淺談飛機電源系統與維護

李志豪

摘? 要：隨著科技的進步與社會的發展，飛機在軍事、運輸與通行等方面扮演著日益重要的角色，飛機電源系統作為飛機運行的重要基礎，是全機用電設備安全穩定運行的主要支撐，直接關系到了飛機的飛行安全和任務執行。因此，加強飛機電源系統的維護深度和維護水平是迫切且必要的。本文以某恒頻交流主電源飛機為例，提出了電源系統的維護措施與手段。

關鍵詞：飛機電源系統;維護;恒頻交流主電源

1 飛機電源系統現狀

1.1 低壓直流主電源

低壓直流電源系統是最早使用的飛機主電源系統之一。該類型電源的工作原理是：由航空發動機帶動有刷直流發電機運轉，通過配套電壓調節器，調整發電機轉子的勵磁電流，進而調整發電機輸出電壓，使之穩定在一定范圍內。低壓直流電源系統組成較為簡單、運行傳動方式相對可靠;但受制于有刷直流發電機與航空發動機的傳動效率和大量有壽件的使用，系統的輸出功率相對較低，系統維護周期較短;更因輸出電壓較低，導致其二次配電端較為臃腫，嚴重限制飛機飛行性能，難以滿足現代大型飛機的使用需求。

1.2 恒頻交流主電源

恒頻交流電源系統是當前應用最為廣泛的飛機主電源系統。其工作原理是：通過恒速傳動裝置將航空發動機與三級無刷交流發電機連接，進而保證三級無刷交流發電機以一個較高的頻率穩定運轉。由于恒速傳動裝置和三級無刷交流發電機結構復雜且精密，配合度要求較高，非?？简灩I生產水平，維護使用也較為復雜;后期出現了變速恒頻交流電源，但由于該系統對于功率電子器件的耐受力和可靠性要求過高，導致其環境適應性和過載承受力較差，未能廣泛應用。

1.3 變頻交流主電源

變頻交流電源系統取消了恒速恒頻交流電源系統的恒速傳動裝置和變速恒頻交流電源系統的電子轉換器，極大程度上降低了飛機電源系統的復雜程度，使系統可靠性和維修性得到較大的提升，其較高的電機轉速和較大的輸出功率造成的機械強度不足和散熱條件苛刻隨著材料學和電力電子技術的進步得到順利解決。

1.4 高壓直流主電源

隨著飛行控制技術和電力電子技術的飛速發展，人們對于飛機的期待也由之前的“飛起來”轉變為“安全、舒適、功能”;航電系統設備的發展與應用，在為飛機提升科技水平和安全保證的同時，也帶來了大量的非線性負載用電需求;機電系統、照明系統等關鍵系統的主要用電設備也由于電子器件的廣泛應用而由之前的線型負載發展為非線性負載?；诖朔N情況，高壓直流電源系統得到了前所未有的重視，并隨著無刷直流發電機和電動機技術、智能配電技術的突破得到發展。

2 飛機電源系統的使用與維護

2.1 主交流電源系統的使用與維護

該型號主電源為恒速恒頻交流電源系統，由兩臺額定電壓為115V/400Hz、額定容量60kVA的三級無刷交流發電機并聯組成;接通發電機開關后，控制器接通發電機調壓器、調頻器和恒速傳動裝置電磁活門;通過調整激磁電流調節發電機的輸出頻率，并建立電壓;控制器內部的電壓敏感電路檢測發電機線電壓，在達到一定門限時接通發電機接觸器，使發電機入網，為機上交流匯流條供電。

系統工作過程中，通過機上電源控制設備對其供電電壓和頻率、供電電流進行監控，當控制器檢測到系統出現過/欠壓、過/欠頻和差動信號時，切斷發電機接觸器，使發電機和機上電網斷開，防止故障擴大損壞機上用電設備。

現階段，恒速恒頻交流電源系統的監控和保護措施已相當完備，系統穩定性和可靠性較高;使用配套的交流電源檢測設備，能夠向系統注入各類故障，進而對其保護功能進行檢驗，使維護工作變得簡單快捷，僅需結合飛行頻次和周期對發電機軸承機構進行潤滑保養。

2.2 直流二次電源系統的使用與維護

該型號配套使用了4臺額定電流300A的變壓整流器，用于將交流發電機輸出的三相交流電源轉換為28.5V直流電源;在主交流電源系統正常工作投網后，接通變壓整流器開關，相應變壓整流器開始工作，將輸出的28.5V直流電源送至機上直流正常匯流條，并通過機上電源控制設備顯示其輸出電壓和輸出電流;當出現過流、反流和過壓故障時，配套的變整控制器會切斷對應變壓整流器與交流匯流條的連接，進而保證系統設備的用電安全。

隨著AC/DC電源轉換技術的日益成熟，變壓整流器的穩定性和可靠性得到了充分的驗證，保護措施和控制手段愈加完備，系統維護簡單、操作便捷。

2.3 航空蓄電池的使用與維護

該型號配套兩臺額定電壓24V、容量40Ah的蓄電池組，在直流二次電源正常供電時，蓄電池處于浮充狀態;在直流二次電源失效后，接通機上蓄電池開關，兩臺蓄電池并聯向機上直流應急匯流條供電，保證飛機緊急起動APU和應急用電設備的用電需求。在蓄電池使用過程中，能夠通過機上電源控制設備對蓄電池供電電壓和放電電流進行監控，因蓄電池自身、供電饋線或后端用電設備短路、故障出現大電流長時間放電情況時，蓄電池內部過熱保護開關動作，斷開供電通路，并發出告警信息和提示。

受制于當前蓄電池維護水平，蓄電池損耗的電量僅能通過機上28.5V直流正常電源進行補充，因平臺直流電源電壓較低，導致蓄電池長期處于充電不充分的虛浮狀態，供電品質和時間大打折扣，電量補充情況和使用狀態無法監控，僅能在蓄電池周期維護時利用地面專業充電設施離位進行電液和電量補充;更因蓄電池重量大、操作空間受限導致維修工作難度大。

現階段，針對此類情況，行業內提出了一種蓄電池容量管理系統，以蓄電池充放電過程中的電壓、電流和蓄電池內阻為輸入，蓄電池容量為輸出，通過數據采集和優化算法仿真分析，探尋蓄電池容量和相應變量之間的模型關系，實現蓄電池容量預估和監控。

3 結束語

飛機的進步與發展關系著各行各業，飛機的穩定與安全影響著人民生命財產安全和國防建設事業;行業先驅們在關注機電、飛控、航電和武器等系統發展的同時，也應深思電源系統的未來與發展，重視電源系統的檢測和維護技術進步。

參考文獻：

[1]王海青.航空電子系統綜合試驗新思路[J].飛機設計.2007（1）.

[2]鄭連興，任仁良.渦輪發動機飛機結構與系統（AV）上冊[M]：北京：兵器工業出版社，2006.D2E4D504-E400-484C-A2C4-EB6AEEB460A2