李志豪

摘  要：随着科技的进步与社会的发展，飞机在军事、运输与通行等方面扮演着日益重要的角色，飞机电源系统作为飞机运行的重要基础，是全机用电设备安全稳定运行的主要支撑，直接关系到了飞机的飞行安全和任务执行。因此，加强飞机电源系统的维护深度和维护水平是迫切且必要的。本文以某恒频交流主电源飞机为例，提出了电源系统的维护措施与手段。

关键词：飞机电源系统;维护;恒频交流主电源

1 飞机电源系统现状

1.1 低压直流主电源

低压直流电源系统是最早使用的飞机主电源系统之一。该类型电源的工作原理是：由航空发动机带动有刷直流发电机运转，通过配套电压调节器，调整发电机转子的励磁电流，进而调整发电机输出电压，使之稳定在一定范围内。低压直流电源系统组成较为简单、运行传动方式相对可靠;但受制于有刷直流发电机与航空发动机的传动效率和大量有寿件的使用，系统的输出功率相对较低，系统维护周期较短;更因输出电压较低，导致其二次配电端较为臃肿，严重限制飞机飞行性能，难以满足现代大型飞机的使用需求。

1.2 恒频交流主电源

恒频交流电源系统是当前应用最为广泛的飞机主电源系统。其工作原理是：通过恒速传动装置将航空发动机与三级无刷交流发电机连接，进而保证三级无刷交流发电机以一个较高的频率稳定运转。由于恒速传动装置和三级无刷交流发电机结构复杂且精密，配合度要求较高，非常考验工业生产水平，维护使用也较为复杂;后期出现了变速恒频交流电源，但由于该系统对于功率电子器件的耐受力和可靠性要求过高，导致其环境适应性和过载承受力较差，未能广泛应用。

1.3 变频交流主电源

变频交流电源系统取消了恒速恒频交流电源系统的恒速传动装置和变速恒频交流电源系统的电子转换器，极大程度上降低了飞机电源系统的复杂程度，使系统可靠性和维修性得到较大的提升，其较高的电机转速和较大的输出功率造成的机械强度不足和散热条件苛刻随着材料学和电力电子技术的进步得到顺利解决。

1.4 高压直流主电源

随着飞行控制技术和电力电子技术的飞速发展，人们对于飞机的期待也由之前的“飞起来”转变为“安全、舒适、功能”;航电系统设备的发展与应用，在为飞机提升科技水平和安全保证的同时，也带来了大量的非线性负载用电需求;机电系统、照明系统等关键系统的主要用电设备也由于电子器件的广泛应用而由之前的线型负载发展为非线性负载。基于此种情况，高压直流电源系统得到了前所未有的重视，并随着无刷直流发电机和电动机技术、智能配电技术的突破得到发展。

2 飞机电源系统的使用与维护

2.1 主交流电源系统的使用与维护

该型号主电源为恒速恒频交流电源系统，由两台额定电压为115V/400Hz、额定容量60kVA的三级无刷交流发电机并联组成;接通发电机开关后，控制器接通发电机调压器、调频器和恒速传动装置电磁活门;通过调整激磁电流调节发电机的输出频率，并建立电压;控制器内部的电压敏感电路检测发电机线电压，在達到一定门限时接通发电机接触器，使发电机入网，为机上交流汇流条供电。

系统工作过程中，通过机上电源控制设备对其供电电压和频率、供电电流进行监控，当控制器检测到系统出现过/欠压、过/欠频和差动信号时，切断发电机接触器，使发电机和机上电网断开，防止故障扩大损坏机上用电设备。

现阶段，恒速恒频交流电源系统的监控和保护措施已相当完备，系统稳定性和可靠性较高;使用配套的交流电源检测设备，能够向系统注入各类故障，进而对其保护功能进行检验，使维护工作变得简单快捷，仅需结合飞行频次和周期对发电机轴承机构进行润滑保养。

2.2 直流二次电源系统的使用与维护

该型号配套使用了4台额定电流300A的变压整流器，用于将交流发电机输出的三相交流电源转换为28.5V直流电源;在主交流电源系统正常工作投网后，接通变压整流器开关，相应变压整流器开始工作，将输出的28.5V直流电源送至机上直流正常汇流条，并通过机上电源控制设备显示其输出电压和输出电流;当出现过流、反流和过压故障时，配套的变整控制器会切断对应变压整流器与交流汇流条的连接，进而保证系统设备的用电安全。

随着AC/DC电源转换技术的日益成熟，变压整流器的稳定性和可靠性得到了充分的验证，保护措施和控制手段愈加完备，系统维护简单、操作便捷。

2.3 航空蓄电池的使用与维护

该型号配套两台额定电压24V、容量40Ah的蓄电池组，在直流二次电源正常供电时，蓄电池处于浮充状态;在直流二次电源失效后，接通机上蓄电池开关，两台蓄电池并联向机上直流应急汇流条供电，保证飞机紧急起动APU和应急用电设备的用电需求。在蓄电池使用过程中，能够通过机上电源控制设备对蓄电池供电电压和放电电流进行监控，因蓄电池自身、供电馈线或后端用电设备短路、故障出现大电流长时间放电情况时，蓄电池内部过热保护开关动作，断开供电通路，并发出告警信息和提示。

受制于当前蓄电池维护水平，蓄电池损耗的电量仅能通过机上28.5V直流正常电源进行补充，因平台直流电源电压较低，导致蓄电池长期处于充电不充分的虚浮状态，供电品质和时间大打折扣，电量补充情况和使用状态无法监控，仅能在蓄电池周期维护时利用地面专业充电设施离位进行电液和电量补充;更因蓄电池重量大、操作空间受限导致维修工作难度大。

现阶段，针对此类情况，行业内提出了一种蓄电池容量管理系统，以蓄电池充放电过程中的电压、电流和蓄电池内阻为输入，蓄电池容量为输出，通过数据采集和优化算法仿真分析，探寻蓄电池容量和相应变量之间的模型关系，实现蓄电池容量预估和监控。

3 结束语

飞机的进步与发展关系着各行各业，飞机的稳定与安全影响着人民生命财产安全和国防建设事业;行业先驱们在关注机电、飞控、航电和武器等系统发展的同时，也应深思电源系统的未来与发展，重视电源系统的检测和维护技术进步。

参考文献：

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[2]郑连兴，任仁良.涡轮发动机飞机结构与系统（AV）上册[M]：北京：兵器工业出版社，2006.D2E4D504-E400-484C-A2C4-EB6AEEB460A2