飞机电气负载管理系统的实现方式

于跃

摘 要 文章首先对飞机电气负载的主要类型进行简要介绍，在此基础上對飞机电气负载管理系统的实现方式进行论述。期望通过本文的研究能够对飞机供电系统可靠性的提升有所帮助。

【关键词】飞机 电气负载 管理系统 设计实现

1 飞机电气负载的主要类型

1.1 按重要程度分类

飞机电气负载的类型相对较多，按照负载在飞机上的重要程度可将其分为飞行负载和任务负载，其中飞行负载又分为关键和非关键两种，前者是确保飞行安全所需的用电设备，若是飞机在飞行的过程中，这些设备因故障问题而失效，轻则会导致飞行任务中止，严重时可能造成飞机损毁，故此，该负载必须有冗余备份；后者则是指除关键飞行负载以外的其它用电设备。任务负载是飞机完成特定任务所需的用电设备，如果这部分设备的功能失效，飞机将无法完成预先设定好的任务。

1.2 按用电类型分类

根据用电类型的不同，可将飞机负载分为直流和交流两类，前者是指由28V直流汇流条进行供电的负载；后者则是指由115V或400Hz交流汇流条进行供电的负载。

1.3 按供电对象分类

根据供电对象的不同，可将飞机电气负载细分为两类，一类是大功率负载另一类是一般负载。前者具体是指直流电流大于15A、交流电流大于7.5A的负载，它们全部由主配电中心的汇流条通过机电式功率控制器进行直接供电；后者则是指直流电流小于15A、交流电流小于7.5A的负载，它们由电气负载管理中心的汇流条通过固态功率控制器进行供电，飞机上的绝大部分负载归属于此种情况。

2 飞机电气负载管理系统的实现方式

2.1 系统的总体方案

飞机上的电气负载管理系统需要为关键飞行和关键任务负载提供电能，由于这些负载对供电可靠性的要求较高，因此，要配备多个供电电源。如果电气远程终端出现故障，会导致电气负载管理系统无法为飞机上的全部负载进行供电，加之电气远程终端的可靠性并不是很高，所以本次设计决定采用双系统的方案，即配置两个电气负载管理系统对飞机上的全部负载进行供电，每个系统负责的负载数量相同。采用这种设计方法，除了可以降低电气负载管理系统的复杂程度之外，还能满足飞机对负载运行的可靠性要求。在飞机的整个配电系统当中，电气负载管理系统是较为重要的组成部分之一，其主要负责接收供电请求，并对负载与及汇流条的运行状态进行实时采集，通过解算之后，求出控制代码，再经由局部总线传给固态功率控制器，进而实现对负载供电的控制，为飞机上配电自动化的实现提供保障。电气负载管理系统的控制如图1所示。

2.2 系统功能模块的设计与实现

本文所设计的系统采用模块化的设计思路，整个系统由以下模块组成，即电源、电气远程终端、负载监控和通信。

2.2.1 电源模块

在该系统中，电源具有非常重要的作用，具体设计时，除了要确保功率符合系统运行需要之外，还应对电平及抗干扰等问题予以充分考虑。电源模块单独置于一块板卡上，利用总线与底板总线进行连接，为系统的其它模块进行供电。经过技术经济性比选之后，最终选定Vicor公司出品的电源模块，其采用的是当前较为先进的零电流开关技术，工作效率可以达到90%左右，可靠性高。

2.2.2 电气远程终端

该模块是飞机电气负载管理系统的重要组成部分之一，是系统的智能处理中心。在该模块的设计中，选用了国内某公司自主研发的产品，Gene-4312模块，其最高运行速率能够达到3000MHz，内存可扩展，由看门狗定时器，自带16位PC/104插槽。

2.2.3 负载监控模块

该模块主要是从电气远程终端获得固态功率控制器的控制输入及其相关的状态信息，并将之传送给PSP。在该模块的设计中，固态功率控制器单板是关键。固态功率控制器简称SSPC，它是一种无触点的开关设备，可取代继电器，响应速度快、电磁干扰小、使用寿命长是其较为突出的优点。本次设计选用了国内某公司自主研发的MASPC115M系列SSPC。

2.2.4 通信模块

该模块主要负责对PSP发出的命令数据进行接收，并将系统的状态信息传给PSP。飞机上最为常用的系统总线有两类，即ARINC429和MIL-STD-1553B，前者在商用运输机中的应用较多，后者在军用飞行器中的应用较为广泛，这是因为后者的容错性更高。因此，本次设计决定采用MIL-STD-1553B作为通信模块。

2.2.5 机箱

本系统采用的是封闭式结构的机箱，内部为总线底板+功能板卡的布局形式。机箱上自带通风设备，风扇分布于机箱底侧向上吹风，由此可以使机箱内部所有功率器件的散热性得到有效保证。同时，该机箱的电磁兼容性较高，并且具有良好的可扩展性，便于板卡的更换。

2.3 系统软件设计

本系统的软件设计采用的是结构化设计思路，系统的软件分为执行和应用两个部门，前者主要是为系统提供一个多任务的运行平台，后者则是以前者为基础，对飞机的电气负载进行控制与管理，并与PSP进行通信。本系统选用的是实时操作系统，由于该系统的内核源代码公开，因此，能够按照实际需要对代码进行修改，从而使应用变得更加灵活。系统的CPU为PC104，执行软件在DOS上运行，无需开发BSP，简化了软件设计流程。

3 结论

综上所述，飞机电气负载管理系统的设计是一项较为复杂的工作，由于其中涵盖的内容较多，一旦某个环节或是细节出现问题，都可能对系统的性能造成影响。为此，必须对系统功能模块的设计予以重视，这是确保系统稳定、可靠运行的前提，也是各项功能发挥的基础。

参考文献

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作者单位

沈阳飞机工业（集团）有限公司 辽宁省沈阳市 110850endprint