飛機電氣系統(tǒng)：飛機的配電方式

飛機配電方式概述飛機供電系統(tǒng)由電源系統(tǒng)和輸配電系統(tǒng)構(gòu)成輸配電系統(tǒng)：實現(xiàn)電能到用電設備的輸送、分配和控制保護。輸配電系統(tǒng)（配電系統(tǒng)、飛機電網(wǎng)）由導線或電纜、配電裝置、保護裝置及檢測儀表等構(gòu)成供電網(wǎng)：從飛機電源、電源匯流條到用電設備匯流條間的部分

配電網(wǎng)：從用電設備匯流條到用電設備間的部分一、輸配電形式飛機直流電網(wǎng)分為：供電網(wǎng)和配電網(wǎng)兩部分集中式分散式混合式集中式分布式集中式配電6中央集中配電方式：飛機只有一個電源中心，每個負載都有專用的供電導線和控制導線，用跳開關(guān)作為保護器件，用繼電器或接觸器控制負載的工作。集中配電系統(tǒng)特點：結(jié)構(gòu)簡單設備電壓穩(wěn)定、可靠易于檢查和排查故障配電導線重量較大適用于用電量不大的小型飛機分散式配電(獨立式)9分散管理配電方式：除了一個電源中心外，還有若干個分中心，每個電源分中心由電源二次分配組件進行控制。負載的通斷用固態(tài)電源控制器進行遠程控制，一般采用遠程控制開關(guān)作為保護器件。ICC:IntegratedContralCenter綜合控制中心SPDA：SecondPowerDistributionAssembly二次配電裝置獨立配電系統(tǒng)特點：控制設備復雜局部電網(wǎng)電壓波動和變化不會影響整個電網(wǎng)局部電網(wǎng)電壓變化時波動大電源轉(zhuǎn)換需一定時間，會導致供電中斷大大減輕了配電導線的重量混合式配電混合配電系統(tǒng)特點：結(jié)構(gòu)簡單、功能分散易于檢查和排查故障配電導線質(zhì)量輕但用電設備端電壓隨用電設備個數(shù)和負載變化適用于中型或者中大型飛機開式（輻射式）電能只能從一個方向傳送到用電設備匯流條。結(jié)構(gòu)簡單、電網(wǎng)質(zhì)量輕閉式（環(huán)形）由兩個或者兩個以上方向向用電設備匯流條供電?？煽啃愿吖╇娋W(wǎng)分類常規(guī)式遙控式固態(tài)式配電系統(tǒng)的控制方式電源線和用電設備輸電線都集中于座艙內(nèi)由飛行員控制電源和用電設備電路的接通或斷開配電匯流條設于用電設備附近飛行員在座艙內(nèi)通過繼電器或接觸器接通或斷開電路特點：座艙內(nèi)只有控制線，沒有供電線。應用微型計算機和分時多路傳輸總線來控制電源和用電設備的通或斷減輕了飛行人員的負擔，降低了飛機電網(wǎng)的重量，提高了電網(wǎng)的可靠性和維修性特點：既有遙控式的特點，又簡化了控制線。

目前，絕大多數(shù)飛機供電網(wǎng)絡是交流、直流和應急供電系統(tǒng)相融合的供電系統(tǒng)，大型民航客機很少有單獨的交流網(wǎng)絡或者直流網(wǎng)絡，而是交流、直流網(wǎng)絡通過一系列的繼電器、接觸器整合在一起，因此也造成飛機供電系統(tǒng)比較復雜。飛機上用于把電能輸送到各種負載的公共點稱為匯流條(BUS)，匯流條可以是直流匯流條，也可以是交流匯流條。而飛機配電系統(tǒng)就是以多個匯流條為基礎(chǔ)，采用導線及電纜等將電能按照預定的路徑分配到飛機的各個部位。常見大型民航飛機上有兩種典型的配電方式，一種是只有一個電源中心的集中配電方式，另一種是包含幾個電源中心的分布配電方式。集中配電方式結(jié)構(gòu)簡單可靠，操作維護方便，但配電導線重量大，安裝于駕駛艙的中心配電裝置集中了所有的控制開關(guān)和保護電器，幾乎所有配電導線都要經(jīng)過駕駛艙，復雜而笨重，目前的大、中型飛機普遍采用這種配電方式。但隨著航空技術(shù)的發(fā)展，新型飛機已經(jīng)開始逐步采用分布配電方式。

在中央集中配電方式中，飛機只有一個電源中心，用跳開關(guān)作為保護器件，用開關(guān)或接觸器控制負載的工作，每個負載都有專用的供電導線和控制導線，電能從電源中心經(jīng)過安裝在駕駛室的控制開關(guān)和保護跳開關(guān)CB向負載輸送，（如圖所示）。中央集中配電系統(tǒng)中央配電在分布式配電方式中，飛機上除了一個電源中心外，還有若干個分中心，每個電源分中心由電源二次分配組件(secondarypowerdistributionunit,SPDU)和遠程電源分配組件（remotepowerdistributionunit,RPDU）進行控制，（如圖所示）。負載的通斷用固態(tài)電源控制器SSPC進行遠程控制。由于采用了負載的總線控制和電子跳開關(guān)ECB，電源饋線不需要到駕駛艙，這種配電方式控制設備和控制邏輯復雜，但大大減輕了配電導線的重量。目前在新一代大型飛機如B787上采用了這種配電方式。

分布式配電系統(tǒng)分布配電

不管是集中式配電系統(tǒng)，還是分布式配電系統(tǒng)，絕大多數(shù)飛機供電網(wǎng)絡都采用交流、直流和應急供電系統(tǒng)相融合的供電系統(tǒng)。大型民航客機很少有單獨的交流網(wǎng)絡或者直流網(wǎng)絡，而是交流、直流網(wǎng)絡通過一系列的繼電器、接觸器整合在一起，因此也造成飛機供電系統(tǒng)比較復雜。

右圖為典型的大型飛機配電網(wǎng)絡。飛機在正常的工作狀態(tài)下，主要由發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機、APU發(fā)電機和外部電源給交流電源分配系統(tǒng)供電，交流電源分配系統(tǒng)通過變壓整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，供電給直流電源配電系統(tǒng)，電瓶處于充電的狀態(tài)。當飛機失去交流電源后，電瓶開始放電，并且供電給直流電源配電系統(tǒng)，靜變流機將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，供電給交流電源分配系統(tǒng)。因為電瓶的容量有限，靜變流機只能供電給部分交流電源分配系統(tǒng)的匯流條。

典型的飛機配電網(wǎng)絡飛機配電網(wǎng)絡交流配電系統(tǒng)

交流配電系統(tǒng)由交流電源、交流匯流條和電路斷路器共同組成。飛機上交流系統(tǒng)的主要電源有發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機、APU發(fā)電機和外部電源等。匯流條的主要作用是給用電設備供電，匯流條在飛機上是個虛擬的名稱，實際在飛機上根本就沒有匯流條這個設備。根據(jù)重要程度的不同，電網(wǎng)的匯流條分為轉(zhuǎn)換交流匯流條、主交流匯流條和備用交流匯流條，有一些飛機還會有廚房匯流條來給客艙的廚房設備供電。組成交流配電系統(tǒng)

主要電源把交流電直接供給到轉(zhuǎn)換交流匯流條，然后飛機其他匯流條再從轉(zhuǎn)換交流匯流條取電，轉(zhuǎn)換交流匯流條就像發(fā)電廠輸出的主電網(wǎng)。主交流匯流條從轉(zhuǎn)換交流匯流條得電，主交流匯流條一般給飛機一些大負載設備或重要性相對較低的系統(tǒng)設備供電，比如：液壓電動泵、客艙娛樂系統(tǒng)等；備用交流匯流條在飛機由主要電源供電時，從轉(zhuǎn)換交流匯流條得電，在主要電源無電或應急構(gòu)型時，備用交流匯流條可以由飛機的靜變流機或應急發(fā)電機供電。方式交流配電系統(tǒng)

一般飛機一些重要的系統(tǒng)設備由備用交流匯流條供電，比如：駕駛艙備用儀表、大氣慣導計算機等；所以，在飛機由主要電源供電的時候，轉(zhuǎn)換交流匯流條、主交流匯流條和備用交流匯流條都會得電，但飛機失去主要電源供電的情況下，只有備用交流匯流條可能有電。交流電源系統(tǒng)的供電可以分為單電源供電和多電源并聯(lián)供電這兩種形式，多電源并聯(lián)供電需要復雜的調(diào)節(jié)和保護設備，因此大多數(shù)雙發(fā)動機的飛機使用單獨供電的方式進行供電，飛機電網(wǎng)主要通過斷路器來實現(xiàn)單電源供電方式。方式交流配電系統(tǒng)

典型單電源供電的交流電源分配系統(tǒng)（如圖所示）。發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機、APU發(fā)電機和外部電源為交流分配系統(tǒng)供電，飛機電網(wǎng)的主要匯流條有轉(zhuǎn)換匯流條、主交流匯流條、廚房匯流條和備用交流匯流條組成。匯流條控制組件通過控制電路斷路器GCB、APB、EPC、BTB的通斷來構(gòu)型電網(wǎng)，防止并聯(lián)供電組成

單電源配電系統(tǒng)①交流外部電源供電構(gòu)型

當外電源供電時，匯流條控制組件首先斷開GCB1、GCB1、和APB，防止并聯(lián)供電。匯流條控制組件閉合EPC、BTB1和BTB2,外部電源供電給1#轉(zhuǎn)換匯流條和2#轉(zhuǎn)換匯流條。轉(zhuǎn)換匯流條得電后，分配電到主匯流條、廚房匯流條和備用交流匯流條，交流匯流條通過變壓整流器給直流分配系統(tǒng)供電，飛機電網(wǎng)全部得電。原理交流配電系統(tǒng)②交流APU供電構(gòu)型

當APU供電時，匯流條控制組件首先斷開GCB1、GCB1和EPC，防止交流電源并聯(lián)供電。然后閉合APB、BTB1和BTB2,APU發(fā)電機供電給1#轉(zhuǎn)換匯流條和2#轉(zhuǎn)換匯流條。轉(zhuǎn)化匯流條得電后，分配電到主匯流條、廚房匯流條和備用交流匯流條，交流匯流條通過變壓整流器給直流分配系統(tǒng)供電，飛機電網(wǎng)全部得電。

單電源配電系統(tǒng)原理交流配電系統(tǒng)③交流1臺發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機供電構(gòu)型1臺發(fā)動機啟動好后，匯流條控制組件首先斷開APB,EPC和對側(cè)發(fā)動機的GCB，防止交流電源并聯(lián)供電。其次，匯流條控制組件閉合BTB1和BTB2。由啟動好的發(fā)動機同時給兩個交流轉(zhuǎn)換匯流條供電，然后整個飛機電網(wǎng)得電。④交流2臺發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機供電構(gòu)型

2臺發(fā)動機啟動成功后，匯流條控制組件關(guān)斷BTB1和BTB2，2臺發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機分別給2個轉(zhuǎn)換匯流條供電，飛機電網(wǎng)被分割為兩部分，一部分由1#轉(zhuǎn)換匯流條供電，另一部分由2#轉(zhuǎn)換匯流條供電，這種供電構(gòu)型是飛機在空中最常見的構(gòu)型。原理原理交流配電系統(tǒng)⑤交流備用交流匯流條的供電

飛機交流電網(wǎng)工作正常時，備用匯流條轉(zhuǎn)換繼電器處于斷開的狀態(tài)，備用交流匯流條從1#轉(zhuǎn)換匯流條得電。當飛機交流電網(wǎng)供電異常時，備用匯流條轉(zhuǎn)換繼電器接通，備用交流匯流條通過靜變流機獲得由飛機電瓶轉(zhuǎn)化的交流電。不管飛機處于何種供電構(gòu)型，備用交流匯流條都一直有電。因此，飛機上使用交流電的重要設備都連接在備用交流匯流條上。原理交流配電系統(tǒng)⑥廚房匯流條的卸載

廚房匯流條通過廚房匯流條斷路器由轉(zhuǎn)換匯流條供電。廚房匯流條上連接的都是大功率的廚房用電設備（如烤箱，熱水器、咖啡壺等），這些設備的不工作對飛行安全沒有任何影響。因此，當飛機電網(wǎng)供電不足以維持正常用電時（如過載），匯流條控制組件會斷開廚房匯流條斷路器以切斷廚房的供電；如果仍然存在過載，過載發(fā)電機的GCB將斷開，并且相應的匯流條斷路器(BTB)鎖定在斷開位置，這將使過載發(fā)電機的交流轉(zhuǎn)換匯流條斷電，保證飛行安全。另外，大多數(shù)飛機的電源控制面板上安裝有廚房匯流條的切斷開關(guān)，駕駛員也可以選擇人工方式切斷廚房匯流條的供電。波音B787飛機的廚房匯流條切斷電門(如圖所示)。B787飛機廚房匯流條切斷電門原理交流配電系統(tǒng)典型多電源供電的飛機一般都是安裝有四臺發(fā)動機的飛機，在飛機兩側(cè)各安裝有兩臺發(fā)動機，四臺發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機都可以向電網(wǎng)并聯(lián)供電，這就需要這四臺發(fā)電機發(fā)出的交流電的電壓、頻率、相位和相序都相同，發(fā)電機的監(jiān)控組件GCU監(jiān)控發(fā)電機發(fā)出的交流電的參數(shù)，自動控制GCB閉合來實現(xiàn)發(fā)電機的并聯(lián)供電。與單電源供電飛機相比，多電源供電的飛機除了安裝有相應的電路斷路器GCB、APB、EPC、BTB，還安裝了系統(tǒng)分離斷路器（SplitSystemBreaker，SSB）。交流多電源配電系統(tǒng)原理交流配電系統(tǒng)在發(fā)動機的發(fā)電機向飛機電網(wǎng)并聯(lián)供電時，相應的BTB、GCB和SSB都是閉合的。同樣，如果有一臺發(fā)電機的交流電參數(shù)無法滿足并聯(lián)供電的條件，相應的BTB也會斷開，這樣就由并聯(lián)供電方式轉(zhuǎn)換成了單電機供電方式。當飛機由雙外接電源或者是APU的雙發(fā)電機供電時，SSB會斷開，這樣就與單電源供電構(gòu)型是一致的。原理交流多電源配電系統(tǒng)交流配電系統(tǒng)

多電源配電系統(tǒng)交流多電源配電系統(tǒng)交流配電系統(tǒng)直流配電系統(tǒng)

1)直流供電系統(tǒng)的基本構(gòu)成大多數(shù)飛機的直流電源系統(tǒng)的供電來自于飛機的交流供電系統(tǒng)，TRU轉(zhuǎn)換交流電給直流配電系統(tǒng)的匯流條供電，電瓶充電機連接在飛機的交流匯流條上，給電瓶充電。當飛機交流匯流條斷電后，電瓶開始放電，供電給直流匯流條，保證直流匯流條的供電正常。直流電源配電系統(tǒng)的基本構(gòu)成(如圖所示)。

直流電源配電系統(tǒng)的基本組成基本組成直流供電系統(tǒng)網(wǎng)絡

典型的飛機直流系統(tǒng)基本配電網(wǎng)絡(如下圖所示)，直流配電系統(tǒng)主要由熱電瓶匯流條、開關(guān)熱電瓶匯流條、電瓶匯流條、直流備用匯流條和直流匯流條共同組成。(1)熱電瓶匯流條熱電瓶匯流條直接和電瓶相連，所有飛機上不能斷電的設備由熱電瓶匯流條供電。常見的不能斷電的設備有時鐘等。(2)開關(guān)熱電瓶匯流條開關(guān)熱電瓶匯流條的通斷受駕駛艙電瓶電門的控制，電瓶電門處于ON位時，R5繼電器閉合，當飛機交流配電系統(tǒng)有電時，開關(guān)熱電瓶匯流條從電瓶充電機得電，飛機交流配電系統(tǒng)沒有電時，開關(guān)熱電瓶匯流條由電瓶供電。直流配電系統(tǒng)（3）電瓶匯流條

電瓶匯流條既可以由變壓整流器2供電，也可以由電瓶供電，R3繼電器閉合后，電瓶匯流條由變壓整流器2供電，R4繼電器閉合后，電瓶匯流條由電瓶供電。電瓶匯流條是飛機上重要的直流匯流條。

典型的直流配電系統(tǒng)直流配電系統(tǒng)直流供電系統(tǒng)網(wǎng)絡

（4）直流備用匯流條直流備用匯流條是飛機上最重要的匯流條之一。直流備用匯流條既可以由1#直流匯流條供電，也可以由電瓶供電。（5）直流匯流條飛機交流配電系統(tǒng)有電時，1#和2#直流匯流條通過變壓整流器獲得交流電。當飛機交流配電系統(tǒng)沒有電時，1#和2#直流匯流條斷電。1#和2#匯流條通常供電給客艙等不重要的設備。直流配電系統(tǒng)直流供電系統(tǒng)網(wǎng)絡

3.應急配電系統(tǒng)

飛機的應急配電系統(tǒng)主要有應急電源和應急匯流條組成。常見的大型飛機的應急電源主要有兩種，第一種是電瓶，第二種是沖壓空氣渦輪驅(qū)動的應急發(fā)電機。飛機應急供電系統(tǒng)由電瓶供電時，可以為飛機提供28V直流電和115V交流電。在飛機電源系統(tǒng)正常構(gòu)型下，應急直流匯流條由直流主匯流條供電，應急交流匯流條由轉(zhuǎn)換交流匯流條得電。當飛機電源系統(tǒng)處于應急構(gòu)型，應急直流匯流條直接由電瓶供電，而應急交流匯流條則通過靜變流機將電瓶直流電轉(zhuǎn)換為交流電給飛機應急交流匯流條供電。組成

如果飛機裝有沖壓空氣渦輪，正常狀態(tài)下，沖壓空氣渦輪處于收上狀態(tài)。當飛機在空中處于應急構(gòu)型（飛機主電網(wǎng)失電或飛機主液壓系統(tǒng)故障等）時，沖壓空氣渦輪會自動放出，空氣流驅(qū)動渦輪葉片轉(zhuǎn)動，應急發(fā)電機直接產(chǎn)生交流電供給飛機的交流應急匯流條使用；同時，應急發(fā)電機產(chǎn)生的交流電通過變壓整流器轉(zhuǎn)換為直流電供應給應急直流匯流條使用，保證應急狀態(tài)下飛機應急電網(wǎng)的供電。

沖壓空氣渦輪3.應急配電系統(tǒng)原理

對于不同的飛機，沖壓空氣渦輪驅(qū)動應急發(fā)電機有兩種方式，一種是直接驅(qū)動應急發(fā)電機發(fā)電；還有一種是沖壓空氣渦輪驅(qū)動應急液壓泵產(chǎn)生液壓，然后由液壓去驅(qū)動應急發(fā)電機，這樣就可以通過控制進入到應急發(fā)電機的液壓流量來控制應急發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，從而達到控制應急發(fā)電機發(fā)電的頻率。應急發(fā)電機發(fā)出的交流電供給應急變壓整流組件，應急變壓整流組件把交流電轉(zhuǎn)換成直流供給應急直流匯流條。沖壓空氣渦輪驅(qū)動應急發(fā)電機受飛機空速的影響，當沖壓空氣渦輪無法驅(qū)動應急發(fā)電機發(fā)電的時候，應急直流匯流條和應急交流匯流條，分別由電瓶和靜變流機供電。3.應急配電系統(tǒng)原理二、飛機電氣綜合控制系統(tǒng)43（一）概述飛機綜合控制系統(tǒng)：以計算機為中心的通過多路數(shù)據(jù)總線和固態(tài)混合式功率控制器構(gòu)成的新型配電系統(tǒng)。特點：電網(wǎng)質(zhì)量輕具備容錯供電能力負載自動管理（功率分配、有秩序加卸載）采用固體功率控制器資源共享具有自檢測功能航空電氣綜合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖接口接口接口接口接口航空電子系統(tǒng)處理機電氣負載管理中心GCU1控制顯示板GCU2雙余度數(shù)據(jù)總線基本思想使用分布式計算機系統(tǒng)實現(xiàn)電氣設備的綜合管理使用雙余度數(shù)據(jù)總線完成電氣控制系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交流與信息共享通過電子信息處理機進行信息的綜合與管理優(yōu)點：信息綜合、資源共享，實現(xiàn)電氣系統(tǒng)管理的高度自動化電源出現(xiàn)故障，