航空直流電源用電品質管理研究

石云，駱彬，李敏海軍航空工程學院青島校區(qū)

航空直流電源用電品質管理研究

石云，駱彬，李敏
海軍航空工程學院青島校區(qū)

航空電子系統(tǒng)一般采用28v的直流電源提供用電，主要是因為直流電源相較于交流電源更便于存儲，同時用于供電的電壓也更低便于飛機上的攜帶。因此，對于航空直流電源用電的品質問題的管理工作主要是針對用于儲電的機載蓄電池以及用于發(fā)電的交直流發(fā)電機。在實際的運行中發(fā)現(xiàn)，大部分飛機上已有一個直流電源系統(tǒng)，一旦該系統(tǒng)發(fā)生障礙會對飛機的正常運行和飛行員的生命安全造成威脅。

航空；直流電源；用電品質；管理研究

1 、前言

近年來，我國的交通運輸行業(yè)的發(fā)展有目共睹，對于航空飛機上用電設備的管理一直是相關負責人的關注焦點。除此之外，如何提高航空直流系統(tǒng)使其能夠保證穩(wěn)定平緩的輸出電源，一直眾多研究人員關注的焦點問題。文章以對直流電源的概述入手，對于如何提高其用電品質的關鍵因素展開討論，最終實現(xiàn)飛機的平穩(wěn)正常運行，確保航空飛行員與乘客的生命安全。

2 、直流供電系統(tǒng)

2.1 概述

飛機上的電氣系統(tǒng)如直流供電系統(tǒng)的主要意義在于確保飛機上的其他各系統(tǒng)和用電設備能夠正常工作，并在相應的條件下正常發(fā)揮其功能。同時由于飛機上各設備之間需要的電源形式不一致，因此直流供電系統(tǒng)的重要性便得到凸顯。近年來，隨著航空電子技術的飛速提高，而且各種電氣設備與其他類型的能源設備相比有其獨特的優(yōu)勢，全電飛機開始產生，這在無形中也在加強電氣系統(tǒng)對于飛機的重要性程度。

2.2 工作原理

一般來說，飛機的直流電源系統(tǒng)主要是由兩臺發(fā)電機、一個蓄電池以及一個地面電源組成。在發(fā)動機運行的同時，兩臺發(fā)動機開始供電。而當發(fā)動機停止運轉時，則由地面提供的插座供電。因此，當外部電源開始工作時，蓄電池、發(fā)電機均被斷開。兩臺發(fā)電機主要起著備用的功能，當需要發(fā)動機向飛機各系統(tǒng)供電的時候，若其中一臺發(fā)電機失效，則另外一臺發(fā)電機能夠正常向飛機上的帶電設備供電。

3 、管理控制

這里提到的對于航空直流電源用電品質進行管理控制，主要是指針對不同類型飛機產生的直流電源系統(tǒng)故障進行整理分析，發(fā)現(xiàn)影響航空直流電源的用電品質問題主要由于機載蓄電池、發(fā)電機、電源控制組件、供電網(wǎng)絡等不同部分。在對這些問題進行控制過程中，我們發(fā)現(xiàn)這些問題障礙不僅包括由于其中一種零部件的單因素常規(guī)故障還包括由于多種問題交織在一起而形成的多因素復雜故障，對于其中的故障分析與控制簡要分析如下：

3.1 機載蓄電池

機載蓄電池部分比較經常出現(xiàn)的問題在于由于電壓過低、容量不足、線路問題等，而引起的在直流供電系統(tǒng)的正常運行過程中出現(xiàn)短暫的停頓，甚至是不能再繼續(xù)工作的現(xiàn)象。

如在某次的地面試車的過程中，按下啟動開關的瞬間發(fā)現(xiàn)電池電壓從23.8V迅速減小到15.2V，雖然起動機能夠帶動螺旋槳進行旋轉，但是發(fā)動機始終處于停止運行的狀態(tài)。在停車之后接通地面電源進行啟動過程中發(fā)現(xiàn)發(fā)動機能夠正常運轉，此時再接入原始電源電池，發(fā)現(xiàn)電池電壓為21.6V，初步判斷電池的容量不足，將電池拆解后進行比重計檢測后發(fā)現(xiàn)該電池的電解液比重明顯低于國家的正常質量標準，進行更換后的電池在進行測試發(fā)現(xiàn)飛機的啟動正常。

此外，在進行的另一次地面試車的過程中，進行啟動后發(fā)現(xiàn)電池的開關不斷跳進跳出，在斷電停車進行檢查過程中發(fā)現(xiàn)電池的正負極接線柱與接線片出現(xiàn)被腐蝕的現(xiàn)象并且接線片開始出現(xiàn)松動的情況。進行重新的加固除蝕的工作之后，或者更換正負極的接線片，再重新進行啟動后發(fā)現(xiàn)電池能夠正常供電，經檢測是啟動時電池負載功率過大產生的接觸不良，電流過大而引起燒蝕從而觸發(fā)保護開關啟動。

3.2 發(fā)電機

發(fā)電機是對于飛機的整個供電系統(tǒng)起著十分重要作用的一個部分，一般來說發(fā)電機內部一般組裝蓄電池繼電器、起動機繼電器、地面電源繼電器、發(fā)電機繼電器、電壓調節(jié)器等多個部分，對溝通地面電源與系統(tǒng)電源起著中間平臺的作用。據(jù)有關數(shù)據(jù)統(tǒng)計可知，由于發(fā)電機及其內部零部件損壞造成的電源事故占普通事故發(fā)生概率的一半以上，其中發(fā)生問題較多的是發(fā)電機或其部件損壞、短路、出現(xiàn)障礙等。

如在某次飛行過程中，地面信號臺接受到飛行員反映飛機發(fā)電機不發(fā)電的情況，在飛機落地后經過檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)電機外面并無任何燒蝕情況，其內部的輸入線、地線等也未出現(xiàn)松動、短路、燒蝕的情況，而發(fā)電機的離線電壓經過檢測為23.8V與其他正常使用的發(fā)電機基本一致，初步檢測是發(fā)電機內部的零部件出現(xiàn)問題，即發(fā)動機內部損壞。拆開發(fā)電機后，經檢測發(fā)現(xiàn)其內部的碳刷由于過度使用出現(xiàn)磨損情況，并且其高度明顯低于統(tǒng)一規(guī)定值，進行更換碳刷后進行重新組裝并進行使用測試，發(fā)電機的運轉正常。

4 、結束語

綜上所述，對航空直流電源用電品質進行管理研究與控制，實際上就是對于飛機供電系統(tǒng)、供電設備進行定期的維護與保修。直流供電系統(tǒng)主要是由兩臺發(fā)電機、一個蓄電池以及一個地面電源組成，由于飛機上的空間有限進行攜帶的每一種設備都必須保證能夠正常發(fā)揮其功能，避免由于設備障礙造成航空直流電源的用電品質下降，同時也要及時對于出現(xiàn)故障的部位進行修正，避免產生更大的隱患。

[1]代天立.合肥光源小功率直流磁鐵電源的研究[J].強激光與粒子束,2017.

[2]陳繼洋.機車電源測試用交流并網(wǎng)型直流電子負載的研究[J].電氣傳動,2017（1）.

[3]閆明亮.船舶直流穩(wěn)壓電源的雙閉環(huán)控制策略研究[J].科研, 2017（2）.

[4]譚曉明.基于電化學阻抗的航空有機涂層加速老化動力學規(guī)律研究[J].裝備環(huán)境工程,2017（1）.

[5]郭傳義.關于民用航空地面變電所發(fā)展與展望[J].科技尚品, 2017（1）.

[6]柳昌齡,孟鑫.獎狀飛機直流電源系統(tǒng)故障分析[J].科技風, 2016（14）.

石云（1979-），女，遼寧鐵嶺人，研究生在讀，山東科技大學，工程師，海軍航空工程學院青島校區(qū)，航空電氣自動化；

駱彬（1980-），男，江蘇徐州人，碩士研究生，海軍航空工程學院，講師，海軍航空工程學院青島校區(qū)，航空電氣自動化；

李敏（1978-），女，滿族，遼寧錦州人，碩士，解放軍信息工程大學，講師，河南財政金融學院，計算機技術。