多电飞机系统分析

I G I T C W技术 分析Technology Analysis62DIGITCW2022.121 民用飞机综合航电系统发展现状本文以波音787和空客A380的综合航电系统为例进行现状分析。

1.1 波音787波音787的综合航电系统采用开放式CCS 结构，具体构成为CDN （通用数据网）、CCR （通用计算设备）、RDC （远程数据采集器）等，构成相对复杂，结构成分较多。

其中，通用计算设备的机柜中安插若干个GCM （通用处理模块）、通用数据网（每秒100兆字节）以及LR M （可更换模块）。

波音787的综合航电系统还整合了非传统航电系统的处理与控制功能，具体包括燃油、环控、防火、电源、起落架、液压、防冰、舱门系统等。

除此之外，其计算机系统以ARINC 653为标准进行设计，以此控制系统改变流程期间的成本投入，同时提高系统的兼容属性，为日后迭代优化等工作提供支持。

该民用飞机的综合航电系统中还采用了网络技术以及与其相兼容的技术，由此可以实现数据的准确、高效传递。

数据链由核心网络、孔底数据链和通用核心系统组成，主要负责外界数据采集与上传。

其中，数据传输期间统一落实AFDX 标准，依托于LED 液晶显示屏的使用以及工业标准GUI 图形界面的设计，满足相关人员的数据查看与操控所需[1]。

1.2 空客A380空客A 380的综合航电系统以I M A 为主，所谓IMA ，是指集成模块化航空电子设备，同时辅以CTOS （商用货架产品）技术和Integeity-178B 操作系统。

在整个系统框架中，该飞机共使用32个IMA 模块，均属于场外可更换模块，分别应用于起落架、显示系统、告警系统、环控系统、引气系统、电传操纵系统、电气系统、自动驾驶系统、燃油系统和液压系统等。

对于该综合航电系统的核心处理以及输入、输出模块而言，其统称为CPIOM ，组成要素较多，构成成分包括PCI 内部互联板、中央处理器线路板、输入线路板等。

电动飞机的设计与性能分析随着环境保护意识的增强和科技的迅猛发展，电动飞机逐渐成为航空业界的热门话题。

作为未来航空的一种潜在替代方案，电动飞机具有低碳排放、低噪音、高效能等诸多优势，然而其设计和性能分析仍然是一个具有挑战性的任务。

一、电动飞机的设计要素1.动力系统：电动飞机的核心部分是电力系统。

电动飞机动力系统主要由电机、电池和控制器组成。

电机是转换电能为动力的关键部件，其选型应考虑功率输出、效率和重量等因素。

电池则负责储存和提供电能，其能量密度和充电速度是关键指标。

控制器则起到调控电流和电压的作用，保证动力系统的稳定运行。

2.气动外形：电动飞机的气动外形设计需要兼顾飞行性能和能源利用效率。

流线型的机身和翼面可以降低飞行阻力，提高飞行速度。

此外，充分利用电动飞机的垂直起降优势，采用适当的垂直起降装置，可以提高起降效率。

3.材料选择：电动飞机材料的选择对于其性能至关重要。

轻质高强度的材料可以减轻飞机的整体重量，提高飞行效率和航程。

一些先进的材料，如复合材料和新型金属合金，具有较好的抗腐蚀性和耐高温性，适用于电动飞机的设计。

二、电动飞机的性能分析1.起飞性能：起飞性能是电动飞机设计中的重要参数之一。

通过计算起飞滑跑距离和速度，以及爬升率和精确的起飞性能，可以评估电动飞机的起飞性能。

起飞性能的好坏直接关系到飞机的安全性和使用的灵活性。

2.巡航性能：巡航性能是电动飞机在稳定飞行状态下的性能指标，主要包括最大速度、最大巡航高度和耗油量等。

通过对电动飞机的巡航性能进行分析，可以评估其飞行效率和续航能力。

3.降落性能：降落性能是电动飞机抵达目的地时的重要指标。

通过分析初始下降率、着陆距离和速度等参数，可以评估电动飞机在降落过程中的安全性和稳定性。

4.噪音和环保性能：电动飞机作为低噪音和低碳排放的交通工具，其噪音和环保性能的分析也是重要的研究方向。

通过设计减噪音的飞行器外形和采用低排放的电力系统，可以进一步提高电动飞机的环保性能。

多电飞机容错作动系统拓扑结构分析齐　蓉,陈　明(西北工业大学自动化学院,陕西西安710072) 收稿日期:2004211201 基金项目:航空科学基金资助项目(04F53036)。

作者简介:齐　蓉(1962-)女,吉林长春人,副教授,主要研究方向为航空电气系统分析与设计,控制系统可靠性理论与工程设计。

　摘　要:针对多电飞机电力作动系统,提出永磁容错电机及其容错驱动控制的拓扑结构,探讨系统的电气故障模式,研究防止故障传播的电、磁、热隔离设计,在理论上给出了容错电机相数的选取方法,采用独立的同轴电机组件实现高冗余系统。

研究结果表明:电机、功率变换器和供电通道均采用以相为基本单位的模块化拓扑结构可实现多电飞机对作动系统的高容错要求。

关键词:电力作动系统;容错电机;容错驱动中图分类号:TP302.8,V242.44 文献标识码:A 文章编号:16712654X (2005)0120082204引言作为未来飞机发展方向的多电飞机,其特征是以电力作动系统取代液压作动系统。

电力作动器使系统结构小巧、响应速度快捷、作动控制效率提高、能耗降低,消除了液压作动系统存在的漏油、安全性、结构复杂等问题,提高了系统的实时检测和故障诊断能力,改善了维护性并减小了飞机的重量,为机载系统智能化管理提供技术支撑[1]。

由于电力作动系统应用于舵面操纵、燃油、刹车、环境控制等电力操纵和电力传动系统,它们都与飞行安全和战机性能紧密相关,这要求电力作动系统不但具有高功率密度,特别重要的是应具有高可靠性和容错能力。

电力作动系统的原理结构如图1所示。

具有容错能力的电力作动系统的关键技术之一就是驱动电机及其驱动电路的容错结构设计。

永磁无刷电机通过特殊的结构设计实现容错目的。

图1　电力作动系统原理结构图1　永磁容错电机驱动多电飞机对电力作动系统的容错要求是当以下任何一种故障形式发生时,系统可以不降低或略降低性能运行。

作动系统故障分为机械故障和电气故障,本文只考虑如下电气故障:电机的故障形式:a .绕组开路;b .绕组相间短路;c .绕组出线端短路;d .绕组匝间短路;e .绕组接地短路。

多电飞机资料整理（21世纪前发展历史）多电发动机是多电飞机的核心系统。

20世纪90年代，美、英等国以主动磁浮轴承技术和整体起动/发电机技术为突破口开展了多电发动机研究，取得了很大进展。

预计多电发动机在2010～2020年达到实用阶段由于多电发动机技术可使发动机的结构和性能全面优化，因此，倍受世界许多国家的关注。

目前，美国和英国在多电发动机技术的研究方面已取得了很大进展。

预计国外将在2004年对多电发动机技术进行验证，2010～2020年，多电发动机达到实用阶段。

主要优点多电发动机除了为飞机飞行提供所需的推力，为机上所有用电系统提供电力外，还为发动机上的液压机械和气压系统驱动提供电力。

由于采用磁浮轴承而无需润滑系统，与传统发动机相比，多电发动机不仅性能提高，而且具有维修性和可靠性好、使用和维护成本低、结构紧凑等许多优势。

多电发动机将改善未来民用飞机的舒适性。

电力系统取代传统的环境控制系统，将改善发动机的热力循环特性，增加客舱空气供应量和改善质量，同时可减少约1%的燃料消耗；装在风扇轴上的发电机可产生较大电力输出，满足飞机客舱舒适性和客舱设备的更多要求(如电话、计算机和电视等)。

从军用角度看，多电发动机技术能大幅度提高发动机的推重比，从而增大飞机的有效载荷。

装在发动机轴上的整体起动/发电机能够产生几兆瓦的电功率，除为多电飞机提供电力外，还可用于生成激光或微波束，作为机载高能束武器的能源。

同时，多电发动机技术可延长飞机的免维修使用周期和简化前线维修程序。

此外，多电发动机可以满足未来无人机一体化电力系统要求，以使整体能力达到最优。

核心部件多电发动机在传统的航空发动机基础上采用了必需的核心部件，这包括大功率整体起动/发动机、主动磁浮轴承系统、分布式控制系统以及电动燃油泵和电力作动器等。

整体起动/发电机整体起动/发电机装在风扇轴上，它利用电机的可逆原理，在发动机稳定工作前作为电起动机工作，带动发动机转子到一定转速后喷油点火，使发动机进入稳定工作状态，然后，发动机反过来带动电机，成为发电机，给飞机用电设备供电。

多电飞机电气系统关键技术研究一、本文概述Overview of this article随着科技的飞速发展和环保理念的日益深入人心，多电飞机（More Electric Aircraft，MEA）已成为航空领域的研究热点。

多电飞机通过提高电气系统在飞机总体系统中的功率占比，实现了对飞机能源使用效率的大幅提升，同时也为飞机设计带来了更多的灵活性和创新性。

然而，随着电气系统在飞机上的广泛应用，其关键技术的研究与突破显得尤为重要。

本文旨在深入探讨多电飞机电气系统的关键技术，包括其设计理念、核心技术、挑战以及未来发展趋势，以期为多电飞机的研发和应用提供有益的参考。

With the rapid development of technology and the increasing popularity of environmental protection concepts, More Electric Aircraft (MEA) has become a research hotspot in the aviation field. Multi electric aircraft achieve a significant improvement in energy efficiency by increasing the power proportion of the electrical system in the overall aircraft system, while also bringing more flexibility and innovation toaircraft design. However, with the widespread application of electrical systems in aircraft, research and breakthroughs in their key technologies have become particularly important. This article aims to delve into the key technologies of multi electric aircraft electrical systems, including their design concepts, core technologies, challenges, and future development trends, in order to provide useful references for the research and application of multi electric aircraft.本文首先将对多电飞机的概念、发展历程及其优势进行简要介绍，阐述其在现代航空领域的重要地位。

2020年36期应用科技科技创新与应用Technology Innovation and Application飞机270V 高压直流供电系统应用分析杨刚（上海飞机设计研究院民用飞机模拟飞行国家重点实验室，上海201210）引言多电飞机是全电飞机发展的一个过渡过程，飞机原有的液压、气压和机械系统由电力系统部分取代[1-2]。

随着多电化技术的广泛应用，飞机电源系统的复杂化、机载电驱动负载数量的增多、用电功率需求的增大，对多电飞机电气系统的供电体制要求逐渐增高。

相对于400Hz 交流系统，270V 高压直流系统具有以下优势[3]：（1）由发动机直接驱动的变速交流发电机发出的交流电变换成270V 直流电，从而省去了其他有关装置，使得系统尺寸更小、重量更轻、效率更高，由此热耗更低、燃料消耗减少。

（2）大部分用电设备的供电电流最适合采用高压直流。

（3）能获得更可靠而且更简单的不间断供电。

（4）在常规的飞机电压水平上，270V DC 比400Hz AC 对人体更安全。

采用270V 高压直流供电涉及到飞机供电体制的重大变革，包括发电、配电以及用电设备的根本性变化[4]。

为了协调发电、配电以及用电设备的关系，规范它们之间的准则，研究飞机270V 高压直流供电系统的应用是非常必要和及时的。

1飞机270V 高压直流供电系统构成飞机270V 高压直流供电系统是由经特殊设计以满足使用要求的各类电源与控制设备所组成。

这些要求包括电气性能、功率控制、电源/负载余度、部件/系统的可靠性和维修性。

系统主要由以下部分构成：（1）无刷直流发电机和发电机控制器。

（2）270V 直流功率变换和调节。

（3）270V 直流配电（负载管理装置和汇流条）。

（4）功率开关装置（接触器、断路器和功率控制器）。

（5）270V 直流用电（直接用电、直流变换器和变流器）。

（6）功率控制处理器。

2系统性能分析2.1供电特性应包括飞机270V 高压直流系统（即发电、调节、配电、控制与用电设备）的全部性能要求，这些要求以符合GJB 181A-2003的供电接口和按照GJB 860确定电气负载的方法为基础。

飞机电气系统控制与管理技术分析
飞机电气系统是飞机运行的重要组成部分，包括发电系统、配电系统、控制系统等。

飞机电气系统的控制与管理技术是确保飞机电气系统运行安全可靠的重要环节。

1. 发电系统的控制与管理：飞机发电系统主要由发电机和发电机控制器组成，发电
机控制器可以监测发电机的电流、电压、转速等参数，并对发电机进行控制和保护。

发电
系统还需要有合适的监测装置，及时发现故障，并通过控制器对故障进行处理，保证发电
系统的正常工作。

2. 配电系统的控制与管理：飞机配电系统主要包括电池、开关、线路和负载等组件，通过控制器对这些组件进行控制和管理，确保电力的有效分配和供应。

配电系统的控制与
管理技术主要包括开关控制、线路保护和负载管理等方面。

3. 飞机电气系统的监测与诊断：飞机电气系统需要有合适的监测装置，对电气系统
的各项参数进行实时监测，并通过控制器对故障进行诊断和排除。

监测与诊断技术可以提
供电气系统工作状态的实时信息，及时发现故障，并采取措施进行修复，确保飞机电气系
统的可靠性和安全性。

4. 飞机电气系统的容错与恢复：飞机电气系统需要具备一定的容错能力，即在发生
故障时能够自动切换到备用系统或采取其他措施保证电力供应。

容错与恢复技术主要包括
备用系统的配置与管理、故障切换策略等方面。

5. 飞机电气系统的节能与环保：随着环保意识的不断提高，飞机电气系统的节能和
环保性能也越来越受到关注。

控制与管理技术可以通过优化电力分配和负载管理，减少能
量消耗，提高飞机的能效，降低对环境的影响。

大型民用飞机电源系统的现状与发展一、本文概述随着全球航空业的快速发展，大型民用飞机的设计和制造成为了航空工业的重要组成部分。

电源系统作为飞机的关键系统之一，其性能和可靠性直接影响到飞机的安全运行和乘客的舒适度。

本文旨在综述大型民用飞机电源系统的现状，并探讨其未来的发展趋势。

本文将介绍大型民用飞机电源系统的基本构成和工作原理，包括但不限于主电源、辅助电源、电源转换系统以及电源管理系统。

接着，将分析当前电源系统面临的主要挑战，如提高能效、减轻重量、增强系统的可靠性和安全性等。

本文还将探讨新兴技术对大型民用飞机电源系统的影响，例如，新型电池技术、超级电容器、无线能量传输技术等。

这些技术的发展有望为电源系统带来革命性的改进，提高飞机的整体性能和经济性。

本文将展望大型民用飞机电源系统的未来发展方向，特别是在绿色航空和可持续发展的大背景下，如何通过技术创新和系统优化，实现更加高效、环保的电源系统设计。

通过对现状的分析和未来发展的探讨，本文期望为航空工程师和相关研究人员提供有价值的参考和启示，共同推动大型民用飞机电源系统的进步和创新。

二、大型民用飞机电源系统技术现状介绍大型民用飞机电源系统的基本组成，包括主电源、辅助电源、应急电源等。

阐述其主要功能，即为飞机上的飞行控制系统、导航系统、通信系统、乘客服务系统等提供稳定可靠的电力供应。

分析当前大型民用飞机电源系统所采用的主流技术，如传统的液压系统、电气系统以及新兴的更多电飞机技术。

探讨这些技术在实际应用中的表现，以及它们在效率、安全性、可靠性等方面的优点和不足。

描述国际民航组织（ICAO）和各国民航局对大型民用飞机电源系统制定的相关标准和规范，以及这些标准和规范对电源系统设计、测试、维护等方面的影响。

探讨当前电源系统领域的技术创新，例如无线能量传输、能量存储技术的进步、电力电子设备的小型化和高效率化等。

分析这些创新技术如何推动电源系统的发展，以及它们在未来可能带来的变革。

多电飞机L/HIRF防护系统维修性分析研究作者：王晓熠,刘欢来源：《软件导刊》2011年第11期摘要：随着飞机对多电技术、复合材料的大量使用，飞机的闪电/高能辐射场防护系统设计也变得越来越重要。

根据持续适航的要求，为保证飞机闪电/高能辐射场防护系统在飞机整个寿命中仍能保持正常功能，需要对闪电/高能辐射场防护系统进行维修性分析，制定维修大纲，给出初始计划维修任务。

根据MSG-3文件的规定，对闪电/高能辐射场防护系统维修性分析要求、分析方法进行了研究，同时还讨论了维修性工作对飞机设计工作的促进作用。

关键词：L/HIRF；MSG-3；维修性中图分类号：TP301 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2011）011-0032-作者简介：王晓熠(1975-)，女，上海人，硕士，上海飞机设计研究院飞控系统设计研究部工程师，研究方向为飞机高升力系统综合，飞机飞控系统L/HIRF维修性；刘欢（1987-），女，江西新余人，上海飞机设计研究院飞控系统设计研究部助理工程师，研究方向为飞机高升力系统综合，飞机飞控系统L/HIRF维修性。

0 引言随着飞机开始引入多电技术的设计思想后，越来越多的飞机系统采用了以电能为能源的技术，这样可以大大提高飞机的可靠性、维修性及地面支援能力。

但在现代飞机越来越多地使用先进的电子/电气设备和数字式电子设备后发现，先进的电子电气系统/数字式系统更容易受到闪电、高能磁辐射的影响，严重时会导致功能的丧失和混乱，对飞机的安全运行造成巨大的威胁。

同时，飞机结构中也大量地采用了复合材料，复合材料的低电导率特性使其提供的屏蔽性能很差，进而使得电子电气系统更多地暴露于外部电磁环境。

虽然在飞机设计中已考虑了L/HIRF（Lightning/High Intensity Radiated Field 闪电/高能辐射场）环境对飞机的不利影响，也进行了大量的研究分析与试验，以提高飞机对L/HIRF环境的防护作用。