飞机地面支援电源车设计及有关问题探讨 伟 1 , 张文有 1 , 吴晓红 1 , 袁 驰 2 孙 ( 1 . 兰州高等工业专科学校 , 甘肃 兰州 730050 ;2 . 甘肃省邮政局 , 甘肃 兰州 730030 ) 摘 要 : 本文着重论述了飞机地面支援电源车的供电特性及其使用特点。并介绍了该类电源车的设计特点 关键词 : 电源车 ; 特性 ; 设计 中图分类号 :U469 . 72 飞机地面支援电源车俗称航空电源车。按其输出特性可分为交流电源车 , 直流电源车以及交直流 两用电源车三种 。按其动力来源可分为内燃发电 ,电动发电及静变电源三种 。从其使用特点分析 , 内燃发电电源车具有机动灵活 , 使用随机性强等特点 。但噪音大 , 污染严重 。电动发电电源车恰好相反 , 既 噪音小 , 无污染 。但受动力电源和电缆长度的限制 ,其输出功率较小 , 使用随机差 。移动式静变电源尺 寸较大 , 实际使用较少 , 大都是固定式的 。该电源显 著的特点是无噪音 , 使用安全 。但故障率较高 。 大型民用机场以内燃交流电源车为主 , 中小型 民用机场以内燃交直流两用电源车为主 。
电动式和静变式电源主要为飞机制造厂和飞机研究试验单位 服务 。飞机地面支援电源车的主要用途是国内大型 机场 , 使用量较大 。因此 , 本文着重讨论的是内燃式 电源车的有关问题 。 联接并驱动发电机 , 经供电回路对外输出电源 , 柴油机机体和发电机外壳采用止口定位方式刚性联接在一起 , 通过弹性支撑安装在机组公共底盘上 。其供电系统目前普遍采用的是直流 28 . 5V 或交流 115/200V 三相 400 Hz 系统 。也有少数飞机同时采用这两种供电系统 , 但交流电源是主电源 。 2 供电特性2 . 1 交流电源系统: 与普通电源相比 , 飞机地面支援电源有以下几个特点 : (1) 电气性能指标均在电缆末端考核 , 有关电压指标均指相电压 。 (2) 电压波形要求高 。工频内燃发电机组只规定了线电压波形正弦畸变率这一项要求 。对 3 ～250 k W 的 发 电 机 组 其 线 电 压 波 形 正 弦 畸 变 率 为10 % 。而飞机地面支援电源要求相电压波形应符合下列规定 : a 波峰系数在 1 . 31 ～ 1 . 51 之间 ; b 相电压总谐波含量不大于 4 % ; c 单次谐波含量不大于 3 % ; d 偏离系数不大于 5 % ; 在上述规定中 , 总谐波含量与波形正弦畸变率的定义在本质上相同 。
不同之处在于前者针对相电压而言 , 而后者是针对线电压 。 (3) 在稳态性能中采用的是电压调制量和频率调制量 , 而不是波动率 。同时对频率调制率还做了具体的规定 。 频率调制量 = 0 最大 ( 或最小 ) 频率 - 平均频率基本结构和工作原理 内燃式电源车大多以柴油机作为发电动力 。主 要由柴油发电机组 , 控制屏 , 机组罩 , 电缆架 , 消声 器 , 运载汽车 , 输出电缆等组成 。其结构形式一般有 整体式和组合式 。整体式结构是将电源车的所有组 成部件统一布置 , 具有结构简单 , 外形美观等优点 。但各大总成不能单独使用 , 生产组织比较困难 , 供货 周期长 。组合式结构是将电源车的各大总成 ( 如发 电机组 , 直流启动箱等 ) 设计成单独可供货的产品 , 通过预置接口与外部联接 。可以根据用户的要求组 成不同形式 , 不同输出功能的电源车 。这种结构的 特点是供货机动灵活 , 周期短 。容易组织生产 , 尤其1 最小频率以及平均频率 。 频率调制率的定义为 : 由频率调制产生的频率 对时间的变化率 。 电压调制 : 若某一个电压波的峰值不是恒定的 ,而是随时间变化的 , 则这个波被认为是调制的电压 。
电压调制包络线 : 调制的电压波的峰值点依次连接的连续曲线 。 电压调制量 : 在稳态下的任何 1s 时间内测量各 相电压调制包络线上 ( 同向 ) 最高电压与最低电压之 差值 。 电压波动 : 在不变的负载下 , 电压的瞬时值不是 恒定值 , 而是高于或低于平均值无规律的变化 , 则这 个电压被认为是波动的电压 。 电压波动针对的是瞬时值 , 而电压调制针对的 是峰值 。 (4) 在瞬态性能中用极限曲线规定指标要求 。瞬态频率特性比较容易理解 , 与工频内燃发电机组 的要求基本一致 。不同之处只是后者用具体数值规 定指标要求 。但瞬态电压特性引入了“等值阶跃函 数”的概念 。 等值阶跃电压 : 为评价供电系统的浪涌电压 , 用 等值变换方法由随时间变化的浪涌电压变换成的等 值电压 。 浪涌等值阶跃电压极限曲线与浪涌电压极限曲 线有着本质上的差别 。前者上的每一点都代表着某种实际的瞬态浪涌电压包络线 , 用等值变换方法变 换成的等值阶跃电压的极限值 。而后者表示的是实 际的瞬态浪涌电压包络线的极限范围 。 2 . 2 直流电源系统 : 飞机用直流电源其额定电压为 28 . 5V , 额定负 载用最大连续电流表示 。
其瞬态电压特性同交流源一样 , 用浪涌等值阶跃电压极限来规定 。 2 . 轻负载工作时间长 。在飞机检修时 , 电源车持续工作时间长 , 有时可达十几小时 。但是在这种情况下 , 电源车输出电流很小 。交流电流约 50A ～90A , 直流电流约 100A ～ 200A 。 3 . 飞机启动电流很大 。用地面直流电源启动的飞机 , 电源车的瞬时冲击电流约 1500A ～ 1800A , 高的可达 2200A 。 4 . 负载变化大 , 在飞机通电检查时 , 为了检查液压系统是否正常 , 需要启动输油泵 , 有时单台启动有时多台同时启动 。这就使电源车承受的负载处于一种交变状态 。 设计中应注意的几个问题 由于飞机地面支援电源车的供电特性和实际使 用情况具有上述一些特点 。为满足使用要求和标准 的规定 , 并使电源车可靠 、稳定地工作 , 设计飞机地 面支援电源车时 , 应注意以下几个问题 。 1 . 性 能 指 标 应 符 合 现 行 国 军 标 的 要 求 ( GJ B572 、 GJ B549 、 GJ B674 等 ) 。尤其电气性能指标 必须严格执行 。因为现行的国军标与国际标准 、美军标相一致 , 具有一定的通用性 。
2 . 配套的发电机其性能参数 ( 波形指标 、稳态 、瞬态指标 ) 必须符合上述标准 。目前国内可选的有 兰州电机厂生产的飞机地面电源用中频无刷电机和 西安电机厂生产的飞机地面启动直流发电机 。 3 . 选择配套柴油机时 , 除质量和可靠性外 ,对以 下几方面应慎重考虑 : (1) . 输出功率 : 对交流电源车应按电源车的额 定输出功率计算出所需柴油机的输出功率航空地面电源车, 该功率 应为持续功率 。根据标准要求 , 在瞬态指标中有一项为负载由 0 突加到 150 % 额定电流 , 功率因数 0 . 6 ( 滞后) ,再突减到 0 。也就是说 , 电源车要进行 0 →110 % 额定负载功率因数为 1 的突变试验 。对于平 均有效压力大于 800 k Pa 的柴油机 , 还应按第一级功 率进行折算 。例如 , 额定功率为 50 k W 的电源车 , 经换算后 ,如果选用平均有效压力为 700 k Pa 的柴油 机航空地面电源车, 那么 , 在电源车额定转速下所选用的柴油机的持 续功率大约 100 Ps 。如果选用但对平均有效压力为1000 k Pa 的 柴 油 机 , 其 持 续 功 率 应 为 100/ 0 . 8 , 即125 Ps 。
在这种匹配下 , 电源车的瞬态指标才能符合 标准要求 。对直流电源车应按瞬时最大冲击电流确定柴油机功率 , 而不是持续电流 。 (2) 调速器 : 由于瞬态指标对时间的要求远远高 于普通电站 , 一般情况下 , 机械调 ( 下转第 48 页) 4实际使用特点 飞机地面支援电源车在实际使用中 , 主要有以下几个特点 : 1 . 启动频繁 , 工作时间短 。在飞机场 , 电源车的主要任务是 : 飞机的飞行前 、飞行后通电检查 ; 启动中小型飞机 ; 为短时停留的飞机提供地面电源 ; 以及飞机检修时提供地面电源 。除最后一种情况外 , 在其余的情况下 , 电源车的工作时间都非常短 , 大多数情况下 , 从电源车启动供电到断电停机只有十几分钟 。在飞机起落架次较频繁的机场 , 电源车的启动同样也比较频繁 。 3 m 、 K1 ≥ 0 . 5 时 , 工作面预测为突出危险工作面 , 要重新采取防治措施 。若实测指标小于临界值时 , 排除突出危险 , 进行掘进施工 , 每次施工要留有 5 m 的效果检验孔超前距 , 之后进行下一轮深孔松动爆破小孔径排放钻孔 、措施效果检验 , 直至超前引导孔余5 m 时 , 进行下一个循环的各项工作 。
3 . 6 安全防护措施 在采取防治措施并经效果检验有效后 , 在煤巷掘进施工时 , 采取可靠的安全防护措施和技术措施确保施工的安全 。 3 . 2 超前钻孔引导 每次在煤巷施工前 , 在工作面布置 8 个直径大于 75 mm 、孔深 50 m 的超前钻孔 , 钻孔终孔控制范围西侧距巷帮 5 m , 顶眼见顶板 , 掘进施工中以中心钻孔实际孔深为准 , 始终留有 5 m 的超前距 。 3 . 3 深孔松动爆破 在施工完超前引导钻孔后 , 在工作面施工 5 个孔径为 42 mm 、孔深 10 m 的松动爆破孔 , 松动爆破控制在距巷道轮廓线 1 . 5 ～ 2 m 的范围 , 每个孔装药长度 3 . 5 m , 每个药卷 ( 特制 ) 长度 1 m , 每个药卷装入一个雷管 。装药到眼底 , 之后装入 0 . 5 m 的水炮泥 , 水炮泥以外充填 4 m 的封口炮泥 , 深孔松动爆破时 , 执行断电 、撤人 、警戒 , 反向风门外远距离放炮 , 放炮后等 30 分钟等安全措施 。 3 . 4 小孔径排放钻孔 取得的效果 通过采取各项技术措施 , 特别是采用煤体钻孔释放了煤体中聚集的弹性能 、消除应力升高 , 而在振动卸压爆破中 , 减缓了深度煤体中的压力升高区 , 爆破还引发一场地震能的释放 , 从而降低了在正常掘进施工 时 冲 击 矿 压 显 现 的 能 量 , 消 除 了 煤 与 瓦 斯( CO 2 ) 突出的危险 , 保证了安全施工 , 同时 , 因减少了有害气体涌出异常的次数 , 施工进度得以加快 , 取得了明显效果 。
4松动 爆 破 后 , 在 工 作 面 布 置 31 个 直 径为42 mm 、深 10 m 的小孔径排放钻孔 , 具体布置方式为沿巷道断面轮廓线两侧各布置 7 个孔 , 顶部布置 7个孔 , 两侧向外呈 45 。 夹角各布置 5 个孔 。控制巷道两侧 6 ～ 7 m 。 3 . 5 措施效果检验 在执行上述措施后 , 采用钻屑指标法进行措施效果 检 验 。即 在 工 作 面 施 工 3 个 直 径 42 mm 、深10 m 钻孔 , 钻孔每打 1 m 测定一次钻屑量 , 每隔 2 m测定一次钻屑解吸指标 , 当实测的指标 Smax ≥ 6 kg/5 存在的问题目前所实施的技术方案 , 还不能完全消除冲击矿压的显现 , 巷道支架受损和有害气体涌出异常的现象未完全杜绝 , 故对防治冲击矿压灾害的技术有待于进一步深入研究 。 ( 上接第 41 页 ) 速器很难达到要求 。应改换成灵敏度较高的电子调速器或液压调速器 。目前普遍采用的是电子调速器 。因此在选择柴油机时应考虑改装电子调速器是否容易 。 (3) 额定转速 : 由于电源车在轻负载状态下工作的持续时间长 , 而在大负载和超负载状态下工作的时间非常短 , 使柴油机处于较低温度工作状态 , 燃烧不良 , 磨损大 , 且容易损坏 。
为保证电源车的可靠性 , 根据经验 , 所选柴油机标定的最高工作转速应不小于 1 . 25 倍电源车额定转速 。 (4) 设计联轴器时应按最大冲击载荷计算 。交变冲击负载是电源车的一大工作特点 。 (5) 设计时应以操作简单 , 维修方便 , 工作可靠为主 。尤其应考虑蓄电池的充电方便性 。在飞机场 , 电源车的工作是非常频繁的 , 而且飞机对电源车的供电时间要求也非常严格 。如果电源车的操作过于复杂 , 不但会影响飞机的正常飞行时间 , 操作人员也容易误操作 。另外电源车启动频繁 , 且工作时间短 , 电源车不能有效地给蓄电池补充电 , 蓄电池亏损大 , 需用经常性地在工作间给蓄电池充电 。因此 , 在设计蓄电池安装时 , 应使蓄电池容易拆卸 , 容易加注电解液 , 容易接线 。 5 结束语 对飞机地面支援电源车进行故障分析及进行产品的优化设计 , 以提高产品的可靠性和可维修性 。参考文献 标准 572 - 88 “飞机地面电源供电特性及一般要求”标准 549 - 99 “机场用 400 Hz 汽车电站通用规范” 标准 674 A - 99 “军用直流移动通用规范” 陈应芳《电源车辆技术质疑》 , 甘肃科学技术出版社 ,1997 . 6 陈应芳《电源车辆性能》 , 甘肃科学技术出版社 ,1995 . 3 12345 file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txtdf机及ov及ojxlkvjlkxcmvkmxclkjlk;jsdfljklem,.xmv/.,mzxlkjvolfdjiojvkldffile:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt2012/8/2 16:09:56