A320飞机电源系统与故障分析-.docx

《A320飞机电源系统与故障分析-.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《A320飞机电源系统与故障分析-.docx（53页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、中文摘要A320 飞机是欧洲空中客车工业公司研制的双发单通道中短程客机，由于它是世界上第一种采用电传操纵和侧杆驾驶的亚音速民用客机，因此该机对供电系统比较严格，加强对电源系统的研究十分必要。飞机电源系统是机载电气设备的一个重要组成部分，它的作用是向飞机上的所有用电设备供电。恒速恒频交流电源（CSCF）是一种较先进的机载电源，是大型喷气式飞机上常采用的电源型式，也是电力电子技术在该领域的成功应用。如 B747，B757，A320 等大型客机上采用的都是恒速恒频交流电源系统。恒速恒频电源主要采用了组合驱动发电机，微处理器式发电机控制保护组件及汇流条功率控制组件，使其具有重量较轻、体积小、可靠性高等

2、优点；此外，由于控制组件采用了模块式设计，并具有机内自检功能，使维修性得到改善。对民用航空器机务维修人员来说，加强对飞机电源系统的认识和研究将有助于快速准确地排除飞机故障。该选题具有重要的现实意义。本论文主要介绍了 A320 飞机电源系统中的交流电源部分，全文共分六大部分：绪论，恒速恒频交流电源系统，主交流电源，辅助交流电源，外电源，应急交流电源，电源系统主控制面板简介和交流电源系统故障分析。其中主要阐述了作为交流电源系统核心部件的组合驱动发电机 IDG 的简单原理和工作过程，发电机控制组件 GCU 的控制与保护，以及应急状态下飞机交流电源系统的工作情况。最后，针对 A320 飞机交流电源系统

3、常见或可能的故障进行了分析并提供了排除办法。并用 Simulink 软件对航空静止变流器逆变部分模拟仿真。关键词: 电源恒速恒频 发电机 故障维护 仿真VThis paper A320 aircraft is Europes Airbus Industrie developed short-range twin-engine aircraft in a single channel, because it is using the worlds first fly-rod driving and side subsonic civil aircraft, aircraft power supp

4、ly system and therefore more stringent strengthen Research on the power system is necessary. Aircraft power system is an important part of the onboard electrical equipment, its role is to supply all the electrical equipment on the aircraft.Constant speed constant frequency AC power supply (CSCF) is

5、a more advanced airborne power, is often used on large jet power type, but also the successful application of power electronics technology in the field. Such as the use of the B747, B757, A320 and other large aircraft are constant speed constant frequency AC power system. Constant speed constant fre

6、quency power supply uses acombination of mainly driven generators, microprocessor-controlled generator busbar protection components and power control module, it has a light weight, small size, high reliability。In addition, since the control module uses a modular design, and has a self-test function

7、within the machine, so that maintenance can be improved. For civil aircraft maintenance personnel, the strengthening of the aircraft power system awareness and research will help to quickly and accurately exclude aircraft malfunction. The topic has important practical significance.This paper will in

8、troduces the A320 aircraft power system AC power section, the text is divided into six parts: introduction, constant speed constant frequency AC power system, the main AC power supply, auxiliary AC power supply, external power supply, emergency AC power, the power system master control Panel Overvie

9、w and AC power system fault analysis. Mainly describes the system as a core component of the AC generator driven IDG combination of simple principles and work processes, control and protection of the generator control unit GCU, and the work of the aircraft under the state of emergency AC power syste

10、m. Finally, the A320for the AC power supply system or may be a common fault analysis and provides a way to exclude. And aviation static inverter inverter part simulation using Simulink software.Key words: : PowerCSCFGeneratorFaultmaintainsimulation目 录第一章绪论1第二章飞机电源系统32.1 飞机电源系统的组成32.2 飞机电源系统的类型及特点32.

11、2.1 低压直流电源系统32.2.2 变速变频交流电源系统（VSVF）42.2.3 混合电源系统52.2.4 恒速恒频交流电源系统（CSCF）52.2.5 变速恒频交流电源系统（VSCF）62.2.6 270 V 高压直流电源系统72.3 飞机电源系统的发展方向82.3.1 飞机电源系统的发展82.3.2 先进飞机电源系统状况8第三章A320 飞机交流电源系统103.1 A320 飞机电源系统的分配103.2 A320 飞机交流电源系统的组成及功能113.2.1 A320 飞机交流电源系统的组成113.2.2 A320 飞机交流电源系统各部分的功能12第四章飞机恒速恒频电源系统224.1 飞机

12、恒速恒频电源系统概述224.2 齿轮差动式液压恒速传动装置224.2.1 差动游星齿轮系的工作原理234.2.2 液压马达与液压泵244.2.3 齿轮差动式液压恒速传动装置的调速系统254.2.4 恒速传动装置的滑油系统274.3 飞机无刷交流发电机284.3.1 飞机无刷交流发电机的结构284.3.2 交流励磁机和旋转整流器的工作特性294.3.3 飞机无刷交流发电机的特性324.3.4 飞机交流发电机的冷却方式324.4 飞机无刷交流发电机的电压调节334.4.1 交流发电机电压调节器的功用334.4.2 晶体管电压调节器的构成及工作原理33第五章飞机电源系统的常见故障365.1 飞机电源

13、系统的常见故障及原因365.1.1 发电机不发电365.1.2 发电机过载375.1.3 两个发电机都故障385.1.4 IDG 出现滑油低压或过热的故障385.2 飞机电源系统的常见故障的排故方案395.2.1 排除故障的基本程序395.2.2 发动机不发电的排故方案405.2.3 发动机过载的排故方案405.2.4 两个发电机都故障的排故方案415.2.5 IDG 出现滑油低压或过热故障的排故方案41第六章航空静止变流器逆变部分的仿真6.1 静止变流器概述416.2 单相航空静止变流器结构特点及工作原理426.3 建立单相桥式逆变电路的 Simulink 的仿真模型43第七章全文小结参考文

14、献44致 谢45毕业设计小结 .46附 录47第一章 绪论飞机电源系统是机载电气设备的一个重要组成部分，它的作用是向飞机上的所有用电设备供电。飞机的电源系统和用电设备组成了飞机电气系统。飞机电源系统的主要功能是产生或存储机载用电设备所需的电能，以保证机上各种用电设备工作时电能的供应。因此，飞机电源系统作为飞机上必不可少的组成部分，对飞机电源系统的研究就显得十分重要。飞机电源系统按其功用可分为主电源、二次电源和应急电源，中型和大型飞机上还包括辅助电源。本文的第二章将详细介绍飞机的电源系统。民用航空事业是我国发展最快的行业之一。近几年来，随着民航事业的发展，对机务维修人员从数量到质量的需求都提出了

15、更高的要求。而电源系统作为飞机的重要组成部分，加强对它的研究很有必要。飞机电源是现代飞机必不可少的一部分，对民用航空器机务维修人员来说，加强对飞机电源系统的认识和研究将有助于快速准确地排除飞机故障。空中客车A320 系列飞机是法国空中客车公司制造的一款中短程窄体商用客机，是第一款使用数字电传操纵飞行控制系统的商用飞机。A320 飞机作为我国民用航空企业现役飞机中的主要型号，在对飞机电源系统的研究上以此型号为例是十分具有典型性和说服力的。本文正是通过对 A320 飞机的交流电源系统的认识和分析，从而对各类飞机电源系统的组成、发展和排故等方面进行进一步的研究和探讨。本文以 A320 飞机为例，对飞

16、机电源系统做了简要的介绍及研究。其中，包括飞机电源系统的组成、特点及发展等等。此外，还特别针对 A320 飞机的交流电源系统进行了探讨及研究，并扩展到恒频恒速电源系统。最后，对 A320飞机的一些常见故障进行了探讨和排故。其中，恒速恒频交流电源系统重点介绍了齿轮差动式液压恒速传动装置的结构组成及工作原理、飞机无刷交流发电机的工作特性、晶体管电压调节器的构成及工作原理。A320 飞机交流电源系统主要介绍了主交流电源（组合驱动发电机 IDG 和发电机控制组件 GCU）、应急交流电源（应急发电机）。此外，对电源系统故障现象及排故方案也作了详细的分析和讨论。全文并附有大量的原理图。本论文一共分为五章：

17、第一章主要介绍了飞机电源系统的概况，并对本文研究的目的，对象及内容作了简单的介绍。第二章主要介绍了飞机电源系统的组成、类型、特点及发展等。第三章主要以 A320 飞机为例，介绍了飞机交流电源系统的组成、优先供电48及分配等情况。第四章主要介绍了飞机恒速恒频系统的组成及基本原理。第五章主要介绍了飞机电源系统的常见故障及原因，并根据相应的故障来探讨对应的排故方案。第六章主要介绍航空静止变流器逆变部分的仿真。第二章 飞机电源系统2.1 飞机电源系统的组成飞机电源系统由主电源、辅助电源、应急电源、二次电源及外接电源插座等构成。飞机主电源是指由飞机发动机直接或间接传动的发电系统，通常一台发动机传动一台或

18、两台发电机。正常飞行时，飞机主电源是机上全部用电设备的能量来源2。飞机在地面时，主电源不工作，机上用电设备由辅助电源或机场专用电源通过机上的外接电源插座供电。辅助电源有航空蓄电池和辅助动力装置传动的发电机（APU）两种，小型飞机常用蓄电池，大型飞机多用辅助动力装置传动的发电机。辅助电源一般在地面工作，也可以在空中接替失效的主发电机向飞机供电。飞行中若主电源和辅助电源全部失效，则由应急电源供电。常用的应急电源有航空蓄电池、静变流器和冲压空气涡轮发电机。正常时，冲压空气涡轮发电机收在飞机机体内，应急供电时，靠迎面气流驱动涡轮，带动发电机工作。由于航空蓄电池及应急发电机的容量较小，因此只能向飞机上的

19、重要用电设备供电，以保证飞机尽快选择机场着陆或返航。飞机在机场作地面检查或启动航空发动机时，常由外接地面电源向机上供电。外接电源工作时，机上主电源一般不投入电网。二次电源是将主电源电能变换为另一种形式规格的电能，以满足不同用电设备的需要。在低压直流电源系统中，二次电源有旋转变流机、静止变流器、直流升压机和直流变换器等，可以将低压直流电变换为交流电或高压直流电。在交流电源系统中，二次电源主要指变压整流器，可以将三相交流电变换为 28 V 的低压直流电。2.2 飞机电源系统的类型及特点飞机上采用的主电源模型随飞机类型及性能要求、飞机的用途及用电设备的不同而有所不同。目前国内外正在使用的飞机主电源是

20、多种多样的：有低压直流电源系统、变速变频交流电源系统、恒速恒频交流电源系统及变速恒频交流电源系统和高压直流电源系统等3。2.2.1 低压直流电源系统低压直流电源是飞机上最早采用的电源系统，20 世纪 40 年代趋于成熟。主电源由航空发动机直接传动的直流发电机和控制保护器等组成。电源的调定电压是 28.5 V，发电机的额定容量有 3 kW、6 kW、9 kW、12 kW 等几种，相应的额定电流分别为 100 A、200 A、300 A 和 400 A。二次电源是由旋转变流机或静变流器把低压直流电转变为单相或三相交流电，应急电源是航空蓄电池。大型飞机上有辅助动力装置传动的直流发电机作辅助或备用电源

21、。采用这种电源系统的机型有运5，伊尔14 及 C46 等。自 1914 年飞机上第一次使用航空直流发电机以来，飞机直流电源系统经历了九十年的发展过程，其额定电压由 6 V、12 V，逐步发展为 28 V 的低压直流电源系统，一直沿用至今。28 V 低压直流电源系统主要由直流发电机、调压器、保护器和滤波器等组成。目前一般在 30 座以下的小型支线飞机上，普遍采用低压直流电源系统。这一方面是因为支线飞机的用电量不大，另一方面由于近年来逐步采用了新型的低压直流电源系统，其高转速（650012000 r/min）和高性能导磁材料的使用使电机的体积重量大大减轻。如 9 kW 的启动发电机重量从 28 k

22、g 降到 15.4 kg，其重量功率比从 3.11 降低为 1.70。同时，新型的直流启动发电机采用固态发电机控制保护装置，除了具有调压、故障保护及控制功能外，还具备机内自检等功能，使直流发电系统具有更优越的性能。因此，在小型支线飞机和通用航空飞机上得到了广泛应用。2.2.2 变速变频交流电源系统（VSVF）随着飞机的不断发展，机载电子设备和电力传动装置不断增加，机上用电量大大增加，而且对供电质量要求有所提高，低压直流电源系统已不能满足飞机的用电需要，从而促进了飞机交流电源系统的发展。变速变频交流电源系统是最早在飞机上使用的交流电源系统。变速变频交流电源系统中，交流发电机是由发动机通过减速器直

23、接驱动的，因而输出的交流电频率随发动机转速的变化而变化。它主要用于装有涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机的飞机或直升机上，并称之为窄变频交流电源系统。当交流同步发电机通过变速器直接由飞机发动机传动时，发出的交流电是变频交流电，其结构示意图如图 2-1 所示。发动机变速器发电机图 2-1 变速变频交流电源方块图变频电源系统不需要恒速传动装置，因而系统结构简单、重量轻、可靠性高。但由于喷气式发动机的转速变化范围可达 3:1，其发出的交流电只能供加温、照明等对频率没有要求的设备使用，若要满足某些需要恒频交流电的设备，还需要另加变换装置，增加了设备重量。所以这种变频交流电源更适用于装有涡轮螺旋桨发动机的飞

24、机，因为这种发动机的转速变化范围小，一般为 1.15:1，所以交流电的频率变化范围也较小；同时，由于支线飞机上要求高质量供电的设备较少，因此在支线飞机上单独采用变速变频交流电源系统具有很大的吸引力。2.2.3 混合电源系统由低压直流和变频交流电源组成的混合供电系统在支线飞机上得到了广泛的应用。在较大的支线飞机上采用混合供电系统可以更经济。负载分析表明，支线飞机上加热和防冰负载占很大比例，由于这类负载对供电质量的要求较低，因而，用变频交流电来满足这类负载的供电要求既经济又有效。另外，这些支线飞机基本上都采用涡桨发动机，在巡航时发动机转速基本不变，从而为采用变频交流电源创造了良好的条件。一般 30

25、 座以上 80 座以下的支线飞机往往采用混合供电系统。其中的低压直流电源系统单机容量一般在 7.5 kW12 kW 之间。飞机上的重要负载也都接在低压直流电源系统上。混合供电系统中的变频交流系统总容量不大，一般在 1540 kVA 之间。在大多数情况下，该系统由两台变频交流发电机及其控制保护装置组成，用来向加热和防冰负载供电，也可以向备用燃油泵和一些航空电子设备供电。与大多数飞机一样，在支线飞机的混合供电系统中，低压直流部分和变频交流部分都各有各的发电机。但在有些支线飞机上，采用了双输出发电机。在这种飞机上，一台发电机能同时提供低压直流电和变频交流电，并能用于启动发动机。混合电源的发展方向是采

26、用微处理器型的发电机控制保护装置和汇流条控制装置，从而实现电网的监控和保护，同时进一步减轻重量，降低维修费用。新一代混合电源，其变频无刷交流发电机由对应的飞机发动机传动，然后通过电力电子变换器得到 270 V 高压直流电、115/200 V，400 Hz 恒频交流电，甚至还有 28 V 低压直流电，未经变换的变频交流电可供照明、加温等对频率没有要求的用电设备。20 世纪 80 年代投入运行的湾流型公务机（G-3，G-4）就采用这种方案，其发电机为 30 kVA，通过变换器获得 22.5 kVA，400 Hz 恒频交流电和 28 V 低压直流电（7.5 kW）。新一代混合电源的特点是：发电装置运

27、动部件少，故在发动机上安装所需空间小；电能质量高；效率高、损耗小；使用维修简单。2.2.4 恒速恒频交流电源系统（CSCF）恒速恒频交流电源系统的发电机通过恒速传动装置（CSD）由飞机发动机传动，可以发出频率为 400 Hz、电压为 115/200 V 的恒频交流电，其传动示意图如图 2-2 所示。这是目前大型喷气式飞机上最常采用的型式。发动机恒速传动装置发电机图 2-2 恒速恒频交流电源系统方块图恒频交流发电机的额定容量有 30、40、60、90、120 kVA 等数种。辅助电源为辅助动力装置驱动的交流发电机。应急电源有蓄电池、静变流器和冲压空气涡轮发电机。二次电源为变压整流器。20 世纪

28、70 年代以来，恒速恒频交流电源系统采用了喷油冷却装置、组合驱动发电机和微型计算机控制装置，大大提高了系统的性能和可靠性，减轻了重量，是目前应用最多的一种飞机电源系统。如 B747，B757，A320 等大型客机上采用的都是恒速恒频交流电源系统。目前，这种电源主要采用了组合驱动发电机，微处理器式发电机控制保护组件及汇流条功率控制组件，使其具有重量轻、体积小、可靠性高等优点；此外，由于控制组件采用了模块式设计，并具有机内自检功能，使维修性得到改善。国外有飞机制造公司认为，在新型干线飞机上不适合采用恒速恒频电源系统，因为它比变速恒频系统重量重、效率低、供电质量差、寿命周期费用高。此外，可靠性和可维

29、修性也较差。但出于继承性的原因，恒速恒频电源系统还会在干线飞机上继续使用。就是一些由较老式的风冷无刷交流发电机和恒速传动装置构成的分离式恒速恒频系统，目前还在干线飞机上使用，如波音 747-400 和 MD-82 飞机等。2.2.5 变速恒频交流电源系统（VSCF）由于恒速恒频交流电源系统中的恒速传动装置（CSD）结构复杂、成本高、维护困难等原因，近年来，航空工业界把不采用恒速传动装置的恒频交流电源的研制作为重点研究课题，而电力电子技术的发展使变速恒频电源进入使用阶段。变速恒频电源系统的优点是：电能质量和电能转换效率高；旋转部件少，工作可靠；结构灵活性大；能实现无刷起动发电；生产使用维修方便。

30、这种电源的缺点是：电力电子器件的应用，使其允许的工作环境温度较低；承受过载和短路能力较差。变速恒频电源的结构示意图如图 2-3 所示。交流发电机直接由发动机传动，发出的变频交流电经变频器变换为恒频交流电。常用的变频器有交-直-交型和交-交型两种。发动机发电机变频器图 2-3 变速恒频交流电源系统方块图变速恒频电源系统与恒速恒频电源系统可以互换，不需要改变配电和用电部分，如安装座、连接器和布线等都不需要改动，因而实用性强。变速恒频电源系统没有高应力的机械/液压部件和易磨损部件，因而该系统具有可靠性高和寿命周期费用低的优点。变速恒频电源系统和组合电源装置式恒速恒频电源系统的采购费用大致相当，但维护

31、费用低，因此寿命周期费用低。发电效率高也是变速恒频电源系统的主要优点。如对 90 kVA 的发电通道来说，采用组合电源装置式恒速恒频方案时效率在 74 %79 %之间，而采用变速恒频方案则可在 82 %86 %之间。对航空公司来说，发电效率高意味着更高的经济效益。变速恒频电源系统与恒速恒频电源系统的不同之处仅在于主电源。恒速恒频电源系统的主电源由恒速传动装置、交流发电机和发电机控制器构成，变速恒频电源系统则由交流发电机，功率变换器和控制器构成。目前，变换器中的功率器件大都采用晶闸管或功率晶体管，由于功率晶体管允许结温比晶闸管高，且晶体管变换器所用功率器件少，故可靠性高。从 20 世纪 80 年

32、代起，变速恒频电源已广泛采用晶体管变换器。目前采用的变速恒频电源系统的主要要求是进一步降低重量功率比，并降低未滤波电流的谐波分量。只要增加一些部件就可以把变速恒频发电系统改为变速恒频启动/发电系统。采用变速恒频启动/发电系统，可以减轻飞机重量，降低营业费用，这都是航空公司所希望的。2.2.6 270 V 高压直流电源系统与恒频交流电源系统相比，采用 270 V 高压直流电源系统具有发电效率高，发电和配电系统重量轻、航空电子设备的电源装置重量轻、可靠性高、易实现不中断供电及寿命周期费用低等优点。根据美国对大型运输机供电系统的研究结果可知，高压直流电源系统的综合性能、可靠性、维修性和重量指标都是最

33、好的，因而这是一种很有吸引力的电源系统。但目前还不会在干线飞机上全面采用高压直流电源系统。因为这样做设计到供电体制的改变问题，将会出现一个大量更换用电设备或为现有用电设备添加许多功率变换器的局面。因而，在干线飞机上首先考虑的方案是在一些必要的场合局部采用高压直流电，如仅在飞行控制系统部分采用高压直流供电。2.3 飞机电源系统的发展方向2.3.1 飞机电源系统的发展资料表明，B737-800 与 B737-300 相比，驾驶舱的仪表板采用了大尺寸显示器；增加了航空电子设备；改进了座舱的内饰，使乘客感到更加宽敞和舒适。以上的改进对于电源系统而言，能够分析出的是驾驶舱和客舱的用电量会增加，主发电机的

34、功率由 260 kVA 增加到 290 kVA。与此同时，APU 发电容量也从 40 kVA 增加到 90 kVA(如表 2-1 所示)9。表 2-1 部分 150 座级飞机电源容量对比参数B737-200B737-800A320-200主发电机容量（kVA）260（CSCF）290（CSCF）290（CSCF）APU 发电机（kVA）40（CF）90（CF）90（CF）RAT 发电机（kVA）7.5（CF）5（CF）5（CF）蓄电池（Ah）36 或 38247223逆变器（VA）500 单相1000 单相1000 单相28V TRU（A）35032003200另外，飞机上存在多种二次能源，以

35、电能逐步取代液压能、气压能等其它形式的二次能源提高了飞机的可靠性、维护性、经济性，提高了飞机的总体性能。被列为多电的子系统为：飞控系统、液压系统、环控系统、防冰系统。多电技术的关键技术是大功率的发电机和大功率的电动机。飞机技术的发展带来飞机的用电量的快速增加，要求飞机供电系统的容量也相应增加。随着电力电子技术，计算机技术的发展，飞机供电系统的电压等级从 28 V 低压直流向 115V、400 Hz 恒频交流、270 V 高压直流、115 V 变频交流和 230 V 变频交流方向发展。B787、A380 飞机以及 A320 后继机、B737 后继机都将可能是多电飞机。多电飞机是未来飞机发展的方向

36、之一，但是多电的程度是需要根据飞机的航程、载客量以及设备的体积、重量、效率、可靠性、经济技术风险等方面综合考虑。2.3.2 先进飞机电源系统状况随着 B787 飞机项目的进展，多电飞机将成为现实。其特征是具有大容量的供电系统和广泛采用电力作动技术，飞机重量相对较轻，可靠性高、维修性好、营运成本低等优势10。1） 空客 A380 飞机A380 飞机是一个典型的多电商用飞机，它完全按多电飞机电力系统来设计，总的发电功率是 915 kVA。其中，由发动机驱动 4 台 150 kVA 的变频交流发电系统，发电容量共 600 kVA，频率在 360 Hz800 Hz 之间；由辅助动力装置（APU）驱动两

37、台 120 kVA 恒速发电机，发电容量共 240 kVA；一个空气充压涡轮系统驱动一个 75 kVA 发电系统。A380 飞机大部分的作动装置采用电力作动，使飞机的设计更为简单，地面保障设备减少，飞机性能大为提高。2） 波音 787 飞机波音 787 飞机是一个典型的多电商用飞机，它与 A380 飞机相比，更接近全电飞机，它完全按多电飞机来设计，总发电功率是 1450 kVA。波音 787 飞机的电源系统与以往的波音飞机有着很大的区别，飞机上的电源来自 4 个安装在发动机上的 230 V 交流 250 kW 变频发电机和两个安装在辅助动力装置（APU）上的 230V 交流 225 kW 变频

38、发电机组成，变频系统取代了传统的恒频系统，频率在 360 Hz800 Hz 之间；一个空气充压涡轮系统驱动一个 10kVA 交流发电系统。电源经过变频、整流、变压分配后形成飞机的 4 种电源模式，即传统的 115 V 交流、28 V 直流和新的 230 V 交流、270 V 直流。其中 230 V 交流和 270 V 直流电源主要用于以往由气源系统驱动的系统部件。波音 787 飞机上取消了传统的气源系统。这样的设计优化了飞机能源的使用，提高了发动机的效率。由于取消了气源系统的各个部件(活门，管道等)，大大降低了飞机的重量，系统的可靠性得到显著提高，飞机的维修成本也得到有效降低。3） F35 战

39、斗机F35 战斗机是一个典型多电战斗机，技术更加先进，能携带更大的高能武器。它完全按多电飞机来设计，总的发电功率是 250 kW。F35 战斗机采用固态配电技术，对飞机的电力系统进行了优化设计，一次配电和二次配电系统采用集中控制，飞机可靠性大为提高，飞机重量大大减轻，飞机性能更为优越，F35 战斗机成为典型的第二代多电飞机。F35 的综合机载机电系统主要包括热/能量管理系统(T/EMM)、起动/发电系统和电静液作动器系统(EHA)，并由飞机管理系统控制，从而使机载机电系统在布局、能量利用和控制信息共享上实现了最优化，该飞机接近于全电飞机11。第三章 A320 飞机交流电源系统3.1 A320

40、飞机电源系统的分配A320 电源系统电流分配如图 3-1 所示58：图 3-1 A320 电源系统供电分配交流汇流条AC BUS 1：正常情况下，由左发动机的发电机给 AC BUS 1 供电，如果左发动机的发电机失效，则由右发动机的发电机供电（APU 未工作时），或由 APU发电机供电（APU 工作时）AC BUS 2：正常情况下，由右发动机的发电机给 AC BUS 2 供电，如果右发动机的发电机失效，则由左发动机的发电机供电（APU 未工作时），或由 APU发电机供电（APU 工作时）。交流主用汇流条AC ESS BUS：交流主用汇流条在正常情况下由交流汇流条 AC BUS 1 供给，在 A

41、C BUS 1 故障时，转换为交流汇流条 AC BUS 2 供给。交流主卸荷汇流条AC ESS SHED BUS：交流主卸荷汇流条的供电由交流主用汇流条 AC ESS BUS 供给，它主要是给厨房供电，在电源紧张时可以卸荷，所以叫卸荷汇流条。3.2 A320 飞机交流电源系统的组成及功能3.2.1 A320 飞机交流电源系统的组成A320 电源系统是由三相 115/200 V，400 Hz 恒频交流系统和 28 V 直流系统组成。其中交流电源系统的组成如下：主交流电源飞机电源是由两台发动机驱动的发电机，即组合驱动发电机 IDG 提供。其中1 号发电机由 1 号发动机驱动，2 号发电机由 2 号

42、发动机驱动，其输出参数是：电压 115 V ；频率 400 Hz；功率 90 kVA。APU 发电机第三台交流发电机是由 APU 驱动，在整个飞行包线期间，它能代替一台或者两台主发电机。APU 发电机的主要性能参数：电压115 V；频率400 Hz；功率90 kVA。外部电源一个地面电源插头可以实现所有汇流条的供电，外部电源的主要性能参数为：电压 115 V；频率 400 Hz；功率 90 kVA。应急电源1） 交流应急发电机交流应急发电机的驱动是由冲压空气涡轮的液压环路提供，在飞机上所有发电机失效时能自动提供应急电源，应急发电机的主要参数为：电压 115 V；频率400 Hz；功率 5 kV

43、A。2） 交流变压器交流变压器整流器能够由任意一台发电机或者是外部电源供给。其优选的顺序是：a） 发电机 1（2）向 AC BUS 1（2）；b） 外部电源即使一台发电机仍然在运转；c） APU 发电机；d） 剩余一台发动机的发电机。通常系统产生交流电，然后整流成直流电，即直流电源系统的供给是由交流系统提供或者由蓄电池提供。当交流发电机故障的情况下，飞机可由应急发电机提供用电。当交流发电机全部故障时，可由蓄电池提供用电，在这种情况下，直流电逆变成交流电。如图 3-2 所示：图 3-2 电源系统供电简图飞机的正常交流供电是由两台发动机带动的组合驱动发电机 IDG 向整个飞机网络供电，在未发生故障

44、的状态下，两台 IDG 可以承担飞机长时间的供电，第三台发电机是由辅助动力装置 APU 带动的发电机，无论空中或地面，它都可以代替任何一台失效的 IDG 向交流电网供电，这三台发电机都能够连续工作，输出额定功率为 90 kVA，电压 115 V/200 V，频率为 400 Hz 的三相交流电。3.2.2 A320 飞机交流电源系统各部分的功能1) 主交流电源a） 驱动发电机 IDG飞机装有两台组合驱动发电机 IDG，分别安装在左右发动机的附件齿轮箱上，如图 1.5 所示。IDG 是一个包括液压机械恒速传动装置和一个滑油冷却的无刷交流发电机装置组成的组件，恒速传动装置调节发电机的转速，将发电机驱

45、动速度恒定在 12000 转分，使 IDG 输出 115V，400HZ 的三相交流电，向飞机交流网络供电。图 1.5工作原理：由恒速装置驱动的发电机是一个传统的同轴三级无刷交流发电机，它有三个同轴连接元件：永磁发电机，励磁发电机，主发电机。如图 1.6 所示。发电机向飞机交流网络提供额定功率 90KVA，电压 115V/200V，频率 400HZ 的三相交流电。图 1.6 三级无刷交流发电机原理图永磁副励磁机(PMG)：永磁发电机包括一个安装在转子上的带 12 个永久磁极的励磁绕组和一个星形联接的三相电枢绕组，三相绕组安装在定子上，无中线，当飞机发动机运转时，就带动 IDG 转动，则永磁发电机

46、 PMG 就会产生感应电流，给励磁发电机励磁绕组提供励磁电流，由于调压装置 GCU 和线路中各个继电器的控制，使永磁机的工作不会受到主发电机的影响。交流励磁机：励磁发电机包括一个安装在定子上具有 10 个磁极的励磁绕组和一个三相星形联接的电枢绕组，电枢绕组安装在转子上，还有一个由 6 个旋转二极管和滤波元件组成的整流电路，由永磁发电机供给的励磁电流，直接由调压装置 GCU 控制，使励磁发电机三相绕组产生相应的感应电势，其交流电经过整流电路整流后变成直流电给主发电机提供磁场。主发电机：主发电机包括：一个 4 磁极的励磁绕组，安装在转子上；一个星形联接的三相四线制电枢绕组，安装在定子上。由于励磁发

47、电机给主发电机励磁绕组提供了磁场，使主发电机三相绕组产生三相交流电向外输出。由此可见，交流无刷发电机的工作原理就是：由飞机发动机转动，通过恒速装置带动发电机同轴联接的三个元件，由 PMG 的转子永久磁铁转动，其定子三相绕组切割磁力线产生三相交流电，通过 GCU 中的整流装置变为直流输出，给励磁发电机的定子绕组产生磁场，励磁发电机转子绕组切割磁力线产生三相交流电，经过旋转整流二极管整流后，变成直流电供给主发电机的转子绕组产生磁场，主发电机定子的三相绕组切割磁力线产生三相交流电，由输出接触器控制向负载电路供电。b） 发电机控制组件（GCU1/2）发动机控制组件有四个不同的功用：（1）电压调节；（2）发电机控制及发电机和电网的保护；（3）系统不同的指示和警告；（4）系统自身的监控和测试。 G