武甲

摘 要：飛機的電源系統(tǒng)是飛機上重要的功能系統(tǒng)之一，其作用是為整架飛機提供通訊、導航及操縱系統(tǒng)控制所需電能。飛機上能產(chǎn)生電能的設備組合（包括電源和電源調(diào)節(jié)、電源控制和電源保護設備）叫作飛機電源系統(tǒng)，電源系統(tǒng)有主電源、輔助電源、應急電源和二次電源。飛機上用來傳輸、分配、轉(zhuǎn)換和控制電能的導線和設備，稱為飛機配電系統(tǒng)或者飛機電網(wǎng)系統(tǒng)。本文簡述了通用飛機電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成優(yōu)點及針對SR20機型電源系統(tǒng)原理的介紹，重點是針對其在使用過程中出現(xiàn)的故障進行了原因分析和處理流程，并提出了在電源系統(tǒng)維護工作中的注意事項。

關(guān)鍵詞：電源系統(tǒng) 發(fā)電機 電瓶 MCU

中圖分類號：V44 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（b）-0011-02

1 飛機電源系統(tǒng)概述

飛機的電網(wǎng)系統(tǒng)主要由傳輸電能的導線和電纜、防止導線和設備受短路或超載危害的保護裝置、配電裝置、電源、用電設備的控制和轉(zhuǎn)換裝置及電源檢查儀表等組成?，F(xiàn)代飛機技術(shù)水平在快速地發(fā)展和提升，為了更好地完成飛行任務，更主要的是要保證飛行安全，需要大量地裝備先進機載設備。飛機上的大部分機載設備采用的都是電能工作。飛機的電源系統(tǒng)和飛機的配電系統(tǒng)總稱為飛機供電系統(tǒng)。飛機上的供電系統(tǒng)與飛機上用電的機載設備總稱為飛機電力系統(tǒng)。這些電力系統(tǒng)在飛機長時間的發(fā)展過程中都發(fā)揮了它們的作用，并在一段時間的使用維護中發(fā)現(xiàn)了它們的優(yōu)缺點。所以隨著飛機的發(fā)展各國和各個飛機生產(chǎn)廠都在研發(fā)和改進最理想的飛機供電系統(tǒng)。

從飛機發(fā)明至今，飛機電源系統(tǒng)有突出優(yōu)點的就是低壓直流供電系統(tǒng)充當飛機主電源。

（1）更容易實現(xiàn)飛機上多臺發(fā)電機和蓄電瓶的并聯(lián)供電，并保證在各種電源轉(zhuǎn)換中不會斷電，機載設備用電和傳輸電更安全可靠。

（2）直流電動機起動性能好，直流供電系統(tǒng)的操作和控制更簡單。

（3）直流的發(fā)電機也可以作為起動電動機使用，可以減輕飛機機載設備總重量。

（4）由于低壓直流電壓低，對各種機載用電設備、導線、插頭等設備是非常安全可靠的。

（5）低壓直流供電系統(tǒng)的原理和技術(shù)簡單，整體好維護，維護周期短維護費用低。

在通用航空中的中小型飛機，沒有較多的機載設備，不需要在很高的高空飛行和以很高的速度飛行，每臺發(fā)電機的功率都不高的情況下，低壓直流供電系統(tǒng)得到了最廣泛的使用。在這種條件下低壓直流供電系統(tǒng)是最理想和最適合的供電系統(tǒng)。

2 SR20飛機電源系統(tǒng)概述及常見故障

SR20飛機是美國西銳公司生產(chǎn)的主力機型。飛機電源系統(tǒng)是保證飛行安全的重要系統(tǒng)，為整架飛機包括發(fā)動機參數(shù)、飛行操縱控制、通訊、導航等提供可靠的電能。SR20飛機電源系統(tǒng)因為西銳公司生產(chǎn)飛機的時期不同，按飛機序列號劃分飛機電源系統(tǒng)也有很大的差異。本文主要介紹由兩臺發(fā)電機、兩個電瓶和一個MCU所組成的電源系統(tǒng)，并且對在平時的使用維護中出現(xiàn)的一般故障進行簡單的分析。本文對SR20飛機的電源系統(tǒng)作了簡單介紹，針對其在維護過程中出現(xiàn)的故障進行分析，并且明確電源系統(tǒng)維護工作中的注意事項。

SR20飛機配備的是28V直流電源系統(tǒng)，低壓直流供電更安全，更有效地保護機載用電設備。飛機電源系統(tǒng)是由兩臺直流發(fā)電機、兩個電瓶、一個MCU等組成。這套電源系統(tǒng)為飛機上的機載電子設備、發(fā)動機儀表、飛行儀表，燈光照明系統(tǒng)以及電氣操縱和飛行控制系統(tǒng)提供可靠的電能。SR20飛機配備的是28V直流電源系統(tǒng)，低壓直流供電更安全，更有效地保護機載用電設備。

2.1 飛機機載電瓶

SR20飛機機載電瓶由主電瓶（稱為1號電瓶）和備用電瓶（稱為2號電瓶）組成的。1號電瓶是24V，10A的鉛酸航空型電瓶。1號電瓶安裝在發(fā)動機艙內(nèi)防火墻的電瓶架上，并配備了防止電解液溢出的通風蓋。1號電瓶由駕駛艙飛行員面板BAT1開關(guān)獨立控制，當該開關(guān)在ON位時，接通、MCU內(nèi)部1號電瓶繼電器，將1號電瓶連接到主分配匯流條上。當2號電瓶或兩臺發(fā)電機發(fā)生故障時就作為應急電源使用，可以為飛機上所有的機載設備供電。當1號發(fā)電機不發(fā)電時，1號電瓶還為著陸燈和空調(diào)提供電源。1號電瓶為飛機起動機供電來起動發(fā)動機。

2號電瓶是免維護的全密封鉛酸充電電瓶，由兩個12V、7A時的電瓶串聯(lián)在一個盒子內(nèi)提供24V直流電。2號電瓶安裝在行李艙隔框后，2號電瓶由駕駛艙飛行員面板BAT2開關(guān)獨立控制。當該開關(guān)在ON位時，接通位于安裝2號電瓶盒子旁邊的繼電器，將2號電瓶通過MCU連接到斷路器。2號電瓶主要用來為基本設備匯流條供電?；驹O備匯流條分配電源到警告燈、備用的電動地評儀、PFD、GIA1、失速警告和2號發(fā)電機等。

2.2 飛機發(fā)電機

SR20飛機的發(fā)電機一共有兩臺，兩臺發(fā)電機都是三相交流發(fā)電機，每臺發(fā)電機的內(nèi)部都有整流器，用兩個二極管整流每一相的輸出電流。二極管起到阻止反向電流的作用。其中1號發(fā)電機安裝發(fā)動機右前部，由皮帶連接螺旋槳傳動。主要是在發(fā)動機低轉(zhuǎn)速下為飛機整機供電，空調(diào)系統(tǒng)全程都是由1號發(fā)電機來供電，1號電瓶只由1號發(fā)電機來充電。2號發(fā)電機安裝在發(fā)動機后部，固定在發(fā)動機齒輪箱上，由齒輪傳動。主要是在發(fā)動機高轉(zhuǎn)速下為飛機整機供電。當飛機發(fā)動機處于低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下時由1號發(fā)電機供電，當轉(zhuǎn)速不斷地升高2號發(fā)電機開始發(fā)電，1號發(fā)電機漸漸地退出工作不發(fā)電或者只給1號電瓶充電和給空調(diào)供電。當轉(zhuǎn)速降低接近慢車轉(zhuǎn)速時2號發(fā)電機退出工作并不發(fā)電，此時只有1號發(fā)電機為整機供電。每臺發(fā)電機的輸出電壓取決于發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)電機的設計和發(fā)電機所承擔的負載數(shù)量。無論在任何時候，只要由一臺發(fā)電機因轉(zhuǎn)速過低或者故障或者發(fā)電機開關(guān)未打開，只要發(fā)電機沒有工作，駕駛艙的顯示器上會出現(xiàn)警告信息，并且可以明確地顯示是哪臺發(fā)電機沒有工作。當2號發(fā)電機不工作，1號發(fā)電機將通過1號主分配匯流條向基本設備匯流條供電。當1號發(fā)電機不工作，2號發(fā)電機將通過2號主分配匯流條向基本設備匯流條供電。所有電能來源中只要有一個保持正常，基本分配匯流條就能為所有關(guān)鍵的飛行儀表和重要機載設備提供連續(xù)的電源。在駕駛艙斷路器板上，兩臺發(fā)電機有各自的5A斷路器，用以保護發(fā)電機，提高了飛機電源系統(tǒng)的可靠性和安全性。endprint

2.3 MCU

MCU是西銳飛機電源系統(tǒng)的核心部件也是最重要的部件，在MCU中控制1號發(fā)電機、2號發(fā)電機、起動機、著陸燈、外接電源等。MCU內(nèi)部包括的部件有：集成電路板、著陸燈保險、1號電瓶繼電器、地面電源繼電器、起動繼電器、各個供電線路的保險、1號發(fā)電機、2號發(fā)電機的勵磁模塊等。1號發(fā)電機和2號發(fā)電機的勵磁模塊通過調(diào)節(jié)輸入發(fā)電機的勵磁電壓來自動控制調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出電壓，兩個勵磁模塊所設置的最大輸出電壓不同：2號發(fā)電機輸出電壓高于1號發(fā)電機輸出電壓。兩個勵磁模塊不可互換。勵磁模塊還提供過壓保護，1號發(fā)電機輸出電壓被調(diào)節(jié)在28V，2號發(fā)電機輸出電壓被調(diào)節(jié)在28.75V。1號發(fā)電機用100A保險絲保護，2號發(fā)電機用80A保險絲保護。飛機在正常運轉(zhuǎn)時，1號發(fā)電機對1號主分配匯流條供電，2號則對2號主分配匯流條供電。兩個主分配匯流條間通過80A保險絲和一個二極管相連，此二極管阻止2號發(fā)電機向1號主分配匯流條供電。

MCU在飛機電源分配中起到關(guān)鍵作用，其內(nèi)部的1號、2號主要分配匯流條和基本分配匯流條，分別向斷路器板的相關(guān)匯流條供電?；痉峙鋮R流條通過兩個50A保險絲接受1號主要分配匯流條和2號主要分配匯流條電源，通過30A保險絲向斷路器板的重要匯流條1和重要匯流條2供電。1號主要分配匯流條通過100A保險絲接受1號發(fā)電機電源，并通過一個7.5A保險絲向著陸燈直接供電，通過兩個30A保險絲向斷路器板的電子設備匯流條1、電子設備匯流條2和主匯流條3供電。2號主要分配匯流條通過80A保險絲接受2號發(fā)電機電源，并通過30A保險絲向斷路器板的主匯流條1、主匯流條2和不重要匯流條供電。1號電瓶、2號電瓶、1號發(fā)電機、2號發(fā)電機都可為基本分配匯流條供電。

2.4 電源系統(tǒng)常見故障分析

（1）機載電瓶電壓低，①機載1號電瓶電壓低，當?shù)孛嬗秒姇r間過長或者短時間內(nèi)起動次數(shù)過多，導致1號電瓶虧電，可以通過鏈接地面電源為1號電瓶充電，如果充電無效就只能更換1號電瓶。②1號電瓶不能斷電，關(guān)閉1號電瓶開關(guān)，飛機仍處在供電狀態(tài)。這是是由于起動時產(chǎn)生的電流過大，造成1號電瓶繼電器觸點粘連，使得供電線路一直處于閉合狀態(tài)。③2號電瓶電壓低可直接更換。

（2）任意一臺發(fā)電機不發(fā)電。主要表現(xiàn)為飛機發(fā)電機相應的電流表指示為零。造成發(fā)電機不發(fā)電的原因是多種多樣的，主要的原因有：①發(fā)電機本體故障，發(fā)電機內(nèi)部短路，發(fā)電機內(nèi)部碳刷磨損超標，發(fā)電機內(nèi)部勵磁電阻過大等，都會造成發(fā)電機本身不發(fā)電。這種情況就需要更換發(fā)電機。②發(fā)電機勵磁線無電壓，勵磁線沒有電壓就無法給發(fā)電機提供激磁所需必要磁場，這種情況有可能是勵磁模塊本體故障，勵磁接線松動或者斷開，發(fā)電機斷路器故障，發(fā)電機開關(guān)故障或者MCU內(nèi)部故障。這種情況就需要更換發(fā)電機勵磁模塊或者通過測量線路來判斷是那個地方出現(xiàn)了故障。③相應的發(fā)電機斷路器跳出，是因為發(fā)電機勵磁線有短路或者發(fā)電機承受的負載過大，可適當減少負載。

（3）MCU常見故障。①勵磁控制模塊故障，1號、2號發(fā)電機分別對應各自的勵磁控制模塊燒壞，更換時必須注意，兩臺發(fā)電機的勵磁模塊不可混用。②保險絲燒，可根據(jù)故障情況，查找對應的保險絲并更換。③MCU內(nèi)部電路故障，更換MCU。

3 結(jié)語

目前SR20機型在我國數(shù)量相對較少，在相關(guān)領(lǐng)域研究并不多。通過本文對SR20飛機的電源系統(tǒng)的介紹，特別對其在使用過程中出現(xiàn)的故障進行了分析，并提出了在電源系統(tǒng)維護工作中的注意事項，供大家在日常維護工作中參考。

參考文獻

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

[2] CONCORDE，電瓶部件維護手冊[S].

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