飞机直流电源系统分析报告

第一章概述1 分析直流电源系统的优、缺点及其原因？优点：发电效率高、发电和系统重量轻、航空电子设备的电源装置重量轻、可靠性高、易实现不断供电及寿命周期费用低等。

缺点：1）随着电源容量的增加，低压直流电源系统的重量也增大。

2）飞行高度和速度的不断提高，使低压直流电源系统的工作条件恶化。

3）功率变换设备复杂、效率低。

2 飞机交流电源系统的优、缺点有哪些？优点：（1可以提高额定电压，使供电系统重量轻。

（2能够适应高空、高速的飞行条件。

（3交流电能容易变化。

缺点：（1恒速恒频交流电源系统中的恒速恒频传动装置（CSD）结构复杂、造价高、故障多、维护困难，是交流电源系统中故障率较高的一个部件。

（2交流电源系统中的控制与保护设备复杂，特别是并联运行时的控制保护更为复杂。

（3恒速恒频交流电源系统由于有恒速传动装置，无法用来启动发动机，必须另设启动设备。

3 提高飞机交流电源的电压有什么优点？由此带来的问题有哪些？可以减少输电线路上的电流，从而减轻电网重量；电压太高，绝缘材料的重量也会增加，并增加了熄弧的困难，影响人员安全。

4 航空交流电源的频率为什么定为400Hz？对发电机、电动机等旋转电机，提高频率一方面可以减少铁心体积，另一方面也使旋转电机的转速升高，但转速的升高受机械强度的限制，因此，只能增加电机的磁极对数来限制转速，这又会使电机结构变复杂；同时，频率升高还会使铁心的损耗加大，所以对旋转电机有一个最佳频率值。

5 飞机交流电网采用什么结构？有何特点？1）以机体为中心的三相四线制，2)中点不接地的三相三线制，第二章直流电源系统1.说明蓄电池的组成及参数;组成：极板、电解液、隔板、电池容器及附件组成参数：电动势、内电阻、放电电压、容量。

简述蓄电池容量的定义及其影响因素;蓄电池从充足电状态放电到终了电压时输出的总电量叫容量。

Q=I*T因素：活性物质的数量，极板与电解液的的接触面积，放电条件，维护使用。

2.掌握铅酸蓄电池和镍镉蓄电池的极板材料和放电化学反应方程式;铅酸蓄电池：正极板：二氧化铅—PbO2 ，负极板：铅—Pb 电解液：硫酸+水—H2SO4Pb＋2H2SO4＋PbO2放电→PbSO4＋2H2O＋PbSO4镍镉蓄电池：正极板：氢氧化镍Ni(OH)3 负极板：金属镉Cd 电解液：氢氧化钾KOH水溶液Cd + 2Ni(OH)3→Cd(OH)2 + 2Ni(OH)23.简述铅酸蓄电池和镍镉蓄电池的常见故障及使用注意事项;铅酸蓄电池：（1）自放电现象(2)极板硬化（3）活性物质脱落注意事项：1尽量避免大电流充放电、过充电，放电及剧烈震动；电池经全放电后，应立即进行充电；平时电池应处于充满电的状态，2使用中不能使极板暴露出电解液面，3使用中若不能经常全充全放，应隔一个月左右进行一次全充全放电，4在寒冷地区使用铅酸电池，勿使用完全放电，以免电解液因浓度过低而凝固，5保持清洁干燥，6新电池或经处理后干保存的电池，应存放在5-35摄氏度的通风干燥的室内。

飞机电源系统的现状与发展分析作者：王宗辉来源：《科学与财富》2017年第23期摘要：随着技术进步与经济发展，高压直流的飞机电源系统逐步取代了恒频变速与低压直流的系统，上述转变在本质上代表着电源系统的整体改进。

早在1914年，飞机系统就运用了直流式的发电机；截至目前，上述系统已获得了全方位的改进。

为此针对新时期的飞机电源系统而言，有必要探明电源系统的真实现状；结合电源系统运用于航空领域的状况，探求电源系统的发展趋势。

关键词：飞机电源系统；现状；发展引言：从基本类型角度来讲，飞机电源系统通常可以分成低压直流、恒频交流以及变频交流的几类典型系统。

近些年来，与飞机电源有关的各项技术措施正在获得全方位的改进，这种现状在客观上有助于保证系统性能并且提升了电源运行的实效性[1]。

面对信息化的新形势，飞机电源系统整体上表现为更高层次的发展水准，因此也在本质上推动着与之相应的技术进步。

一、电源系统的应用现状（一）频率恒定的交流电源飞机具体在航行时，通常都会受到多样化要素带来的影响。

较长时期以来，很多型号的航班都配置了400Hz、115V以及三相的交流电源。

在此基础上，发电机受到恒定的电流驱动，进而产生了恒定的发电频率。

与此同时，传动装置可以带动CSD，确保主齿轮箱与发动机的其他位置都能维持平稳的转速。

因此经过分析可知，从目前的现状来看，针对恒频交流的飞机电源仍然适合推广组合式的驱动电机。

这是由于，组合式的驱动电机运用了恒速传动的模式，因此有助于缩小整个发电机的体系，针对发电系统的可靠性也进行了全面提高[2]。

（二）高压的直流电源早在上世纪初，飞机就开始运用直流的航空发电机。

因此从额定电压来看，6V以及12V 的额定电压都构成了早期的飞机供电系统。

截至目前，上述的飞机供电系统已经获得了较大幅度的改进，在此基础上诞生了高压直流的飞机供电系统。

在飞机电源的整个系统中，高压直流电源通常可达80%的供电实效。

在某些情况下，上述电源甚至超出了85%的电源频率。

第二十八届（2012）全国直升机年会论文一起米－171型直升机直流电源系统故障分析赵洪彦葛乐新张鹏李金山（61330部队，河南新乡，453000）摘要：本文针对一起米171型直升机在飞行训练中直流电源系统整流装置出现时断时续工作的故障现象进行分析和排除，对该型机直流电源系统整流装出现类式故障现象具有一定的借鉴，加强工作的针对性,确保飞行安全有着重要的意义。

关键词：直升机; 直流电源系统; 故障分析1 引言直流电源系统是直升机是各直流用电机载设备能否正常工作的不可或缺的能源，直流电源系统的稳定工作或故障状态，将直接关系到直流用电机载设备的基本条件能否保障，如直流电源系统处于故障状态，将直接导致直流用电的机载设备不工作，在空中将直接危及直升机的安全飞行，因此，日常的装备维护工作中直流电源系统的维护应放在重要的环节中。

2 直流电源系统的功用组成和工作情况2.1 直流电源系统的组成：该型直升机上直流供电系统由1号、2号两个相互独立工作的通道和AИ－9B辅助动力装置的CТΓ－3发电机组成，每个通道都有一个蓄电池、一个整流装置、一个反割断器以及各自的配电汇流条、转换、控制、保护、信号、检测设备。

根据直流电的来源不同可分为蓄电池供电、整流装置供电和辅助动力装置起动发电机供电。

直流电的主要来源是整流装置。

2.2 直流电源系统的工作情况：蓄电池的接通供电：将蓄电池电门置于接通位置，电瓶汇流条接通。

整流装置的接通供电：在交流发电机正常工作条件下，交流发电机汇流条有三相交流电，经保险电门到达整流装置，整流装置将三相200V交流电转换成27V直流电。

接通整流装置,当蓄电池汇流条的负载大于15A时，反流割断器工作，将整流装置输出的直流电与蓄电池汇流条接通；此时反流割断器不断开，整流装置工作，信号灯熄灭，表示整流装置开始供电。

2.3 流装置的功用：用于将200V400HZ三相交流电转换为27V直流电,供机上直流用电设备正常工作;整流装置通过反流割断器与机上电网相连。

Cessna172R飞机电源系统 ACU故障分析[摘要：]Cessna172R型飞机是由美国Cessna飞机公司生产的单发活塞飞机，具有结构简单、使用维护方便、飞行成本低等特点，是世界上生产数量最多，使用最广泛的飞机。

电源系统作为飞机的重要系统，其可靠性对飞行安全至关重要。

近年，Cessna172R飞机电源系统故障频发，其中ACU（发电机控制组件）的故障对电源系统造成的危害最大，严重时可导致飞机整机断电。

文章通过对ACU故障的深入研究，解决其在维护测试中的问题，有力提高飞机电源系统的可靠性。

[关键词：]ACU；过压保护；电压调节一、一次典型的电源系统ACU故障一架Cessna172R飞机在飞行中两部VHF（甚高频通信）无线电单边失效。

该机去年也出现过相同故障，更换了两部VHF收发机，其中检测发现其发射机功放烧坏。

更换VHF收发机后飞行中再次烧坏两台VHF收发机。

维修人员检查发现其发电机断路器跳出，测量中发现发电机输出过压（约37.3V），ACU在发电机过压时未断开发电机输出线路，没有起到保护作用。

二、Cessna172R电源系统简介Cessna172R飞机的电源是一个28V直流电源系统。

主电源是一台皮带驱动的交流发电机(额定电压28V，额定电流60A)。

飞机正常飞行时向全机提供所需的电能，满足用电设备的需要。

使用一个额定电压24V、容量12.75AH的铅酸电瓶作为飞机的辅助/应急电源。

在发动机防火墙的左前部安装了一个电源盒，内部包括一个发电机控制组件(ACU),一个外部电源插座和所有电气系统的继电器。

发电机控制组件（ACU），用于电源系统发电机电压的控制和电源系统的保护，内有调压器和反流隔断器。

当系统过压时，ACU会自动断开发电机励磁跳开关，切断发电机输出。

此时飞机转由电瓶供电。

当电压低于正常值时，低电压警告灯会点亮。

可通过复位励磁跳开关赖尝试恢复发电机供电，如果恢复正常供电低电压警告灯熄灭，否则不得再使用发电机。

飞机供电系统的可靠性研究随着现代航空事业的不断发展，飞机的供电系统已经成为了飞行安全的重要组成部分。

由于飞行中的极端条件和长时间的运行，飞机供电系统的可靠性是飞行安全的必要保障。

因此，现代航空电气工程对飞机供电系统的可靠性进行了深入的研究和探索，以确保飞机在高度安全的情况下顺利执行各种飞行任务。

一、飞机供电系统的结构和分类在对飞机供电系统的可靠性进行研究之前，首先需要了解飞机供电系统的结构和分类。

根据供电类型，飞机供电系统一般可以分为直流供电系统和交流供电系统。

直流供电系统是指通过电瓶或发电机等设备产生的直流电，向飞机中各个系统供电。

因为直流电源的控制简单，维修和保养较为方便，且通常能够满足飞机的所有供电需求，所以直流供电系统已经成为了飞机中最常用的供电系统之一。

交流供电系统则是指通过交流发电机等设备产生的交流电，随后通过变频器、稳压器等设备对电压进行控制、变换和稳定，向飞机各个系统供电。

交流供电系统的特点是输出功率较大，能够满足飞机某些高功率负载的需求。

此外，交流供电系统还具有可调节输出电压范围广、电压稳定性好等优点。

二、飞机供电系统的可靠性问题在飞机供电系统的运行中，由于各种原因，系统出现故障的情况是不可避免的。

而不同的故障类型和对应的解决方案，决定着飞机供电系统的可靠性。

常见的飞机供电系统故障类型有：（一）电源故障。

飞机供电系统的最重要的部分是电源部分，包括电瓶、发电机等设备。

若发生电源故障，将会导致整个飞机的供电故障。

（二）交流设备故障。

交流设备分别控制着交流供电系统的频率、电压和负载等功能。

若某一交流设备发生故障，将会影响到整个交流供电系统的正常供电。

（三）直流设备故障。

直流设备包括电瓶和发电机等，它们主要负责给直流负载供电，若出现故障将会使得直流系统无法正常工作。

（四）电气连接故障。

由于飞机供电系统的极其复杂，不同系统之间存在数百处电气连接，其中每一个连接都可能存在故障风险。

以上种种故障都会对飞机供电系统的运行以及飞机的飞行安全带来巨大的影响。

TECHNOLOGY AND INFORMATION信息化技术应用8 科学与信息化2019年11月中飞机直流用电设备供电兼容性测试系统设计分析马延光1 叶菁2 1. 陕西省电子技术研究所 陕西 西安 710032；2. 西安北方光电科技防务有限公司 陕西 西安 710032摘 要 针对飞机用电设备的供电兼容性测试，在简述测试原理的基础上，对测试系统的硬件和软件设计进行深入分析，提出具体的设计方法，为保证系统的可行性与合理性提供参考借鉴。

关键词 飞机用电设备；供电兼容性；兼容性测试；系统设计如今，飞机电源正在快速向更高的可靠性与大功率及小型化等方向迈进，将飞机的高质量和低耗费等作为出发点同时也是系统未来发展重要趋势。

伴随技术快速发展，用于飞机的一系列发电设备必定产生很大的变化，因此，对其供电兼容性进行测试和检查是十分重要的，必须引起相关人员的高度重视。

根据飞机供电具有的特性可知，它对直流供电有着明确且详细的要求。

在这种情况下，应对具有这种特性的设备，实施必要的兼容性测试。

想要更好地实现测试目标，降低技术和操作的难度，需要设计出一套合理且完善的测试系统，对机上供电进行模拟，从而给出准确的测试及评估结果。

1 测试原理介绍测试系统主要由以下四个部分组成：第一部分为系统的主电源；第二部分为系统的核心，即受控交变功率源；第三部分为主控和采样单元；第四部分为系统的负载。

对于用电设备，其电源供电状态可以分成正常与非正常两种。

系统中，主控单元以人机交互界面为依据，对用电设备不同状态测试参数进行设置，控制系统的核心及主电源，为受控用电设备提供各类实际供电状态；系统的主电源则以主控单元信号为依据产生相应的电压输出；而系统的核心则以主控单元为依据产生脉动功率[1]。

2 系统硬件设计在测试系统中，系统的主电源采用可调电压，其电压输出在180-350V 范围内，系统输出电流设计确定为200A 。

2.1 主电源以主控单元在信号分配后产生的直流输出以及稳态电压和瞬态变化电压保持稳态的部分为依据，与交变功率源充分配合得到整个变化波形。

多电飞机直流负载系统稳定性分析随着航空业的发展和飞机飞行技术的进步，飞机的电气系统也得到了不断的优化和改进。

传统的飞机电气系统采用交流电源供电，随着航空电子设备的不断增加和先进技术的应用，直流负载系统逐渐成为了飞机电气系统的主流。

直流负载系统在飞机电气系统中具有很多优势，如电能利用效率高、能量传输稳定等，但同时也面临着一些挑战，如稳定性问题。

本文将对多电飞机直流负载系统的稳定性进行分析，探讨造成稳定性问题的原因和解决方法。

一、多电飞机直流负载系统概述多电飞机指的是使用多个电源系统来供电的飞机，这些电源系统可能来自不同的发动机、APU（辅助动力装置）以及地面电源。

为了更好地利用这些不同来源的电力，并将其供应给飞机上的各种负载设备，飞机电气系统采用了直流负载系统。

直流负载系统具有高效能、能量传输稳定等优势，能够更好地满足现代飞机对电气能源的需求。

多电飞机直流负载系统包括电源转换单元（PCU）、电源分配单元（PDU）、直流负载优化控制器等组件。

PCU负责将不同来源的电能转换为直流电能，PDU负责将直流电能分配给飞机上的各种负载设备，直流负载优化控制器则负责控制和优化整个系统的运行情况。

这些组件共同构成了多电飞机直流负载系统的基本框架，但同时也带来了稳定性问题。

1. 电压波动在多电飞机直流负载系统中，由于电源的不稳定性，以及负载的变化，会导致电压的波动。

这种电压波动可能会对飞机上的电气设备造成损害，甚至影响到飞行安全。

2. 跨耦影响多电飞机直流负载系统中，不同电源系统之间可能存在跨耦影响，即一个电源系统的变化可能会对其他电源系统产生影响，导致系统的不稳定性。

3. 故障传播在多电飞机直流负载系统中，一旦某个组件发生故障，可能会导致故障信号传播到整个系统，影响系统的稳定性和可靠性。

4. 谐波问题以上这些问题都会对多电飞机直流负载系统的稳定性产生影响，需要进行深入的分析和解决。

1. 系统仿真和模拟对于多电飞机直流负载系统的稳定性分析，首先可以利用仿真软件对系统进行模拟。

第三章飞机直流电源系统新第三章飞机直流电源系统3.1 概述主电源以直流电形式的飞机电源系统称之谓飞机直流电源系统。

直流主电源有二种类型，一是28V的低压直流电源；二是270V 的高压直流电源。

飞机直流电源系统组成：由主电源、辅助电源、应急电源和二次电源等设备装置构成。

28V低压直流电源特点：具有结构简单、技术与使用维护方法成熟、有起动／发电双重功能等特点，因此在现代中小型飞机上仍得到广泛应用。

低压直流电源系统的调压点额定电压为28.5V，电源汇流条额定电压为27.5V，蓄电池额定电压在24V左右，与所用电池类型有关。

270V的高压直流电源是20世纪70年代发展起来的一种新型电源。

高压直流电源：调压点额定电压为270V。

此电压值和115/200V三相交流电经三相桥式全波整流后的电压值相同，可见高压直流电源对115/200V三相交流电源有一定的继承性，从而使这两种电源有互为相容的特点。

3.2 飞机直流发电机3.2.1 飞机直流发电机的特点飞机低压直流发电机的标称电压为30V。

额定电流有100，200、300、400和600A多种，相应的额定容量为3、6，9、12和18kW。

6kW及其以上者，有直流发电机与直流起动发电机两种类型，国产型号为ZF和QF。

飞机直流发电机传动与安装结构：通过凸缘定位与航空发动机附件机匣连接，这种结构便于装拆，减小需用空间。

非传动端端盖由铝合金铸成，以减轻重量，减小悬臂力矩，它的轴承室压有钢衬套，以免端盖和转轴因材料不同，热膨胀系数不同，使轴承受挤压而降低寿命。

飞机直流发电机的复合轴：电枢铁芯和换向器压装在空心轴上，它承受重力、单向磁拉力，并传递转矩。

空心轴内的软轴由强度高、弹性好的弹簧钢制成，用于传递扭矩和吸收扭转振动能量，可以减小发电机扭转振动引起的疲劳和破坏。

航空发电机的特点：●提高发电机最低工作转速是减轻电机重量的有效方法，现役早期型号飞机上的直流发电机最低工作转速在3800r/min至5500r/min之间。

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。