飞机电气系统控制与管理技术分析

刘炜

摘 要：近年来，我国在不断的提高军用飞机的作战性能，大量的使用电气电子负载陆续装机，同时对军用飞机的供电能力、供电质量也提出了更好的要求和标准。目前对于传统的控制方法和管理技术已经无法有效提高飞机整体的性能。因此，本文通过对军用飞机电气系统控制与管理技术进行了深入性的阐述，以此来确保飞机供电的安全性。

关键词：电传;飞控系统;供电保护方法

引言：飞机发电机是一类高度复杂的典型多部件电力机械系统，长期在恶劣环境中循环工作所产生的任何性能变化都可能对飞机造成严重灾难。其性能主要由某些参数所表征，一旦这些参数值发生异常，其性能就可能出现异常。因此，寻找一种性能趋势预测方法是飞机发电机性能趋势分析研究重点。

1飞机系统故障预测与健康管理需求分析

1.1飞行安全的需求

因航空装备的关键功能/设备故障而引起的灾难性事故时常发生，从飞行安全角度看，迫切需要对飞机系统和设备在未发生故障前给出预测和评估，发生故障时能精确定位故障，并给出合理的飞行建议和维修措施，将故障对飞机的影响和危害降到最低。

1.2改善飞机使用维护工作需求

飞机系统设备/部件众多，交联关系复杂，在使用过程中故障模式和故障机理繁多，传统测试、串件及专家分析等方式难以做到精准定位，而故障定位不准确会造成更换维护工作量大、周期长，因此，健康管理对飞机的使用、维护和保障工作有着重要的意义。

1.3降低维修保障费用需求

现代武器装备的采购费用、使用与保障费用高，经济可承受性成为一个不可回避的问题。根据美国有关统计数据，在武器装备的全寿命周期费用中，使用与保障费用占到总费用的72%。与使用费用相比，维修保障费用在技术上更具有可压缩性。基于PHM技术实现视情维修、自主保障等是压缩维修保障费用的重要手段。

2飞机电气系统控制与管理技术分析

2.1电气控制系统和管理系统应具备的功能

负载自动控制在实际应用的过程中不仅可以将电源进行及时的连接，还可以在特殊的情況下将其断开，这主要是通过利用固态功率控制器的作用将其实现，如果属于一个大功率的负载，就需要利用机电式功率控制器将其实现。这项功能运行过程中其主要的原理就是利用已经设置好的程序对电气系统的供电情况进行实现，在实现整个功能的各个环节中都尤其属于各自的时间。电源自动管理，对于这项功能而言可以对电源的发电量给予全面的控制，对于这种现象一般主要采用两种管理方式，第一种，如果系统在检测的过程中发现缺少一定的电能，就要站在某一个角度或者某一部分对所需要的电能进行调取，以此来更好的促进电源在一定程度上可以加大对电源的发电量。第二种，如果系统在检测的过程中发现比较充足，或者是电能已经超出一定的标准，就会将超出标准的电能进行及时的转移，或者还可以对发电量进行有效控制。对于这两种管理模式，两者之间相互促进、相互影响，可以在很大程度上确保飞机运行过程中供电的稳定性。对于保护故障是电气系统中最基本的一种功能，电气系统对所出现的故障可以进行自动性的保护，并且在特殊的情况下还可以对故障比较显著的位置进行及时的隔离，避免故障对其他安全的区域造成严重的影响，确保其整体的安全性和稳定性。在实际运行的过程中该功能还可以在故障发生的过程中加强对飞机的保护，确保飞机在安全、稳定的环境下进行运行。

2.2设计原则考虑

供电系统健康管理需要综合多因素权衡考虑，与系统功能并行设计。

（1）应综合考虑重量、空间、资源、成本等约束条件，主要针对关键设备、主要故障模式进行监测;关键设备如交流发电机、变压整流器、蓄电池等。主要故障模式如发电机发电功能失效、发电机控制器调压功能故障、变压整流器无法提供直流电能等。

（2）应基于系统安全性与任务可靠度分析，将影响飞机安全运行与重要任务完成的关键重要子系统和设备进行监测;关键重要子系统有交流主电源子系统、直流二次电源子系统、应急电源子系统。

（3）应从故障模式、机理及影响分析（FMECA）以及本设备或同类设备的历史故障统计数据入手，确定设备主要故障模式，对与故障相关联和可测量的参数进行监测;如交流发电机输出电压、电流、频率，变压整流器输出电压、电流，蓄电池输出电压、电流等。

2.3电气控制系统和管理系统的结构方式

对于非综合总线结构而言，将电气系统与航空电子系统断开，将两个系统中的数据进行独立，这样更有利于进行安全的运行，但是对于这种结构有需要安装更多的接口和模块，敷设一定量的线路，这样就使得该结构变得非常复杂。综合总线结构它在操作的过程中，其原理主要是将电气系统与航空电子系统进行有效的联系，这样就可以直接利用航空电子系统的控制功能对电气系统给予全面的控制，这样一来，路线就会逐渐趋于简单化，但是该方法的弊端就是两者系统相互重叠，一旦重叠两者之间的影响力就会逐渐加强，无法对系统给予深入性的扩展。分层总线系统在电器系统中设置了一个独立习惯的数据线，可以直接与航空电子系统进行连接，通过利用处理器的功能进行实现。这种系统主要的优势就是在实际应用的过程中可以有效减少通信的总量，而且也可以使系统在无任何的条件下进行不断的扩展和延伸。在基础上也将两种系统之间所产生的统一性进行及时的消除，这样一来就可以在很大程度上使各个系统可以进行独立的运行。但是这种系统的在应用过程中也存在一些弊端：需要设置较多的数据总线，较多的系统接口，这样也就极大的增加了电气控制系统的成本，不利于经济利益的提升。

2.4均流控制

飞机供电系统中每台发电机都受到相应的发电机控制器的控制。供电系统中的汇流条功率控制器则具有更高的控制权限，可以实现对整个供电系统的管理。在高压直流供电系统中，汇流条功率控制器可以充当控制中心的角色，因此适合采用集中式均流控制。参与并联的电源种类和型号可能存在不同，相同型号的电源由于性能参数漂移、工况不同也会呈现出不同的外特性。在这些电源参与并联时，如果不增加额外的控制，会引起各个电源承担的负载不相同，甚至会导致一些电源承担了全部负载，而其他电源空载的极端情况。输出电流的不均衡会导致发热和寿命的失衡，也会影响系统性能的发挥。因此，在高压直流并联供电系统中还必须增加均流控制，保证参与并联的电源按照额定功率所占比例输出电流。

常用的均流控制方法包括主从控制、最大值控制和平均值控制等。主从控制是从参与并联的电源中选取一台电源作为主电源，其他电源以主电源的输出电流作为输出电流参考值。最大值控制则是以输出电流最大值作为其他电源的输出电流参考值。平均值控制计算各个电源输出电流平均值，并以此作为所有电源的输出电流参考值。

结语：作为航空电子综合化系统而言，飞机电气控制与管理系统也在不断顺应时代发展的潮流，使飞机电气控制与管理系统可以成为其中最有效的一种的系统，所以在这种情况下加强对控制结构与接口方式的创新是目前首要完成的任务。

参考文献：

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