CESSNA525飞机电源系统的研究

刘畅

摘  要：电源系统作为最为重要的系统之一，在飞机正常的运转过程中，起着至关重要的作用。CESSNA525飞机的电源系统，通过一些电气部件，实现了电能的产生、调节、控制和显示。文章以CESSNA525飞机电源系统为研究对象，对整个电源系统的组成、动态响应以及一般故障进行分析，以期为行业维护人员了解电源系统，有效预测故障，高效排除故障提供参考借鉴。

关键词：电源系统概述;动态响应分析;一般故障分析

中图分类号：TL503.5 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）22-0072-02

Abstract： As one of the most important systems， the electrical power system plays a crucial role in the normal operation of the aircraft. The electrical power system can achieve the power generation， regulation， control and display through some electrical components. In order to provide references for the maintenance crew to understand this system better， effectively predict and eliminate faults， this research takes CESSNA525 aircraft electrical power system as the research object， then analyzes the composition， dynamic response and general faults of the entire electrical power system.

Keywords： overview of electrical power system; dynamic response analysis; general failure analysis

引言

CESSNA525飛机是美国塞斯纳公司生产的小型通用飞机，是国内飞行高教机训练的主力机型之一。对于行业维护人员而言，该机型的各个系统，都具有很高的学习、研究价值。本文对CESSNA525飞机电源系统的组成、工作响应、常见故障进行理论分析，以期相关维护人员能熟悉该系统的理论知识、维护特点，同时对故障的诊断、排除提供一定的参考价值。

1 电源系统的概述

CESSNA525飞机的电源系统是一个直流电源系统，主要部件包括1个镍镉电瓶、2台起动发电机、2个发电机控制组件、1个后部电源盒以及一些控制电门、显示装置等。

CESSNA525飞机电源系统的控制和保护，由发动机控制组件以及一些断路器、继电器、限流器来实现。保护装置的作用是当电源系统发生故障时，切断发电机的励磁和输出。典型保护项目有过压（OV）、过流（OC）、反流、过载等。

2 电源系统的组成

2.1 镍镉电瓶

CESSNA525飞机上装有一块24V、28A·h的镍镉电瓶。（1）电瓶由20个单元电池串联组成，额定电压25.2V，额定容量28A·h。（2）镍镉电瓶正极为氢氧化镍，负极为镉板，电解液为氢氧化钾水溶液。充、放电总的化学反应方程式为：

2Ni（OH）3+2KOH+Cd=2Ni（OH）2+2KOH+Cd（OH）2

（其中，从左到右为放电过程，从右到左为充电过程）

2.2 起动发电机

CESSNA525飞机的直流电，主要由安装在左、右发动机上的两台起动发电机提供。

主要参数为：额定输出电压30V，经发电机控制组件GCU调节后稳定在29V，额定电流300A，可承受2min左右超过50%的过载。

2.3 发电机控制组件GCU

CESSNA525飞机给每台起动发电机都配置了一部发电机控制组件GCU，安装在尾行李舱内。起动发电机通过电源分配系统进行并联供电，通过GCU实现负载均衡。

GCU表面有4个LED灯，用于显示对故障信息的判断：（1）GCU灯亮：GCU内部故障;（2）OV灯亮：存在过压故障;（3）GF灯亮：存在接地故障;（4）SYS灯亮：检测到飞机某一处线路有故障。

2.4 PCB板和电源接线盒

CESSNA525飞机采用多个不同系统的PCB板，实现了对各自系统的逻辑控制。这些PCB板被装在不同位置的几个接线盒内。

3 电源系统动态响应分析

CESSNA525飞机电源系统的动态响应环节，包括电瓶接入电网、电瓶开关放置在BATT.位、电瓶起动发动机、起动机转为发电机、发电机辅助起动、空中启动等6个环节。当飞机处于不同环节时，会发生不同的动态响应。电源系统电路图如图1所示。

3.1 当电瓶接入电网时

（1）电瓶给热电瓶汇流条供电。（2）热电瓶汇流条给电瓶继电器，左、右起动汇流条，左、右起动PCBK2继电器供电。

3.2 当电瓶开关放置在BATT.位

（1）左、右起动PCBPIN16接地，使PCBK2继电器闭合。（2）热电瓶汇流条通过左、右起动PCBPIN19分别给左、右

PAL供电。（3）PAL使左、右起动PCBPIN17接地，从而使电瓶继电器吸合。（4）电能从热电瓶汇流条通过电瓶继电器，连接到交输汇流条。

3.3 机载电瓶起动发动机（以右发为例）

（1）电瓶开关放在BATT位，按下RHSTARTSWITCH，

PCBK1继电器初始通电，闭合触点。从而使：a.电能从热电瓶汇流条经过右起动PCBPIN10，传递给右GCUPinA，同时电能还传递给燃油PCBPIN7，驾驶舱顶部泛光灯，以及点火PCBPIN5。b.右起动PCBPIN21，22之间短接，断开右GCU内部的地面故障检测电路。（2）电能从右GCUPinA输入，从

PinJ，L输出，输出到右起动PCBPIN3，4。（3）接收到来自PIN3电能的PAL，使PIN6接地，从而使右起动继电器吸合。（4）同时，右起动继电器电路和右起动PCBK1继电器电路锁定为ON。

3.4 起動机转为发电机模式（以右发为例）

当发动机转速到大约40%N2时：

（1）起动结束：a.速度传感单极子给右GCU的PinX，Y提供输入。b.右GCU逻辑中断PinJ输出。c.此时，右起动PCBPIN3无输入，这导致：右起动PCBK1继电器断电，触点分离;右起动PCBPIN6口无地信号，起动继电器断开。

（2）发电模式：当Gen.Switch放在ON位时：a.电能提供给右起动PCBPIN12。b.右起动PCBPIN4，12共同作用，给PIN14提供地信号，从而使电源继电器吸合。

（3）右起动PCBPIN18的输入，给PAL提供发电机电能。

3.5 发电机辅助起动（以左发为例）

（1）飞机在空中，空地逻辑给左、右起动PCBPIN7提供地信号。（2）右起动发电机处于发电机状态，右GCU的PinL的输出加载到左PCBPIN15。（3）按下LHSTARTSWITCH，使：a.左起动PCBPIN23接地，PIN17无接地信号。b.左起动PCBK1继电器初始通电。（4）左起动PCBPAL的输出，使左起动

PCBK1继电器触点闭合，从而使：a.电能从热电瓶汇流条经过左起动PCBPIN10，传递给左GCUPinA，驾驶舱顶部泛光灯，点火PCBPIN5，同时电能还传递给燃油PCBPIN7，使燃油泵处于ON位。b.左起动PCBPIN21，22之间短接，断开左GCU内部的地面故障检测电路。（5）电能从左GCUPinA输入，从

PinJ，L输出，输出到左起动PCBPIN3，4和右起动PCBPIN5，15。（6）从左起动PCBPIN3输入的电能：a.在PIN37无输入后，使PIN6接地。b.使左起动继电器电路和左起动PCBK1继电器电路锁定为ON。（7）右起动PCB在PIN5，15，

4，12共同作用下：a.右起动PCBPIN17无地信号，从而断开电瓶继电器。b.当右起动PCBPIN37无输入时，使PIN6接地，从而右起动继电器闭合。

3.6 空中启动（以左发发电机模式，起动右发为例）：

（1）飞机处于空中时，左起动PCBPIN7无地信号，防止左起动继电器吸合。（2）当右起动PCBPIN3，4，15和左起动

PCBPIN4，12，5，15有输入，使各自端的PIN17无地信号时：电瓶继电器断开。（3）当按下RHSTARTSWITCH后，右起动PCBK1继电器初始通电，闭合触点。从而使：a.电能从热电瓶汇流条经过右起动PCBPIN10，传递给右GCUPINA，同时电能还传递给燃油PCBPIN7，驾驶舱顶部泛光灯，以及点火PCBPIN5。b.右起动PCBPIN21，22之间短接，断开右GCU内部的地面故障检测电路。（4）电能从右GCUPINA传递到

PINJ，L，然后输送到右起动PCBPIN3，4。（5）接收到来自右起动PCBPIN3电能的PAL，使PIN6接地，从而使右起动继电器闭合。（6）同时，右动继电器电路和右起动PCBK1继电器电路锁定为ON。

4 电源系统一般故障分析

（1）主电瓶故障。主电瓶故障包括电瓶电压低、电瓶超温等故障。这类由于电瓶本身问题引起的故障，我们通常会选择更换主电瓶。（2）起动故障。起动故障包括按压起动开关后无反应、起动困难、起动完成后起动开关常亮等故障。这类故障需结合电路图综合考虑，常见的故障原因包括：起动继电器损坏、起动继电器粘连、起动开关失效、起动发电机控制线路故障、起动发电机本身故障等。（3）输配电故障。起动故障：包括发电机不发电、两台发电机输出电流不均衡、发电机失效等故障。这类故障主要是和发电机及GCU的状况有关，常见的故障原因包括：起动发电机故障、发电机的输出接线桩出现锈蚀、发电机励磁导线短路、发电机碳刷磨损超标、发电机碳刷防尘盖磨损导致短路击穿、GCU失效等。（4）其它故障。电源系统常见的其它故障还包括：备用地平仪应急电源失效、电流表、电压表无指示或指示误差大、电瓶电门故障等等。

5 结束语

本文着重对CESSNA525飞机电源系统的动态响应进行了分析，并根据该系统中主要部件的特点，总结、归纳了常见的故障和一般例行维护时应重点检查的环节。动态响应的详细分析可为该系统故障的诊断、排除提供思路和参考，常见故障和重要维护环节的归纳、总结，能为该系统的正常运转提供一定的理论基础和参考。

参考文献：

[1]张鹏.涡轮发动机飞机结构与系统（AV）[M].北京：清华大学出版社，2017.

[2]李自俊.Cessna525飞机培训教程（电子部分）[M].成都：西南交通大学出版社，2011.

[3]Model 525 Maintenance Manual（Rev.20）.Cessna Aircraft Company.2008（11）.