飞机电源系统设计过程中调压点电压范围分析
Cessna172R飞机电源系统ACU故障分析
Cessna172R飞机电源系统 ACU故障分析[摘要：]Cessna172R型飞机是由美国Cessna飞机公司生产的单发活塞飞机，具有结构简单、使用维护方便、飞行成本低等特点，是世界上生产数量最多，使用最广泛的飞机。
电源系统作为飞机的重要系统，其可靠性对飞行安全至关重要。
近年，Cessna172R飞机电源系统故障频发，其中ACU（发电机控制组件）的故障对电源系统造成的危害最大，严重时可导致飞机整机断电。
文章通过对ACU故障的深入研究，解决其在维护测试中的问题，有力提高飞机电源系统的可靠性。
[关键词：]ACU；过压保护；电压调节一、一次典型的电源系统ACU故障一架Cessna172R飞机在飞行中两部VHF（甚高频通信）无线电单边失效。
该机去年也出现过相同故障，更换了两部VHF收发机，其中检测发现其发射机功放烧坏。
更换VHF收发机后飞行中再次烧坏两台VHF收发机。
维修人员检查发现其发电机断路器跳出，测量中发现发电机输出过压（约37.3V），ACU在发电机过压时未断开发电机输出线路，没有起到保护作用。
二、Cessna172R电源系统简介Cessna172R飞机的电源是一个28V直流电源系统。
主电源是一台皮带驱动的交流发电机(额定电压28V，额定电流60A)。
飞机正常飞行时向全机提供所需的电能，满足用电设备的需要。
使用一个额定电压24V、容量12.75AH的铅酸电瓶作为飞机的辅助/应急电源。
在发动机防火墙的左前部安装了一个电源盒，内部包括一个发电机控制组件(ACU),一个外部电源插座和所有电气系统的继电器。
发电机控制组件（ACU），用于电源系统发电机电压的控制和电源系统的保护，内有调压器和反流隔断器。
当系统过压时，ACU会自动断开发电机励磁跳开关，切断发电机输出。
此时飞机转由电瓶供电。
当电压低于正常值时，低电压警告灯会点亮。
可通过复位励磁跳开关赖尝试恢复发电机供电，如果恢复正常供电低电压警告灯熄灭，否则不得再使用发电机。
标准航空电压
标准航空电压全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：标准航空电压是指航空器上用于供电的电气系统所使用的电压标准。
在航空领域中，电力在飞机上起着至关重要的作用，用于驱动各种设备和系统的正常运行。
标准航空电压的设定和维护对于飞机的安全和稳定运行至关重要。
标准航空电压通常是指直流电压，由飞机内部的发电机或电瓶提供。
通常情况下，标准航空电压为28伏，但也有一些飞机使用24伏或其他电压标准。
标准航空电压的确定是由国际民用航空组织（ICAO）和各国民航局根据飞机的设计和性能要求而制定的。
标准航空电压的设定应符合以下几个方面的要求：首先是安全性。
标准航空电压的设定必须能够保证飞机系统和设备的安全运行，避免电压过高或过低导致设备损坏或系统失效。
其次是稳定性。
标准航空电压应具有良好的稳定性，能够在飞行过程中保持恒定的电压输出，以保证飞机各系统的正常运行。
还需要考虑电压的可调性，以便在特定情况下能够调整电压输出来满足特定的需求。
在实际飞行中，标准航空电压的重要性不言而喻。
飞机上的各种航空电子设备、舱内照明、空调系统、飞行仪表等都需要正确的电压供应才能正常运行。
如果电压不稳定或者超出了设定范围，可能导致飞机系统故障，对飞行安全产生严重威胁。
为了确保标准航空电压的稳定性和可靠性，飞机上通常会配备多个电源系统，包括主电源和备用电源。
主电源通常由发动机驱动的发电机提供，备用电源则通常由独立的备用发电机或电池提供。
这样一旦主电源系统出现故障，备用电源系统可以及时接替，确保飞机系统和设备的正常运行。
标准航空电压的维护也是至关重要的。
航空电源系统需要定期检查和维护，确保发电机、变压器、控制器等设备正常运行。
同时还需要采取适当的防护措施，防止电路短路、过载等意外情况发生。
标准航空电压在飞机的安全运行中发挥着不可替代的作用。
只有通过科学合理的设定和维护，才能保证飞机系统和设备的正常运行，确保飞行安全。
航空电源系统虽然在飞行中不太引人关注，但却是飞机运行的重要保障，必须引起足够的重视和重视。
民航飞机电气系统(附图)
民航飞机电气系统（附图）1. 炭片调压器的工作原理（P134，图5-3）当发电机转速上升或负载减小时，发电机电压会升高而超过其额定值。
此时电磁铁线圈中的电流会立即增大，作用在衔铁上的电磁力会随之增大，衔铁向电磁铁方向移动，炭片之间的压力便减小，炭柱电阻逐渐增大，发电机励磁电流逐渐减小，发电机电压逐渐下降。
当炭柱电阻的改变所引起的电压变化量，恰好抵消了由于转速和负载改变所引起的电压变化量时，发电机电压就恢复至额定值。
经过这一变化后，作用在衔铁上的三个力又重新平衡，衔铁停在新的平衡位置，调压器又处于新的平衡状态。
当发电机转速下降或负载增加时，电压调节器的工作过程与上述相反。
即：当发电机转速下降或负载增加时，发电机电压会下降而低于其额定值。
此时电磁铁线圈中的电流会立即减小，作用在衔铁上的电磁力会随之减小，衔铁向炭柱方向移动，炭片之间的压力便增大，炭柱电阻逐渐减小，发电机励磁电流逐渐增大，发电机电压逐渐上升。
当炭柱电阻的改变所引起的电压变化量，恰好抵消了由于转速和负载改变所引起的电压变化量时，发电机电压就恢复至额定值。
经过这一变化后，作用在衔铁上的三个力又重新平衡，衔铁停在新的平衡位置，调压器又处于新的平衡状态。
2. 负载均衡电路的工作原理（P139，图5-6）如果负载分配不均衡，设I1>I2, 则A、B 两点电位不相等，ΦA<ΦB，于是有电流自B 点经过W eq2和W eq1流向A点，产生相应的磁势。
在输出电流大的发电机调压器中，均衡线圈磁势页工作线圈磁势方向相同，使调压器铁芯合成磁势增强，调节点电压U1降低；输出电流小的发电机调压器，均衡线圈磁势与工作线圈磁势方向相反，使铁芯合成磁势减弱，调节点电压U2升高。
结果原来输出电流大的发电机电流I1减小，输出电流小的发电机电流I2增大，使负载趋于均衡。
如果I1<I2, 则调节过程相反。
即：如果负载分配不均衡，设I1<I2, 则A、B 两点电位不相等，ΦA>ΦB，于是有电流自A 点经过W eq2和W eq1流向B点，产生相应的磁势。
浅析通用飞机电源系统直流供电品质要求
（7）非正常工作条件：包括稳态电压范围：20.5~32.2 伏；浪涌电压：B类60伏，Z类80伏；低电压条件：由0伏步进 0.25伏增加到18伏，持续10分钟；瞬时欠压：12伏持续7秒。以 上工作条件考虑到电源系统故障的情况，用电设备需根据系统 和设备的重要程度确定在此条件下的工作状态，并不要求所有 的设备正常工作，但至少应保证设备不损坏。
在研制初期经研制专业根据系统的架构和使用模式提出。特别 是通用飞机直流用电设备，因其通用性较强，使用货架产品较 多，更需要根据供电品质和产品资料准确判断产品的适用性。 总之，正确的理解通用飞机直流供电品质要求及其提出背景， 有助于相关需求的确定和传递，避免欠设计或过设计的产生。
首先，用电设备应在电源系统提供的直流供电环境下正常 工作，根据DO-160G主要包括以下几个方面的要求：
（1）正常稳态电压范围：直流22~30.3伏，此条件下设备 均应正常工作。本条要求依据发调压点电压波动范围以及线路 压降确定的。
（2）最低应急电压：18.0伏。本条针对飞机应急供电状态 下保证飞行安全的用电设备。蓄电池供电电压随着时间递减， 从26伏降低到20伏（长期稳定在24伏），考虑2伏的线路压降， 要求应急设备在稳态18伏时应能正常工作。
前言
随着越来越多的电子设备在通用飞机上得到了应用。为保 障设备的正常工作，飞机电源系统须提供容量充足、安全性高 和品质稳定的电能。电源品质的优劣直接影响用电设备的功能 和性能，从而在某种程度上影响飞机的正常使用。因此在飞机 研制初期，就应对电源系统以及用电设备的供电品质要求进行 统一规定。但在研制过程中，部分设计人员并不能真正理解供 电品质要求，不能提出正确适当的相关需求。本文结合通用飞 机的常规电源系统架构对DO-160G第16章中直流供电相关要求 进行解析，为通用飞机用电设备的设计提供参考。
飞机电源系统设计过程中调压点电压范围分析
科技与创新┃Science and Technology & Innovation·106·文章编号：2095－6835（2015）12－0106－02飞机电源系统设计过程中调压点电压范围分析陈远刚（中航通飞研究院有限公司，广东 珠海 519000）摘 要：《飞机供电特性》（GJB 181B ）对飞机用电设备输入端电压有具体的要求，但对发电机调压点电压没有要求。
在飞机设计初期，用电设备输入端电压的要求不能作为电源系统方案设计的直接输入标准，而应提出调压点电压的范围要求。
因此，分别以标准规定的电压降和电网实际电压降为例，简单分析了发电机调压点电压范围的要求。
关键词：发电机；稳态电压；汇流条；用电设备中图分类号：V242 文献标识码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2015.12.106发电机调压点电压是电源系统的重要指标。
发电机调压点电压要求过高会增加发电系统的复杂程度；过低则会要求电网设计中电路压降至更低。
因此，合理的发电机调压点电压要求能优化电源系统。
在飞机设计初期，需要将发电机调压点电压范围要求作为电源系统方案设计的设计输入标准。
GJB 181B 中规定，28 V 直流系统稳态电压范围为22～29 V ，且飞机供电系统在所有工作状态期间应向用电设备提供具有本标准规定的电能，GJB 181B 中没有直接提出发电机调压点电压范围。
目前，国军标和航标中均未对发电机调压点电压提出具体要求，本文先按标准规定分析调压点电压范围，以某大型飞机28 V 低压直流电源系统为例，从用电设备端电压出发，分析了相应发电机调压点电压范围的要求。
1 调压点电压范围一般情况下，如果能给出调压点电压到用电设备端电压降，则可以反推出调压点电压范围。
GJB 181B 中没有这样的压降参数，但其中提出了发电机调压点与用电设备功率输入端之间的电压差，具体如表1所示。
表1 调压点与用电设备之间的电压降用电设备类型 28 V 低压直流电压降/A备注A 类 1机内照明、电动仪表和电子设备等B 类 2着陆灯、电动机构、外部找米高和一般电气C 类 3 电加温及其他断续工作设备 注：备注内容参考《飞机设计手册第16分册》 GJB 181中规定，28 V 直流系统稳态电压范围为26～30 V 。
飞机电源系统课程标准
《飞机电源系统》课程标准一、课程描述本课程是航空机电设备维修专业的职业能力课，是讲授飞机电气设备的基础理论知识。
通过本课程的学习，能对飞机电气设备有全面系统的了解，获得维修技术员的基本训练，初步具备分析判断故障、解决本专业实际维修问题的能力，为今后学习各种飞机电气设备打下坚实的基础。
二、课程目标总体目标：本课程的目标是使学生掌握现代飞机电气元件、电机和电源的功能、结构及特性，了解典型飞机电气控制系统的组成和原理，学会运用电气理论知识分析和解决飞机电气设备维修问题的基本方法。
(一) 基本素质教育目标1．具有航空质量观2．树立良好的安全与文明生产和环境保护意识3．具有热爱航空科学，具有创新意识和创新精神。
4．具有良好的职业道德。
(二)知识教学目标1．掌握现代飞机电气元件、电机和电源的功能、结构及特性2．了解典型飞机电气控制系统的组成和原理3．学会运用电气理论知识分析和解决飞机电气设备维修问题的基本方法(三)职业能力培养目标1．具有良好的学习方法和良好的学习习惯。
2．具有较好的逻辑思维能力。
3．具有良好的动手能力、分析和解决问题的能力以及实验能力。
4．具有独立工作，自律的能力三、与前后课程的联系1．与前续课程的联系(1) 《高等数学》，具备一定的推导和分析公式的基础知识；(2) 《实用英语》，能阅读一般英文资料，可以方便完成对机床的操作；（3）《电工与电子技术》，具有一定电工电子电路基础，对各类电路都能做到识读与分析。
2．与后续课程的联系(1)《飞机电子系统》，提供模拟数字电路设计、调试及应用的能力(2)顶岗实习四、学习内容与学时分配（一）学习内容第一章开关电器及其基本理论【教学内容要点】电接触和气体导电的基本理论；航空继电器；航空接触器；飞机上使用的机械式开关；电路保护电气。
【教学要求】了解电接触和气体导电的基本理论；了解航空继电器、接触器的基本工作原理和特性；了解飞机上使用的机械式开关；掌握电路保护电气。
飞机低压直流电源设计
飞机低压直流电源设计设计飞机低压直流电源的一般步骤如下：1. 确定电源规格和需求：根据飞机系统的需求，确定所需要的电源输出电压和电流，并考虑到功率因素、稳定性等因素。
2. 选择电源拓扑结构：根据电源需求和系统的要求，选择适当的电源拓扑结构，常见的包括Buck、Boost、Buck-Boost等。
3. 选取电源元件：根据电源拓扑结构选择适当的电源元件，如开关管、二极管、电容器、电感等，并考虑其参数和工作条件。
4. 进行电源电路设计：根据所选取的电源元件和电源拓扑结构，进行电路设计，包括功率器件的驱动电路、滤波电路、保护电路等部分。
5. 进行模拟仿真：使用电路仿真软件，对所设计的电源电路进行仿真分析，验证其性能和稳定性，如输出电压波动、效率、纹波等。
6. PCB布局设计：根据电源电路的布局要求和信号完整性，进行PCB布局设计，包括元件的摆放位置、走线规划、地线和电源线的布线等。
7. 进行电源电路实验验证：将设计好的电源电路制作成实物电路板，进行实验验证，包括输入输出电压的测试、负载能力测试、温度测试等。
8. 优化和调整：根据实验测试结果，进行电源电路的优化和调整，如电源稳定性的提升、纹波的减小等。
9. 进行EMC测试：对设计好的电源电路进行EMC测试，确保其能够符合飞机系统的要求，同时也要符合相关的电磁兼容性标准。
10. 进行样品生产和小批量生产：根据实验验证的结果，进行样品生产和小批量生产，供飞机系统进行实际应用测试。
需要注意的是，飞机低压直流电源的设计需要严格遵循航空行业的标准和规范，确保电源的稳定性、可靠性和安全性。
同时，考虑到飞机的特殊工作环境，还需要考虑电源的抗干扰能力和电磁耐受能力。
因此，在设计过程中，还需要参考航空电源设计的相关技术文献和标准。
航空电气概论飞机电源系统概述
相数及波形
三相制优点： ① 三相发电机体积小，功率大；
② 三相电源有相、线两个电压；
③ 三相异步机优于单相异步机。 正弦波：电磁元件损耗小，电磁干扰小
CAUC
第二十六页，编辑于星期一：十六点 五分。
双发飞机电网举例 (B737NG)
飞机电源系统
CAUC
第二十七页，编辑于星期一：十六点 五分。
飞机电源系统
A
A
0
B
C
B
三相
单相
单相
C
负载 负载 负载
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第二十页，编辑于星期一：十六点 五分。
飞机电源系统
不接中线的三相三线制
优点：① 电网轻； ② 电压波形失真小。
缺点：① 只能提供一种电压； ② 安全性较差。
CAUC
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第二十一页，编辑于星期一：十六点 五分。
飞机电源系统
CSCF交流电源主要参数
额定电压： 交流电网：115/200V
飞机电源系统
不同飞行阶段的电气负载分 布图
CAUC
第六页，编辑于星期一：十六点 五分。
飞机电源系统
飞机主电源的种类及特点
主电源
28V
DC
CAUC
DC
VSVF 115V/ 235V
混合 电源
CSCF AC
AC DC+AC AC
VSCF AC
AC
270V DC
DC
第七页，编辑于星期一：十六点 五分。
飞机电源系统
飞机电源系统的组成（1）
飞机电源 系统
主电源 辅助电源 地面电源 二次电源 应急电源
CAUCENG驱动 APU.G 的GEN BAT
逆变电源 /电源车
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文献标识码 ：Ａ
Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． １ ５ ９ １ ３ ￣ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｋ ｊ ｙ ｃ ｘ ． ２ ０ １ ５ ． １ ２ ． １ ０ ７ 带大部 ，矽 卡岩化发 育。 ２ ． １ ． ３ 蓟县 系雾迷山组 白云岩 蓟县系雾迷山组 白云岩 （ Ｊ ｘ ｗ） 为灰 白色 ，层状 。上部为薄 层钙质 白云岩 ，夹有不稳定燧石角砾层 ；中部 为深灰色 巨厚层 燧石条带细晶 白云岩 ，可见蛇纹石 化 ，大理岩化发育 ；底部为 石英岩状砂岩 ，与高于庄组 白云岩为平行不整 合接触关 系 。该 层 主要 出露于高于庄组 白云岩 西部及南部与 白岗岩 （ 丫 ｃ ５ 川０ ） 接触带附近 ，矽 卡岩化发育。 ２ ． １ ． ４ 侏 罗 系髫髻 山组 安 山岩 、安 山 角砾 岩 侏 罗系髫髻山组安山岩 、安 山角砾岩 （ Ｊ ２ ｔ ）主要 为一套 中 性火山岩系 ，呈喷发状披盖于奥 陶系灰岩剥蚀 面上 ，集 中分布 于万年冰 自然村以南的红牛石岭穆柯寨等 山顶上 。以支家庄断 裂为界 ，分为东 、西两部分 。下部地层 为一套 厚度不大的安 山 质角砾熔岩 、 熔凝灰岩和熔凝灰角砾岩 ，一般 为灰 绿—灰 紫色 ， 碎屑状结构 ，熔岩 占 ６ ５ ％ ～９ ０ ％，主要 由斜长石 、铁镁矿物组 成 ；上部为一套安 山岩 、安 山角砾熔岩 ，灰绿一灰 紫色 ，成层 状较差 ，普遍为斑状 ，基质胶结结构 ，斑 晶含量为 ２ ０ ％ ～２ ５ ％， 斑晶 由中长石和角 闪石组成 ，基质 由微 晶条状 长石和铁镁矿物 组成。支家庄断裂以东角岩化 、黄铁矿化 、绢云母化发育 。 本区髫髻 山火 山岩大致反映 了火 山活动喷 发和喷发间歇的 多次反复过程 ，从喷发 间歇式堆积 的凝灰 岩、凝灰 粉砂岩可知 喷发间歇时期是 在水 盆环境下进行 的。 ２ ． ２ 岩浆岩 本区岩浆岩出露于涞源岩体 中部 ，王安镇岩体 和司各庄岩 体结合 部 ，主要 由以下岩石组成 。
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文 章 编 号 ：２ ０ ９ ５ —６ ８ ３ ５（ ２ ０ １ ５）１ ２ —０ １ ０ ７ —０ ２
要 求进行 了分析 ，根据 Ｇ Ｊ Ｂ １ ８ １ 规定 的调压点与用电设 备之问 的电压降分 析了调压 点电压范 围 ，这是 因为 ＧＪ Ｂ １ ８ １已被 Ｇ Ｊ Ｂ ｌ ８ １ Ｂ代替 ，因此 ，在实际分析过程 中应对此进行说 明。 参 考 文 献 ［ １ ］马术训 ，戎一龙 ，于敦 ，等． 飞机设计手册 第 １ ６分册 电气 系统设计 ［ Ｍ ］． 北京 ：航 空工业出版社 ，１ ９ ９ ９ ．
涞源县支家庄位于涞源县东南 ，行政规划隶属 于涞源县杨 家庄镇 ，交通较为方便 。涞源县是保定地 区矿业 大县 ，而此区 也 是 涞 源 县 内 主 要矿 业 区 之一 。 ２ 地质特征 该 区位于 中朝准地 台山西断隆 ，新华夏 系太行 山一级 隆起 区的北端 ，属阜平隆起 的一部分 ，北部天 山纬 向构造带 的燕 山 台褶带南缘。
２ ． １ ． ２ 长城 系高 于庄 组 白 云岩 （ Ｃ ｈ ｇ ） 长城系高于庄组 白云岩 （ Ｃ ｈ ｇ ）上部 为灰 白色厚． 巨厚 层燧 石条带和燧石结核细 晶白云岩 ，可见黑色碳质 页岩 ；中部 为中 厚 层灰质 白云岩 ，可见叠层石 ， 燧石条带发育 ，普遍大理岩化 。 下部为约 １ ｍ 的含砾石英岩状砂岩。该 地层主要 出露 于支家庄
２ ． １ 地 层
本 区出露地层 自老至新有太古界五 台群板峪 口组黑云斜长 片麻岩 、石英岩和蓟县系雾迷 山组 、长城系高 于庄组层状 白云 岩和侏 罗系髫髻 山组 安山岩、火 山凝灰岩 。
２ ． １ ． １ 五 台群板 峪 口组
五 台群板峪 口组 （ Ｐ ｔ ｗｔ ｂ）呈顶垂体状 出露于董家庄西 向， 出露面积为 ０ ． ２ ５ ｋ ｍ２ 。地层层序 由下而上为石英岩 、浅粒 岩 、 黑云斜长片麻岩和少量斜长角 闪岩 、变粒岩 、黑 云石英片 岩 、 大理岩韵率互层组成 。靠顶部 的大理岩 中可见含 磁铁 透闪石岩 层 ，Ｔ Ｆ ｅ 含量 为 １ ３ ％～１ ５ ％．
西 向，呈 哑玲状 ，南北长 ３ ０ ０ ０ ｍ，东西宽约 ５ ０ ０ ｍ。东部和南 部 与 白岗岩 （ 。 ５ 。 ） 呈 断层 接触 ，在东接触带 中部和南接触
电源系统设计难 以达到此值 ，可调整配 电电线线规 ，选择 电阻 更 小的线 ，以达到减小配 电压降 的目的；更改用 电设备 的安装 位 鼍 ，使用 电设备与配 电汇流条 的距离更接近 ，从 而减小 配电 线 电阻 ，达到减小配 电压降 的目的 ；协调用 电设备正 常运行 的 电压范围 ，使 电网设 计允许 的压降更大 。 ３ 结 束 语 本文对 电源系统方案设计过程 中发 电机调压点 的电压 范围
关 于 涞源 县 支 家 庄 一 带 地 质 特 征及 成 矿 规律 的 浅 析
张仲 辉 ，李 聪
（ 河北省保定地质工程勘查院 ，河北 保定 ０ ７ １ ０ ５ １ ） 摘 要： 通过对涞源县支家庄一带进行 野外地质踏勘 和对相 关资料进行 收集整理 ，阐述 了该 区域的地质特征和地质构造 ， 分 析 了矿 床 的 控 矿 作 用 和 该 矿床 的 成矿 模 式 ，并提 出 了找 矿 远 景 。 关键词 ：支家庄 ；地质特征 ；接 触带 ；找矿远景 中图分类号 ：Ｐ ６ １ ８