民用飞机电气负载管理特定工况分析

杨殿亮

【摘 要】本文针对飞机发电机交联模拟电负载系统下的满载工况，分析了该工况下的飞机电气负载管理的状态。通过飞机电源系统地面试验台试验，进一步验证了分析结果。

【关键词】民用飞机;电气;模拟电负载;负载管理

中图分类号： V242文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）14-0078-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.14.036

The Aircraft Electrical Load Management Specific Condition Analysis

YANG Dian-liang

（Shanghai aircraft design and research institute，Shanghai 201210，China）

【Abstract】This paper analyzes the state of aircraft electrical load management under the full load condition of aircraft generator cross-linked electrical load simulation system.The analysis results are verified by the ground test bench test of aircraft power system

【Key words】Aircraft;Electrical;Electrical load simulation system;Load management

0 引言

飞机配电系统是现代飞机的一个重要组成部分，是电能的产生、控制、变换、传输和分配系统[1]，主要分为一次配电系统和二次配电系统。一次配电系统从发电机直接或通过相应变换获得电能，二次配电系统从一次配电系统获得电能并传输给电气负载[2]，为了减轻了飞机电网重量和飞行员的劳动[3]，二次配电系统多采用电气负载管理，高可靠、高效率的负载管理单元有利于提高整机系统的可靠性[4]。电气负载管理是民用飞机不可或缺的功能设计。

为表明对《运输类飞机适航标准》的符合性，民用飞机的动力装置、APU（辅助动力装置）、电源等系统均需要发电机处于满载工作状态。发电机满载需求主要来自两个方面：一方面来自动力系统发动机需求。发动机需要发电机从发动机提取足够的功率，来验证发动机自身的功能和性能;另一方面来自电源系统发电机需求。发电机需要在满载的条件下验证自身的功能和性能。

当飞机电力不足或电源设备故障时需要卸除部分负载以保障飞机电源系统正常运行，电气负载管理主要是针对供电不足的情况而进行负载切除是一种保证电力系统稳定工作的重要方法[5]，而发电机满载是针对电源系统供电能力边界提出的一种试验状态。电气负载管理和模拟电负载系统在此状态下会出现功能交互，保护叠加。

1 系统构型

1.1 模拟电负载系统

飞机不同飞行阶段全机电气负载实时变化，模拟电负载系统能够负载跟随，通过负载测试模块获取发电机输出功率，并由负载自动调节模块控制负载设备进行负载调节，使对应的负载出入飞机电网，实现对发电机输出功率的补偿，以达到飞机电源系统满载供电状态。

1.2 负载管理系统

负载管理功能能够在电源丧失或电源过载等情况下卸载，能够在系统状态允许的情况下恢复负载供电。基于负载的优先级，全机负载完成负载分组。负载管理的优先级别取决于发电机的数量、发电机的容量、飞行阶段、汇流条的配置、负载的类型和电源要求[6]。飞机的负载分组可细分到几十组，飞机处于不同的工作状态，负载优先级也会发生变化。

2 系统状态分析

将模拟电负载系统设置为发电机满载工作状态后，飞机电源系统处于负载逐渐加载状态，直到发电机处于满载状态。此时模拟电负载系统处于跟随状态。若此时电源系统本身的负载减少，模拟电负载系统会继续加载补偿;若此时电源系统本身的负载持续增加，模拟电负载会减少加载补偿，随后，模拟电负载会减少到空载，再后，若当前飞机具备触发电气负载管理状态，部分负载分组被卸载，又后，会触发电源系统自身的系统过载保护功能，部分汇流条被故障隔离，最后，会触发发电机过载保护。

3 系统试验验证

以某飞机电源系统地面试验台与模拟电负载系统交联试验的加载试验为例，对不同负载分组的负载001～负载008输入电压进行监控。试验步骤如下：

1）将电源系统设置为右侧单发电机供电，在左侧汇流条上施加初步的模拟负载，调节模拟电负载系统为发电机满载工作状态，继续在左侧汇流条上施加模拟负载，直至触发部分汇流条故障隔离保护;

2）复位电源系统为右侧单发电机供电，在右侧汇流条上施加初步的模拟负载，调节模拟电负载系统为发电机满载工作状态，继续在右侧汇流条上施加模拟负载，直至触发部分汇流条故障隔离保护。

4 试验结果

在负载端测试图1上可以看到，电源系统左侧汇流条逐渐加载，负载D、E分组卸载，后左侧汇流条被故障隔离（负载A、B分组），电源系统复位前负载C、K分组一直未卸载。电源系统复位后，电源系统右侧汇流条逐渐加载，负载D、E分组卸载，后左侧汇流条被短暂故障隔离后迅速恢复（负载A、B分组），右侧汇流条被故障隔离（负载C、K分组），负载D分组恢复。图中负载001～负载008的卸载动作和恢复动作为模拟电负载系统、电气负载管理功能和电源系统保护功能共同作用结果。

5 结论

本文针对民用飞机电源系统与模拟电负载系统交联的工作情况，分析了在交联情况下的电气负载管理的状态。通过飞机电源系统地面试验台试验，进一步验证了分析结果。对飞机电源系统电气负载管理、模拟电负载系统的设计和试验有一定的参考借鉴意义。

【参考文献】

[1]马常伟，李玉忍，齐洁.飞机自动配电管理系统设计[J]. 计算机测量与控制，2007.15（11）：1500-1502.

[2]崔俊涛，王永，何斌.基于LabVIEW/SIMULINK的自动配电系统数字仿真研究[J].机电工程技术，2015.44（11）：105-107.

[3]傅大丰，杨善水，严仰光，刘祥.飞机自动配电管理系统电气负载管理技术的研究[J].南京航空航天大学学报， 2002.34（1）：73-78.

[4]Sun M.Study of intelligent monitoirng system of low-voltage power distirbution[J].Applied Mechanics and Materials，2013.416/ 417：781-784.

[5]巩建英，谢蓉.飞机配电系统最优负载切除方法[J].控制与决策，2014.29（5）：946-950.

[6]張苗欢.未来飞机动态配电管理技术[J].科技视界， 2015.26：95-96.