СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

В связи с непрерывным развитием и совершенствованием летательных аппаратов (ЛА) и их бортового оборудования, необходимо решать поставленные задачи и улучшать оборудование всех систем на борту ЛА. Одна из таких систем является - система электроснабжения воздушного судна (ВС). Она является одной из важных систем воздушного судна. Эта система предназначена для обеспечения электропитания бортового оборудования (системы навигации, управления и т. п.) и агрегатов, потребляющих электроэнергию.

При проектировании нового ЛА, необходимо выбрать тип бортового оборудования, который подходит для данного ЛА. Существует несколько факторов для выбора бортового оборудования: назначение ЛА, установленная мощность и график нагрузок, приемник постоянного и переменного тока, требования к качеству электроэнергии и т.д.

В зависимости от назначения, проводится разделение систем электроснабжения на:

•  первичные;
•  вторичные;
• резервные;
• аварийные.

Первичной называется система, в состав данной системы входят генераторы, которые приводятся во вращение авиадвигателями. Вторичной системой называют, систему преобразователей энергии из первичной системы. Резервная вырабатывает электроэнергию от вспомогательной силовой установки, аварийная в свою очередь от аккумуляторных батарей и аварийных преобразователей.

Данное разделение систем электроснабжения считают условным, т. к. не учитывают особенности конкретного типа ВС. Например, на самолете Airbus A320 возможен запуск систем от аккумуляторных батарей, а беспилотные ЛА чаще всего имеют только один источник электроэнергии.

Но гораздо очевидным является разделение системы электроснабжения ВС по роду тока и напряжения на три группы:

1) система электроснабжения постоянного тока низкого напряжения     28 В;

2) система электроснабжения переменного трехфазного тока переменной частоты;

3) система электроснабжения переменного трехфазного тока 115/200 В постоянной частоты 400 Гц с приводом постоянной частоты вращения.

Рассмотрим систему электроснабжения переменного тока, которая в качестве источника использует генераторы переменного тока. Эти системы электроснабжения получили широкое использование в коммерческой авиации за счет своих высоких показателей надежности, экономичности и эффективности.

Следующая система – эта смешанная система электроснабжения. Данная система для своей работы использует генераторы постоянного тока, и генераторы переменного однофазного тока напряжением 115 В частотой 400 Гц. К примеру такой системы можно отнести, системы электроснабжения турбовинтовых самолетов.

Отдельно хотелось уделить внимание концепции, появившуюся в конце 80-х годов прошлого века. Основа данной концепции является, самолета с полностью электрифицированным оборудованием (СПЭО). Такой подход к конструкции самолета позволяет добиться высоких показателей эффективности и экономичности, что позволяет значительно уменьшить массу самолета, разместить большее количество пассажиров. Представленная концепция вынуждает пересмотреть существующую структуру современных систем электроснабжения.

Концепция СПЭО имеет ряд преимуществ таких как:

•  отказ от гидравлических систем повышает надежность ВС, а также снижает сложность, избыточность, массу, затраты на монтаж и эксплуатацию;
•  снижение необходимой взлетной мощности двигателя путем внедрения системы электрического запуска авиадвигателя, что может также хорошо сказаться на эксплуатации в холодных условиях;
• снижение потребления смазочных жидкостей и трения систем путем использования улучшенных магнитно-подшипниковых систем в стартере/генераторе авиадвигателей и вспомогательной силовой установки;
• увеличение надежности системы электроснабжения путем доработки системы аварийного энергообеспечения ветряным генератором;
• замена системы отбора воздуха на электронасосы снижает трудоемкость и стоимость монтажа;

Недостатком концепции СПЭО считают, повышенные требования к самой системе электроснабжения в сфере генерирования и оперирования электроэнергией, надежности систем и их отказоустойчивости, что подразумевает под собой внедрение инноваций в системах производства, обработки, распределения и управления электроэнергией.

Так как увеличивается количество потребляемой мощности, на новую систему электроснабжения должны накладываться следующие правила:

1) генераторы переменного тока должны работать в режимах генерирования и электростартерного запуска авиадвигателя;

2) аварийные системы генерирования должны иметь возможность использования авторотационного режима работы первичных двигателей;

3) каждая из систем генерирования должна обеспечивать работоспособность при неработающих других системах генерирования;

4) системы электроснабжения должны обладать унифицированными интерфейсами;

5) наличие встроенного автоматического предполетного и полетного контроля, который определяет состояние элементарной конструктивной единицы;

6) прогнозирование отказов и рабочего ресурса систем в целом.

Были рассмотрены основные виды систем электроснабжения, применяемых на воздушном транспорте, которые при надежном функционировании обеспечивают безопасность полетов, так как работа авиадвигателей, органов управления ВС и т.д. невозможна без системы энергоснабжения.

Будущее развитие системы энергоснабжения является концепция ВС с полностью электрифицированным оборудованием. Данная концепция подразумевает замену элементов механических, гидравлических и пневматических систем на электрооборудование, но он все равно имеет ряд недостатков и преимуществ.

Список литературы:

1. ГОСТ Р 54073–2017. Системы электроснабжения самолетов и вертолетов. Общие требования и нормы качества электроэнергии
2. Брускин Д. Э. Самолеты с полностью электрифицированным оборудованием. Сер. Электрооборудование транспорта. — Т. 6 / Д. Э. Брускин, С. И. Зубакин. — М.: ВИНИТИ, 1986. — 108 с.
3. Злочевский В. С. Системы электроснабжения пассажирских самолетов. — М.: Машиностроение, 1971. — 376 с.