Авиационные аккумуляторные батареи

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Сигнализаторы обледенения СО-121ВМ 198

Система управления интерцепторами 168

Система управления стабилизатором 162

Система управления предкрылками 153

10.8. Система управления уборкой и выпуском шасси 170

10.9. Сигнализация шасси 172

10.10. Система управления поворотом колёс (колеса) передней стойки шасси 174

10.11. Система управления поворотом передних колёс самолётов Ту-204 (214) с использованием вращающихся трансформаторов 179

10.12. Система торможения колёс основных стоек шасси 173

10.13. Система торможения колёс современных магистральных самолётов

1 класса 183

11. Противообледенительные системы 186

11.1. Воздушно-тепловая ПОС самолётов Ту-154Б 188

11.2. Электротепловые противообледенительные системы 189

11.3. Обогрев стёкол кабины экипажа 191

11.4. Электроимпульсная противообледенительная система (ЭИПОС) 194

11.5. Сигнализаторы обледенения 197

11.5.1.Радиоизотопный сигнализатор обледенения РИО-3 197

12. Системы запуска двигателей 201

12.1. Системы запуска поршневых двигателей 201

12.2. Системы электрического запуска поршневых двигателей 203 12.3. Системы запуска газотурбинных двигателей 204

12.4.Особенности электрического запуска ГТД 205

12.5. Основные этапы запуска газотурбинных двигателей 209

13. Светотехническое оборудование воздушных судов 211

13.1. Внешнее светотехническое оборудование 211

13.2. Внутреннее светотехническое оборудование 217

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРООБОРУ­ДОВАНИЯ САМОЛЕТОВ И ВЕРТОЛЕТОВ

Все электрооборудование самолетов и вертолётов гражданской авиации в зави­симости от назначения отдельных его элементов можно разделить на оборудование систем электроснабжения и электрооборудование электрифи­цированных самолёт­ных систем.

Системы электроснабжения включают в себя:

- электрические генераторы постоянного или переменного тока со своей пускорегулирующей и защитной аппаратурой;

- преобразователи электрической энергии;

- аккумуляторные батареи;

- систему передачи и распределения электрической энергии

Потребители электрической энергии:

- пилотажно-навигационный комплекс;

- электрифицированные системы управления самолётом или вертолё­том;

- системы управления закрылками, предкрылками, интерцепторами;

- система управления перестановкой стабилизатора;

- системы управления уборкой и выпуском шасси;

- система управления поворотом колёс передней стойки шасси;

- тормозная система самолёта;

- электрооборудование гидравлической системы;

- электрооборудование топливной системы;

- система запуска вспомогательных силовых установок и двигателей;

- электрооборудование системы кондиционирования воздуха;

- противообледенительные системы;

- внешнее и внутреннее светотехническое оборудование;

- бытовое электрооборудование.

По характеру использования элект­рической энергии всё электрообору­дование можно разделить на следующие категории:

- управляющие схемы сложных самолётных систем (например система запуска ВСУ, система управления механизацией крыла и др.);

- электрические приводы отдельных агрегатов и механизмов (шас­си, за­крыл­ков, триммеров, насосов и т. д.);

- электронагревательные и противообледенительные устройства;

- осветительные и светосигнальные установки;

Помимо классификации по назначению, все электрооборудование де­лится на три категории по характеру работы:

- электрооборудование длительного режима работы;

- электрооборудование кратковременного режима работы;

- электрооборудование повторно-кратковременного режимов работы.

При этом имеется в виду не абсолютная длительность работы, а её связь с тепловой инерцией элементов оборудования.

При работе электрооборудования часть электроэнергии расходуется на на­грев проводов, перемагничивание железных сердечников, на преодо­ление сил трения и т.д. Как следствие, происходит выделение тепла, кото­рое рассеивается в окружающей среде.

При длительном режиме работы после включения соответствующего элек­троагрегата выделение тепла в окружающую среду сначала незначи­тельно – почти всё тепло уходит на нагрев самого агрегата. По мере на­грева агрегата ко­личество тепла, уходящего в окружающую среду, увели­чивается. Рост темпера­туры агрегата замедляется. В некоторый момент времени количество тепла, от­даваемого в окружающую среду, становится равным общему количеству выде­ляемого тепла. Дальнейший рост темпера­туры агрегата прекращается.

При кратковременном режиме работы электроагрегаты за время ра­бо­ты не успевают нагреться до установившихся значений температуры, а во время паузы в работе охлаждаются до температуры окружающей среды.

При повторно-кратковременном режиме работы электроагрегат за время ра­боты не успевает нагреться до установившихся значений темпера­туры, а за время пауз в работе не успевает охладиться до температуры ок­ружающей среды.

Повторно-кратковременный режим работы характеризуют относи­тельной продолжительностью работы (относительной продолжительно­стью включения):

ε =

В зависимости от условий работы и нагрузки ε мо­жет изменяться в широком диапазоне. При этом чем больше время пауз, тем меньше ε, тем большую на­грузку можно допустить.

В повторно-кратковременном режиме работают электромеханизмы тримме­ров, электромеханизмы триммерного эффекта и секции цикличе­ского электро­обогрева элементов планера и воздушных винтов.

Все элементы элетрооборудования выбирают с таким расчё­том, чтобы при их работе с заданной нагрузкой при заданных условиях ох­лаждения температура их отдельных частей не превышала допустимого значения.

1.2. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВ­ЛЯЕМЫЕ К ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЮ САМОЛЁТОВ И ВЕРТО­ЛЁТОВ ГРАЖДАН­СКОЙ АВИАЦИИ

Все требования, предъявляемые к самолетному электрооборудо­ванию, можно разделить на общие (обязательные для любого электро­оборудования) и специаль­ные (обусловленные спецификой его работы на самолете).

К общим требованиям относятся:

- высокая надежность, т. е. свойство элемента, узла, агрегата ли,
системы сохранять свои параметры в заданных пределах при соблю­дении уста­новленных правил технической эксплуатации;

- минимальный вес и габариты;

- удобство и безопасность в эксплуатации;

- ремонтно-эксплуатационная технологичность и низкая стои­мость.

Высокая надежность работы в течение установленного срока службы на самолётах и вертолётах имеет первостепенное значение, так как электрооборудова­ние эксплуатируется в полёте и при его отказе последствия могут быть катастро­фическими.

Высокая надёжность самолетного электрооборудования обеспечивается сле­дующими мерами:

- на стадии конструирования – разработка наиболее грамотных и рацио­нальных электрических схем;

- использование качественных материалов;

- высокая культура производства;

- многократное дублирование цепей питания ответственных потребите­лей;

- дуб­лирование наиболее ответственных агрегатов электрооборудова­ния

- защита от ошибочных действий члена экипажа (оператора), могущих при­вести к авариям;

- защита источников, потребителей и сети в случае ава­рий и коротких замыка­ний.

Требование минимального веса и габаритов (без ущерба для надежности и других технико-экономических показателей).

Данное требование имеет для самолетного электрооборудования осо­бенно большое зна­чение. Это объясняется тем, что самолетное электрообору­дование вме­сте с дополнительными опорными конструкциями и крепежным ма­териалом перево­зится на самом дорогом виде транспорта.

Так как на перевозку каждого килограмма собственного веса само­лета на пол­ную дальность тратится 4÷5 кгтоплива, то каждый лишний килограмм веса элек­трооборудования приводит к четырех-, пятикратному увеличению его полетного веса.

Подсчитано, что стоимость перевозки электрооборудования в течение его срока службы превышает стоимость самого электрооборудования и что подав­ляю­щая часть затрат на электрооборудование в связи с этим связана не с производст­вом, а с эксплуатацией.

Снижение веса самолетного и вертолетного электрооборудования по сравне­нию с наземным электрооборудованием достигается сле­дующими ме­рами:

- применением высококачественных и легких конструктивных, изо­ля­ционных и магнитных материалов;

- повышением допустимых механических, электрических и тепло­вых нагру­зок с допустимым снижением срока службы, но в пределах ресурса самолёта;

- применением электрических машин с повышенными скоростями вра­щения;

- заменой медных проводов в электрических сетях и аппаратах, где это воз­можно, на алюминиевые.

Все перечисленные меры привели к значительному снижению веса са­молетного электрооборудования по сравнению с наземным. Например, если на­земная элек­трическая машина постоянного тока мощностью 25 кВтимеет вес свыше 300 кг, то электрическая машина той же мощности, устанавливае­мая на самолете, весит 50 кг. Тем не менее, вес электро­оборудования превы­шает вес всего остального специ­ального обору­дования самолета. Только вес электрической сети на тяжелых са­молетах превышает тонну и составляет около 25% веса всего обору­дования.

Поэтому дальнейшее снижение веса самолетного электрооборудо­вания остается важной задачей.

Требование минимальных габаритов самолетного электрообору­дования вы­звано ограниченностью пространства внутри самолета.

Удобство и безопасность в эксплуатации и ре­монтно-эксплуатационная технологич­ность

Самолётное электрооборудование эксплуатирует экипаж конкретного самолёта (вертолёта). Удобное расположение аппаратуры управления (вы­ключателей, пере­ключателей, кнопок), контрольно-измерительной и сигналь­ной аппаратуры, мак­симальная автоматизация операций по управлению и контролю позволяет облег­чить работу летного экипажа и уменьшить его чис­ленность, увеличить уровень безопасности.

С точки зрения безопасности также должна быть исключена возмож­ность со­прикосновения членов экипажа или пассажиров с токопроводящими элементами, находящимися под повышенным напря­жением или имеющими температуру выше 70 °С.

Требование ремонтно-эксплуатационной технологичности преду­смат­ривает такое размещение и монтаж агрегатов электрооборудо­вания на само­лете, при котором обеспечиваются хорошие подходы к агрегатам, возмож­ность быстрого нахождения и устранения неис­правностей и замены вышед­шего из строя оборудования.

Специальные требования предусматривают:

- независимость работы электрооборудования от атмосферных факто­ров (давле­ния, темпе­ратуры и влажности окружающей среды);

- независимость работы электрооборудования от присутствия в воздухе паров бен­зина, керосина, смазочных масел, гидравлических жидкостей и кислот;

- независимость работы электрооборудования от положения в про­странстве;

- нормальную работу при вибрационных и инерционных перегруз­ках, наблю­дающихся на самолетах;

- взрывобезопасность и пожаробезопасность;

- отсутствие влияния на работу бортового оборудования.

Эти требования вызваны условиями работы самолетного электро­обору­дования и также накладывают существенный отпечаток на выбор конструк­тивных, провод­никовых и изоляционных материалов, на кон­структивное вы­полнение агрегатов, технологию их производства и монтажа и другие пара­метры.

1.3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕ­НИЯ И ИХ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРАХ

В состав системы электроснабжения входят элементы элек­трооборудо­вания, при помощи которых обеспечивается генерирование, преобразование, передача и рас­пределение электрической энергии, т. е. источники, преоб­разователи и элек­трическая сеть самолета вместе с относящимися к ним системами контроля, управления, регулирования и защиты.

В зависимости от того, какой ток (постоянный или переменный) на самолете является основным, различают основные системы электроснаб­же­ния постоянного тока, пе­ременного тока и смешанные.

В системах постоянного тока основными источниками электриче­ской энергии являются генераторы постоянного тока, устанавливаемые на двигателях и преобразующие часть механической энергии генераторов в электрическую энер­гию. При этом на каждом маршевом двигателе устанав­ливают один или два генера­тора одинаковой мощности. Мощность генерато­ров определяют из расчёта макси­мальной потребляемой мощности с запасом, необходимым для питания всех потре­бителей электроэнергии в случае отказа одного генератора или одного из двигате­лей. На самолётах и вертолётах с электрическим запуском маршевых двигателей вместо генераторов исполь­зуются стартер-генераторы, которые при запуске рабо­тают в стартёрном ре­жиме, т.е. режиме электродвигателя, обеспечивая раскрутку соответствую­щего двигателя. После запуска они переходят в генераторный режим, обес­печивая выработку электроэнергии.

На газотурбинных самолётах, имеющих вспомогательную силовую ус­тановку (ВСУ), предусматривается резервный генератор (стартёр-генератор), который уста­навливается на ВСУ. Его мощность соизмерима с мощностью основных генерато­ров. В полёте резерв­ный генератор используется при от­казе всех основных генера­торов для питания бортсети. При этом часть мало­важных потребителей автомати­чески или вручную отключается. На земле ре­зервный генератор используется при отсутствии аэро­дромного источника для питания бортсети.

Аварийными источниками электроэнергии являются аккумулятор­ные бата­реи. В полёте при отказе всех основных генераторов они обеспечи­вают электропи­тание всех жизненно важных потребителей электроэнергии, а также аварийный за­пуск ВСУ. На земле, при отсутствии аэродромного ис­точника постоянного тока, от аккумуляторов производится автономный за­пуск ВСУ. Также на земле от аккуму­ляторов возможно кратковременное электропитание маломощных потребителей.

Предусматривается подключение аэродромного источника постоян­ного тока с помощью специального ште6псельного разъёма.

Для получения переменного тока применяются электромашинные или статиче­ские преоб­разователи, использующие часть электроэнергии основной системы элек­троснабжения.

На самолетах с системами электроснабжения переменного тока ос­нов­ными ис­точниками электрической энергии являются генераторы трёхфазного переменного тока, обычно по одному генератору на каждом двигателе. Боль­шинство потребите­лей в этом случае получает питание от сети переменного тока. На ВСУ предусмат­ривается резервный генератор переменного тока.

Для питания жизненно важных потребителей переменного тока ис­пользуются электромашинные или статические преобразователи постоянного тока в перемен­ный (на современных самолётах – статические).

Для питания потребителей постоянного тока в таких системах электро­снабжения используются трансформаторно-выпрямительные блоки (выпря­мительные устрой­ства), а также аккумуляторные батареи, являющиеся ава­рийными источниками по­стоянного тока.

На самолетах со смешанными системами электро­снабжения на каждом двига­теле устанавливаются как генераторы постоянного тока, так и соизме­римые с ними по мощности генераторы переменного тока. К та­ким системам можно отнести сис­темы электроснабжения турбовинтовых самолетов и верто­лётов. Например, на са­молёте Ан-26 на каждом двигателе устанавливается ге­нератор СТГ18ТМО-1000 мощностью 18 кВт и генератор ГО16ПЧ8 мощно­стью 24кВА. На ВСУ устанавлива­ется, как правило, стартёр-генератор посто­янного тока и генератор переменного тока.

В системах электроснабжения отечественных самолетов и вертолётов приняты следующие величины номинальных напряжений:

у генераторов постоянного тока — 28,5 В;

у аккумуляторных батарей — 24 В;

у преобразователей постоянного тока в однофазный переменный ток частотой 400 Гц— 115 в;

у преобразователей постоянного тока в трехфазный переменный ток частотой 400 Гц— 36 В;

у трехфазных генераторов переменного тока частотой 400 Гц— 120/208 В

(120 В— фазное, 208 В— линейное напряжение).

Однофазные генераторы переменного тока выполняются на номи­наль­ное напря­жение 120 Вили 208 В.

2. ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ САМОЛЁТОВ С ОСНОВНОЙ СИСТЕМОЙ ЭЛЕКТРО­СНАБЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

На самолётах с основной системой электросн6абхения постоянного тока как правило дополнительно предусмотрены две вторичных системы электроснабжения переменного тока, соответственно однофазного перемен­ного тока 115 В частотой 400 Гц и трёхфазного переменного тока 36 В часто­той 400 Гц.

В системе постоянного тока основ­ными источниками электроэнергии явля­ются генераторы постоянного тока, уста­новленные на маршевых двига­телях, ре­зервным источником является генератор ВСУ, аварийными источни­ками – аккуму­ляторные батареи. Предусмотрено под­ключение аэродромного источника постоян­ного тока.

Во вторичной системе электроснабжения однофазного переменного тока 115 В частотой 400 Гц в качестве источников электро­снабжения исполь­зуются три элек­тро­машинных преобразователя постоянного тока в однофаз­ный пере­менный ток на­пряжением 115 В частотой 400 Гц – один рабочий (основной), второй – резерв­ный, третий – аварийный. На некоторых самолё­тах пре­дусмотрено подключение аэродромного ис­точника однофазного пе­ременного тока напряже­нием 115 В часто­той 400 Гц.

Во вторичной системе электроснабжения трёхфазного переменного тока 36 В частотой 400 Гц в качестве источников электро­снабжения исполь­зуются четыре электро­машинных преобразователя постоянного тока в трёх­фазный пере­менный ток на­пряжением 36 В частотой 400 Гц. Два из них, мощностью от 500 ВА до 1500 ВА, соответственно рабочий и резервный, обеспечивают электропитание сети 36 В. Два других, чаще всего ПТ-200, обеспечивают резервное питание авиагори­зонтов.

Аккумуляторы являются химическими источниками электроэнергии, работаю­щими циклично, в режиме заряд – разряд, в которых химическая энергия (энергия окислитель­ного и восстановительного процессов) превра­щается непосредственно в электрическую без промежуточной трансформа­ции в другой вид.

Действие аккумуляторов основано на обратимых электрохимических реакциях. Это значит, что если после разряда аккумулятора к нему подвести энергию от посто­роннего источника постоянного тока, то из продуктов реак­ции разряда полу­чаются первоначальные активные вещества. Таким образом, аккумуляторы явля­ются химическими источниками электроэнергии много­кратного действия.

В настоящее время на самолётах и вертолётах гражданско й авиации применяют- ся кислот­ные (свинцовые) и щелочные (никель-кадмие­вые)аккумуляторы.

Дата добавления: 2014-12-29