飛機電源系統設計過程中調壓點電壓范圍分析

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，但對發電機調壓點電壓沒有要求。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方案設計的直接輸入標準，而應提出調壓點電壓的范圍要求。因此，分別以標準規定的電壓降和電網實際電壓降為例，簡單分析了發電機調壓點電壓范圍的要求。

關鍵詞：發電機；穩態電壓；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

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

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

1 調壓點電壓范圍

一般情況下，如果能給出調壓點電壓到用電設備端電壓降，則可以反推出調壓點電壓范圍。GJB 181B中沒有這樣的壓降參數，但其中提出了發電機調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 機內照明、電動儀表和電子設備等

B類 2 著陸燈、電動機構、外部找米高和一般電氣

C類 3 電加溫及其他斷續工作設備

注：備注內容參考《飛機設計手冊第16分冊》

GJB 181中規定，28 V直流系統穩態電壓范圍為26～30 V。從表1中可看出，A類用電設備對電壓品質的要求更高，如果僅考慮壓降反推出發電機調壓點電壓范圍為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，即發電機調壓點電壓為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直流系統穩態電壓范圍為22～29 V，這是因為GJB 181B中沒有電壓降參數，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，可分析得出發電機調壓點電壓范圍為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 根據實際壓降分析調壓點電壓范圍

某大型飛機28 V直流電源系統為4臺發電機并聯供電系統，其中，單臺發電機供電系統框圖如圖1所示。

圖1 某大型飛機28 V直流電源系統單臺發電機供電系統框圖

由于該飛機電源系統的調壓點和一級匯流條在同一個配電盒內，且由接觸器觸點直接相連，所以，壓降可以忽略不計，此處認為發電機調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，根據其負載統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/線長 /m 相應三級匯流條負載 線規/線長/m 相應二級匯流條負載 線規/線長/m

1 1號交流發電機勵磁 30 10/20 — — — —

2 EICAS顯示器 5.72 22/6 — — 400 000/12

3 動力驅動裝置 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，用電設備到調壓點電壓將為1.2 V，調壓點電壓范圍為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；二級匯流條到調壓點電壓降為1.12 V，相應調壓點電壓范圍為24.97～29 V。

動力驅動裝置配電選用的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動裝置端電壓降為0.64 V，二級匯流條到調壓點電壓降為0.1 V，相應調壓點電壓范圍為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，二級匯流條到調壓點電壓降為1.12 V，相應調壓點電壓范圍為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

電源系統設計難以達到此值，可調整配電電線線規，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；協調用電設備正常運行的電壓范圍，使電網設計允許的壓降更大。

3 結束語

本文對電源系統方案設計過程中發電機調壓點的電壓范圍要求進行了分析，根據GJB 181規定的調壓點與用電設備之間的電壓降分析了調壓點電壓范圍，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]馬術訓，戎一龍，于敦，等.飛機設計手冊第16分冊電氣系統設計[M].北京：航空工業出版社，1999.

〔編輯：張思楠〕