）和A380（宽变频）上作为主电源使用
  • 二次电源
    • 变流器
      • 旋转变流机
        • 单相变流机
        • 三向变流机
          • 可将低压直流电转换为36V/400Hz（500Hz）三相交流电
      • 静止变流器
        • 可将直流电转变为400Hz或其他频率的单相或三相交流电
        • 构成：直流变换器，直交逆变器
        • 核心部件：逆变器（可调节输出电压）
    • 变压整流器
      • 用于将115/200V，400Hz或变频交流电转变为28V直流电
      • 用于以交流电为主的大中型飞机上
      • 电子变压整流器：高压交流电→高压直流电→高频交流电→低压直流电
  • 应急电源
    • 种类：蓄电池，冲压空气涡轮（RAT)发电机，液压马达发电机（HMG）
      • HMG不受飞行时间和飞行速度的限制
    • 冲压空气涡轮发电机
  • 地面电源
    • 地面直流电源：三针插头由2跟正插针和1跟负插针组成，正插针短，直径较小
    • 地面交流电源
      • 常采用三相交流电
      • 4根较长且直径大的插针分别对应A,B,C三相和零线N。E,F较短较细，为辅助插针
• 飞机输配电系统
  • 电网型式和配电方式
    • 电网型式
      • 直流电网
        • 通常采用单线制或双线制
      • 交流电网
        • 以机体为中线的三相四线制（现代飞机普遍采用的供电形式）
        • 不接中线的三相三线制
        • 以单相为主兼而有三相的供电系统
    • 飞机配电方式
      • 输配电形式
        • 供电网
          • 从飞机电源，电源汇流条到用电设备汇流条间的部分
          • 2种供电网
            • 开式（辐射式）
              • 可靠性高，生命力强
            • 闭式（环形）
              • 结构简单，电网质量轻
        • 配电网
          • 从用电设备汇流条到用电设备间的部分
          • 3种配电方式
            • 集中配电
              • 设备电压比较稳定，电网简单，易于检查和排除故障
            • 混合配电
              • 结构简单，功能分散，易于检查维修电网质量轻
            • 独立（分散）配电
              • 工作可靠性高，发生故障时只对故障部分有影响
    • 电器负载管理中心
      • 配电中心
        • 为负载提供电源，通过对电源工作状态的监控，最大限度地不间断供电
      • 固态功率控制器
        • ① 根据指令接通或断开负载设备
        • ② 具有远程控制能力
        • ③ 能够进行过载保护
        • ④ 过载时进行限流控制
      • 智能终端
        • 监控电源系统各汇流条的运行状况，采取控制措施
  • 发电机的电压调节
    • 调压器
      • 炭片式
        • 组成：炭柱，电磁铁，六角弹簧
      • 晶体管式
  • 并联供电
    • 直流电源并联供电
      • 负载均衡条件
        • 两个调压器所保持的电压相等（U1＝U2）
        • 两台发电机的正线电阻相等（R1＝R2）
      • 提高负载分配均衡性的措施
        • 炭片调压器采用均衡线圈
        • 发电机与蓄电池的并联运行
    • 交流发电机的并联运行
      • 条件
        • 发电机电压波形应与电网电压波形一致为正弦波
        • 相序应一致
        • 频率应相近，频差越大同步时间越长
        • 电压应相近
        • 相位差应小，减小投入时的冲击
      • 交流负载自动均衡
        • 设置负载自动均衡装置
          • 无功负载均衡
            • 增强一台发动机的励磁电流 同时削弱另一台的励磁电流
          • 有功负载均衡
  • 飞机交流电源的控制
    • 主要控制对象（执行元件）
      • 发电机励磁控制继电器（GCR）
      • 发电机断路器（GB
      • 汇流条连接断路器（BTB）
      • 外电源接触器（EPC）
  • 故障及其保护
    • 故障类型
      • 发电机断相故障
      • 发电机电压故障
      • 发电机频率故障
      • 发电机欠相故障
      • 旋转整流器短路故障
• 飞机用电设备
  • 电动机械
    • 由作动器模块（AM）和电子控制单元（ECU）
    • 直流电动机
      • 串励电动机
        • 启动力矩大，加速性能大
      • 并励电动机
        • 适用于不经常启动，且需要转速恒定
      • 复励电动机
        • 起动电机
      • 分串励电动机
        • 容易实现转速的变化
  • 电力起动设备
    • 活塞式发动机起动方式
      • 直接起动
        • 所需起动电流大，只适用于小型飞机
      • 惯性起动
        • 点火起动
      • 复合起动
        • 二者结合，飞轮与电动机同时驱动发动机曲轴
    • 涡轮螺旋桨发动机
      • 增速方法
        • ① 增大起动电源电压，实行电压调速
        • ② 减小电动机磁通
        • ③ 在电枢电路内串联附加电阻而后短接
      • 工作过程
        • ① 在电枢电路中串联附加电阻的起动
        • ② 切除附加电阻起动
        • ③ 减小电机磁通起动
        • ④升高电源电压起动
        • ⑤ 减小电机磁通起动
    • 涡轮喷气发动机
      • 气源起动
        • APU可保证整个飞行过程中发电机全功率输出，从而使飞机增加一个电源，提高了可靠性
      • 电力起动
        • 变频起动发电机（VFSG）工作模式
          • 停止
          • 起动
          • 电动机
          • 发电机
  • 灯光照明设备
    • 照明光源
      • 白炽灯 荧光灯 卤素灯 LED 场致发光灯
    • 机外照明
      • 着陆灯
        • 功能：在目视条件差情况下便于飞行员观察跑道和目测高度
        • 活动式安装于机翼，机身前部或发动机表面开口处 固定式安装于机翼前缘机身前端或起落架上
      • 滑行灯
        • 功能：供飞机在地面滑行时照明滑行道
        • 安装于机翼前缘，机身头部或起落架构件上
      • 航行灯
        • 功能：夜航时指示飞机在空中或地面的位置和方向
        • 左翼尖红灯，右翼尖绿灯，尾部设白灯
      • 防撞灯
        • 功能：标示飞机位置，以防飞机相撞
        • 安装于机身上下或翼尖处
    • 机内照明
      • 驾驶舱照明
        • 亮度足够，暗适应性良好，反射光较小
      • 客舱照明
      • 服务设备舱和货舱
    • 应急照明设备
• 电磁干扰及防护
  • 电磁干扰及其危害
    • 电磁干扰
      • 三要素：干扰源，干扰传播途径，敏感设备
      • 途径：传导传输方式 辐射传输方式
      • 危害
        • ① 破坏或降低电子设备的性能
        • ② 引起易燃易爆的起火和爆炸
        • ③ 对人体组织器官造成伤害，危及人身健康
  • 电磁兼容控制
    • 屏蔽
      • 电场屏蔽
      • 磁场屏蔽
        • 低频磁场屏蔽
        • 高频磁场屏蔽
      • 电磁屏蔽