先进舰载机机电综合技术发展研究.pdf
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1、科技与创新Science and Technology&Innovation1382023 年 第 17 期文章编号:2095-6835(2023)17-0138-03先进舰载机机电综合技术发展研究王守权,张凯旋,李大龙(海军航空大学青岛校区,山东 青岛 266041)摘要:航空机电系统是保障舰载机各项功能发挥的必要条件和基础设备,其综合技术水平的高低直接影响到舰载机的整体性能,是未来航空技术发展的重要领域之一。介绍了舰载机机电系统结构组成,对国内外航空机电系统的技术应用现状和发展趋势进行了研究,分析了从功能、控制、物理和能量 4 个方面来实现机电系统的综合化,对舰载机机电综合化发展具有指导意
2、义。关键词:机电综合;能量控制;全电飞机;舰载机中图分类号:V242文献标志码:ADOI:10.15913/ki.kjycx.2023.17.041先进的舰载机由机体、发动机、机载系统与设备 3个部分构成。其中,机载系统与设备又可分为两大部分:航电设备/系统(AvionicsSystems)和机电设备/系统(Aircraft System)。航电设备/系统是在飞机平台上执行或完成特定任务的,所以也叫任务系统;机电设备/系统是保证飞机飞离地面及完成飞行动作所必须的系统,或称公共功能系统,机电系统的主要功能是确保飞机的正常飞行与安全,是飞机上除机体、发动机以及航电系统外几乎所有的系统总和。二者的主
3、要区别在于传输物质的不同。机电系统是飞机飞行必不可少的重要保障,随着飞机性能的不断提高,机电系统所承担的飞行保障任务越来越重,使得传统的机电系统正从各自独立发展转而向着机电一体化的方向发展1。1机电系统技术架构机电系统作为飞机上涵盖面最广泛的系统,具有结构布局最复杂、体积质量最大、保障成本最高的特点。舰载机机电系统主要由图 1 所示的分系统组成,包括飞机的供电、液压、燃油、环控、轮刹、收放起落架、防护救生、供氧、第二动力等。因此,增强舰载机整体作战性能,机电系统性能的提升是必要的基础和前提,而发展和应用机电技术将对舰载机的发展起到十分重要的作用。图 1航空机电系统技术架构1.1航空电力系统飞机
4、电源系统分为发电系统和配电系统 2 部分。电源系统的主要作用是确保可靠地将符合要求的电能供应给相关电力设备,特别是直接关系到飞行安全的关键设备。发电系统的组成主要包括主电源、二次电源、辅助电源和应急电源。主电源由机载发电机和电源控制保护装置组成,发电机由发动机带动发电,直接或间接地向飞机上所有用电设备供电。而二次电源的主要作用则是将部分主电源的电能转换成为另一种频率、电压或电流的电能。辅助电源在地面用于维护飞机电气设备和起动飞机发动机,或在飞行期间用于弥补主电源的不足。应急电源是一个独立的电源。当飞机主电源在飞行过程中发生故障时,应急电源向飞机上的重要设备供电,保证飞机安全返航。配电系统主要功
5、能是实现电能的传输与分配,包括从发电机主接触器到负载汇流条、二次电源到负载汇流条以及应急和备份电源到负载汇流条之间的传输电能的各种系统。配电系统还要确保向飞机各个部件可靠地输配电能,管理多种电气负载,保护使用电设备。配电系统主要由馈电电缆、汇流条、配电板、配电器部件等构成。Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 17 期1391.2辅助动力系统在飞机上加装一套或几套独立于主发动机的动力系统,以提供电、液、气和轴功率等,以满足应急能源、发动机的起动以及其他辅助能源的不同需要,这类动力系统统称为辅助动力系统。一般来说,第二动力系统通常是一种小型
6、的涡轮发动机。应急动力装置(EPU)、辅助动力装置(APU)、综合动力装置(IPU/AEPU)和超级组合动力装置(SIPU)等均属于第二动力系统的范畴。1.3液压系统液压系统是由液压控制装置、能源装置、执行运行装置,液压油箱、蓄压器、液压管路以及油滤等装置组成,它以油液为工作介质,依靠油压带动执行机构实现具体的操纵动作。由液压能源装置把驱动机构的机械能变换为液压动力,并通过油液和液压管路把液压动力输送到执行作动装置,再把液压动力变换为机械能,以达到作动负载的目的。在现代飞机中,大部分有 2 套(或多套)互相独立的液压系统,可分为以下 2 种:一种是用于起落架、操纵前轮转弯、襟翼和减速板、机轮刹
7、车、驱动燃油泵和风挡雨刷的液压马达,被称为主液压系统(或公用液压系统),同时它还用于驱动部分副翼、方向舵和升降舵(或全动平尾)的助力器;另一种叫作助力液压系统,它用于驱动飞行操纵系统的阻尼舵机和助力器。1.4燃油系统燃油系统是飞机上用于供给、传输和储存燃油的整套装置。要求是在一切飞行状态和发动机工作条件下,能够为发动机和辅助动力装置提供合格的压力和流量连续可靠的燃油供给。燃油系统还具有冷却其他系统的工作介质(如滑油、液压油)以及保持重心位置等作用。它通常由燃油管理系统、供/输油系统、加/放油系统以及油箱组成。燃油管理系统具有供输油管理、压力加油管理、传感器信号处理、故障管理及系统数据管理等功能
8、。1.5环境控制系统飞机环境控制系统的作用包括两方面:一是为机上的各种电子设备提供正常的工作环境;二是保证飞机座舱内空气的压力、湿度、温度等参数满足人体生理要求。飞机环境控制系统由引气分系统、加温和制冷分系统、空气分配分系统、调节控制分系统以及显示设备组成。引气分系统主要保证座舱增压和通风的供气源,加温和制冷分系统负责舱内温度调节,空气分配分系统负责将经过调温的通风空气均匀地输入并分布于座舱内,调节控制分系统负责舱内压力调节、温度调节、湿度调节以及供气调节等,显示设备是用以显示各种压力、温度、流量等情况。2国外机电综合技术现状现代大型客机在系统的综合化控制与管理方面应用已较为成熟2。在军用飞机
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