飞机电气综合控制系统的仿真方法研究

张元诚，高阳

[摘    要]阐述了飞机电气综合控制系统的应用特点和发展方向，包括遥控配电方式、电器多路传输方式在内的两种飞机电气综合控制系统与管理技术，飞机电气综合控制系统的结构方式和应用功能，进而分别从电源系统控制、输配电系统控制、电气负载自动管理等方面分析飞机电气综合控制系统的具体应用，并对故障检测进行研究，旨在充分发挥飞机电气综合控制系统的自身功能，改善飞机性能，保证运行效果。

[关键词]飞机电气综合控制系统;仿真方法;遥控配电方式

[中图分类号]V242 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）02–00–03

Study on Simulation Method of Aircraft Electrical Integrated Control System

Zhang Yuan-cheng，Gao Yang

[Abstract]The article first expounds the application characteristics and development direction of the aircraft electrical integrated control system， the two types of aircraft electrical integrated control systems and management technologies including the remote control power distribution method and the electrical multiplex transmission method， and the structure of the aircraft electrical integrated control system. methods and application functions， and then analyze the specific application of the aircraft electrical integrated control system from the aspects of power system control， power transmission and distribution system control， and electrical load automatic management， etc.， and study the fault detection， aiming to give full play to the aircraft electrical integrated control system. It can improve the performance of the aircraft and ensure the operation effect.

[Keywords]aircraft electrical integrated control system; simulation method; remote control distribution method

伴随着现代信息技术的应用和普及，飞机系统也开始改进技术和功能，慢慢朝向数字化的方向演进，飞机性能不断提升，机载用电设备更加丰富，在一定程度上便于实现负载自动功能，但是这也对机载电源系统自身的供电质量提出较高要求，需要加强技术研究，着力提升系统性能。

1 飞机电气综合控制系统的应用特点和发展方向

飞机电气综合控制系统作为一种新型配电系统，不同于以往的管理方式，基于计算机技术，始终以计算机为操作中心，将多路数据总线整合到一起，同时加以固态功率控制器，抑或运用混合式功率控制器，切实提高飞机电气系统的供电质量，更好地完成飞行任务，改善飞机性能。

飞机电气综合控制系统具有多方面的应用特点：①飞机电气综合控制系统可以实现负载自动管理的职能，不仅提高了电源利用率，还在一定程度上改善供电品质。应用飞机电气综合控制系统，可以协调功率，处理用电设备所用功率、电源供给所用功率，使得功率性能可以保持在稳定状态下，无论是加载，还是卸载，整体操作都更加有序和稳定，不同于以往多个大容量同时操作的形式，避免同时突加或者同时突卸，整体供电品质都可以增强，有效减轻飞行人员的工作负担，避免人工操作，还可以相应减少由于误操作造成的事故问题，直接缩短负载监控时间[1]。②飞机电气综合控制系统自身电网质量较小，可以实现容错供电。借助飞机电气综合控制系统，控制线数量减少、路径变短，即使在系统运行期间出现设备故障，往往也不会影响到供电功能，用电设备依旧可以保持穩定运行状态。③飞机电气综合控制系统基于内部的固态功率控制器能够更好地保障电路性能，可以接通断开负载，即使出现电路故障，也不会影响到电路稳定性。通常而言，飞机电气综合控制系统的保护作用，则主要是借助直流检测电流完成。还可以实现自检测，不仅可以完成地面维护自检，还可以实现飞行中周期性自检，更好地保障飞机出勤性。飞机电气综合控制系统的应用，不同于以往，整个功能操作更加简单直接，飞行人员无需费力操作，便可以借助计算机实现负载自动控制和管理，不仅减轻飞行人员的工作负担和压力，还相应改善飞机电气综合控制系统性能，提高飞行稳定性。

2 飞机电气综合控制系统与管理技术

2.1 遥控配电方式

传统配电整合所有电力，进而将电力一同进行传输，直接传送到驾驶舱内，之后便可以在驾驶舱内转移电力，直接传送到机身中部。遥控配电则是在常规配电方式的基础上，直接对其中部分电力进行遥控处理，机身中部作为配电中心，直接可以借助遥控断路器，完成后续操作，不仅可以转换负载，还可以保护配电布线，最终实现电缆重量的降低，切实保障飞机运行稳定和安全[2]。

2.2 电器多路传输方式

近年来，技术发展迅速，电器多路传输方式也开始得到了更为广泛的应用。电器多路传输方式由多个部件共同组建形成，不仅包括数据处理器和显示/控制设备，同时还有远程终端，最终实现全方位的电气控制和管理。不同于遥控配电方式，电器多路传输方式配电线路数量极大减少，可以更好地保障配电系统安全性和稳定性，直接借助显示屏操作，也能够相应增加机舱操作空间，提高工作效率。

3 飞机电气综合控制系统的结构方式和应用功能

3.1 结构方式

在技术发展的大背景下，传统的继电器和接触器，逐渐被新型的固态器件所替代，整个功能操作更加直观和方便，直接运用计算机便可以完成飞机电气综合系统的性能控制。不同于既往离散信号控制线的配电方式，固态配电方式可以直接整合多路传输数据，借助数据总线直接进行各种信号的传递，直观查看飞机状态信息。在飞机电气综合系统中，同时设置固态功率控制器，固态功率控制器则起到性能保护的作用，可以直接保护各种用电设备，使得工作人员在座舱综合显示装置便可以直观查看飞机电气综合控制系统的具体信息。如果从非综合总线结构的方向进行分析，可以直接断开电气系统与航空电子系统，在保证电气系统与航空电子系统数据可靠性的同时，使得系统数据同时保持独立性，这样也就可以更好地保障系统运行安全可靠。但是如果是非综合总线系统，则需要运用更多接口和模块，相应敷设线路，这样设置则可以在一定程度上提升结构的复杂性和多变性。如果从综合总线结构的角度进行分析，当处于系统运行期间，不同于非综合总线系统，可以直接将电气系统、航空电子系统进行连接，使得电气系统和航空电子系统可以更好地发挥效用，飞行人员也可以直接借助航空电子系统，运用控制系统控制电气系统，将原本复杂混乱的路线变得更加清晰，整体操作也更加简单。但是采用综合总线结构，由于将电气系统和航空电子系统连接到一起，也就在一定程度上造成系统相互重叠的状况，虽然会增大系统影响力，但是对单一系统的研究过少，难以实现深入拓展。如果是分层总线结构，还在其中专门设置数据线，借助数据线，便可以相应连接航空电子系统。分层总线系统的显著优势便是可以减少通信总量，这样一来，可以有效破除单一系统研究不够深入的问题，无需任何条件，便可以完成系统的拓展和延伸[3]。并且，也可以同步消除航空电子系统和电气系统的统一性，使得航空电子系统、电气系统都可以更加稳定可靠的运行。需要注意的是，这种系统的缺点则在于自身数据总线设置过多，相应造成成本增大。

3.2 应用功能

飞机电气综合控制系统具有多方面的应用功能。内部的负载自动控制，借助既有的固态功率控制器，可以直接高效连接电源，如果遇到特殊危险情况，负载自动控制便会自动断开电源，保证系统安全性。飞机电气综合控制系统的负载自动控制功能，则是借助预先设置好的应用程序，使得后续功能操作可以直接按照程序完成供电情况的配置工作。与此同时，电气控制系统和管理系统具有电源自动管理的功能。电源自动管理用于全面控制电源发电量，保证电源能够保持在稳步运行的状态，通常而言，全面控制发电量主要呈现为两种方式：①用于加大发电量，在系统检测期间如果识别电能缺少情况，则会相应调取电源，完成电能补充，实现电源发电量的增加。②用于协调发电量，从而保证供电稳定性和可靠性，在系统检测期间如果识别发现电量较为充足，抑或是识别发现电能超出标准，并不需要额外补充电源，只需要借助系统完成电能调配，转移超出标准的电能，实现发电量的全面控制，提升供电性能。此外，在飞机电气综合控制系统中，还可以实现故障保护的功能。故障保护作为一项基本应用功能，则主要适用于电气系统故障时。如果飞机电气综合控制系统出现故障，电气系统便会自动启动故障保护功能，对各种故障进行自动保护，甚至还可以起到故障隔离的作用，避免单一系统故障影响到其他安全区域，以保证全体区域的安全性，并且基于故障保护功能，在飞机运行期间，也可以更好地保障飞机运行的稳定性，实现飞机安全保护的职能，全面提升飞机供电安全性。

4 飞机电气综合控制系统的具体应用

4.1 电源系统控制

飞机电气综合控制系统较为突出的表现便是电源系统控制。微处理器的数字式发电机控制系统自身性能更加稳定，无论是控制功能，还是保护功能，都更加方便和直观，还可以完成故障检测、故障隔离、总线通讯等多个功能，可以更好地保障电源系统的性能，不仅优化电源系统的自动化管理程度，还可以显著提升电源系统的可维护性。同时，也正是借助微处理器的数字式发电机控制系统，直接和供电系统处理机进行通信连接，传送电源状态和故障信息，在硬线方面，同时进行连接，直接传送工作状态信号，整体功能稳定，不受外部干扰。无论是变压整流器的控制，抑或是故障信号输出，均是由电气综合控制系统的直流控制保护专门完成，功能稳定，不受外部控制。外部电源监控装置则主要用于监控外部电源，从外部电源的实际应用情况出发，如果检测发现外部电源参数并未达成基本要求，为了保护飞机上其他用电设备的安全性和稳定性，则不能进行外部电源的连接，如果在外部电源正常运作期间，检测发现电源特性已经超出标准范围，则需要在第一时间应用外部电源监控装置直接断开交流外部电源。对于外部电源监控装置和供电系统处理机，本身也保持着逻辑关系，进行通信交联，外部电源监控装置可以直接将各种电源状态信息和故障信息进行传送，使得供电系统处理机及时接受信息，完成后续处理[4]。

4.2 输配电系統控制

输配电系统控制用于电能传输和电能分配。现如今，飞机用电设备不断增多，功率负载不断增多，如果依旧采用传统的配电方式，不仅会增大配电系统负担，也会增大驾驶员的工作压力，采用输配电系统控制，则可以显著提高系统可靠性，消除多余的离散信号控制线，更好地保障供电质量。

4.3 电气负载自动管理

在飞机电气综合控制系统中，同时带有负载自动管理的功能，在飞机的多个部位，基于飞机实际运行情况和运行阶段控制负载。通常，如何设置负载管理优先级，不仅需要考量发电机数目、发电机容量，同时还需要考虑飞机运行状态、负载类型和功率要求。每一个固态功率控制器，都需要相应按照预先设定好的内容，完成整体操作和系统运行，对于逻辑控制方程，任何一个条件信息，都可以更加直观地显示包括电源系统状态、电气负载状态在内的各种数据信息，都可以同步传输到远程配电装置，基于供电系统处理机的作用，便相应寻址采集信息，完成负载电源请求方程的求解。最终求得的解，便可以在多路数据总线的作用下，完成数据传送，一同传输到远程配电装置。需要注意的是，如何控制电气负载，不仅需要考量电源请求信号，同时还需要对电气负载的故障情况进行综合考量，将飞机电源系统工作状态、电气负载管理情况整合到一起，

5 飞机电气综合控制系统的故障检测

5.1 常见系统故障

通常，基于不同的划分方式，可以将飞机电气故障划分为不同的类型。如果从丧失工作能力的角度进行分析，对于那些已经丧失工作能力的飞机，基于丧失程度，可以划分为局部故障和完全故障两种。对于出现局部故障的飞机，则是失去部分能力，但是依旧可以保持正常运行状态，电能也处于稳定状态。对于出现完全故障的飞机，則是完全失去工作能力，飞机无法正常运转。如果从发生后果的角度进行分析，对于那些产生严重后果，给飞机造成重大损害，甚至造成人员伤亡的故障，则可以将其称之为致命故障[5]。对于那些产生较大故障且无法彻底排除的完全故障，则可以将其称之为严重故障。对于那些在飞机日常运行期间极易出现可以排除的故障，则可以将其称之为一般故障。

5.2 系统故障测试

飞机电气综合控制系统故障类型多样，大多出现在电源系统和配电系统中。如果是电源系统，则可以从电源构型设计情况进行分析，主电源不仅包含发电机控制器、发电机，同时还有各种大功率开关器件。如果是配电系统，则可以从项层构型进行分析，配电系统内部往往存有多个固态配电装置，同时还带有大功率开关器件和智能汇流装置等设备。如果由于飞机改型需要，相应更改飞机内部软硬件设备，则需要运用总线连接故障测试平台，观察整个系统响应过程。在故障测试期间，主控台则可以直接针对飞机电气综合控制系统的故障类别，为启动故障输入，按照不同的故障模式完成故障测试。在主控台中，还可以相应完成故障节点电流电压等数据信息的采集、分析、监测等功能，基于波形和状态指示灯，便可以直接呈现飞机状态信息，完成整个故障测试的职能。

6 结束语

对飞机电气综合控制系统的仿真方法展开分析具有至关重要的意义。现如今，我国不断改进技术手段，使得飞机电气综合系统的性能有所改善，需要不断加强飞机电气综合控制系统的研究，有效应对系统故障，明确运行状态，从而更好地保障飞机飞行安全稳定。

参考文献

[1] 门佳男.飞机电气系统技术的分析与解读[J].中国航务周刊，2021（27）：54-55.

[2] 杨刚.民用飞机电气系统飞行剖面设置及系统显示控制装置的设计与实现[J].航空科学技术，2020，31（9）：5.

[3] 燕中山，金城.飞机电气系统控制与管理技术分析[J].科技风，2020（5）：1.

[4] 孙浩濛.探析飞机电气系统控制与管理技术[J].产业科技创新，2019（34）：123-125.

[5] 贾凯.浅析飞机电气系统的故障诊断方法[J].设备管理与维修，2019（14）：2.