某型飞机机载测试系统供电方案设计

苟婷婷　兰莎莎

摘 要：根据某型飞机飞行试验机载测试系统的供电需求，结合某型飞机电源系统的特点，完成某型飞机飞行试验中加改装的测试系统的供电方案设计。

关键词：测试系统；电源系统；剩余功率；应急供电

引言

为了从试飞飞机上取得可靠的数据，飞行试验前必须在飞机上加装测试设备，而飞行试验的成败关键，在于测试方案的制定，在改装的这个环节上，落实测试系统供电方案，为测试系统科学合理地利用机上电源，就显得尤为重要。在各个型号飞机的试飞中，如果测试电源系统设计的不合理，测试系统出现故障的可能就非常大，有时会造成对飞机电源系统的损坏，甚至造成灾难性后果。

文章就某型飞机飞行试验机载测试系统的供电需求进行了分析，并根据飞机电源系统供电特点，设计一套合理可行、安全可靠的测试系统供电方案。

1 机载测试系统供电需求分析

1.1 机载测试系统电源以及用电功率需求

某型机飞行试验机载测试系统所需电源为直流28V，系统总用电功率为2.1KW，即75A。

1.2 飞行科目对供电方案的需求

1.2.1 测试系统供电方案应不影响飞机供电系统，保证飞行安全。保证飞行安全是测试供电系统的根本要求。为确保飞机用电安全，在测试供电系统与飞机电源系统之间应该采取隔离保护措施。

1.2.2 测试系统供电方案应具有自动断电功能。在保證飞行安全的前提下，测试系统供电方案应具有自动断电功能。当飞机发电机发生故障时，测试系统应具有自动断电功能。

1.2.3 特殊科目情况下测试系统供电方案应具有应急供电能力。在某些风险科目试飞中，有空中停车的可能性，为取得发动机停车后的重要数据，要求测试系统记录发电机断电后一段时间内的飞行数据。在这种情况下，测试系统的供电方案应具有应急供电能力，当飞机发电机发生故障时，测试系统转换为应急供电，只为重要测试设备供电，自动切断非重要测试设备的用电。

2 某型飞机电源系统概况

2.1 飞机电源系统简介

飞机电源系统主要是为飞机各用电设备提供和分配合适的电源，按照飞机不同状态和用电设备的需要对电源分配进行必要的控制。飞机电源系统主要由发电机、蓄电瓶、电源变换器、控制保护装置和状态显示装置等组成。

2.2 某型飞机电源系统概况

某型飞机电源系统由交流电源系统和直流电源系统组成，其中交流电源系统由主交流电源系统、辅助交流电源系统和交流电源系统组成；直流电源系统由主直流电源系统和应急直流电源系统组成。

主交流电源系统由两台45KVA交流发电机为中心组成，APU辅助交流电源系统由一台30KVA交流发电机为中心组成，交流地面电源系统由交流地面电源插座及外电源监控器等组成。

主直流电源系统由两台300ATRU、主接触器、汇流条连接接触器、重要汇流条接触器等组成。应急直流电源系统由一台15Ah蓄电池、控制器、蓄电池接触器等组成。

通过查阅相关飞机说明书，以上两种主电源的剩余容量充足，均能满足测试系统2.1KW的用电需求。

3 测试系统供电总体设计方案

3.1 机载测试系统供电方案分析

3.1.1 机载测试系统供电方案。根据上述某型飞机电源系统的情况，两种主电源的剩余容量充足，均可以为测试系统提供电源，因此测试系统引取飞机电源有以下两种方案可供选择：

方案一：从飞机的主交流电源系统引取飞机三相115V电源，然后通过电源转换装置（变压整流器）将三相115V电源转换成直流28V电源，供机载测试系统使用。

方案二：从飞机的主直流电源系统引取直流28V电源，加装电源保护装置，供机载测试系统使用。原理图见图2。

3.1.2 两种方案分析。从以上两种方案的原理框图可以看出，方案一环节较多，不仅需要从飞机上引取两种电源（即主交流电源和直流电源），而且还需要在测试改装时加装电源转换装置，才能满足机载测试系统用电需求。同时在具体的线路设计时需要考虑两种电源的保护控制，需要相对较多的控制保护元器件，因此环节越多故障率自然增加，可靠性页随之降低。

方案二从飞机的主直流电源引电可以直接供给机载测试系统，不需要增加电源转换装置，只需要考虑直流电源的保护控制，需要相对较少的控制保护元器件，因此环节越少故障率自然降低，可靠性页就随之提高。

综上所述，从可靠性以及成本两方面考虑，选择方案二作为最终方案。

3.2 测试系统自动断电和应急供电设计方案

在目前许多综合试飞中，由于试飞风险大，又特别需要应急情况下的飞行数据，因此当飞机电源系统故障时，测试系统应转换成应急供电，只为重要测试设备供电，并且能够自动切除次重要测试设备的用电，此时机载测试系统的应急电源由测试应急蓄电池提供。一般选用45Ah银锌蓄电池。

4 测试系统供电详细设计方案

4.1 机载测试系统引取飞机电源方案

飞机的主直流电源由两台TRU供电，分别为TRU1汇流条和TRU2汇流条供电，两台TRU互为备份，TRU1汇流条和TRU2汇流条设置在直流控制盒，由汇流条连接接触器控制汇流条的自动接通与断开。

测试系统用电量为75A，属于大用电量的测试系统，改装时从飞机直流控制盒TRU1汇流条和TRU2汇流条各引取一路28V电源，每一路为40A，合计80A，可以满足测试系统使用。

4.2 机载测试系统配电设计

由于测试系统引取飞机电源为两路28VDC，为方便电源的控制测试系统配电设置两个汇流条，分别为正常汇流条和应急汇流条，测试正常汇流条给非重要测试设备供电，测试应急汇流条重要测试设备供电。

汇流条下设保护开关给控制各个设备的供电，保护开关具有过载保护能力。

4.3 机载测试系统电源转换控制系统设计

飞机正常供电时，测试正常汇流条、测试应急汇流条均正常供电；飞机单台TRU故障或双台TRU故障时，测试正常汇流条断电，测试应急汇流条转换为测试应急蓄电池供电。测试应急蓄电池为重要测试设备提供应急电源。

为保证飞机单台TRU故障或双台TRU故障时，测试系统能够自动断电，从机上引取“TRU状态信号”作为测试系统供电的控制信号。该TRU状态信号特性为：“接地”表示TRU故障，停止供电；“开路”表示TRU正常供电。

采用隔离二极管对机上TRU状态信号进行隔离，确保测试系统不影响飞机信号的正常工作。

机载测试系统供电方案原理图见图3。

4.4 机载测试系统供电与飞机电源系统的隔离保护措施

（1）根据机载测试系统总用电量选择合适的总电路保护装置，直流电源选配GB型惯性熔断器；（2）根据各个测试设备消耗功率合理配电，选用合适的分路保护装置、控制装置及合适的航空导线；（3）电路保护装置的容量应与导线的载流量相匹配，以防止在短路过载状态下导线损坏造成事故，危及飞机安全；（4）电路保护装置的容量应能防止电路断开装置（继电器、开关）损坏；（5）通过对测试供电汇流条的保护使故障隔离，以防止故障影响飞机设备供电；（6）测试供电系统配电时各保护装置之间应协调，选择电路保护装置的容量应尽可能小，既起到保护作用又不致因环境温度高和电流冲击而造成供电中断；（7）飞机和测试应急蓄电瓶的供电采用二极管相互隔离。

5 结束语

依据某型飞机飞行试验机载测试系统的供电需求，结合某型飞机电源的特点，对不同的供电方案进行对比和分析，制定了一套合理可靠的供电方案，完成某型飞机飞行试验中加改装的测试系统的供电方案设计。

作者简介：苟婷婷（1985-），女，陕西省西安市，工程师，硕士研究生，研究方向：试验机设计改装与方法研究。

兰莎莎（1982-），女，陕西省西安市，工程师，学士，大学本科，研究方向：试验机设计改装与方法研究。