呂安博 張琦 薛斌

摘 要：文章分析了某空中試驗(yàn)平臺現(xiàn)有的加改裝配電方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并就其缺點(diǎn)重新設(shè)計了一種配電方案，改進(jìn)后的方案，經(jīng)過原理驗(yàn)證、地面試驗(yàn)和空中驗(yàn)證等環(huán)節(jié)后，取得了成功，達(dá)到了設(shè)計目的，取得了預(yù)期效果。該方案的成功對今后的改裝配電方案設(shè)計有著重要的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：空中試驗(yàn)平臺;飛機(jī)改裝;配電方案

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）20-0064-02

0 引言

飛機(jī)改裝配電系統(tǒng)是各項(xiàng)科研試飛任務(wù)中不可缺少的一個非常重要的工作環(huán)節(jié)，改裝的配電系統(tǒng)要將飛機(jī)電源系統(tǒng)的電能傳輸并分配至機(jī)載測試用電設(shè)備。同時，還必須具有系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，防止故障蔓延影響原機(jī)電源系統(tǒng)的控制與保護(hù)功能。因此，配電系統(tǒng)的改裝，關(guān)系到被改裝飛機(jī)的飛行安全，是一項(xiàng)責(zé)任重大、風(fēng)險極高的工作。

現(xiàn)就某空中實(shí)驗(yàn)平臺的配電方案進(jìn)行分析，就其不足之處，提出改進(jìn)設(shè)想。

1 現(xiàn)有配電系統(tǒng)的分析

1.1 技術(shù)要求

本次改裝的電源系統(tǒng)根據(jù)各負(fù)載的用電情況，提出如下技術(shù)要求：（1）電源種類分別為28VDC電源、單相115V/400HzAC電源、單相220V/50HzAC電源。（2）28V直流電共計2KW。（3）單相115V/400HZ交流電共計6KVA。（4）單相220V/50HZ交流電共計4KVA。（5）因本次任務(wù)的重要性，測試系統(tǒng)要求采用雙余度供電方式。

1.2 整體分析

此次加改裝設(shè)計方案是，從飛機(jī)上引取28VDC電源給測試設(shè)備使用，測試所需的單相115V/400HzAC電源、單相220V/50HzAC電源均通過加裝的逆變器從機(jī)上28VDC電源轉(zhuǎn)換得到。

為了不額外增加飛行員的空中操作，減輕飛行員的工作負(fù)擔(dān)，本套系統(tǒng)抽引了飛機(jī)上的自動斷電信號，實(shí)現(xiàn)故障狀態(tài)下的自動斷電。

此次測試設(shè)備均為雙備份，既當(dāng)一套設(shè)備出現(xiàn)故障時，電源配電系統(tǒng)能夠通過操作切換至另一套設(shè)備。故兩套設(shè)備相互獨(dú)立但不可以同時工作。同時為了防止誤操作導(dǎo)致互為備份的兩套系統(tǒng)同時工作，使用繼電器、接觸器等控制元件，控制兩套設(shè)備不能同時上電，避免了兩套設(shè)備同時工作功率過大，超過飛機(jī)電源剩余功率，影響飛行安全。

1.3 具體分析

圖1為用電設(shè)備的配電原理圖。

為了能以最簡便的方式自主切斷測試系統(tǒng)電源，分別在駕駛艙和測試開關(guān)盒上，設(shè)置了“測試系統(tǒng)總開關(guān)”，做到駕駛員和測試工作人員都能夠方便地控制改裝系統(tǒng)電源的通斷。

在“機(jī)上供電信號”存在的情況下，通過“220V逆變工作開關(guān)”、“115V逆變工作開關(guān)”和“直流28V電源開關(guān)”可以控制測試各系統(tǒng)的通/斷電。“220V逆變轉(zhuǎn)換繼電器”和“115V逆變轉(zhuǎn)換繼電器”使得互為備份的兩套設(shè)備不能同時工作，通過“115V逆變轉(zhuǎn)換開關(guān)”及“220V逆變轉(zhuǎn)換開關(guān)”來選擇需要其中的哪一套設(shè)備工作。

配電系統(tǒng)中，各級配電線路的輸入輸出端均設(shè)有保險、控制裝置，保護(hù)線路的同時方便操作人員控制。電源指示燈的設(shè)置可以直觀地反應(yīng)各路電源的工作情況。

2 此套配電系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)分析

2.1 優(yōu)點(diǎn)分析

（1）本次改裝系統(tǒng)引電控制引取了飛機(jī)的自動斷電信號，實(shí)現(xiàn)了飛行員的無憂操作設(shè)計，即飛機(jī)故障狀態(tài)下的“自動斷電設(shè)計”，使飛行員和測試人員可以“無憂”操作。（2）本次改裝配電系統(tǒng)與飛機(jī)電源系統(tǒng)之間、改裝配電系統(tǒng)各路電源的輸入輸出端均有隔離保護(hù)措施，防止了改裝供電系統(tǒng)故障影響原機(jī)供電系統(tǒng)正常工作。（3）通過設(shè)計控制兩套互為備份的設(shè)備不能同時供電，解決了兩套設(shè)備同時工作功率過大，超過飛機(jī)電源剩余功率會影響飛行安全的問題。（4）本次設(shè)計均采用機(jī)械式電連接器，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。（5）在駕駛艙和測試開關(guān)盒上設(shè)置了“測試系統(tǒng)總開關(guān)”，使飛行員及測試人員操作更加方便。

2.2 缺點(diǎn)分析

（1）該系統(tǒng)兩臺互相切換工作的逆變器，若輸出端的兩路斷路器同時閉合，雖然只有一臺逆變器工作，但輸出的115V/220V電源會反向加至另一臺逆變器輸出端。這種工作模式造成系統(tǒng)的安全性大大降低。設(shè)計人員考慮后在測試系統(tǒng)操作規(guī)程上注明，切換兩臺互為備份的逆變器時，必須先斷開先前工作的逆變器輸出端斷路器，然后才能閉合另一臺的斷路器，兩個斷路器不允許同時閉合。這樣繁瑣復(fù)雜的操作流程，不利于高效地開展飛行任務(wù)。（2）每次飛行前，測試人員需要檢查和記錄逆變器輸出端四個斷路器的通斷情況，增加了飛行準(zhǔn)備時間，增加了工作量。（3）在空中空勤人員需要轉(zhuǎn)換電源時，無法做到一鍵切換。這樣復(fù)雜的操作流程增加了空勤人員的工作負(fù)擔(dān)。（4）操作流程的復(fù)雜性，增加了操作錯誤的概率，嚴(yán)重影響到系統(tǒng)的安全性。

3 對該配電方案的改進(jìn)

針對上面的缺點(diǎn)，將配電方案作如下改進(jìn)，以220V逆變電源的轉(zhuǎn)換線路為例，改進(jìn)后的配電系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

改進(jìn)后的配電系統(tǒng)中：（1）220V逆變電源1和220V逆變電源2的配電線路完全隔離，“220V逆變轉(zhuǎn)換繼電器NO.1”和“N0.2”同步控制逆變電源的輸入端（28VDC）和輸出端（220V/50HzAC）電源，當(dāng)一臺逆變器的輸入端加電時，則只有這臺逆變器的輸出端電源可以供至用電設(shè)備，而另一臺逆變器的輸入、輸出端線路均為斷開狀態(tài)，解決了未工作的逆變器反向加載電壓的問題。（2）取消了輸出端的逆變器，測試人員飛行準(zhǔn)備期間不需要復(fù)雜繁瑣的檢查和記錄，有利于高效地開展飛行任務(wù)。（3）利用“220V逆變轉(zhuǎn)換開關(guān)”選擇哪臺逆變器工作，實(shí)現(xiàn)了一鍵操作，減輕了空勤人員的工作負(fù)擔(dān)。（4）轉(zhuǎn)換電源操作簡單，大大降低了空勤人員誤操作的概率，有利于高效地開展飛行任務(wù)。（5）逆變電源輸出端的指示燈用來直觀顯示逆變器的工作狀態(tài)及是否正常輸出電源。

4 改進(jìn)結(jié)果驗(yàn)證

經(jīng)與設(shè)計人員溝通，設(shè)計員認(rèn)為改進(jìn)后的系統(tǒng)在原理上可行，并且能夠有效解決掉現(xiàn)有問題。改進(jìn)方案得到了設(shè)計人員的認(rèn)可后，進(jìn)入地面試驗(yàn)階段。

在地面經(jīng)過導(dǎo)通確認(rèn)、通電檢查、功能調(diào)試等試驗(yàn)過程后，改進(jìn)后的系統(tǒng)完全可以滿足測試要求，并且徹底解決了逆變器反向加壓等問題，電路轉(zhuǎn)換也實(shí)現(xiàn)了一鍵切換功能。實(shí)現(xiàn)了設(shè)計目的，達(dá)到了改進(jìn)的預(yù)期效果，地面試驗(yàn)取得成功。

地面試驗(yàn)成功后，裝機(jī)驗(yàn)證與原機(jī)系統(tǒng)的兼容性、系統(tǒng)在飛機(jī)復(fù)雜電磁環(huán)境下的可靠性、系統(tǒng)布局的合理性等性能，經(jīng)過十余架次近30小時的飛行驗(yàn)證以及調(diào)整后，改進(jìn)的配電系統(tǒng)在安全性、可靠性、兼容性、操作便捷性、布局合理性等方面均達(dá)到了預(yù)期效果。飛行驗(yàn)證取得成功。

改進(jìn)后的配電系統(tǒng)取得了相關(guān)技術(shù)人員的一致認(rèn)可和好評。普遍認(rèn)為改進(jìn)后的配電系統(tǒng)在諸多方面都有大幅度的提升，提高了飛行試驗(yàn)的效率。

5 結(jié)語

電氣配電系統(tǒng)是一種復(fù)雜程度高，專業(yè)性強(qiáng)，且直接與飛機(jī)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的關(guān)系到飛行安全的系統(tǒng)。在今后的工作過程中，還需及時與設(shè)計人員溝通、交流，及時反饋發(fā)現(xiàn)的問題。不斷地加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)，要在原理上吃透設(shè)計方案，理解設(shè)計意圖，和設(shè)計人員一起不斷完善我們的配電系統(tǒng)，打造一支技術(shù)、技能水平過硬的改裝團(tuán)隊(duì)，提高我院飛行試驗(yàn)效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 周志敏，孫曉波.淺析電氣設(shè)備可靠性設(shè)計[J].電氣開關(guān)，2003（1）：113-114.

[2] 張志民.對電氣自動化控制設(shè)備可靠性的認(rèn)識[J].廣東科技，2011（4）：200-201.

[3] 梁相文.未來試飛新技術(shù)挑戰(zhàn)[M].北京：航空工業(yè)出版社，2014.