浅谈飞机供电系统

【摘要】本文简单介绍了飞机供电、电源系统的概念及基本组成，通过具体实例说明了各种电源供电方式的优缺点，最后介绍了飞机供电系统的发展方向。

【关键词】直流电源；交流电源

1.前言

在目前的民用飞机上运行过程中所需要的能源分为以下几种：首先是由航空发动机将航空煤油的能量转化为动能的机械能源为最基本的能源，其次是由航空发动机驱动机上液压泵、发电机等附件为飞机不同系统提供相关的电能和液压能量。由于随着科技的发展，机上用电设备大量增加，所以，对飞机得供电系统就有了更高的要求。。

2.飞机供电系统的概述

飞机得供电系统由电源系统和机上配电系统两部分组成。飞机电源系统主要是由发电机、控制器、保护器、蓄电瓶等主要设备组成，主要作用是提供符合机上用电设备使用要求的不同品质的电源能量；配电系统主要是由汇流条、电缆、断路器等保护装置组成，主要作用是将电源系统的电能保质保量的传送到各个用电设备单元，而且也能起到保护电源工作正常的作用。

由表1中可以看出，在此型飞机电源中，有交流电和直流电之分，都做为机上能源向用电设备提供能量，之所以能有两种大的电源类型：直流电源、交流电源，主要是由于它们各有优缺点之分，

2.1低压直流供电系统

2.1.1低压直流供电系统的优点：

1）由于不受频率的影响，可以和蓄电瓶及两台以上发电机直接实现并联供电。

2）直流发电机安装不用配套安装恒装，可减轻重量。

3）直流发电机也可当做直流电动机使用，可以进行发动机启动，实现一机两用。

4）该系统技术比较成熟，系统维护方便，成本低。

2.1.2低压直流供电系统的缺点：

1）电机换向火花加大，电刷磨损加剧。

由于直流电机在工作时，产生换向火花的同时会产生高频高能电磁干扰信号，严重时会对机上无线电设备产生干扰，造成无线电设备工作不正常。

直流电机在工作时，由于其结构的特点，在电机中设置有电刷装置，但电机在工作一定时间后，由于电刷会被磨损而导致电机工作不正常，所以在维护直流电机时，定期要检查电刷的实际长度以保证系统给偶工作正常。

2）发电机冷却很难解决。

直流发电机工作时在电机内部线圈上会产生大量热量，若不及时对电机进行冷却会对电机及整个飞机带来灾难性后果；在进行直流电机冷却方面，由于直流电机工作时有时会有电火花的产生，所以只能靠外界气流来冷却，例如Y7飞机上的直流启动发电机就是靠引取外界气流来使发电机冷却，因此增大了飞机的飞行阻力。

3）电机重量功率比增加，供电系统重量大。

4）直流变交流设备重量大且能量损耗大。

由于随着机载成品的多样化，需要电源系统提供不同的电压满足设备工作需要，目前直流电压要改变电压只能靠变流机或静止变流器来实现，这两种设备自身工作时耗能较大，产生热量较高。

2.2交流电源系统

交流电源系统供电方式又分为恒频交流电源和变频交流电源。

2.2.1恒频交流电源。目前，恒频交流电源系统的技术参数为：200/115V、三相、400Hz的恒频交流电源。

恒速恒频交流电源比低压直流电源系统有以下优点：

1）高空性能好。交流发电机电源输出时自身机构中不存在换向问题，而且大部分交流发电机的降温都使用油冷技术，这样可以使该发电机对工作环境要求降低。

2）重量/功率比大、由于交流发电机中没有电刷和滑环，大大减轻了发电机重量，同功率下的交流发电机比直流发电机重量轻很多。如我国国产民用飞机上所使用的交流发电机就是采用油冷方式对发电机进行冷却，不用增加飞机飞行阻力来获取外界冷空气对发电机进行冷却。

当然，恒频交流电源系统也存在一定的缺点：

1）维护性较差：由于交流发电机的输出频率受发电机转速控制，而飞机上发电机一般都是由发动机驱动，发动机在整个飞行阶段工作转速不是恒定的，所以，为了使发电机的工作转速不受发动机的工作状态改变而变化，必须在发动机与交流发电机之间安装恒速传动装置来实现这个功能；目前，恒速传动装置结构复杂、造价高、故障高、维护性差；

2）不能当起动机使用：由于交流发电机的调速性差，很难用来启动发动机，所以往往安装交流发电机的发动机上还必须配置一台直流发电机或空气起动机用来启动发动机工作。

3）并联供电难度大：由于交流电要实现并联向系统供电，必须解决频率一致和相位一致的问题，否则，会对机上电源系统带来灾害或影响机载用电设备的正常工作。

2.2.2变频交流电源。变频交流电源，顾名思义，电源的频率是变化的，一般这种电源系统的发电机都是直接由发动机驱动，发电机的转速受发动机的工作状态不同而变化，在电源系统中，又通过各种电气设备将变频电源转化为恒频交流电源以满足机上用电设备使用，常用的有以下两种转换方式：

1）“变频交流-直流-恒频交流”系统

这种转换方式简单的说就是将变频交流电源通过变压整流器变成直流电，接着将直流电再通过逆变器转变为符合要求的恒频交流电源。

2）“变频交流-恒频交流”系统

该系统工作原理为通过循环变频器把变频交流电变成恒频交流电，再经滤波后输出。

变频电源系统主要有以下优点：

变速恒频系统的优点是可靠性高、维护性好、寿命长有利于并联工作。通过变频器可以控制发电机转速，从而还可以用于启动发动机。变速恒频系统存在问题：到目前为止，其重量功率比仍大于恒速恒频系统。

2.3混合电源系统

在目前螺旋桨飞机上，大部分采用混合电源系统，机：飞机上的发动机不但驱动一台直流发电机而且还驱动一台交流发电机同时向机上电网供电。交流电源可以是变频交流电源，也可以是恒频交流电源。

3.供电系统发展方向

3.1大力发展变速恒频交流电源和高压直流电源

高压直流供电系统，随着科技水平的发展，高压直流电源系统的应用提供了技术基础。高压直流电源系统的额定电压为270V，采用270V电压可以和200/115V、400Hz的恒频交流电源兼容，因为200/115V三项交流电经桥式整流后的直流电压就是270V，而且高压直流电源还具可靠性高、重量轻、安全性好等相关优点。

3.2采用固态配电系统

固态配电器系统是指将微处理机技术和集成电路技术运用于配电系统，这个系统主要包括：固态电气逻辑（SOSTEL）、通用多路传输系统。

3.3系统的综合化

电气综合控制系统是由电气系统处理机、若干智能终端、发电机控制器、多路传输数据总线、应用软件等部分组成。

目前我国产飞机中某些型号飞机的电源系统已经实现了初步的系统综合化，它们的电源系统监控是由中央计算机控制，可以对电源系统进行实时监控和故障隔离，并可以对电源系统一些简单的故障以故障代码的形式显示出来，以便地勤和空勤人员对飞机进行维护。

4.结束语

飞机供电系统是每一型号飞机上的至关重要的系统，它的工作方式及工作可靠性直接影响到飞机的飞行安全，而且它的设计合理是否合理也能直接体现出飞机的先进型；所以，飞机的供电系统工作可靠可以说是整个机载特设系统设备工作的基础。

参考文献

[1]《MA60型飞机地勤培训教材》.西安飞机工业（集团）有限责任公司

作者简介

凤永利（1980年4月），男，陕西宝鸡人，中航飞机西安飞机分公司员工，工程师，主要从事民用飞机科研试飞地面技术保障工作。