某型飛機機載測試系統供電方案設計

茍婷婷　蘭莎莎

摘 要：根據某型飛機飛行試驗機載測試系統的供電需求，結合某型飛機電源系統的特點，完成某型飛機飛行試驗中加改裝的測試系統的供電方案設計。

關鍵詞：測試系統；電源系統；剩余功率；應急供電

引言

為了從試飛飛機上取得可靠的數據，飛行試驗前必須在飛機上加裝測試設備，而飛行試驗的成敗關鍵，在于測試方案的制定，在改裝的這個環節上，落實測試系統供電方案，為測試系統科學合理地利用機上電源，就顯得尤為重要。在各個型號飛機的試飛中，如果測試電源系統設計的不合理，測試系統出現故障的可能就非常大，有時會造成對飛機電源系統的損壞，甚至造成災難性后果。

文章就某型飛機飛行試驗機載測試系統的供電需求進行了分析，并根據飛機電源系統供電特點，設計一套合理可行、安全可靠的測試系統供電方案。

1 機載測試系統供電需求分析

1.1 機載測試系統電源以及用電功率需求

某型機飛行試驗機載測試系統所需電源為直流28V，系統總用電功率為2.1KW，即75A。

1.2 飛行科目對供電方案的需求

1.2.1 測試系統供電方案應不影響飛機供電系統，保證飛行安全。保證飛行安全是測試供電系統的根本要求。為確保飛機用電安全，在測試供電系統與飛機電源系統之間應該采取隔離保護措施。

1.2.2 測試系統供電方案應具有自動斷電功能。在保證飛行安全的前提下，測試系統供電方案應具有自動斷電功能。當飛機發電機發生故障時，測試系統應具有自動斷電功能。

1.2.3 特殊科目情況下測試系統供電方案應具有應急供電能力。在某些風險科目試飛中，有空中停車的可能性，為取得發動機停車后的重要數據，要求測試系統記錄發電機斷電后一段時間內的飛行數據。在這種情況下，測試系統的供電方案應具有應急供電能力，當飛機發電機發生故障時，測試系統轉換為應急供電，只為重要測試設備供電，自動切斷非重要測試設備的用電。

2 某型飛機電源系統概況

2.1 飛機電源系統簡介

飛機電源系統主要是為飛機各用電設備提供和分配合適的電源，按照飛機不同狀態和用電設備的需要對電源分配進行必要的控制。飛機電源系統主要由發電機、蓄電瓶、電源變換器、控制保護裝置和狀態顯示裝置等組成。

2.2 某型飛機電源系統概況

某型飛機電源系統由交流電源系統和直流電源系統組成，其中交流電源系統由主交流電源系統、輔助交流電源系統和交流電源系統組成；直流電源系統由主直流電源系統和應急直流電源系統組成。

主交流電源系統由兩臺45KVA交流發電機為中心組成，APU輔助交流電源系統由一臺30KVA交流發電機為中心組成，交流地面電源系統由交流地面電源插座及外電源監控器等組成。

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

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

3 測試系統供電總體設計方案

3.1 機載測試系統供電方案分析

3.1.1 機載測試系統供電方案。根據上述某型飛機電源系統的情況，兩種主電源的剩余容量充足，均可以為測試系統提供電源，因此測試系統引取飛機電源有以下兩種方案可供選擇：

方案一：從飛機的主交流電源系統引取飛機三相115V電源，然后通過電源轉換裝置（變壓整流器）將三相115V電源轉換成直流28V電源，供機載測試系統使用。

方案二：從飛機的主直流電源系統引取直流28V電源，加裝電源保護裝置，供機載測試系統使用。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，方案一環節較多，不僅需要從飛機上引取兩種電源（即主交流電源和直流電源），而且還需要在測試改裝時加裝電源轉換裝置，才能滿足機載測試系統用電需求。同時在具體的線路設計時需要考慮兩種電源的保護控制，需要相對較多的控制保護元器件，因此環節越多故障率自然增加，可靠性頁隨之降低。

方案二從飛機的主直流電源引電可以直接供給機載測試系統，不需要增加電源轉換裝置，只需要考慮直流電源的保護控制，需要相對較少的控制保護元器件，因此環節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 測試系統自動斷電和應急供電設計方案

在目前許多綜合試飛中，由于試飛風險大，又特別需要應急情況下的飛行數據，因此當飛機電源系統故障時，測試系統應轉換成應急供電，只為重要測試設備供電，并且能夠自動切除次重要測試設備的用電，此時機載測試系統的應急電源由測試應急蓄電池提供。一般選用45Ah銀鋅蓄電池。

4 測試系統供電詳細設計方案

4.1 機載測試系統引取飛機電源方案

飛機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。

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

4.2 機載測試系統配電設計

由于測試系統引取飛機電源為兩路28VDC，為方便電源的控制測試系統配電設置兩個匯流條，分別為正常匯流條和應急匯流條，測試正常匯流條給非重要測試設備供電，測試應急匯流條重要測試設備供電。

匯流條下設保護開關給控制各個設備的供電，保護開關具有過載保護能力。

4.3 機載測試系統電源轉換控制系統設計

飛機正常供電時，測試正常匯流條、測試應急匯流條均正常供電；飛機單臺TRU故障或雙臺TRU故障時，測試正常匯流條斷電，測試應急匯流條轉換為測試應急蓄電池供電。測試應急蓄電池為重要測試設備提供應急電源。

為保證飛機單臺TRU故障或雙臺TRU故障時，測試系統能夠自動斷電，從機上引取“TRU狀態信號”作為測試系統供電的控制信號。該TRU狀態信號特性為：“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上TRU狀態信號進行隔離，確保測試系統不影響飛機信號的正常工作。

機載測試系統供電方案原理圖見圖3。

4.4 機載測試系統供電與飛機電源系統的隔離保護措施

（1）根據機載測試系統總用電量選擇合適的總電路保護裝置，直流電源選配GB型慣性熔斷器；（2）根據各個測試設備消耗功率合理配電，選用合適的分路保護裝置、控制裝置及合適的航空導線；（3）電路保護裝置的容量應與導線的載流量相匹配，以防止在短路過載狀態下導線損壞造成事故，危及飛機安全；（4）電路保護裝置的容量應能防止電路斷開裝置（繼電器、開關）損壞；（5）通過對測試供電匯流條的保護使故障隔離，以防止故障影響飛機設備供電；（6）測試供電系統配電時各保護裝置之間應協調，選擇電路保護裝置的容量應盡可能小，既起到保護作用又不致因環境溫度高和電流沖擊而造成供電中斷；（7）飛機和測試應急蓄電瓶的供電采用二極管相互隔離。

5 結束語

依據某型飛機飛行試驗機載測試系統的供電需求，結合某型飛機電源的特點，對不同的供電方案進行對比和分析，制定了一套合理可靠的供電方案，完成某型飛機飛行試驗中加改裝的測試系統的供電方案設計。

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：試驗機設計改裝與方法研究。

蘭莎莎（1982-），女，陜西省西安市，工程師，學士，大學本科，研究方向：試驗機設計改裝與方法研究。