СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Советский патент 1995 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к авиационной технике, в частности, к системам электроснабжения летательных аппаратов (ЛА).

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сути является система электроснабжения, содержащая первичные генераторы переменного тока, подключенные посредством контакторов первичной сети к шинам переменного тока. К этим шинам подключены выпрямители, связанные с помощью коммутационной аппаратуры вторичной сети с шинами постоянного тока. К этим шинам подключены шины потребителей третьей категории, а также через дифференциальные минимальные реле аварийные шины. К последним подключены аккумуляторы, являющиеся аварийным источником электроэнергии на борту ЛА. Система позволяет снабжать электроэнергией потребители в нормальных условиях полета, а также в случае отказа основных источников энергии на борту ЛА запустить ВСУ от аккумуляторов с целью снабжения электроэнергией потребителей первой категории в аварийном режиме полета. В случае неудавшегося запуска ВСУ система обеспечивает снабжение потребителей первой категории от аккумуляторов и позволяет тем самым выполнить аварийную посадку ЛА за время, не превышающее время разрядки аккумуляторов до минимального установленного уровня. Недостатком такой системы является то, что она не обеспечивает снабжение электроэнергией потребителей в аварийном полете при условиях, когда нет возможности в кратчайшее время (не превышающее время разрядки аккумуляторов) совершить посадку ЛА, например, при полете над горным массивом или над водной поверхностью. Кроме того, разделение шин постоянного тока на шины нормального и аварийного питания и запитка последних через дополнительный коммутационный элемент (дифференциальное минимальное реле) снижает надежность снабжения электроэнергией потребителей первой категории в нормальных условиях полета. Кроме того, в данной системе в аварийном полете в момент запуска ВСУ на аварийных шинах происходит значительный провал напряжения, так как подключение стартера ВСУ приводит к броску потребляемого тока. Провал напряжения на аварийных шинах отрицательно сказывается на работе потребителей первой категории и может привести к сбою в их работе.

Кроме того, при наземной эксплуатации и обслуживании ЛА и при питании систем ЛА от наземного источника через разъем аэродромного питания описанная система электроснабжения не дает возможности запитать потребители, не имеющие непосредственного отношения к полету и необходимые только при обслуживании ЛА. Такими потребителями могут быть, например, система погрузки и выгрузки груза, габаритные и подсвечивающие огни. Запитать эти потребители можно, поставив ЛА под ток из кабины экипажа, что не исключает несанкционированные действия обслуживающего персонала.

Целью изобретения является повышение надежности электроснабжения потребителей первой категории во всех режимах полета ЛА, а также повышение технологичности наземного обслуживания ЛА и исключения при этом несанкционированных действий обслуживающего персонала.

Для достижения указанной цели предложена система электроснабжения ЛА, отличительной особенностью которой является то, что она снабжена генераторами постоянного тока, приводимыми от гидроприводов, включенных в гидромагистрали гидросистемы ЛА. Генераторы постоянного тока через контакторы подключены к соответствующим шинам выпрямителей, при этом аккумуляторы подключены к этим же шинам.

Кроме того, система снабжена шиной запуска ВСУ, к которой на время запуска ВСУ в режиме полета с отказавшими основными источниками питания подключают дополнительные аккумуляторы, при этом данную шину на время запуска ВСУ отключают от основной сети постоянного тока.

Кроме того, в систему введены дополнительно шины наземного питания переменного и постоянного тока, связанные посредством коммутационной аппаратуры первичной и вторичной сети с шинами первичных генераторов переменного тока и шинами выпрямителей, соответственно.

В связи с отсутствием технических решений со сходными признаками заявляемое изобретение обладает существенными отличиями.

На чертеже показана структурная схема системы, имеющей два независимых основных канала генерирования.

Система электроснабжения летательного аппарата содержит первичные генераторы Г1_~ (1), Г2_~ (2), Г_ВСУ~ (3) переменного тока со своими блоками БЗРУ защиты регулирования и управления, шины Ш1_~(4), Ш2_~ (5) переменного тока, коммутационную аппаратуру (6.17) первичной сети, разъем (18) аэродромного питания РАП, выпрямительные устройства ВУ1 (19), ВУ2 (20), ВУ_рез (21) со своими блоками БЗУ защиты и управления, шины Ш1_-(22), Ш2_-(23) постоянного тока, коммутационную аппаратуру (24.41) вторичной сети, аккумуляторы (42. 45), шины Ш_-^I(II) 1 откл. (46, 47) и Ш_-^I(II) 2 откл. (48, 49), отключаемые потребители второй и третьей категории, шину Ш_запВСУ (50) запуска ВСУ, генераторы постоянного тока Г_ГП1 (51), Г_ГП2 (52) с соответствующими блоками БЗРУ_ГП защиты, регулирования и управления, гидроприводы ГП1 (53), ГП2 (54), включенные в ответвления от основных гидромагистралей (55, 56), перекрывные клапаны К1 (57), К2 (58), шину Ш_н.п.~(59) наземного питания переменного тока и шину Ш_н.п.- (60) наземного питания постоянного тока. Генераторы Г1_~ (1) и Г2_~ (2) приводят от различных двигателей ЛА. При этом генераторы Г1_~(1) и Г2_~ (2) через замыкающие контакты контакторов (6) и (7) подключены к шинам Ш1_~(4) и Ш2 _~(5), соответственно. Генератор Г_ВСУ-(3) вспомогательной силовой установки (ВСУ) через замыкающие контакты контактора (8) и размыкающие контактора (6) связан с шиной Ш1_~(4), а через замыкающие контакты контактора (11) и через размыкающие контакторов (9) и (7) связан с шиной Ш2_~(5). Шины Ш1_~ (4) и Ш2_~ (5) соединены между собой через размыкающие контакты контакторов (6), (8), (10) и контакторов (11), (9) и (7). РАП (18) через замыкающие контакты контактора (9) и размыкающие контактора (7) связан с шиной Ш2_~ (5), через замыкающие контакты контактора (10) и размыкающие контакторов (8) и (6) связан с шиной Ш1_~ (4), а через замыкающие контакты контактора (12) связан с шиной Ш_н.п.~ (59). Последняя через размыкающие контакты контактора (12) связана с шиной Ш2_~ (5). Выпрямительные устройства ВУ1 (19) и ВУ2 (20) через включающие контакторы (15) и (16) подключены к шинам Ш1_~ (4) и Ш2_~ (5), соответственно. При этом выпрямительное устройство резервное ВУ_рез (21) через размыкающие контакты контакторов (13) и (14) и включающий контактор (17) связано с шиной Ш1_~ (4), через замыкающие контакты контактора (13) и включающий контактор (17) связано с шиной Ш2_~ (5), а через размыкающие контакты контакторов (13) и (14) включающий контактор (17) связано с шиной Ш1_~ (4) и через замыкающий контакт контактора 14 с шиной Ш_н.п.~ (59).

Кроме того, выходы постоянного тока выпрямительных устройств ВУ1 (19), ВУ2 (20) связаны с шинами Ш1_- (22) и Ш2_- (23), соответственно, а выход постоянного тока ВУ_рез (21) связан через включающий контактор (32) с шиной Ш1_- (22) и через включающий контактор (33) с шиной Ш2_- (23). К шине Ш1_- (22) через включающие контакторы (24), (26), (28), (30) подключены аккумуляторы (42), (44) и шины Ш^,_- 1 откл. (46), Ш^,_-(2) откл. (48) соответственно. К шине Ш2_- (23) через включающие контакторы (25), (27), (29), (31) подключены аккумуляторы (43), (45) и шины Ш^,,_-1 откл. (47), Ш''_-2 откл. (49) соответственно. К выходу ВУ_рез (21) через замыкающий контакт контактора (34) подключена шина Ш_н.п.- (60), которая также через размыкающий контакт контактора (34) связана с шиной Ш^,,_-2 откл. (49). Шины Ш1_-(22) и Ш2_-(23) связаны между собой через включающий контактор (35). Шина Ш_{зап.ВСУ} (50) через включающие контакторы (36) и (37) соединена с шиной Ш1_- (22) и Ш2_- (23), соответственно. А через включающие контакторы (38), (39) к шине Ш_{зап.ВСУ}(50) подключены аккумуляторы (44), (45).

Кроме того, к шине Ш1_- (22) через включающий контактор (40) подключен выход генератора Г_ГП1 (51), а к шине Ш2_- (23) через включающий контактор (41) подключен выход генератора Г_ГП2 (52). Генератор Г_ГП1 (51) приводят во вращение от гидропривода ГП1 (53), включенного в ответвление от гидромагистрали (55) через клапан К1 (57), а генератор Г_ГП2 (52) приводят во вращение от гидропривода ГП2 (54), включенного в ответвление от гидромагистрали (56) через клапан К2 (58).

Работает система следующим образом. В нормальных условиях работают генераторы Г1_~(1) и Г2_~(2), выпрямительные устройства ВУ1 (19), ВУ2 (20), аккумуляторы (42.44), включены контакторы (6), (7), (15), (16), (24.31). На шинах Ш1_~(4), Ш2_~(5), Ш_н.п.~(59) присутствует переменное напряжение, которое подают на выпрямительные устройства ВУ1 (19) и ВУ2 (20). Постоянное напряжение с выхода последних поступает на все шины Ш1_-(22), Ш2_- (23), Ш_-' 1 откл. (46), Ш_-' 2 откл. (48), Ш_-'' 1 откл. (47), Ш_-'' 2 откл. (49), Ш_н.п. (60) вторичной сети. Клапаны К1 (57) и К2 (58) закрыты, гидроприводы ГП1 (53), ГП2 (54) и генераторы Г_ГП1 (51) и Г_ГП2(52) не работают. Таким образом, на всех шинах сети присутствует соответствующее напряжение для питания потребителей.

При отказе одного из генераторов выключают соответствующий контактор (6) и (7). При этом происходит подключение шины отказавшего генератора к шине работающего. Например, при выключении контактора (6) шина Ш1_~(4) через размыкающие контакты контакторов (6), (8), (10) подключается к шине Ш2_~(5). Все потребители переменного и постоянного тока получают питание от своих шин. При заходе на посадку или входе в зону обледенения возникает необходимость включить мощные потребители электроэнергии (насосную станцию или противообледенительную систему), для питания которых необходим дополнительный источник энергии. При этом запускают ВСУ и подключают ее генератор Г_ВСУ~(3) к шине отказавшего генератора с помощью контакторов (8) или (11), соответственно, а шина отказавшего генератора теми же контакторами отключается от шины работающего. При отказе обоих генераторов Г1_~(1) и Г2_~(2) запускают ВСУ, отключают контакторы (6) и (7), включают контакторы (8), (11), тем самым подключают генератор Г_ВСУ~(3) к шинам Ш1 (4), Ш2 (5) обоих генераторов.

Запуск ВСУ осуществляют следующим образом. При отказе одного из основных генераторов Г1_~(1), Г2_~(2) включают контакторы (36), (37), подключая этим шину Ш_{зап.ВСУ} (50)к сети постоянного тока. После этого к шине подключают стартер ВСУ, представляющий собой двигатель постоянного тока (на схеме не показан). В качестве источников постоянного тока при таком запуске используют аккумуляторы (42.45) и выпрямительные устройства ВУ1 (19), ВУ2 (20) или ВУ_рез (21), если отказало одно из основных ВУ1 (19), ВУ2 (20). Нагрузка во время запуска ВСУ между источниками тока распределяется в соответствии с длиной и сопротивлением соединительных линий от каждого источника до стартера ВСУ.

При отказе обоих генераторов Г1_~(1), Г2_~(2) единственным источником питания на борту ЛА остаются аккумуляторы (42.45). При подключении к ним стартера с целью запуска ВСУ значительный пусковой ток стартера приводит к провалу напряжения в сети на время запуска, что приводит к сбою в работе потребителей первой категории, необходимых для управления летательным аппаратом в аварийной ситуации. Для повышения надежности питания потребителей первой категории и повышения качества подаваемой к ним электроэнергии во время запуска ВСУ выключают контакторы (26), (27) и включают контакторы (38), (39). Этим отключают аккумуляторы (44), (45) от основной сети постоянного тока и подключают к шине Ш_{зап.ВСУ} (50). После этого включают стартер ВСУ. Таким образом, два аккумулятора (42) и (43) во время запуска снабжают потребители первой категории электроэнергией высокого качества, а два других аккумулятора (44) и (45) являются источниками тока для стартера ВСУ, который теперь не влияет на работу остальных потребителей.

При отказе одного из основных ВУ1 (19) или ВУ2 (20) отключают соответствующий контактор (15) или (16) и включают контакторы (17) и (13) при отказе ВУ1 или контактор (17) при отказе ВУ2, запуская этим резервное выпрямительное устройство ВУ_рез (21), которое в зависимости от включенного или выключенного состояния контактора (13) может питаться от шины Ш2_~(5) или шины Ш1_~(4) соответственно. Затем включают контактор (32) или (33) и подключают выход ВУ_рез (21) к шине отказавшего устройства Ш1_- (22) или Ш2_- (23) соответственно.

При отказе двух выпрямительных устройств отключают их от сети переменного тока соответствующими контакторами и выключают контакторы (28) и (29), отключая этим отключаемые шины Ш_-' 1 откл. (46) и Ш_-''откл. (47) и питаемые от них потребители третьей категории от основных шин Ш1_-(22) и Ш2_- (23). Это приводит к уменьшению нагрузки на оставшееся устройство. Включая контакторы (32) и (33) или (35), объединяют шины Ш1_-(22) и Ш2_- (23) и обеспечивают при этом питание потребителей первой и второй категории от своих шин в обоих каналах постоянного тока.

При отказе всех выпрямительных устройств или обоих генераторов Г1_~(1) и Г2_~(2) выключают контакторы (28.31), отключая этим все отключаемые шины Ш_-' 1 откл. (46), Ш_-' 2 откл. (48), Ш_-'' 1 откл. (47), Ш_-'' 2 откл. (49) с потребителями второй и третьей категории, максимально разгружая аварийные источники питания аккумуляторы (42.44). От этих аккумуляторов производят попытку запуска ВСУ с помощью стартера постоянного тока (на схеме не показан). В случае неудавшегося запуска ВСУ и невозможности совершения экстренной аварийной посадки запускают аварийные генераторы постоянного тока Г_ГП1(51)/Г_ГП2(52). При этом открывают клапаны К1 (57) и К2 (58), перепуская часть потока гидрожидкости из основных магистралей (55), (56) на гидроприводы ГП1 (53), ГП2 (54). После выхода их на режим включают контакторы (40) и (41), подключая генераторы Г_ГП1 (51), Г_ГП2 (52) к соответствующим шинам постоянного тока. Гидроприводы ГП1 (53), ГП2 (54) питаются от источников гидромощности на ЛА гидронасосов, установленных на двигателях ЛА. Следовательно при исправных двигателях (или хотя бы одном из них) при отказавших основных источниках электроэнергии можно длительно обеспечить питание потребителей первой категории без ограничения времени полета и совершить аварийную посадку.

При наземной эксплуатации и обслуживании ЛА основные источники питания не работают. Питание на потребители ЛА подают через РАП (18). При выполнении, например, погрузочно-разгрузочных работ нет необходимости подавать питание на основные шины, к которым подключены основные потребители. Для питания соответствующего ограниченного числа потребителей в этом режиме работы включают контакторы (12), (14), (17), (34) и переменный ток с РАП (18) поступает от наземного источника на шину Ш_н.п.~(59) и через контакты контакторов (14), (13), (18) на ВУ_рез(21). С выхода последнего постоянный ток поступает на шину Ш_н.п.-(60). При этом щиток управления включением шин Ш_н.п.~(59) и Ш_н.п.- (60) наземного питания располагают за пределами кабины экипажа в месте, доступном для наземного обслуживающего персонала, например, на конструктивных элементах передней опоры ЛА. Это снимает необходимость доступа наземного персонала в кабину экипажа, уменьшает возможность несанкционированных действий во время наземных операций и выход из строя по этой причине оборудования ЛА, незадействованного в проведении данных операций.

Таким образом, предлагаемая система электроснабжения ЛА позволяет во всех режимах полета, в том числе и при отказах основных источников питания и попытках запуска ВСУ, повысить надежность снабжения электроэнергией потребителей первой категории, причем при отказе всех основных источников электроэнергии система обеспечивает длительное снабжение электроэнергией данных потребителей.

Кроме того, вследствие введения шин наземного питания система повышает удобство, технологичность наземного обслуживания ЛА и предотвращает при этом несанкционированные действия обслуживающего персонала, что способствует сохранности оборудования на борту ЛА и повышает вероятность готовности к вылету ЛА.

Сущность изобретения: система содержит первичные генераторы переменного тока с блоками защиты, регулирования и управления и шинами, коммутационную аппаратуру первичной сети, выпрямительные устройства с блоками защиты и управления и шинами, аккумуляторы и коммутационную аппаратуру вторичной сети. Система снабжена генераторами постоянного тока, приводимыми от гидроприводов, включенных в гидромагистрали гидросистемы летательного аппарата. Генераторы постоянного тока через контакторы подключены к соответствующим шинам выпрямителей, при этом аккумуляторы подключены к этим же шинам. Кроме того, система снабжена шиной запуска вспомогательной силовой установки, которую на время запуска вспомогательной силовой установки отключают от основной сети постоянного тока. Кроме того, в систему введены дополнительные шины наземного питания переменного и постоянного тока, связанные посредством коммутационной аппаратуры первичной и вторичной сети с шинами первичных генераторов переменного тока и шинами выпрямителей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, включающая в себя первичные генераторы переменного тока с блоками защиты, регулирования и управления и с шинами, коммутационную аппаратуру первичной сети, выпрямительные устройства с блоками защиты и управления и с шинами, аккумуляторы, коммутационную аппаратуру вторичной сети, отличающаяся тем, что с целью повышения надежности электроснабжения потребителей первой категории во всех режимах полета летательного аппарата, в том числе и при отказе всех первичных источников питания, в систему введены генераторы постоянного тока, приводимые от гидроприводов, включенных в ответвления от гидромагистралей гидросистемы летательного аппарата, генераторы постоянного тока через контакторы подключены к соответствующим шинам выпрямительных устройств и к этим же шинам подключены аккумуляторы, а стартер вспомогательной силовой установки подключен к отключаемой от основной сети постоянного тока шине запуска вспомогательной силовой установки с подключенными к ней другими аккумуляторами. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что с целью повышения удобства, технологичности наземного обслуживания летательного аппарата и исключения при этом несанкционированных действий обслуживающего персонала, в систему введены дополнительные шины наземного питания переменного и постоянного тока, связанные посредством коммутационной аппаратуры первичной и вторичной сети с шинами первичных генераторов переменного тока и шинами выпрямительных устройств соответственно.