浅析SR20飞机电源系统原理及故障分析

武甲

摘 要：飞机的电源系统是飞机上重要的功能系统之一，其作用是为整架飞机提供通讯、导航及操纵系统控制所需电能。飞机上能产生电能的设备组合（包括电源和电源调节、电源控制和电源保护设备）叫作飞机电源系统，电源系统有主电源、辅助电源、应急电源和二次电源。飞机上用来传输、分配、转换和控制电能的导线和设备，称为飞机配电系统或者飞机电网系统。本文简述了通用飞机电源系统结构组成优点及针对SR20机型电源系统原理的介绍，重点是针对其在使用过程中出现的故障进行了原因分析和处理流程，并提出了在电源系统维护工作中的注意事项。

关键词：电源系统 发电机 电瓶 MCU

中图分类号：V44 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）09（b）-0011-02

1 飞机电源系统概述

飞机的电网系统主要由传输电能的导线和电缆、防止导线和设备受短路或超载危害的保护装置、配电装置、电源、用电设备的控制和转换装置及电源检查仪表等组成。现代飞机技术水平在快速地发展和提升，为了更好地完成飞行任务，更主要的是要保证飞行安全，需要大量地装备先进机载设备。飞机上的大部分机载设备采用的都是电能工作。飞机的电源系统和飞机的配电系统总称为飞机供电系统。飞机上的供电系统与飞机上用电的机载设备总称为飞机电力系统。这些电力系统在飞机长时间的发展过程中都发挥了它们的作用，并在一段时间的使用维护中发现了它们的优缺点。所以随着飞机的发展各国和各个飞机生产厂都在研发和改进最理想的飞机供电系统。

从飞机发明至今，飞机电源系统有突出优点的就是低压直流供电系统充当飞机主电源。

（1）更容易实现飞机上多台发电机和蓄电瓶的并联供电，并保证在各种电源转换中不会断电，机载设备用电和传输电更安全可靠。

（2）直流电动机起动性能好，直流供电系统的操作和控制更简单。

（3）直流的发电机也可以作为起动电动机使用，可以减轻飞机机载设备总重量。

（4）由于低压直流电压低，对各种机载用电设备、导线、插头等设备是非常安全可靠的。

（5）低压直流供电系统的原理和技术简单，整体好维护，维护周期短维护费用低。

在通用航空中的中小型飞机，没有较多的机载设备，不需要在很高的高空飞行和以很高的速度飞行，每台发电机的功率都不高的情况下，低压直流供电系统得到了最广泛的使用。在这种条件下低压直流供电系统是最理想和最适合的供电系统。

2 SR20飞机电源系统概述及常见故障

SR20飞机是美国西锐公司生产的主力机型。飞机电源系统是保证飞行安全的重要系统，为整架飞机包括发动机参数、飞行操纵控制、通讯、导航等提供可靠的电能。SR20飞机电源系统因为西锐公司生产飞机的时期不同，按飞机序列号划分飞机电源系统也有很大的差异。本文主要介绍由两台发电机、两个电瓶和一个MCU所组成的电源系统，并且对在平时的使用维护中出现的一般故障进行简单的分析。本文对SR20飞机的电源系统作了简单介绍，针对其在维护过程中出现的故障进行分析，并且明确电源系统维护工作中的注意事项。

SR20飞机配备的是28V直流电源系统，低压直流供电更安全，更有效地保护机载用电设备。飞机电源系统是由两台直流发电机、两个电瓶、一个MCU等组成。這套电源系统为飞机上的机载电子设备、发动机仪表、飞行仪表，灯光照明系统以及电气操纵和飞行控制系统提供可靠的电能。SR20飞机配备的是28V直流电源系统，低压直流供电更安全，更有效地保护机载用电设备。

2.1 飞机机载电瓶

SR20飞机机载电瓶由主电瓶（称为1号电瓶）和备用电瓶（称为2号电瓶）组成的。1号电瓶是24V，10A的铅酸航空型电瓶。1号电瓶安装在发动机舱内防火墙的电瓶架上，并配备了防止电解液溢出的通风盖。1号电瓶由驾驶舱飞行员面板BAT1开关独立控制，当该开关在ON位时，接通、MCU内部1号电瓶继电器，将1号电瓶连接到主分配汇流条上。当2号电瓶或两台发电机发生故障时就作为应急电源使用，可以为飞机上所有的机载设备供电。当1号发电机不发电时，1号电瓶还为着陆灯和空调提供电源。1号电瓶为飞机起动机供电来起动发动机。

2号电瓶是免维护的全密封铅酸充电电瓶，由两个12V、7A时的电瓶串联在一个盒子内提供24V直流电。2号电瓶安装在行李舱隔框后，2号电瓶由驾驶舱飞行员面板BAT2开关独立控制。当该开关在ON位时，接通位于安装2号电瓶盒子旁边的继电器，将2号电瓶通过MCU连接到断路器。2号电瓶主要用来为基本设备汇流条供电。基本设备汇流条分配电源到警告灯、备用的电动地评仪、PFD、GIA1、失速警告和2号发电机等。

2.2 飞机发电机

SR20飞机的发电机一共有两台，两台发电机都是三相交流发电机，每台发电机的内部都有整流器，用两个二极管整流每一相的输出电流。二极管起到阻止反向电流的作用。其中1号发电机安装发动机右前部，由皮带连接螺旋桨传动。主要是在发动机低转速下为飞机整机供电，空调系统全程都是由1号发电机来供电，1号电瓶只由1号发电机来充电。2号发电机安装在发动机后部，固定在发动机齿轮箱上，由齿轮传动。主要是在发动机高转速下为飞机整机供电。当飞机发动机处于低转速状态下时由1号发电机供电，当转速不断地升高2号发电机开始发电，1号发电机渐渐地退出工作不发电或者只给1号电瓶充电和给空调供电。当转速降低接近慢车转速时2号发电机退出工作并不发电，此时只有1号发电机为整机供电。每台发电机的输出电压取决于发动机转速、发电机的设计和发电机所承担的负载数量。无论在任何时候，只要由一台发电机因转速过低或者故障或者发电机开关未打开，只要发电机没有工作，驾驶舱的显示器上会出现警告信息，并且可以明确地显示是哪台发电机没有工作。当2号发电机不工作，1号发电机将通过1号主分配汇流条向基本设备汇流条供电。当1号发电机不工作，2号发电机将通过2号主分配汇流条向基本设备汇流条供电。所有电能来源中只要有一个保持正常，基本分配汇流条就能为所有关键的飞行仪表和重要机载设备提供连续的电源。在驾驶舱断路器板上，两台发电机有各自的5A断路器，用以保护发电机，提高了飞机电源系统的可靠性和安全性。endprint

2.3 MCU

MCU是西锐飞机电源系统的核心部件也是最重要的部件，在MCU中控制1号发电机、2号发电机、起动机、着陆灯、外接电源等。MCU内部包括的部件有：集成电路板、着陆灯保险、1号电瓶继电器、地面电源继电器、起动继电器、各个供电线路的保险、1号发电机、2号发电机的励磁模块等。1号发电机和2号发电机的励磁模块通过调节输入发电机的励磁电压来自动控制调节发电机的输出电压，两个励磁模块所设置的最大输出电压不同：2号发电机输出电压高于1号发电机输出电压。两个励磁模块不可互换。励磁模块还提供过压保护，1号发电机输出电压被调节在28V，2号发电机输出电压被调节在28.75V。1号发电机用100A保险丝保护，2号发电机用80A保险丝保护。飞机在正常运转时，1号发电机对1号主分配汇流条供电，2号则对2号主分配汇流条供电。两个主分配汇流条间通过80A保险丝和一个二极管相连，此二极管阻止2号发电机向1号主分配汇流条供电。

MCU在飞机电源分配中起到关键作用，其内部的1号、2号主要分配汇流条和基本分配汇流条，分别向断路器板的相关汇流条供电。基本分配汇流条通过两个50A保险丝接受1号主要分配汇流条和2号主要分配汇流条电源，通过30A保险丝向断路器板的重要汇流条1和重要汇流条2供电。1号主要分配汇流条通过100A保险丝接受1号发电机电源，并通过一个7.5A保险丝向着陆灯直接供电，通过两个30A保险丝向断路器板的电子设备汇流条1、电子设备汇流条2和主汇流条3供电。2号主要分配汇流条通过80A保险丝接受2号发电机电源，并通过30A保险丝向断路器板的主汇流条1、主汇流条2和不重要汇流条供电。1号电瓶、2号电瓶、1号发电机、2号发电机都可为基本分配汇流条供电。

2.4 电源系统常见故障分析

（1）机载电瓶电压低，①机载1号电瓶电压低，当地面用电时间过长或者短时间内起动次数过多，导致1号电瓶亏电，可以通过链接地面电源为1号电瓶充电，如果充电无效就只能更换1号电瓶。②1号电瓶不能断电，关闭1号电瓶开关，飞机仍处在供电状态。这是是由于起动时产生的电流过大，造成1号电瓶继电器触點粘连，使得供电线路一直处于闭合状态。③2号电瓶电压低可直接更换。

（2）任意一台发电机不发电。主要表现为飞机发电机相应的电流表指示为零。造成发电机不发电的原因是多种多样的，主要的原因有：①发电机本体故障，发电机内部短路，发电机内部碳刷磨损超标，发电机内部励磁电阻过大等，都会造成发电机本身不发电。这种情况就需要更换发电机。②发电机励磁线无电压，励磁线没有电压就无法给发电机提供激磁所需必要磁场，这种情况有可能是励磁模块本体故障，励磁接线松动或者断开，发电机断路器故障，发电机开关故障或者MCU内部故障。这种情况就需要更换发电机励磁模块或者通过测量线路来判断是那个地方出现了故障。③相应的发电机断路器跳出，是因为发电机励磁线有短路或者发电机承受的负载过大，可适当减少负载。

（3）MCU常见故障。①励磁控制模块故障，1号、2号发电机分别对应各自的励磁控制模块烧坏，更换时必须注意，两台发电机的励磁模块不可混用。②保险丝烧，可根据故障情况，查找对应的保险丝并更换。③MCU内部电路故障，更换MCU。

3 结语

目前SR20机型在我国数量相对较少，在相关领域研究并不多。通过本文对SR20飞机的电源系统的介绍，特别对其在使用过程中出现的故障进行了分析，并提出了在电源系统维护工作中的注意事项，供大家在日常维护工作中参考。

参考文献

[1] AIRPLANE MAINTENANCE MANUAL For the CIRRUS DESIGN SR20[S].

[2] CONCORDE，电瓶部件维护手册[S].

[3] P/N 190-00920-00，GARMIN.CIRRUS PERSPECTIVE LINE MAINTENANCE MANUAL[S].endprint