ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ САМОЛЕТОВ И ВЕРТОЛЕТОВ

Глава I

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

На современных самолетах и вертолетах для приведения в дейст­вие различных электрифицированных установок применяется элек­трическая энергия. Она является наиболее универсальным видом энергии по сравнению с другими видами (мускульной, пневмати­ческой, пиротехнической, гидравлической).

Электрическую энергию, кроме того, легко трансформировать в другие виды энергии, передавать и распределять между потре­бителями; с помощью ее можно максимально автоматизировать процессы управления, регулирования и контроля, а также обеспе­чить создание систем с высокой надежностью.

В связи с этим электрическая энергия очень широко использует­ся на самолетах и вертолетах. Она применяется почти во всех ви­дах оборудования: автопилотах, системах запуска авиадвигателей, расхода топлива, выпуска и уборки шасси, для обогрева элементов самолетов, радиотехнических средств и др.

Современные самолеты и вертолеты в высокой степени электри­фицированы. Например, на тяжелом пассажирском самолете мощ­ность всех источников электроэнергии достигает 150—350 кет, об­щая длина электрических проводов составляет 50—100 км, а вес их — более 1 000 кг.

Задачи улучшения летных характеристик самолета, совершен­ствования систем управления, комплексной автоматизации требу­ют дальнейшей электрификации и совершенствования оборудова­ния.

На самолете имеются специальные электроэнергетические сис­темы, обеспечивающие электрической энергией всех ее потребите­лей. Эти системы включают:

источники и преобразователи электрической энергии с соответ­ствующей регулирующей аппаратурой (генераторы, преобразовате­ли рода тока и напряжения, химические источники тока, регулято-

ры напряжения и частоты тока, устройства для подключения, от­ключения, блокировки, защиты источников и распределения нагру­зок между параллельно работающими генераторами);

системы передачи и распределения электрической энергии (электрические сети, коммутационная и защитная аппаратура, приборы контроля, монтажное и установочное оборудование).

Системы электроснабжения на самолете классифицируются по роду используемого ими электрического тока, по величине номинального напряжения и но способу распределения электро­энергии.

По роду используемого тока системы электроснабжения подраз­деляются на системы постоянного и переменного тока, а по вели­чине номинального напряжения — на системы низкого (до 30 в) и повышенного (выше 30 в) напряжения.

По способу распределения электрической энергии системы электроснабжения подразделяются на централизованные, смешан­ные и децентрализованные.

На ряде отечественных самолетов используется система посто­янного тока, а потребители переменного тока обеспечиваются электроэнергией от электромашинных преобразователей. Однако имеется и ряд типов самолетов с самостоятельными энергосисте­мами переменного тока.

Исследования, проведенные в последнее время у нас и за ру­бежом, показывают, что на самолете только для 15% потребите­лей требуется электроэнергия постоянного тока, а для 20% необхо­дима электроэнергия переменного тока стабильной частоты; осталь­ные потребители могут питаться от источников переменного тока нестабильной частоты. Отсюда видна целесообразность замены всей энергосистемы постоянного тока на энергосистему переменно­го тока.

Системы электроснабжения на переменном токе и применяемое при этом оборудование имеют целый ряд преимуществ по сравне­нию с системами и оборудованием постоянного тока:

машины переменного тока не имеют коллекторов, что значитель­но повышает их надежность, высотность, уменьшает уровень ра­диопомех и на 10—20% увеличивает коэффициент полезного дей­ствия;

переменный ток можно просто и экономно трансформировать из одного напряжения в другое и преобразовывать в постоянный ток, соответственно с помощью статических трансформаторов и вы прямителен;

условия искрогашенпя на контактах коммутационной аппара­туры для переменного тока значительно легче, чем для постоянно­го тока.

Наряду с отмеченными выше достоинствами переменного тока применение его на самолете связано с рядом трудностей:

для многих потребителей необходим ток стабильной частоты, что требует применения специальных (и сложных по устройству) редукторов, так как скорость вращения авиадвигателя переменная;

в

параллельную работу генераторов переменного тока значительно слож­нее осуществлять, чем генераторов постоянного тока;

у электродвигателей переменного тока трудно осуществляется регулиро­вание скорости вращения и, кроме того, они имеют малые пусковые мо­менты.

Поэтому с учетом вышеизложен­ного в настоящее время на самолетах применяют как оборудование перемен­ного, так и постоянного тока.

Следует отметить, что для получе­ния относительно высоких параметров электроэнергетической системы переменного тока необходимо пра­вильно подобрать значения напряжения, частоты, числа фаз н их соединение.

На рис. 1 показаны зависимости относительного веса транс­форматоров (кривая 1), асинхронных электродвигателей мощно­стью I кет (кривая 3), 0,5 кет (кривая 2) и 0,075 кет (кривая 4) от частоты тока. Кривая 5 определяет зависимость времени горе­ния дуги между контактами от частоты тока.

Из приведенного графика можно установить, что при условии минимального веса и наименьшего времени горения дуги оптималь­ной является частота порядка 400 гц.

Число фаз системы переменного тока оказывает существенное влияние на вес электрических машин. К потребителям переменно­го тока напряжение в зависимости от числа фаз может подводить­ся одним, двумя, тремя, четырьмя проводами. Исследования трех­фазных систем показали, что наибольшая экономичность в весе достигается при соединении фаз обмоток генератора в звезду с использованием корпуса в качестве нулевого провода. В этом слу­чае в сети имеются фазовые напряжения Vф и линейное напряже­ние [/л=УЗ-[/ф (рис. 2, а). Однако по соображениям безопасно­сти для обслуживающего персонала иногда корпус самолета не используют как нулевой провод.

На некоторых типах самолетов устанавливают генераторы, у которых обмотки соединены треугольником (рис. 2, б). Чаще все­го такое соединение применяют, когда трехфазный генератор ис­пользуется по однофазной схеме.

Таким образом, в настоящее время электроэнергетические си­стемы самолетов и вертолетов имеют следующие основные пара­метры:

в системах постоянного тока — напряжение 28,5 в;

в трехфазных системах переменного тока —- напряжение 200/115 в, частота 400 гц;

в однофазных системах переменного тока — напряжение 115 в, частота 400 гц,

в системах переменного тока нестабильной частоты — напря­жение 200 в.