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飛機電氣系統(第三版) 版權信息
- ISBN：9787030751997
- 條形碼：9787030751997 ; 978-7-03-075199-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
飛機電氣系統(第三版) 內容簡介
本書是江蘇省高等學校重點教材(編號：2021-1-050)，是專門為民用航空專業的本科學位課編寫的，是民航電子電氣工程專業及機務維修人員的推薦閱讀教材。本書系統地介紹飛機電氣系統的基礎知識和電氣系統的組成、結構，包括電氣導線互聯系統，交流電源系統，直流電源系統，外電源和輔助動力裝置，電動機的工作原理，飛機操縱系統電氣設備，發動機點火、啟動與電氣功率提取，燃油系統的電氣控制，飛機結冰、防冰、除冰與防霧，飛機火警與煙霧探測及滅火系統，警告系統，燈光照明系統，*后一章還簡單介紹電力電子技術在多電飛機上的應用。書中收集了A380、B787等多電飛機的電氣系統的結構和原理，以引導讀者繼續學習和研究。書中附有大量的課程思政內容和數字化教學內容。
飛機電氣系統(第三版) 目錄
目錄
第1章 概述 1
1.1 飛機電氣系統的組成和作用 1
1.2 大型民用飛機電源系統的現狀與發展 4
1.3 大國重器，航空報國 7
習題 8
第2章 電氣導線互聯系統 9
2.1 飛機導線和電纜 9
2.2 電路控制裝置 26
2.3 民航業的誕生、壯大與發展 42
習題 42
第3章 交流電源系統 45
3.1 交流電路的基本概念 45
3.2 飛機交流電源系統的發展概況 45
3.3 交流發電機 50
3.4 交流電源系統的基本形式及主要參數 60
3.5 電能變換裝置 71
3.6 飛機交流發電機電壓調節器 88
3.7 飛機交流電源并聯供電和控制關系 93
3.8 飛機交流電源的保護 101
3.9 現代飛機電氣系統 108
3.10 學科奠基人和先驅 117
習題 118
第4章 直流電源系統 120
4.1 航空蓄電池 120
4.2 無刷直流發電機簡介 143
4.3 靜止變流器 146
4.4 機載直流電源技術要求 151
4.5 機載直流用電設備負載特性要求 155
4.6 飛機直流電源系統的應用舉例 156
4.7 科技引領綠色節能航空 163
4.8 工匠精神的培育 163
4.9 民航業的職業道德教育 163
習題 163
第5章 外電源和輔助動力裝置 167
5.1 外電源簡述 167
5.2 輔助動力裝置的功用和組成 172
5.3 B787飛機地面電源 177
5.4 民用航空器外場和車間的安全防護 179
習題 180
第6章 電動機的工作原理 181
6.1 直流電動機 181
6.2 交流電動機 185
6.3 兩相和單相異步電動機 190
6.4 電動機在飛機上的應用 193
習題 194
第7章 飛機操縱系統電氣設備 196
7.1 飛行控制概述 196
7.2 飛機襟翼操縱 198
7.3 水平安定面的操縱和起飛著陸不安全警告 200
7.4 起落架收放與剎車防滑系統 203
7.5 失速警告與保護 206
7.6 調整片的作用及其控制電路 212
7.7 飛控作動裝置 215
習題 215
第8章 發動機點火、啟動與電氣功率提取 217
8.1 發動機點火 217
8.2 發動機啟動 224
8.3 發動機指示系統 228
8.4 多電飛機發動機的應用 234
習題 239
第9章 燃油系統的電氣控制 241
9.1 概述 241
9.2 燃油系統的組成 242
9.3 燃油油量的測量 244
9.4 燃油箱的安全性 249
習題 251
第10章 飛機結冰、防冰、除冰與防霧 253
10.1 概述 253
10.2 風擋玻璃的防冰、防雨和防霧 254
10.3 發動機、空速管和攻角探測器的結冰、防冰/除冰 259
10.4 螺旋槳、機翼和尾翼的結冰、防冰/除冰 264
10.5 飛機結冰信號裝置 266
10.6 飛機防冰系統舉例 271
10.7 防冰與除冰技術展望 271
習題 272
第11章 飛機火警與煙霧探測及滅火系統 274
11.1 概述 274
11.2 火警探測技術 277
11.3 火警探測系統舉例 289
11.4 滅火系統 289
習題 293
第12章 警告系統 294
12.1 警告信號系統 294
12.2 EICAS警告系統 298
習題 303
第13章 燈光照明系統 305
13.1 機內照明 305
13.2 機外照明 308
13.3 其他照明 313
13.4 B787照明技術 314
13.5 燈光系統的使用和維護 323
習題 324
第14章 電力電子技術在多電飛機上的應用 326
14.1 多電飛機對電力電子變換器的要求 326
14.2 SiC器件及特性 329
14.3 SiC器件在航空航天等領域的應用 329
習題 336
參考文獻 337
附錄 338
附錄1 中英文對照縮寫表 338
附錄2 常用單位及換算關系 338
附錄3 主要變量符號注釋表 339
第1章 概述 1
1.1 飛機電氣系統的組成和作用 1
1.2 大型民用飛機電源系統的現狀與發展 4
1.3 大國重器，航空報國 7
習題 8
第2章 電氣導線互聯系統 9
2.1 飛機導線和電纜 9
2.2 電路控制裝置 26
2.3 民航業的誕生、壯大與發展 42
習題 42
第3章 交流電源系統 45
3.1 交流電路的基本概念 45
3.2 飛機交流電源系統的發展概況 45
3.3 交流發電機 50
3.4 交流電源系統的基本形式及主要參數 60
3.5 電能變換裝置 71
3.6 飛機交流發電機電壓調節器 88
3.7 飛機交流電源并聯供電和控制關系 93
3.8 飛機交流電源的保護 101
3.9 現代飛機電氣系統 108
3.10 學科奠基人和先驅 117
習題 118
第4章 直流電源系統 120
4.1 航空蓄電池 120
4.2 無刷直流發電機簡介 143
4.3 靜止變流器 146
4.4 機載直流電源技術要求 151
4.5 機載直流用電設備負載特性要求 155
4.6 飛機直流電源系統的應用舉例 156
4.7 科技引領綠色節能航空 163
4.8 工匠精神的培育 163
4.9 民航業的職業道德教育 163
習題 163
第5章 外電源和輔助動力裝置 167
5.1 外電源簡述 167
5.2 輔助動力裝置的功用和組成 172
5.3 B787飛機地面電源 177
5.4 民用航空器外場和車間的安全防護 179
習題 180
第6章 電動機的工作原理 181
6.1 直流電動機 181
6.2 交流電動機 185
6.3 兩相和單相異步電動機 190
6.4 電動機在飛機上的應用 193
習題 194
第7章 飛機操縱系統電氣設備 196
7.1 飛行控制概述 196
7.2 飛機襟翼操縱 198
7.3 水平安定面的操縱和起飛著陸不安全警告 200
7.4 起落架收放與剎車防滑系統 203
7.5 失速警告與保護 206
7.6 調整片的作用及其控制電路 212
7.7 飛控作動裝置 215
習題 215
第8章 發動機點火、啟動與電氣功率提取 217
8.1 發動機點火 217
8.2 發動機啟動 224
8.3 發動機指示系統 228
8.4 多電飛機發動機的應用 234
習題 239
第9章 燃油系統的電氣控制 241
9.1 概述 241
9.2 燃油系統的組成 242
9.3 燃油油量的測量 244
9.4 燃油箱的安全性 249
習題 251
第10章 飛機結冰、防冰、除冰與防霧 253
10.1 概述 253
10.2 風擋玻璃的防冰、防雨和防霧 254
10.3 發動機、空速管和攻角探測器的結冰、防冰/除冰 259
10.4 螺旋槳、機翼和尾翼的結冰、防冰/除冰 264
10.5 飛機結冰信號裝置 266
10.6 飛機防冰系統舉例 271
10.7 防冰與除冰技術展望 271
習題 272
第11章 飛機火警與煙霧探測及滅火系統 274
11.1 概述 274
11.2 火警探測技術 277
11.3 火警探測系統舉例 289
11.4 滅火系統 289
習題 293
第12章 警告系統 294
12.1 警告信號系統 294
12.2 EICAS警告系統 298
習題 303
第13章 燈光照明系統 305
13.1 機內照明 305
13.2 機外照明 308
13.3 其他照明 313
13.4 B787照明技術 314
13.5 燈光系統的使用和維護 323
習題 324
第14章 電力電子技術在多電飛機上的應用 326
14.1 多電飛機對電力電子變換器的要求 326
14.2 SiC器件及特性 329
14.3 SiC器件在航空航天等領域的應用 329
習題 336
參考文獻 337
附錄 338
附錄1 中英文對照縮寫表 338
附錄2 常用單位及換算關系 338
附錄3 主要變量符號注釋表 339
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飛機電氣系統(第三版) 節選
第1章概述 1.1.1供電電源 飛機電源系統按其功用可分為主電源、二次電源和應急電源，中大型飛機上還包括輔助電源。主電源由航空發動機傳動的發電機和電源的調節、控制、保護設備等構成，它是飛機上全部用電設備的能源。二次電源是指將主電源電能變換為另一種形式或規格的電能裝置，用以滿足不同用電設備的需要，也是飛機電源系統的重要組成部分。在低壓直流電源系統中，有變流機、靜止變流器、直流變換器等裝置，將低壓直流電變換成交流電或另一種或多種電壓的直流電。在交流電源系統中，有變壓器和變壓整流器，將一種交流電變換成另一種電壓的交流電或直流電。應急電源是一個獨立的電源系統，飛行中當主電源失效時，飛機蓄電池或應急發電機（如沖壓式空氣渦輪（Ram Air Turbine，RAT）發電機）即成為應急電源，向機上重要設備供電。輔助電源是在航空發動機不運轉時，由輔助動力裝置驅動而發電，常用于地面檢查機上用電設備和啟動飛機發動機，在空中也可以用來給部分機上用電設備供電。此外，機上都備有地面電源插座，用以接通地面電源，以供在地面通電檢查機上用電設備和啟動發動機。 1.1.2配電系統 飛機輸配電系統又簡稱配電系統，其作用是將電源所產生或變換的電能傳輸并分配到各個飛機用電設備，該系統通常由下列各設備或裝置構成。 （1）傳輸電能的導線或電纜的連接裝置，包括匯流條、接線板、配電板、連接器等； （2）控制用電設備和電源運行的電路控制裝置（又稱配電裝置），包括開關、繼電器、接觸器和固態功率控制器等； （3）防止導線和設備遭受短路與過載危害的電路保險裝置，包括各種保險絲、自動保險開關等； （4）電路檢測設備，包括各種指示、顯示儀表及信號裝置等； （5）抗干擾裝置，如各種濾波器、防波套及其他屏蔽裝置等。 輸電與配電系統所組成的網絡通常稱為電網。按電網形式分，飛機電網一般可分為集中式、分散式和混合式三種。采用集中式輸配電電網時，所有電源產生的電能都輸送到中央配電裝置，然后再由該配電裝置將電能分配到各用電設備。采用分散式電網時，各電源產生的電能分別輸送到各自的配電裝置，然后由各配電裝置給其靠近的用電設備供電。采用混合式電網時，由電源所產生的電能都輸到中央配電裝置，除了中央配電裝置外，還有若干二級配電裝置，又叫分配電裝置，它們安裝在飛機的不同部位，各用電設備可分別由上述兩種配電裝置供電。按電網的控制方式，飛機電網又可分為常規式、遙控式和固態式三種。常規式的配電功率線全部引入座艙內的中央配電裝置，早期和目前的小型飛機均采用此種控制方式；遙控式的匯流條靠近用電設備，由空勤人員或指令控制中心發出的遙控信號通過功率控制器（如接觸器）對用電設備進行控制，座艙內只引入控制線，現代大、中型飛機均采用此類控制方式，以利減輕飛機電網的重量；固態式是由計算機控制的一條多路傳輸總線傳遞全部信息和控制信號，再由固態功率控制器對用電設備進行控制，這種控制方式取消了眾多的控制線，具有遙控特點，因此可以減輕導線重量，提高供電的可靠性和自動化程度，目前正在發展中。此外，根據電壓分類時，有低壓電網和高壓電網。根據電流類型來分，則有直流電網和交流電網。就交流電網來說又有單相和三相之分。就電網的線制來分，則有單線、雙線、三線、四線等幾種。根據電網的用途來劃分，則有主電網（即供電網）、配電網、輔助電網和應急電網等。 1.1.3用電設備 用電設備（又稱負載）是使用電能進行工作的設備。在用電設備中電能被轉換成機械能、熱能、光能、聲能或化學能，以達到某種特定的目的。飛機用電設備是飛機電氣系統的重要組成部分。隨著航空事業日新月異的發展，飛機用電設備的數量和種類也越來越多。根據飛機的大小和類型以及所用系統是全部用電還是部分用電，飛機用電設備的研究可涉及很寬的領域。按照一般習慣，通常將飛機用電設備分為以下幾類。 （1）飛機電力傳動設備，如調整片電動機構、起落架收放和艙門啟閉設備、電動泵和電磁活門等； （2）發動機的啟動、噴油和點火設備，如電力啟動機、啟動箱、啟動自動定時器、高能點火裝置和電嘴等； （3）燈光系統和加溫防冰設備，如各種照明燈、信號燈、電加溫和防冰設備； （4）電氣儀表和控制設備，如電動地平儀、轉彎儀、自動駕駛儀、火警探測與滅火設備以及由各種電力電子裝置所構成的控制系統等； （5）航空電子設備，如無線電通信、導航設備、雷達設備等； （6）民用飛機廚房用電設備等。 如果按重要性劃分，飛機用電設備還可分為重要負載、主要負載、次要負載。重要負載（又稱應急負載）是確保飛機安全返航或就近降落（包括維持可操縱飛行）所必需的*低限度的用電設備，如甚高頻電臺、地平儀、火警探測器與滅火設備等。 重要負載一旦斷電，將威脅飛機和機上人員的安全，為此，必須將其配置在重要的負載匯流條上。正常供電期間由主電源供電，當主電源失效轉入應急供電時，應能自動或人工地轉為由應急電源供電。主要負載是保證飛機安全飛行和完成特定任務所需要的用電設備，是機上電能的主要使用者。但在飛機應急供電時，為確保重要負載得到供電，將視故障程度，切除部分以至全部主要負載。次要負載是與飛行安全無關的負載，為完成某項任務或滿足某項要求而設置的用電設備，如旅客機廚房中的某些用電設備。次要設備不工作時，并不危及飛行安全，故當主電源發生局部故障而提供的功率有限時，為確保對重要負載和主要負載的供電，根據故障的嚴重程度，將首先切除部分以至全部次要負載。此外，還常用到下列分類方法：按用電種類可分為直流用電設備和交流用電設備；按對電壓精度的要求分可分為一、二、三類用電設備；按工作制還可分為連續工作（用電設備的接通時間足以達到穩定溫升）、短時工作（用電設備的接通時間不足以達到穩定溫升）、重復短時工作（用電設備多次接通和斷開，而且它們的一次接通時間和接通之間的間隔時間都不足以達到穩xk溫升或元全冷卻）的用電設備。 1.1.4多電飛機用電負載 相關內容請掃描二維碼觀看。 1.2大型民用飛機電源系統的現狀與發展 1.2.1飛機電源系統發展的歷程 飛機電源系統經歷了低壓直流、交流、高壓直流的發展過程，其中交流電源系統還經歷了恒速恒頻、變速恒頻、變速變頻交流電源系統幾個過程。 1.低壓直流電源系統 自1914年飛機上**次使用航空直流發電機以來，飛機直流電源系統經歷了近110余年的發展過程，其額定電壓由6V、12V，逐步發展為28V的低壓直流電源系統，一直沿用至今，28V低壓直流電源系統主要由直流發電機、調壓器、保護器、濾波器和蓄電池等組成。 2.交流電源系統 隨著機載電子設備和電力傳動裝置不斷增加，機上用電量大大增加，而且對供電質量要求不斷提高，低壓直流電源系統已不能滿足要求，促進了飛機交流電源系統的發展。交流電源系統有恒速恒頻交流電源系統、變速恒頻交流電源系統、變頻交流電源系統3種。 （1）恒速恒頻交流電源系統。 恒速恒頻交流電源系統是一種通過各種恒速傳動裝置（簡稱恒裝）使發電機恒速運行以產生恒頻交流電的系統。目前它逐漸淡出市場。 （2）變速恒頻交流電源系統。 變速恒頻交流電源系統是通過功率變換器把變頻發電機輸出的變頻交流電變換為恒頻交流電的系統。在變速恒頻電源系統中，交流發電機由飛機發動機直接驅動，發電機所輸出的交流電的頻率隨發動機轉速的變化而變化，通過功率變換器將變頻交流電變換為400Hz恒頻交流電。 （3）變頻交流電源系統。 變頻交流電源系統是*早在飛機上使用的交流電源系統。變頻交流電源系統中，交流發電機是由發動機通過減速器直接驅動的，因而輸出的交流電頻率隨發動機轉速的變化而變化。它主要用于裝有渦輪螺旋槳發動機和渦輪軸發動機的飛機或直升機上，并稱為窄變頻交流電源系統。由于航空技術的發展，新一代飛機A380和B787已使用360～800Hz寬變頻交流電源。 3.高壓直流電源系統 270V電源系統由發電機和控制器構成，美國的F-14A戰斗機、S-3A和P-3C反潛機等局部采用了高壓直流供電技術，而F-22戰斗機上已采用了65kW的270V高壓直流電源系統，F-35戰斗機則采用了250kW的270V高壓直流啟動發電系統。因此270V直流電源系統也將是今后飛機電源的發展方向之一。 1.2.2各類電源系統技術特點 1.低壓直流電源系統特點 低壓直流電源系統適合于中小型飛機使用。由于發電機的裝機容量不斷增加，如果繼續使用低壓直流電源系統，將使得配電系統的重量變得非常龐大，因此大中型飛機上已經很少釆用主電源為28V的低壓直流系統。 2.恒頻交流電源系統特點 客機的主電源是115V、三相、400Hz的交流電。傳統的恒頻是通過恒速傳動裝置（Constant Speed Device，CSD）把發動機主齒輪箱的變速輸出轉變為恒定轉速傳動的交流發電機。 一段時間內產生恒頻的*佳方法是使用組合傳動發電機（Integrated Driver Generator，IDG），如圖1.2.1所示。組合傳動發電機把恒速傳動裝置和發電機合二為一，構成一個整體。組合傳動發電機的結構簡化、體積較小、重量較輕，且維護較為簡單。 雖然恒速恒頻電源系統目前仍在各種軍機及客機中使用，并且經過幾十年的發展，有了很大的改進，但它在可靠性、維修性、重量、費用、戰損生存能力等方面一直存在著不同程度的缺陷。 針對CSD存在的問題，在若干民用飛機上試驗并使用過一種產生恒頻電源的替代方法，即試圖通過電子變頻裝置把由變速發動機附件齒輪箱直接驅動的一臺發電機產生的變頻電源轉換為恒頻電源。這就是所謂的變速恒頻（Vary Speed Constant Frequency，VSCF）技術。如圖1.2.2所示的變速恒頻交流電源系統與恒速恒頻交流電源系統相比，具有電氣性能好、效率高、可靠性高、維護費用低等優點，因此曾一度受到很高的重視。但大功率變速恒頻電源系統主要受到功率器件的限制，因此，這一技術沒有能夠達到預期的可靠性要求。 3.變頻交流電源系統特點 變頻交流電源系統具有結構簡單、能量轉換效率高、功率密度高等優點。變頻交流電源系統由交流發電機和控制器構成，系統只有一次變換過程，交流發電機直接由發動機附件傳動機匣驅動，沒有恒速傳動裝置（恒速恒頻系統釆用）和二次變換裝置（變速恒頻系統釆用），易于構成啟動發電系統。因此單從電源系統本身來講而不考慮配電系統、用電設備和發動機啟動等因素，在各種電源系統方案中，變頻交流發電系統具有結構*簡單、可靠性*高、效率*高、費用*低等優點，而且具有較小的重量和體積。但由于其輸出頻率取決于發動機輸出轉速，尤其是多數飛機均采用渦噴發動機或渦扇發動機，發動機轉速變化范圍大，因此這種變頻交流電源系統稱為寬變頻交流電源系統，它具有頻率變化大的缺點，其發展曾一度受到限制。 隨著電力電子技術的發展及其在飛機上的應用，變頻交流電源系統更易于構成變頻交流啟動發電系統，在*新研制的大型民用飛機上也得到了應用，如B787飛機和A380飛機。如表1.2.1所列，使用變頻電源的飛機主要有以下幾種。 由于交流發電機直接由發動機附件傳動機匣驅動，其轉速隨著發動機的轉速而變化，頻率變化范圍較大，一般為2：1左右。 4.高壓直流電源系統特點 270V高壓電源系統由發電機和控制器構成。恒速恒頻交流電源效率在68%左右，高壓直流電源的效率可達到85%以上。270V高壓電源系統具有結構簡單、能量轉換效率高、 功率密度高、易實現不中斷供電以及使用安全等優點。 1.2.3飛機電源系統的發展方向 相關內容請掃描二維碼觀看。 1.2.4
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