陸歡 許晶菁

（中國直升機設計研究所 江西省景德鎮市 333000）

直升機無線電羅盤在轉場、更換天線或羅盤示數不準時需校羅差，由于無線電羅盤校羅差時，地面不開車，直升機需360°旋轉，且需在空曠場所電磁干擾小的情況下進行，而直升機在此情況下無115V交流電，故需地面保障設備給無線電羅盤地面校羅差時供115V單相交流電。故設計一款簡易便捷的地面電源，來滿足直升機無線電羅盤在特定工況下的需求——地面電源。

1 地面電源組成

地面電源主要組成由蓄電池、逆變器、保險絲、開關、指示燈及充電器等組成，各個模塊高度集成簡潔，各個模塊便于安裝拆卸，在設計源頭既考慮了安裝操作性和維修性。同時，各個模塊高度集成化，各個功能單一獨立化，降低了故障有效率。

2 地面電源工作原理

地面電源將蓄電池輸出的28V直流電通過逆變器逆變轉換成單相115V交流電，地面電源的流程圖如圖1所示。

蓄電池組由蓄電池和電量指示板組成。蓄電池供電給單相逆變器時，通過單相逆變器的逆變電路，將28V直流電壓變換成115V單相交流，并通過輸出線纜輸送給用電設備。蓄電池在充電時，電量指示板實時檢測蓄電池電量，并通過充電器上的指示燈顯示充電狀態。為了保證控制的安全性和可靠性，在蓄電池和逆變器之間增加了2A保險絲和開關。開關控制蓄電池28V直流電輸入到單相逆變器中，在28V直流電的負極增加2A保險絲保護電路過載工作。在逆變器輸出端增加115V交流指示燈，指示115V輸出。

整個電路設計簡捷，中間環節簡化。大大提高了整個設備電路的可靠性和優越性。圖2為地面電源電氣原理圖。

2.1 蓄電池單元

地面電源在放電過程中，由蓄電池直接給單相逆變器提供穩定的直流電源。蓄電池輸出直流電壓在20V～30V之間，蓄電池額定容量為5Ah,最大放電電流為10A。

充電過程中，在充電回路中，即充電器與蓄電池之間串入轉接件，轉接件通過內部電池保護板對電池進行二次充電保護。蓄電池配套充電器為便攜式充電器，輸出參數為DC 29.4V，最大充電電流為5Ah，具有充電指示及充滿電量指示功能。

2.2 單相逆變器單元

單相逆變器采用高頻電力電子變換技術，為飛機及機載設備提供115V單相交流電源，是直流機組和可控硅整流電源的換代產品，符合GJB181A-2003《飛機供電特性》及GJB572A《飛機外部

圖2：地面電源電氣原理圖

圖3：地面電源機械結構

電源供電特性及一般要求》。單項逆變器輸入電壓為28VDC，輸入電壓范圍為18 VDC～30VDC，輸出單相115VAC/400Hz，功率為50VA，穩壓精度為±2V，頻率穩定度≤±0.5%。滿足用電設備對供電品質要求。

3 地面電源的結構設計

為了提高攜帶的便捷性和維修可操作性，在機械結構設計大大簡化結構的復雜性，提高設備的維修便捷性。地面電源內部的器件與電源盒體之間連接采用螺釘固定，便于現場快速拆卸。殼體選用強度高、導電良好、質輕的鋁合金材料以滿足抗振性和電磁兼容性要求。

3.1 機械結構殼體

在結構方面采用多塊鋁板拼接的結構形式。電源盒由盒體、前面板、蓋板組成，既保證電源盒的整體結構強度，又方便拆裝，便于設備的維護。地面電源內部合理布局，優化形狀，以求重量最小，地面電源機械結構圖如圖3所示。

3.2 人機操作界面

在人機操作界面上簡化明了，前面板對應區域標注功能指示按鈕。有“充電”、“保險絲”、“電量指示”、“輸出開關”、“輸出”以及“工作指示”。簡潔清晰的操作界面，讓其使用者輕松快速掌握操作步驟及方法。地面電源人機操作界面如圖4。

4 電磁兼容性設計措施

整個電路設計已設計簡化優質高效的逆變電路，其逆變輻射已降到有效輻射分貝范圍內。電源盒體采用金屬材料鋁為殼體，作為高頻電場的屏蔽材料，交流輸出部分采用屏蔽電纜，進一步減少電場輻射。對外接口銜接緊密，減少電磁泄露以及阻抗外界電磁的干擾。

本設備依據GJB151A-97《軍用設備和分系統電磁發射和敏感度要求》以及GJB152A-97《軍用設備和分系統電磁發射和敏感度測量》測試RE102試驗項目，電場輻射發射范圍為10kHz～18GHz,試驗測試項目指標均符合。圖5為頻段為2～30MHzRBW為10kHz，測試的頻段波形圖。

5 維修性設計

5.1 維修性指標預計

地面電源維修性建模，在建模的基礎上進行維修性預計,以確定系統維修性設計是否滿足要求，并分析維修性薄弱環節采取有效措施進行糾正。本系統的維修性指標MTTR（平均修復時間）(基層級)：10min。

5.2 維修性設計分析

電源進行了維修性建模預計，預計結果MTTR為7.07min，滿足成熟期維修性指標MTTR不大于10min的要求。在結構設計時，力求做到不損失技術性能指標的前提下結構緊奏、簡潔；在安裝設計時，力求做到拆裝容易，測試接口方便測試；余量設計；各插頭連接功能標志清楚、清晰，插頭具有防插錯功能，可快速裝卸。

6 外場實用性

該地面電源體積為260×170×146(mm)（深×寬×高），重量4Kg，便于攜帶和安放。在滿載23VA條件下，可以連續工作3h，能滿足外場無線電羅盤對供電需求，同時在環境溫度為-30℃～50℃，可以正常工作。

7 總結

圖4：地面電源人機操作界面

圖5：地面電源電磁兼容試驗頻段圖

本地面電源已與直升機對接，并按照設計要求，完成了高低溫試驗、運輸振動試驗、運輸跌落試驗、濕熱試驗、鹽霧試驗和電磁兼容試驗。并對供電特性進行檢測，供電特性品質高，符合設計要求和滿足給直升機無線電羅盤供電需求。該地面電源以體積小，質量輕，性能穩定，獲得使用者的好評，在該領域有廣闊的使用空間和市場。