某空中飞行平台加改装配电方案浅析

吕安博 张琦 薛斌

摘 要：文章分析了某空中试验平台现有的加改装配电方案的优缺点，并就其缺点重新设计了一种配电方案，改进后的方案，经过原理验证、地面试验和空中验证等环节后，取得了成功，达到了设计目的，取得了预期效果。该方案的成功对今后的改装配电方案设计有着重要的借鉴意义。

关键词：空中试验平台;飞机改装;配电方案

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）20-0064-02

0 引言

飞机改装配电系统是各项科研试飞任务中不可缺少的一个非常重要的工作环节，改装的配电系统要将飞机电源系统的电能传输并分配至机载测试用电设备。同时，还必须具有系统出现故障时，防止故障蔓延影响原机电源系统的控制与保护功能。因此，配电系统的改装，关系到被改装飞机的飞行安全，是一项责任重大、风险极高的工作。

现就某空中实验平台的配电方案进行分析，就其不足之处，提出改进设想。

1 现有配电系统的分析

1.1 技术要求

本次改装的电源系统根据各负载的用电情况，提出如下技术要求：（1）电源种类分别为28VDC电源、单相115V/400HzAC电源、单相220V/50HzAC电源。（2）28V直流电共计2KW。（3）单相115V/400HZ交流电共计6KVA。（4）单相220V/50HZ交流电共计4KVA。（5）因本次任务的重要性，测试系统要求采用双余度供电方式。

1.2 整体分析

此次加改装设计方案是，从飞机上引取28VDC电源给测试设备使用，测试所需的单相115V/400HzAC电源、单相220V/50HzAC电源均通过加装的逆变器从机上28VDC电源转换得到。

为了不额外增加飞行员的空中操作，减轻飞行员的工作负担，本套系统抽引了飞机上的自动断电信号，实现故障状态下的自动断电。

此次测试设备均为双备份，既当一套设备出现故障时，电源配电系统能够通过操作切换至另一套设备。故两套设备相互独立但不可以同时工作。同时为了防止误操作导致互为备份的两套系统同时工作，使用继电器、接触器等控制元件，控制两套设备不能同时上电，避免了两套设备同时工作功率过大，超过飞机电源剩余功率，影响飞行安全。

1.3 具体分析

图1为用电设备的配电原理图。

为了能以最简便的方式自主切断测试系统电源，分别在驾驶舱和测试开关盒上，设置了“测试系统总开关”，做到驾驶员和测试工作人员都能够方便地控制改装系统电源的通断。

在“机上供电信号”存在的情况下，通过“220V逆变工作开关”、“115V逆变工作开关”和“直流28V电源开关”可以控制测试各系统的通/断电。“220V逆变转换继电器”和“115V逆变转换继电器”使得互为备份的两套设备不能同时工作，通过“115V逆变转换开关”及“220V逆变转换开关”来选择需要其中的哪一套设备工作。

配电系统中，各级配电线路的输入输出端均设有保险、控制装置，保护线路的同时方便操作人员控制。电源指示灯的设置可以直观地反应各路电源的工作情况。

2 此套配电系统的优缺点分析

2.1 优点分析

（1）本次改装系统引电控制引取了飞机的自动断电信号，实现了飞行员的无忧操作设计，即飞机故障状态下的“自动断电设计”，使飞行员和测试人员可以“无忧”操作。（2）本次改装配电系统与飞机电源系统之间、改装配电系统各路电源的输入输出端均有隔离保护措施，防止了改装供电系统故障影响原机供电系统正常工作。（3）通过设计控制两套互为备份的设备不能同时供电，解决了两套设备同时工作功率过大，超过飞机电源剩余功率会影响飞行安全的问题。（4）本次设计均采用机械式电连接器，增强了系统的可靠性。（5）在驾驶舱和测试开关盒上设置了“测试系统总开关”，使飞行员及测试人员操作更加方便。

2.2 缺点分析

（1）该系统两台互相切换工作的逆变器，若输出端的两路断路器同时闭合，虽然只有一台逆变器工作，但输出的115V/220V电源会反向加至另一台逆变器输出端。这种工作模式造成系统的安全性大大降低。设计人员考虑后在测试系统操作规程上注明，切换两台互为备份的逆变器时，必须先断开先前工作的逆变器输出端断路器，然后才能闭合另一台的断路器，两个断路器不允许同时闭合。这样繁琐复杂的操作流程，不利于高效地开展飞行任务。（2）每次飞行前，测试人员需要检查和记录逆变器输出端四个断路器的通断情况，增加了飞行准备时间，增加了工作量。（3）在空中空勤人员需要转换电源时，无法做到一键切换。这样复杂的操作流程增加了空勤人员的工作负担。（4）操作流程的复杂性，增加了操作错误的概率，严重影响到系统的安全性。

3 对该配电方案的改进

针对上面的缺点，将配电方案作如下改进，以220V逆变电源的转换线路为例，改进后的配电系统原理图如图2所示。

改进后的配电系统中：（1）220V逆变电源1和220V逆变电源2的配电线路完全隔离，“220V逆变转换继电器NO.1”和“N0.2”同步控制逆变电源的输入端（28VDC）和输出端（220V/50HzAC）电源，当一台逆变器的输入端加电时，则只有这台逆变器的输出端电源可以供至用电设备，而另一台逆变器的输入、输出端线路均为断开状态，解决了未工作的逆变器反向加载电压的问题。（2）取消了输出端的逆变器，测试人员飞行准备期间不需要复杂繁琐的检查和记录，有利于高效地开展飞行任务。（3）利用“220V逆变转换开关”选择哪台逆变器工作，实现了一键操作，减轻了空勤人员的工作负担。（4）转换电源操作简单，大大降低了空勤人员误操作的概率，有利于高效地开展飞行任务。（5）逆变电源输出端的指示灯用来直观显示逆变器的工作状态及是否正常输出电源。

4 改进结果验证

经与设计人员沟通，设计员认为改进后的系统在原理上可行，并且能够有效解决掉现有问题。改进方案得到了设计人员的认可后，进入地面试验阶段。

在地面经过导通确认、通电检查、功能调试等试验过程后，改进后的系统完全可以满足测试要求，并且彻底解决了逆变器反向加压等问题，电路转换也实现了一键切换功能。实现了设计目的，达到了改进的预期效果，地面试验取得成功。

地面试验成功后，装机验证与原机系统的兼容性、系统在飞机复杂电磁环境下的可靠性、系统布局的合理性等性能，经过十余架次近30小时的飞行验证以及调整后，改进的配电系统在安全性、可靠性、兼容性、操作便捷性、布局合理性等方面均达到了预期效果。飞行验证取得成功。

改进后的配电系统取得了相关技术人员的一致认可和好评。普遍认为改进后的配电系统在诸多方面都有大幅度的提升，提高了飞行试验的效率。

5 结语

电气配电系统是一种复杂程度高，专业性强，且直接与飞机系统相关联的关系到飞行安全的系统。在今后的工作过程中，还需及时与设计人员沟通、交流，及时反馈发现的问题。不断地加强理论学习，要在原理上吃透设计方案，理解设计意图，和设计人员一起不断完善我们的配电系统，打造一支技术、技能水平过硬的改装团队，提高我院飞行试验效率。

参考文献

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[2] 張志民.对电气自动化控制设备可靠性的认识[J].广东科技，2011（4）：200-201.

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