飞机电源系统
飞机的电源技术原理及应用
飞机的电源技术原理及应用1. 引言在现代航空领域，飞机的电源系统是非常关键的组成部分。
飞机电源技术的发展已经取得了突破性的进展，为飞机提供了可靠、高效的电力供应。
本文将介绍飞机的电源技术的原理及应用。
2. 飞机电源系统组成飞机的电源系统主要由以下几个组成部分构成：•发电机：发电机是飞机电源系统的核心部件，主要负责产生电能。
发电机使用内燃机驱动，通过转子和定子的相对运动产生电能。
发电机通常安装在飞机的发动机上。
•电池：电池是飞机电源系统的备用电源，主要用于在紧急情况下提供电能。
电池通常安装在飞机的机翼或机身内部。
•变流器：变流器是将飞机上产生的交流电转换为直流电的装置。
变流器可以将来自发电机的电能转换为直流电供给飞机上的电子设备使用。
•电容器：电容器可以作为电源系统的储能装置，用于存储剩余电能，并在需要时释放给飞机上的电子设备。
•控制系统：电源系统的控制系统用于监测和控制电源系统的工作状态，确保电力的供应稳定和可靠。
3. 飞机电源系统工作原理飞机电源系统的工作原理如下：1.发电机工作原理：发电机通过内燃机的驱动产生机械能，机械能通过转子和定子的相对运动转化为电能。
发电机输出的是交流电，经过变流器转换为直流电。
2.电池工作原理：电池通过化学反应将化学能转化为电能。
飞机电池通常使用铅酸电池或锂离子电池，这些电池具有较高的能量密度和较长的使用寿命。
3.变流器工作原理：变流器通过电子元件的开关控制将交流电转换为直流电。
变流器可以将飞机电源系统的输出电能转换为适合各种电子设备使用的直流电。
4.控制系统工作原理：控制系统通过传感器监测电源系统的工作状态，并根据需要进行调节和控制。
控制系统可以实现电源系统的智能化管理，确保电力供应的稳定性和可靠性。
4. 飞机电源系统应用飞机电源系统广泛应用于飞机上的各个领域，包括但不限于以下几个方面：•机载航电设备：飞机的航电设备需要稳定、可靠的电力供应，包括导航系统、通信系统、雷达系统等。
飞机的电源系统名词解释
飞机的电源系统名词解释在现代航空业中，飞机的电源系统是飞行的关键要素之一。
它不仅为机上各种设备和系统提供电力，同时也保证了飞机正常运行所需的能源供应。
在本文中，我们将对一些与飞机电源系统相关的重要名词进行解释，以帮助读者更好地了解这个领域的专业术语。
一、直流电（Direct Current，简写为DC）直流电是指电流方向不变的电流形式。
在飞机电源系统中，直流电主要由直流发电机或飞机主电池提供。
直流电在飞机上用来供应低电压设备和系统，如仪表板、通信设备和飞控系统等。
二、交流电（Alternating Current，简写为AC）交流电是电流方向和大小周期性变化的电流形式。
在飞机电源系统中，交流电通常由交流发电机或飞机的辅助动力装置（如APU）提供。
交流电主要用于高功率设备和系统，如电动机、起落架系统和空调系统等。
三、静电发电机（Static Electricity Generator）静电发电机是飞机电源系统中的一种装置，用来转换飞机在飞行过程中产生的空气动力能量为电能。
静电发电机通常由马兰诺夫效应或空气摩擦效应产生静电放电，通过电荷转移来产生电流。
这种发电机经常用于静电放电防护和电源备用。
四、直流发电机（Direct Current Generator）直流发电机是飞机电源系统中的一种主要设备，它通过转子与定子之间的旋转相对运动产生电能。
直流发电机通常由飞机引擎的齿轮箱或附属动力装置带动。
它在飞机上负责主要的电力供应，为直流电设备和系统充电。
五、交流发电机（Alternating Current Generator）交流发电机是飞机电源系统中的另一类重要设备，它可以产生交流电能。
交流发电机通过转子上的定子产生变化的磁场，从而使电路中的导线产生电动势。
交流发电机通常由飞机引擎的主发电机驱动，并将电能传输给飞机的交流电设备和系统。
六、整流器（Rectifier）整流器是一种电子器件，用于将交流电转换为直流电。
飞机电源系统的控制与保护
飞机电源系统的控制与保护航空电源系统是飞机上非常重要的组成部分之一。
它向飞机提供电能供应和配电功能。
电源系统必须非常可靠，因为它影响着整个飞行过程。
在飞机电源系统中，控制和保护是非常重要的组成部分。
正确的控制和保护措施能够有效地提高电源系统的可靠性、安全性和使用寿命。
本文将介绍飞机电源系统的控制与保护。
飞机电源系统的控制飞机电源系统的控制主要包括三个方面：电源控制、飞机电源管理和电路保护。
电源控制电源控制是实现电源系统自动化的重要保证。
航空电源系统控制使用计算机和程序控制，它能精确监测整个电源系统的活动，从而控制整个系统的输出电压和电流。
电源控制的功能包括：•自动开关控制：在需要的情况下，它能够自动切换电源输出和输入线路。
•电源调节：能够调整输出电压和电流。
•电源预警：能够报告电源故障信息。
•故障保护：在出现故障时，能够将电源系统保护。
飞机电源管理飞机电源管理是指在飞机上组织整个电源系统的运行。
飞机电源管理系统的目的在于使整个电源系统在满足飞行需求的同时能够长期稳定运行。
飞机电源系统管理的功能包括：•电能生成：电源系统要求能够在飞行中供应电能，而且这电能必须足够长时间供应。
•电源故障信息报告：能够在短时间内报告电源故障信息。
•故障处理：故障处理必须能在短时间内解决问题。
•自适应：电源系统必须具有自适应性质，因为它必须适应不同变化的需求。
通过飞机电源管理，可以实现电源系统的可靠性和稳定性，为飞行过程提供保障。
电路保护电路保护也是飞机电源系统的重要方面之一。
电路保护必须能够有效地保护电源系统，使系统永久性受损的可能性最小。
电路保护的功能包括：•短路保护：当电源系统出现短路时，保护电路能够及时地切断电源输出。
•过载保护：能够控制电源输出，当电路超过额定输出时，能够及时地停止供电。
•过压保护：能够在电路过压时切断电源系统。
•漏电保护：通过电流监测，防止电路漏电。
电路保护能够提高电源系统的使用寿命和可靠性。
【飞机结构与系统】12_电源系统
直
流
发动机
发 电
机
直流负载 静交 变流 流负 机载
二次电源——由静变流机把低压直流电转变为单相或三相
交流电。
应急电源——航空蓄电池。
低压直流电的特点： 电压不高，效率低，适于用电量不大的飞机。
一般在30座以下的小型支线客机和通用飞机上得到了广 泛的应用。如Y-5，IL-14，C-16等。
飞机交流电源系统的主要形式
恒速传动装置（CSD） 组合传动发电机(IDG)
（5）变速恒频电源系统
交流发电机直接由发动机传动，发出的变频交流电经变频 器变换为恒频交流电。
发动机
恒频
变速恒频交流电
发电机
电子变频器
特点：恒速恒频交流电源系统同变速恒频电源系统相比存在 重量重、效率低、供电质量差、寿命周期费用高等缺点，正 在被变速恒频交流电源系统取代。如MD-90。
APU发电机直接由APU驱动，并输出与两台发动机驱动 发电机相同的电流。 在地面，APU发电机可提供主要的电源。 飞行中，可作为任一发电机的备用电源。
（3）电瓶——应急电源
电瓶是一种化学电源，是一个化学能和电能相互转化 的装置。放电时，它把化学能转化为电能，向用电设备供 电；充电时，它把电能转化为化学能储存起来。
第代飞机的一个重要组成部分，为飞机用 电设备提供所需的交流电和直流电。
飞机供电系统又可分为飞机电源系统和飞机输配电系统两 部分。飞机电源系统是飞机上电能产生、调节、控制和电能 部分的总称。飞机电源系统是指由飞机电源到电源汇流条间 的部分。飞机输配电系统则是指由电源汇流条到用电设备端 的部分。飞机输配电系统又称飞机电网，由电线、配电装置 和保护元件等构成。
当飞机发电机不能供电时，电瓶 向维持飞行所必需的飞行关键设 备供电，必要时也可作为启动飞 机发动机的起动电源。
飞机 电源系统分类
飞机电源系统分类飞机电源系统分类一、引言飞机电源系统是飞机上非常重要的一个部分，它为飞机提供了所需的电能，保证了飞机各个系统的正常运行。
根据不同的要求和功能，飞机电源系统可以分为三大类：直流电源系统、交流电源系统和备份电源系统。
二、直流电源系统直流电源系统是飞机上最常见的电源系统，它通过直流发电机或直流变频器提供电能。
直流电源系统主要用于供电给飞机上的直流设备，例如飞机的控制系统、通讯设备、导航系统等。
直流电源系统具有稳定性好、响应速度快、体积小等优点，因此在飞机上得到广泛应用。
三、交流电源系统交流电源系统主要用于供电给飞机上的交流设备，例如飞机的照明系统、空调系统、马达等。
交流电源系统可以通过交流发电机或交流变频器来提供电能。
相比直流电源系统，交流电源系统在供电距离远、功率大的情况下更为适用。
同时，交流电源系统还可以通过变压器进行电压匹配，满足不同设备的电压要求。
四、备份电源系统备份电源系统主要用于在主电源系统故障时提供紧急电能。
备份电源系统通常采用蓄电池或应急发电机来提供电能，以保证飞机的关键设备可以继续运行。
备份电源系统的设计要求高可靠性和长时间供电能力，以应对紧急情况。
备份电源系统的自动切换和监控功能也是非常重要的，以确保在主电源故障时能够及时切换到备份电源。
五、其他电源系统除了上述三类电源系统，还有一些特殊的电源系统用于满足特定的需求。
例如，飞机上的舱内电源系统用于为旅客提供电源插座，以供电子设备充电；飞机上的应急电源系统用于在紧急情况下提供电能；飞机上的太阳能电源系统用于利用太阳能发电，减少对传统能源的依赖等。
六、总结飞机电源系统分类包括直流电源系统、交流电源系统和备份电源系统。
直流电源系统用于供电给飞机上的直流设备，交流电源系统用于供电给飞机上的交流设备，备份电源系统用于在主电源故障时提供紧急电能。
除了这些主要分类，还有其他特殊的电源系统用于满足特定的需求。
飞机电源系统的设计和运行对飞机的正常运行和飞行安全至关重要，因此需要高度重视。
飞机电源系统的原理是什么
飞机电源系统的原理是什么飞机电源系统是飞机上为舱内设备提供电能的系统。
它主要由发电装置、电源管理系统、电池系统和配电系统组成。
飞机的发电装置一般是由燃气涡轮发动机驱动的发电机或者专门的辅助发电机。
发动机的转速通过发电机的转速放大器来提供稳定的电源输出。
一些现代飞机还装备了永磁发电机，它们的特点是结构简单、重量轻、效率高、维护保养成本低。
发电装置的电能输出经过整流装置转换为直流电，然后通过变压器变换为满足不同设备需求的电压。
发电装置输出的直流电经过电源管理系统进行控制和管理。
电源管理系统有多个功能，包括捕获、控制、保护和监测电能的输出。
它能够监测电源的状态和负载需求，根据需要调整发电机的输出电压和频率，以满足各种设备对电能的需求。
此外，电源管理系统还能够提供对电源的保护，包括过载和短路保护，以防止电源故障损坏设备。
电池系统是飞机电源系统的一个重要组成部分，主要用于提供紧急电源。
在飞行过程中，发电机可能会出现故障，导致电能的供给中断。
此时，电池系统就会为关键设备提供必要的电源，以确保飞机的安全。
电池系统通常由多个电池组成，这些电池可以并联或串联连接，以提供所需的电压和容量。
为了将电能分配到各个设备，飞机电源系统还包括配电系统。
配电系统通过配电盘来分配和控制电能的流向。
配电盘上有多个开关和保险丝，用于控制和保护电路。
飞机上的不同设备对电能的需求有所不同，配电系统通过调整开关的位置和状态，将电能分配到不同的设备上。
总的来说，飞机电源系统的原理是通过发电装置产生电能，通过电源管理系统管理和保护电能的输出，通过电池系统提供紧急电源，通过配电系统将电能分配到各个设备上。
这样一套系统能够确保飞机上的各种设备都能获得稳定和可靠的电源供应，以保证飞机的正常运行和乘客的安全。
第四章飞机交流电源系统
（二）恒速传动的三种情况
1、恒装输入轴转速为制动点转速时
液压马达不转动时，（ n12 0）发动机通过差动齿轮系驱动发电机， 正好保持发电机转速为额定值所需要的输入轴转速 称n为1 制动点 转速。可由（4-6）令 n12 0 而求得：
（一）以机体为中线的三相三线制 实际上相当于三相四线制，只是以机体作中线而省去一根导线。这 种供电系统重量轻，单相负载的通、断及保护装置都比较简单，对 机上人员来说比较安全。 （二）中点不接地的三相三线制 单相负载的电压为线电压，缺点是单相负载的电压只有单一的一种 线电压。 （三）以单相为主而兼有三相的供电系统 它的交流电源是借助一台三角形联接的三相有刷交流同步发电机发 电的，但它只主用其中的 C2 C3 相以提供单相交流电源。
2、传动比
假定游星齿轮架 Z 2 的转速 n 2 输入环形齿轮 Z 3 （或 Z 4 ）的转速 n 3（或 n 4 ） 输出环形齿轮 Z 8 （或 Z 7 ）的转速 ，规定顺时针转动为正方向。 输入环形齿轮与输出环形齿轮之间的传动比为：
由式4-1可以求得 输出转速
i47
i38
Z7 Z4
n7Z Z7 4n4Z4Z7Z7n2
第三节恒速传动装置
一、概述 （一）恒速传动装置的位置 （二）轴向齿轮差动液压机械式恒速传动装置的基本组成 液压机械式恒速传动装置的主要组成包括传动系统、滑油系统、 调速系统和保护系统。 恒速传动装置输出轴的转速是由两部分合成的，一是发动机输入 轴的转速经过差动游星齿轮系直接传输的转速，它随发动机转速 的变化而变化。两者合成使恒速传动装置输出轴转速保持恒定。
四、正差动状态和负差动状态时的工作情况
飞机电源系统课件
效率原则
电源系统应尽可能减少能源浪 费，确保能源高效利。
适应性原则
电源系统应能适应各种环境飞 行条件，包括高海拔、高温、
极寒等极端环境。
模块化设计
便维护升级，电源系统应采模 块化设计。
电源系统实现方案与流程
01
02
03
方案一
直流电源系统：采直流发 电机飞机提供电力，该方 案结构简单、成本低，但 维护较困难。
整流器由硅整流二极管组成，利二极 管单向导电性将交流电转换直流电。
变压整流器变压原理
当交流电通过变压器时，由电磁感应 原理，变压器次级线圈电压发生变化 。根据需可选择升压或降压。
电源系统控制与保护技术
电源系统控制技术
确保电源系统稳定运行，需采各种控制技术，如自动励磁调 节、自动电压调节、自动频率调节等。些控制技术可自动调 整发电机输出电压、频率相位，满足负载需求。
正常运行。
05
飞机电源系统发展趋势与展 望
飞机电源系统技术发展趋势
高压直流电源系统
布式电源系统
随着技术进步，高压直流电源系统飞机得 广泛应具更高效率可靠性。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ布式电源系统将多小型发电机散布置飞机 提高电源系统可靠性冗余性。
电力电子与电力变换技术
能源多元化
电力电子与电力变换技术应使得飞机电源 系统能够实现更高效、灵活能源管理。
飞机电源系统维护与保养
日常维护
定期飞机电源系统进行检查，包括发电机、变压整流器、电缆等部件外观检查、性能测 试清洁保养。还需电源系统运行参数进行监控，确保其正常范围内。
定期保养
根据飞机使情况制造商推荐，制定定期保养计划。保养内容可能包括更换磨损部件、清 洗积炭、检查电气连接等。保养完成后，需进行全面功能测试性能评估，确保电源系统
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3．飞机交流电源系统的主要缺点
（1）恒速恒频交流电源系统中的恒速传动装置（CSD）结构复杂，造价高，故障
多，维护困难，是交流电源系统中故障率较高的一个部件。 （2）交流电源系统的控制与保护设备复杂，特别是并联运行时的控制保护更为 复杂。 （3）恒速恒频交流电源系统由于有恒速传动装置，无法用来起动发动机，必须 另设起动设备。
加载(100%)
400
IDG
390
APU.G
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 t(s) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 t(s)
U(V) 卸载(100%)
140
IDG
130
f(Hz) 410
IDG
400 VSCF
卸载(100%) APU.G
120
VSCF
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 t(s) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 t(s)
B
UA
U
Ia
I
Ib
CJ F
G
RL
Eb
0
1
IaR+
2
Ia
U4 3
IbRb Eb
Ib 0
Ia0Ib Ibo
1）如果电网上没有接负载，，则有。此时，电网电压为Un0，即
为两条曲线的交点。
2）如果负载电流为I1，则电网电压必然下降为Un1，蓄电池的充 电电流从Ib0降为Ib1。发电机除继续向蓄电池充电外，还向用电设 备供电，因此发电机的输出电流变为Ia1＝Ib1+I1。
360
流流
300
电电
250
200
180
150
120
100
36
80
50 3
60
0
Y-5 Y-7 B737-400 B707 B757 B747-400
AH-24 MD-82
B767
1 早期的中、小型飞机 ：运-5型 2 中型涡轮螺旋桨飞机 ：运-7、安-24、伊尔-18 3 较早的涡轮喷气式客机 ：波音707、三叉戟、图-154 4 目前的涡轮喷气式客机 ：波音747、757及767
飞机电源系统
任课教师：朱继军 总学时：80 课程类别：考试课/学科主干课
第一章 概 述
{ { 飞机电
气系统
电源系统/或发电系统 ：发电 飞机的电源系统 机到电源汇流条之间的部分
输配电系统 ：电源汇流条到用电输
用电设备
入端的部分
飞机电源系统作用：向飞机上的所有用电设备供电
1．1 飞机电源系统的组成与发展
U 4 5
0
2
Rb1
C
rb
+
I
-
Eb
二．蓄电池对电网电压脉动的影响
蓄电池的金属极板浸于电解液中，金属与溶液界面的双电层相当于 平板电容器，称为双电层电容。由于这一等值电容器（通交隔直） 的容量很大，可达法拉级，故有良好的平波作用。
变速恒频电源系统的供电质量比恒速恒频系统好得多 六．270伏高压直流电源系统
1．2 飞机电源系统的特点
1．低压直流电源系统存在的缺点
（1）随着电源容量的增加，低压直流电源系统的重量也在增大。 （2）飞行高度和速度的不断提高，使低压直流电源系统的工作条 件恶化 （3）功率变换设备复杂、效率低。
2．飞机交流电源系统的主要优点
2．3 直流发电机与蓄电池的并联运行
在装有单台发电机电源系统的飞机上，发电机常和蓄电池并联 运行。发电机正常工作时，向蓄电池充电，保证蓄电池储备充 足的电能。发电机停车或发生故障不能发电时，由蓄电池向负 载供电，不会发生供电中断的现象。
(连续浮充制供电方式）
一．发电机与蓄电池并联工作时的负载分配
A
（二）按其重要程度分
1关键设备或最重要设备 ：采用4余度供电
2重要设备 ：采用3余度供电方式
3通用设备及厨房设备 ：通常由主电源供电，故障时若主 电源容量不够，可以人工或自动卸去一些次要负载
三．飞机电源系统的发展概况 （机主电源系统的
特点及安装容量的发展 ）
安装
容量．2 飞机电源系统的主要类型
一．低压直流电源系统
二．变速变频交流电源系统（VSVF）
发动机
变速器
发电机
三．混合电源系统
四．恒速恒频交流电源系统（CSCF）
发动机
恒装
发电机
五．变速恒频交流电源系统（VSCF）
发动机
发电机
变频器
U(V)
VSCF 110
加载 (100%)
100
IDG
90
f(Hz) VSCF
机时
注意事项
二．飞机上的用电设备及其分类 （一）按用途分
1电动机构 ：占总负载的30%左右
2加热和防冰负载 ：占到总负载的40%左右
3电子设备 ：占总负载的20%
4照明设备 ：占8%左右
负载
180 160 140 120 100
80 60 40 20
0
(KVA) 1台发电机容量
厨房负载 重要负载
飞行前准备
发动机 启动
滑行
起飞与爬升
2台发电机的容量
通用负载
巡航
飞行状态 下降与着陆
1 当飞机处于不同状态时，电气负载的用电量也不同。一 般根据用电量的大小，将整个飞行过程分为几个主要阶段， 如飞行前准备（包括地面维护、加油、设备预热等）、发 动机起动、滑行、起飞和爬升、巡航、下降着陆和飞行后 检查等。 2 航前和航后由地面电源或辅助电源供电。由图可见，飞 机在起飞与爬升时的用电量最大，因此电源的总容量应按 最大用电量选取。
3）负载电流增加到一定值时，电网电压将降低到等于蓄电池的
电动势Eb，充电电流为零，负载电流全部由发电机供给。显然，负
载电流超过上述值后，将由发电机和蓄电池共同承担，电池由充电 状态转为放电状态，电网电压将更低。
注意事项
1）通常将线路压降限制在0.25伏以内。 2）调节点调定电压的高低对蓄电池的工作影响很大。 如果调定电压过低，蓄电池会在负载电流较小的情况下就 开始放电。这样会使电池容量减小，失去应急电源的作用 。反之，调定电压太高，蓄电池一直处于充电状态，造成 能量浪费。 3）蓄电池的充放电程度对负载分配影响较大，如图213所示。在调定电压不变时，充电不足的蓄电池（曲线5 ）与发电机并联，充电电流会很大。这不仅会降低电池寿 命，而且会在负载较小时就使发电机过载。一旦发电机故 障不能供电，蓄电池也不能起应急电源的作用。因此，未 充足电的蓄电池不应装机使用。
一．飞机电源系统的组成
1主电源：正常飞行时，给机上全部用电设备供电
类型
2辅助电源：飞机在地面时，主电源不工作
类型
3应急电源：飞行中若主电源和辅助电源全部失效
类型、特点
4二次电源：将主电源电能变换为另一种形式或规格的电
能，以满足不同用电设备的需要
类型
5外接电源插座 ：飞机在机场作地面检查或起动航空发动