飞机电源系统设计过程中调压点电压范围分析

陈远刚

摘 要：《飞机供电特性》（GJB 181B）对飞机用电设备输入端电压有具体的要求，但对发电机调压点电压没有要求。在飞机设计初期，用电设备输入端电压的要求不能作为电源系统方案设计的直接输入标准，而应提出调压点电压的范围要求。因此，分别以标准规定的电压降和电网实际电压降为例，简单分析了发电机调压点电压范围的要求。

关键词：发电机；稳态电压；汇流条；用电设备

中图分类号：V242 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.12.106

发电机调压点电压是电源系统的重要指标。发电机调压点电压要求过高会增加发电系统的复杂程度；过低则会要求电网设计中电路压降至更低。因此，合理的发电机调压点电压要求能优化电源系统。

在飞机设计初期，需要将发电机调压点电压范围要求作为电源系统方案设计的设计输入标准。GJB 181B中规定，28 V直流系统稳态电压范围为22～29 V，且飞机供电系统在所有工作状态期间应向用电设备提供具有本标准规定的电能，GJB 181B中没有直接提出发电机调压点电压范围。目前，国军标和航标中均未对发电机调压点电压提出具体要求，本文先按标准规定分析调压点电压范围，以某大型飞机28 V低压直流电源系统为例，从用电设备端电压出发，分析了相应发电机调压点电压范围的要求。

1 调压点电压范围

一般情况下，如果能给出调压点电压到用电设备端电压降，则可以反推出调压点电压范围。GJB 181B中没有这样的压降参数，但其中提出了发电机调压点与用电设备功率输入端之间的电压差，具体如表1所示。

表1 调压点与用电设备之间的电压降

用电设备类型 28 V低压直流电压降/A 备注

A类 1 机内照明、电动仪表和电子设备等

B类 2 着陆灯、电动机构、外部找米高和一般电气

C类 3 电加温及其他断续工作设备

注：备注内容参考《飞机设计手册第16分册》

GJB 181中规定，28 V直流系统稳态电压范围为26～30 V。从表1中可看出，A类用电设备对电压品质的要求更高，如果仅考虑压降反推出发电机调压点电压范围为A类用电设备27～30 V、B类用电设备28～30 V、C类用电设备29～30 V，则C类用电设备对电源品质的要求最高，与实际不符。只要A类用电设备输入端电压满足标准要求，且电压降≤1 V，即发电机调压点电压为27～30 V；B类和C类用电设备在电压降≤2 V、3 V，即用电设备端电压为25～30 V和24～30 V的条件下可正常工作。

从GJB 181B中的表4中可以看出，28 V直流系统稳态电压范围为22～29 V，这是因为GJB 181B中没有电压降参数，所以，此处仍参考GJB 181对用电设备电压降的要求，即表1中所示。同理，可分析得出发电机调压点电压范围为23～29 V，相应的用电设备端电压分别为A类用电设备22～29 V、B类用电设备21～29 V、C类用电设备20～29 V。

2 根据实际压降分析调压点电压范围

某大型飞机28 V直流电源系统为4台发电机并联供电系统，其中，单台发电机供电系统框图如图1所示。

图1 某大型飞机28 V直流电源系统单台发电机供电系统框图

由于该飞机电源系统的调压点和一级汇流条在同一个配电盒内，且由接触器触点直接相连，所以，压降可以忽略不计，此处认为发电机调压点电压与一级汇流条电压相等。

某大型飞机有三级汇流条，应在每一级汇流条上选取典型的用电设备进行分析，根据其负载统计可知部分典型用电设备信息，具体如表2所示。

表2 用电设备配电信息

序号 设备 负载 线规/线长 /m 相应三级汇流条负载 线规/线长/m 相应二级汇流条负载 线规/线长/m

1 1号交流发电机励磁 30 10/20 — — — —

2 EICAS显示器 5.72 22/6 — — 400 000/12

3 动力驱动装置 4 20/5 — — 300 00/1

4 伺服放大器 5 20/20 60 10/6 400 000/12

1号交流发电机励磁供电选用的10#线电阻为4 Ω/km，相应20 m的10#线电阻为0.04 Ω，用电设备到调压点电压将为1.2 V，调压点电压范围为23.2～29 V。

EICAS显示器配电选用的22#线电阻为54 Ω/km，000#线的电阻为0.239 Ω/km，相应6 m的22#线和12 m的000#线电阻分别为0.324 Ω和0.002 8 Ω，二级汇流条到EICAS显示器端电压降为1.85 V；二级汇流条到调压点电压降为1.12 V，相应调压点电压范围为24.97～29 V。

动力驱动装置配电选用的20#线电阻为32 Ω/km，00#线电阻为0.334 Ω/km，相应5 m的20#线和1 m的00#线电阻分别为0.16 Ω和0.000 335 Ω，二级汇流条到动力驱动装置端电压降为0.64 V，二级汇流条到调压点电压降为0.1 V，相应调压点电压范围为22.74～29 V。

伺服放大器配电选用的20#线电阻为32 Ω/km，10#线电阻为4 Ω/km，000#线电阻为0.239 Ω/km，相应20 m的20#线、6 m的10#线和12 m的000#线电阻分别为0.64 Ω、0.024 Ω和0.002 8 Ω，三级汇流条到飞控计算机端电压降为3.2 V，三级汇流条到二级汇流条电压降为1.44 V，二级汇流条到调压点电压降为1.12 V，相应调压点电压范围为27.76～29 V。

对更多的用电设备进行分析，能得到更准确的调压点电压范围要求。本文以以上4个用电设备为例分析，得到的最终调压点电压范围为27.76～29 V。然而，具体要视情况而定，如果

电源系统设计难以达到此值，可调整配电电线线规，选择电阻更小的线，以达到减小配电压降的目的；更改用电设备的安装位置，使用电设备与配电汇流条的距离更接近，从而减小配电线电阻，达到减小配电压降的目的；协调用电设备正常运行的电压范围，使电网设计允许的压降更大。

3 结束语

本文对电源系统方案设计过程中发电机调压点的电压范围要求进行了分析，根据GJB 181规定的调压点与用电设备之间的电压降分析了调压点电压范围，这是因为GJB 181已被GJB 181B代替，因此，在实际分析过程中应对此进行说明。

参考文献

[1]马术训，戎一龙，于敦，等.飞机设计手册第16分册电气系统设计[M].北京：航空工业出版社，1999.

〔编辑：张思楠〕