多电飞机的特征
多电飞机容错作动系统拓扑结构分析
多电飞机容错作动系统拓扑结构分析齐 蓉,陈 明(西北工业大学自动化学院,陕西西安710072) 收稿日期:2004211201 基金项目:航空科学基金资助项目(04F53036)。
作者简介:齐 蓉(1962-)女,吉林长春人,副教授,主要研究方向为航空电气系统分析与设计,控制系统可靠性理论与工程设计。
摘 要:针对多电飞机电力作动系统,提出永磁容错电机及其容错驱动控制的拓扑结构,探讨系统的电气故障模式,研究防止故障传播的电、磁、热隔离设计,在理论上给出了容错电机相数的选取方法,采用独立的同轴电机组件实现高冗余系统。
研究结果表明:电机、功率变换器和供电通道均采用以相为基本单位的模块化拓扑结构可实现多电飞机对作动系统的高容错要求。
关键词:电力作动系统;容错电机;容错驱动中图分类号:TP302.8,V242.44 文献标识码:A 文章编号:16712654X (2005)0120082204引言作为未来飞机发展方向的多电飞机,其特征是以电力作动系统取代液压作动系统。
电力作动器使系统结构小巧、响应速度快捷、作动控制效率提高、能耗降低,消除了液压作动系统存在的漏油、安全性、结构复杂等问题,提高了系统的实时检测和故障诊断能力,改善了维护性并减小了飞机的重量,为机载系统智能化管理提供技术支撑[1]。
由于电力作动系统应用于舵面操纵、燃油、刹车、环境控制等电力操纵和电力传动系统,它们都与飞行安全和战机性能紧密相关,这要求电力作动系统不但具有高功率密度,特别重要的是应具有高可靠性和容错能力。
电力作动系统的原理结构如图1所示。
具有容错能力的电力作动系统的关键技术之一就是驱动电机及其驱动电路的容错结构设计。
永磁无刷电机通过特殊的结构设计实现容错目的。
图1 电力作动系统原理结构图1 永磁容错电机驱动多电飞机对电力作动系统的容错要求是当以下任何一种故障形式发生时,系统可以不降低或略降低性能运行。
作动系统故障分为机械故障和电气故障,本文只考虑如下电气故障:电机的故障形式:a .绕组开路;b .绕组相间短路;c .绕组出线端短路;d .绕组匝间短路;e .绕组接地短路。
计及柔性安全裕度的多电飞机负载转供策略
计及柔性安全裕度的多电飞机负载转供策略黄淳驿;谢宁;王承民;许克路【摘要】采用多电飞机电气系统的节点电压柔性表示可变的运行点安全裕度,提出考虑飞机运行工况和变频启动发电机故障位置的离线最优负载转供策略.首先,基于同一工况下负载相关关系构建多维联合分布函数,结合蒙特卡洛法生成表征负载不确定波动的大量场景,并利用Ward系统聚类进行场景削减.然后,以增大系统电压柔性和降低网络损耗为目标,建立了负载转供柔性优化模型.同时,为提高计算收敛性和速度,对NSGA-Ⅱ算法进行改进,最终结合TOPSIS分析得到Pareto最优折中解.应用实际Boeing 787电气系统进行分析,结果表明,改进NSGA-Ⅱ算法具有更快的收敛速度和更佳的优化结果,且本模型得出的转供策略对比传统方式在提升运行安全性与经济性方面有一定效果.%An offline optimal load transfer strategy of more electric aircraft considering operation mode and fault location of variable frequency starter generator is proposed. Firstly, a series of scenes that show the fluctuation of load in different operation mode are generated through the Monte Carlo Method and Multi-dimensional Joint distribu-tion function,and are cut down by the Ward clustering method. Then,the multi-objective load transfer flexible op-timal model can be built. Meanwhile,to enhance the global convergence as well as shorten calculation time,an im-proved non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ (NSGA-Ⅱ) algorithm is applied for solving out above model. And the Pareto optimal solution can be obtained using technique for order preference by similarity to ideal solution (TOPSIS) analysis. An example is made based on actual Boeing 787 electrical system,and the results showthat, improved NSGA-Ⅱ algorithm is benefit for speeding up the convergence rate and obtaining better optimal effect. Besides,the comparison between traditional manner and proposed strategy points out that,the proposed method has a certain effect on improving the network security and economic efficiency.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)004【总页数】10页(P181-190)【关键词】负载转供;运行工况;安全裕度;经济性【作者】黄淳驿;谢宁;王承民;许克路【作者单位】上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240;上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240;上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240;上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】V242.3为响应可持续发展要求，实现飞机动力替换迫在眉睫。
基于信息熵的多电飞机供电可靠度评估
基于信息熵的多电飞机供电可靠度评估祁玄玄; 杨兴业; 熊鑫; 牟成铭; 曹建安【期刊名称】《《测控技术》》【年(卷),期】2019(038)009【总页数】6页(P41-45,55)【关键词】可靠度评估; 零方差概率密度函数; 信息熵; 对偶抽样; 差分进化【作者】祁玄玄; 杨兴业; 熊鑫; 牟成铭; 曹建安【作者单位】西安交通大学电气工程学院陕西西安710049; 航空工业成都飞机工业(集团)有限公司四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TP39; V590多电飞机技术改变传统液压、机械式的动力系统，将飞机电能的产生、分配和使用集成到一个统一电力系统中，实现多电飞机电能发、输、变、配的统一规划。
由于多电飞机成品部件数量和种类的增加，多电飞机供电可靠度评估成为一个关键问题。
如何构建适用于多电飞机可靠度评估的数学模型对其故障预测以及可靠运行具有重要意义。
文献［1］和文献［2］介绍了多电飞机电源系统可靠度分析模型，并且从各个方面说明计算多电飞机供电可靠度的重要性。
采用故障树［3-6］对飞机供电系统可靠度进行分析是一种传统分析方式，该方法是从理论上给出了飞机可靠度分析结果。
但是随着飞机供电系统元件数目的增加，故障树方法的分析复杂性较大，并且很难对整个供电系统做可靠度评估。
后来引入邻接矩阵算法［7-9］求故障树的最小割集，以改善故障树提取割集的效率，该算法具有较强的通用性，在一定程度上弥补了故障树的不足。
但飞机供电系统元件数目的增加使得该算法的分析过程复杂，计算时间较长。
由于计算机计算能力的提升，概率分析方法-蒙特卡洛法［10-12］逐渐应用在对复杂系统的可靠度评估中，该方法应用灵活、实现简单。
由于系统元件较多，且故障率较低，如果直接使用传统蒙特卡洛法对整个多电飞机供电系统做可靠度评估，就需要大量抽样，这将大大降低该算法的效率。
针对以上问题，通过信息熵［13］引入多元件系统的近似概率分布，该近似概率分布可使可靠度评估方差近似为零，从而改善了抽样效率。
多电飞机飞行控制系统可靠性分析
多电飞机飞行控制系统可靠性分析作者：叶自清来源：《现代商贸工业》2018年第32期摘要：研究了采用“2H/2E”（两套液压源/两套电源）双体系结构作动系统的多电飞行控制系统可靠性分析。
应用可靠性框图的方法对飞机的作动系统、飞控计算机、三轴控制系统进行了可靠性分析。
在此基础上继而计算出飞控系统的可靠性，计算得出的可靠性符合安全性要求。
关键词：2H/2E；可靠性框图；作动系统；飞行控制系统中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/ki.1672.3198.2018.32.1031 绪论从20世纪80年代以来，电传操纵系统获得了极大发展，空客A320飞机采用的是带有机械备份的数字式电传操纵系统。
该系统采用五套数字计算机，而每套计算机中又有两个非相似的处理器。
综合飞控系统重量和可靠性等方面的考虑，在研究飞行控制系统可靠性时，拟采用四余度非相似数字电传飞控系统。
2 系统可靠性分析2.1 液压伺服作动器（SHA）可靠性框图模型根据液压伺服作动的系统原理图，双通道的液压伺服作动器SHA属于双余度作动系统，可靠性框图属于并联形式，两个伺服控制器并联，两个电磁阀并联，伺服控制器、电磁阀与液压缸组成串联模式。
2.2 电动静液作动器（EHA）可靠性框图模型根据电动静液作动器的系统原理图，双通道的电动静液作动器EHA可靠性框图属于并联形式，两个电机泵并联，两个蓄能器并联，两个单向阀并联，两个旁通阀并联，电机泵、蓄能器、单向阀、旁通阀与液压缸组成串联模式。
2.3 作动系统可靠性计算作动系统元部件的故障率（表1）。
单通道SHA的故障率为λSHA=8.2×10-4/h。
单通道EHA的可靠度为λEHA=3.7×10-5/h。
2.4 飞行控制计算机FCC可靠性分析每个主飞行计算机从四余度的ARINC629总线上接收信息，并完成控制律及余度管理的计算。
每套主飞行计算机又包含有4条非相似数字计算机处理器通道。
多电飞机电气系统关键技术研究
多电飞机电气系统关键技术研究一、本文概述Overview of this article随着科技的飞速发展和环保理念的日益深入人心，多电飞机（More Electric Aircraft，MEA）已成为航空领域的研究热点。
多电飞机通过提高电气系统在飞机总体系统中的功率占比，实现了对飞机能源使用效率的大幅提升，同时也为飞机设计带来了更多的灵活性和创新性。
然而，随着电气系统在飞机上的广泛应用，其关键技术的研究与突破显得尤为重要。
本文旨在深入探讨多电飞机电气系统的关键技术，包括其设计理念、核心技术、挑战以及未来发展趋势，以期为多电飞机的研发和应用提供有益的参考。
With the rapid development of technology and the increasing popularity of environmental protection concepts, More Electric Aircraft (MEA) has become a research hotspot in the aviation field. Multi electric aircraft achieve a significant improvement in energy efficiency by increasing the power proportion of the electrical system in the overall aircraft system, while also bringing more flexibility and innovation toaircraft design. However, with the widespread application of electrical systems in aircraft, research and breakthroughs in their key technologies have become particularly important. This article aims to delve into the key technologies of multi electric aircraft electrical systems, including their design concepts, core technologies, challenges, and future development trends, in order to provide useful references for the research and application of multi electric aircraft.本文首先将对多电飞机的概念、发展历程及其优势进行简要介绍，阐述其在现代航空领域的重要地位。
多电全电飞机发动机 波音787 All More Electric Aircraft
2
02
Increase maintenance and operational costs
5
Beijing University of Aeronautics and Astronautics
03
Increase Specific Fuel Consumption
分布式供能方式
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The level of power of the B787 ram air turbine (RAT) has increased dramatically
Compared with B767 single 90 to 120 kVA per engine Expanded electrical system generating twice as much electricity than conventional aircraft Center hydraulic system is powered by two large 30 GPM / 5000 PSI electric‐motor driven hydraulic pumps (230 VAC), compared with B767 two 7 GPM / 3000 PSI electric
引气对涡轮进气温度的影响
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Beijing University of Aeronautics and Astronautics
多电飞机二次电源系统分布
Beijing University of Aeronautics and Astronautics
8
传统飞机
多电飞机
Beijing University of Aeronautics and Astronautics
基于通用内模的变频电网有源电力滤波器自适应重复控制
基于通用内模的变频电网有源电力滤波器自适应重复控制高峰;林辉【摘要】为了提高变频电网并联型有源电力滤波器(APF)的电流控制性能，针对谐波源的多样性和负载状态的变化，提出了一种通用内模，然后，结合两次坐标变换，通过内模p值的自适应调节，建立了基于通用内模的重复控制器。
这种控制器，能够根据电网或负载状态，调整动态响应时间和补偿范围。
这样就解决了谐波源或负载的变化引起的补偿效果降低的问题。
针对电网频率的大范围变化，又引入了周期自适应参数。
为了弥补重复控制动态延迟的缺陷，将并联比例控制器组成复合控制系统，并对该系统的主要特性进行了分析。
在飞机变频交流电网并联APF系统中，首先将所提重复控制方法与其他四种方法了进行仿真对比，最后进行了实验验证。
仿真和实验结果证明了基于通用内模的复合重复控制策略的有效性和优越性。
%To improve the current control of shunt active power filter (APF) in a variable-frequency power grid, we develop a generic internal model and build a repetitive controller based on this internal model. According to grid conditions or loads, this repetitive controller can adjust the dynamic response time and the compensation range through p and two coordinate transformations to guarantee the effective compensation for different harmonic sources and changing load status. It can also adapt to changes in a wide range of grid frequencies due to the introduction of its adaptive period parameter. To compensate for the dynamic delay in the repetitive controller, we form the composite control system by shunting the repetitive controller with a proportional controller. The major characteristics of this composite system are given. In the shunt APF systemof an aircraft variable-frequency power grid, we perform simulations for the proposed repetitive control method and the other four existing control methods, and compare their simulations results. Simulation and experimental results confirm the validity and superiority of the proposed repetitive controller over other controllers.【期刊名称】《控制理论与应用》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】10页(P725-734)【关键词】飞机电网;变频系统;电能质量;有源电力滤波器;重复控制【作者】高峰;林辉【作者单位】西北工业大学自动化学院，陕西西安710129;西北工业大学自动化学院，陕西西安710129【正文语种】中文【中图分类】TM71“多电飞机”是飞机发展的必然趋势,其主要特征是具有大容量的供电系统和广泛采用电力作动技术.高效且可靠的变速变频供电系统成为先进民用飞机的首选,例如B–787飞机采用了四通道独立供电,单通道容量超过250kVA/230V的变频交流发电系统.空客A–380采用了单通道容量为150kVA,总容量为900kVA的变频交流供电系统.然而大量电子设备等非线性负载也使飞机变频电网的谐波污染日益严重,带来了较大的安全隐患.有源电力滤波器(APF)与无源滤波器相比,能动态抑制谐波和补偿无功功率,已成为治理谐波污染的有效工具.而跟踪性及实时性好的补偿电流控制则是保证并联APF补偿性能的关键环节之一.较常用的补偿电流控制方法有:滞环比较法、三角载波比较法、空间矢量控制等,其中载波比较法以其开关频率固定的优点应用广泛.近年来,变结构控制、模糊控制、神经网络控制、鲁棒控制、预测控制等现代或智能控制方法也应用到电流控制中,增强了应对非线性、时变系统的能力[1–2].由于并联APF的指令电流是由多次谐波(通常包含几次到几十次的谐波成分)叠加而成的周期信号,传统PI控制器由于受带宽限制电流跟踪效果较差,若调整参数加大带宽,不仅效果有限且易引起不稳定[3].谐振控制虽能对特定频率谐波实现无差控制,但每次谐波均需一个控制器,实现起来非常复杂[4].而滑模控制等智能方法虽能对任意有界信号渐近跟踪和完全抑制,但相对复杂且精度也不高.重复控制是基于内模原理的适合跟踪或抑制周期输入或扰动的学习控制方法,实现简单且稳态性能极佳.重复控制发展至今已涌现出许多研究成果及应用,对于线性时不变重复控制系统的研究已趋于成熟,如连续和离散时延的重复控制、有限维重复控制[5–7].对于时变系统的重复控制也有探索[8].近年来,一些学者利用重复学习控制[9–10]、变结构重复控制[11]来解决非线性系统控制问题.重复控制在APF电流控制中已有不少成功的应用[12–14].实际上,大部分谐波源产生的谐波,大多只含部分次谐波,例如单相整流器只产生奇次谐波.因此,基于选择性内模的重复控制成为了研究热点[15].文献[16]为适应电力系统的需要,提出了可补偿全部奇次谐波的内模,将延迟时间缩短到半个周期.文献[17]提出了包含零点的内模,不但可补偿全部奇次谐波,且内模零点增强了补偿灵敏度.文献[18]又提出了可补偿6l±1次谐波的内模(l∈ℕ),专门补偿平衡三相6脉波整流器产生的谐波.这些成果改进了经典内模的全频段补偿策略,缩短了延迟时间,避免将位于无谐波频段的测量及干扰噪声放大[15].然而,上述选择性内模只各自针对特定的谐波源或负载状态,当谐波源或负载状态发生变化后,指令电流的谐波成分也会发生变化,而这些内模无法动态调整补偿范围.文献[19]提出了基于由滑动离散余弦变换(DCT)滤波器构成的内模的重复控制策略,可通过改变有限补偿集合的大小调整补偿范围且不增加计算复杂性,同时其对舍入和量化效应也不敏感.然而,由于滤波器需要采集1个基波周期中的N个输入值而后滤波,使该方法总有1个指令周期的延迟,无法动态调节动态响应时间,而且有限个被补偿的谐波次数必须已知[20–21].另外,指令周期的变化对重复控制影响很大,通常需引入自适应策略[22].本文首先提出了一种新型通用选择性重复控制内模,并进行了理论推导和证明.接着建立了飞机变频电并联APF系统的数学模型,引入Park正,反变换为通用内模创造了使用环境;而后设计了包含新型自适应重复控制器的复合控制系统,分析了复合系统的主要特性.最后,在负载变化的工况下,对5种不同方法作了仿真对比,如图1所示.理论分析,仿真对比和实验结果证明了基于通用内模的复合重复控制策略的有效性和优越性.经典内模采用正反馈,其极点为kjω0(k∈ℤ,ω0为基波角频率),可补偿所有奇、偶次谐波,但延迟时间为T;而选择性内模在结构上进行了改进,内模b采用负反馈,极点为(2k−1)jω0,可补偿所有奇次谐波,延迟时间缩短为T/2;内模c中负反馈与前馈结合,其极点为(2k−1)jω0,零点为2kjω0,在补偿奇次谐波的基础上增加了灵敏度,延迟时间为T/2;内模d中加入两个延迟环节,其极点为(6k±1)jω0,零点为3kjω0,可补偿6k±1次谐波,延迟时间缩短到T/6;可以看出,选择性内模b,c,d的极点均为奇极点,表明它们只能补偿奇次谐波,且结构差异较大.内模e中含有一个可滑动的DFT(或称离散余弦变换DCT)滤波器,其实质是一个有限脉冲响应(FIR)带通滤波器,可补偿任意指定的若干次谐波,其算式如式(1)所示:其中:N为1个基波周期中的采样数,Nh为指定补偿谐波次数的集合,Na为超前的步数,反馈上的Na步延迟用于相位补偿,KF为增益系数.因为需要用移位寄存器采集一个周期中N个输出值,故此内模总有1个T的延时.本文提出了具有通用性的内模,其脉冲传递函数推导如下:定理1周期为N∈ℕ的时间序列x(n)∈ℂ中只含pm次谐波序列的充分必要条件是:∀n∈ℤ,=x(n)成立.证1)充分性.离散周期序列x(n)可表示为如下的傅立叶级数形式:其中cl是傅里叶级数的系数,由于x(n)只含pm次谐波序列,则有当l=pm时, cl/=0,l为其余值时,cl=0,则有: 2)必要性.得分析可知,只有当l=pm时,cl/= 0,l为其余值时,cl=0,得证.假设则x(n)可表示为式(4)经z变换得如果x1(n)中只含有pm次谐波,那么根据定理1可以得到:此式经z变换后可以得到:代入式(8)得G(z)即为通用内模的脉冲传递函数,其结构如图2(a)所示,其极点为pkjω0(p≥1),此内模可补偿pm次谐波.当p=1时即为经典内模,p=2时可补偿偶次次谐波,p=6时可补偿6m次谐波,以此类推.其优点是结构简单固定,只需根据输入选取不同p值.从图2(b)可知,此内模在谐波角频率ωk=2πpmfR处增益都极大(图中基波频率fR=360Hz).3.1 数学模型(Mathematical model)图3为飞机变频电网并联型三相四桥臂APF系统示意图.图中G1至G8为逆变器桥臂的开关管,L, Ln为滤波电感,R,Rn为滤波电感的内阻,Vdc为直流侧电容C两端的电压,Ld,Rd组成阻感负载,Rm为中线连接电阻.Vsa,Vsb和Vsc分别为各相电源相电压, ici(i=a,b,c,n)为第i相的补偿电流.Ch和Rh串联连接在各相输出端之间组成无源滤波器(PF),主要用于消除补偿电流中因主电路中器件通断而引起的谐波,故在建模时暂时忽略.式(10)为静止abc坐标系下三相四桥臂APF的数学模型,其中si代表i桥臂的开关函数,si=1代表该桥臂上管导通下管关断,si=0代表该桥臂下管导通上管关断.设pa=sa−sn,pb=sb−sn和pc=sc−sn,且设d轴与电源电压矢量Vsa方向重合,可得到系统在dq0旋转坐标系下的数学模型:其中:R0=R+3Rn,L0=L+3Ln,上述模型推导过程可参见文献[23].可解耦,d,q和0轴电流则可独立控制.3.2 两次坐标变换(Two coordinate transformations)根据获得的变频电网在静止坐标下的补偿电流指令矢量经式(12)的Park变换[24]转换为dq0坐标下的指令矢量控制系统输出电流矢量再经式(13)的Park反变换得到三相补偿电流矢量第1次Park变换的作用是将指令电流中的负序分量角频率系数增1,正序分量的角频率系数减1.这样不但可实现奇次与偶次谐波的相互转换,而且可将如三相p脉波整流器产生的pl±1次谐波转换为pk次谐波,为发挥所提内模的功能创造了条件.第2次Park反变换的作用实现dq0坐标系到abc坐标系的转换.4.1 传统PI控制(Conventional PI control)图4为PI控制时电流环模型.APF系统传递函数中,τs为变流器延时,取开关周期的一半,τf表示滤波和采样延时;KPWM为变流器放大倍数,即相电压峰值和直流侧电压之比.kp,ki为比例和积分系数.这种传统的电流控制虽动态响应快,跟踪稳态误差较大,严重影响补偿效果.4.2 复合自适应重复控制系统设计(Design of composite adaptive repetitive control system)将所提新型重复控制器与动态响应快的比例控制并联,组成复合数字重复控制系统.由于重复控制有类似积分的作用,故只用比例控制弥补其动态延迟的缺陷.系统结构如图5所示,通用内模Gm(z)中加入系数kf,用于增强重复控制器的稳定性. B(z)的作用是补偿复合系统的幅值和相位,kr为其幅值衰减系数.P(z)为APF系统的脉冲传递函数, R(z)代表系统给定输入信号,E(z)代表系统误差信号.P(z)的极点为e−Ts/τs,e−Ts/τf和e−RTs/L,Ts为采样周期,所有极点均在单位圆内,故控制对象稳定.在复合系统中,fr=1/Tr为指令电流频率,也等于电源电压频率,Tr为指令电流周期.fs=1/Ts为采样频率,N=fs/fr为每个指令周期采样次数.当fs固定时,对象P(z)为时不变;若fs可变,则P(z)为时变.本文采用固定的fs,通过锁相环(PLL)实时采集fr,使N自适应改变,同时为保证N/p为整数,取5.1 稳定性(Stability)复合系统的稳定性分析的依据是离散再生频谱理论(discrete regeneration spectrum theory)[25].即:若单输入单输出离散定常系统的闭环特征方程为再生频谱函数定义为当M(z)在z域单位圆外无零点,并且R(ω)＜1时,该闭环系统对任何延时均稳定,稳定性不依赖于延时大小.复合控制系统的开环脉冲传递函数为闭环脉冲传递函数为系统闭环特征方程为根据式(18)和式(21)可得由于M(z)=1+kwP(z)在单位圆外没有零点,依据该理论,只要R(ω)＜1,则闭环系统对任意延时都稳定.为了保证系统的稳定性,根据式(23),控制参数可按以下方法选取:1)首先,在未嵌入重复控制环节时,绘制控制对象在S域的开环系统Bode图,选取比例环节kw,使系统在嵌入前有较大的稳定裕度;2)为使重复控制内模极点移至单位圆内,选取0＜kf＜1,保证重复控制器的稳定性,增强复合系统的稳定性.kf的值选的越小,系统稳定性越强,但稳态误差也越大;3)在以上两步的基础上,适当选取kr的值使R(ω)＜1,保证复合系统的稳定性,同时kr的选取也要考虑收敛性因素(见5.3节).5.2 稳态误差(Steady-state error)系统误差脉冲传递函数为其中S0(z)=1/[1+kwP(z)]为单独比例控制时的误差传函,A(z)为增益函数,与S(z)相比缺少A(z).其中为基波角频率,因为所以在pm次谐波频率处,根据式(26),当kf→1时,|A(ωpm)|→0,可使系统稳态误差E(z)→0,即kf的取值越接近1,稳态误差越小.5.3 收敛性(Convergence)为了分析系统的收敛性,如图5中所示,假设内模延迟环节的输入为Uk+1(z),其中k 代表重复周期数,输出为Uk(z),比输入落后1个重复周期(Tr/p). Ek+1(z)代表k+1个重复周期的误差,那么Ek(z)则代表k个重复周期的误差,比例环节的输出为代表k+1个重复周期的某轴(如 d轴)的指令电流值代表k+1个重复周期的系统输出电流值.根据图5所示的信号执行顺序,可列出:由式(27),式(15)和式(16)可推出因为当控制系统达到稳定后,稳态误差可视为一个不变的量[4],则依据式(28)和式(27)的第1个公式,可递推出则由式(30)可得由式(28)和式(27)的第1个公式还可推出对比式(31)和式(32),代入式(29)可最终得到其中C(z)定义为收敛性函数.根据式(33),若0＜C(z)＜1,则系统收敛.C(z)越小收敛越快.结合稳定性分析可知,必须满足0＜kr/kw＜1,而且此比值越接近1,收敛越快.另外,由于对式(34)进行z反变换,可得由式(35)可知,在延迟1/p指令周期后,重复控制才起效,若p＞1,则通用内模比经典内模的动态响应时间缩短p倍.事实上,重复控制的收敛速度取决于两个因素,即延迟时间和收敛性函数[4].延迟时间的大小决定重复控制起效的快慢,而起效后的收敛快慢由收敛性函数决定,二者综合决定了重复控制总的收敛速度.因此,一方面可通过调节参数p的值来调节延迟时间的长短(见6.1节),影响收敛速度;另一方面,可通过调节kr的值调节收敛性函数的大小,影响收敛速度.5.4 鲁棒性(Robustness)实际中,APF的参数如L,R的准确值时常难以获得且会发生变化,如R随温度而变化,即参数具有不确定性,这可能对控制系统的稳定性产生影响.假设系统的电感和电阻的值存在不确定性,即其中为电感和电阻经验值,∆L,∆R为变动值,并且|∆L|≤δ1,|∆R|≤δ2,δ1和δ2为远小于经验值的给定常数.将L′和R′代替式(16)中的L和R的值得到P′(z)和B′(z).根据式(15)(22)可得由于[1+kwP(z)]不为0,故可推出与式(23)相同的R(ω)求解公式,只要适当的选择参数使R(ω)＜1,可保证系统具有鲁棒稳定性.然而,由于参数的不确定性,系统的稳定裕度变小.由于受不确定参数的影响,系统的鲁棒性在嵌入重复控制前后会发生变化.重复控制系统的鲁棒性可由其补灵敏度函数T(z)来反映[26],其值越小,鲁棒性越强.其中T0(z)为在嵌入重复控制器之前原系统的补灵敏度函数由式(37)和式(24)可得由式(39)可得根据式(25),式(26)和式(49),看得出以下结论:1)当ω=pmωf时,即在pm次谐波频率处,由前述分析可知,0＜kf＜1,0＜kr/kw＜1,可得|A(ω)|＜1,则说明此时复合系统的鲁棒性较原系统有所降低;2)在其他某些频率点处,复合系统的补灵敏度函数的值可以被降低,即鲁棒性有所提高;为验证所提重复控制方法的有效性,模拟飞机变频电网的工作条件,首先在Matlab/Simulink环境下进行仿真分析与比较,然后搭建了一台的实验样机.并联APF系统参数如表1所示.6.1 仿真分析(Simulation analysis)按图3搭建仿真模型.其他仿真参数为:假设仿真过程中,三相非线性负载在时间t从0s到0.01s期间处于平衡状态(等效为Rm=105Ω);在t从0.01s到0.02s期间,由于电网加入单相负载,故负载处于不平衡状态(等效为Rm=10Ω);t在0.02s后负载恢复平衡状态.随着负载状态的变化,指令电流中的谐波成分也将随之改变,此时可调节通用内模中的p值,保证较短的动态响应时间和较高跟踪精度.调节方法如下:通常对于此系统,负载平衡时,静止坐标系下指令电流中几乎只有6l±1次谐波,此时可取p=6,缩短响应时间;当负载出现不平衡时,根据指令电流的谐波总畸变率(total harmonic distortion,THD)变大,判断除6l±1次谐波外,出现其他较大的奇次谐波,因此调节p=2.若指令电流的THD仍未明显改善,判断可能有直流偏量引起了偶次谐波,这时调节p=1,可保证补偿精度.图6和图7分别显示了电源基波频率fr为360Hz和700Hz时,整个工作过程中,所提方法得到的q轴补偿电流(Icq)对其指令电流的跟踪波形和跟踪误差可以看出,从t=0开始经过约1/6个指令周期过渡后,Icq便已紧跟跟踪误差很小;在0.01s≤t≤0.02s时,负载电流出现明显的不平衡的谐波成分也发生了变化,此时通过调节p值,虽然过渡过程加长到1/2个指令周期,但跟踪误差依然很小,保证跟踪精度;当t≥0.02s时,负载电流恢复平衡,再调节p值,恢复较短的动态响应时间.即通过调节通用内模中p值,实现了对指令电流谐波成分变化或系统工况变化的自适应.另外,从图6和图7可知,通过调节通用内模中的N值,实现了对电源基频变化的自适应,跟踪效果未受电源电压基频变化的影响.图8为fr=360Hz时,在前述负载变化过程中,基于5种不同的控制的跟踪误差(Eca)对比图.前4种方法,即本文提出的控制系统,传统PI控制,奇次谐波重复控制[16]和6l±1次谐波重复控制[18],采用A相补偿电流跟踪误差作比较,由于基于DCT的重复控制方法[19]采用的是电源电流直接控制策略,因此采用了A相电源电流与负载基波电流之差作为跟踪误参与比较.图中虚线圈出部分为跟踪中的过渡过程.5种控制方法的仿真参数值如下:1)所提方法:2)PI控制:3)奇次谐波重复控制:4)6l±1次谐波重复控制:5)基于DCT的重复控制:从图8(b)可看出:基于传统PI控制的Eca全程都很大,表明此方法的稳态跟踪误差很大,补偿效果差,其原因在引言中已说明.而图8(a)(c)(d)显示出基于这3种选择性重复控制的稳态Eca较PI控制都小得多,图8(e)则显示出基于DCT的重复控制的稳态Esa也较小.对比分析图8(a)与图8(c),图8(d)和图8(e)可知:基于本文所提方法的跟踪误差在负载的不同状态均较小,而且在负载平衡状态时,过渡过程可缩短至1/6个指令周期.而基于奇次谐波重复控制的跟踪误差在负载的不同状态也较小,但是其过渡过程始终为1/2个指令周期,不能动态调节.基于6l±1谐波重复控制的跟踪误差在负载平衡时与所提方法相当,但负载不平衡时,由于其选择性或补偿范围不能调节,因此这时Eca变大.从图8(e)可看出,由于含有FIR滤波器,要采集N个输入值,故基于DCT重复控制的收敛(过渡)过程必须是1个指令周期,不能动态调节.而且由于其补偿范围决定于给定的有限集合且重复控制输出后还需PI控制调节,因此其跟踪误差略大. 总之,所提方法由于可通过调节p值,动态调节动态响应时间和补偿范围,在负载状态变化时,其跟踪效果最好.6.2 实验结果(Experimental results)图9和图10分别为fr为360Hz和700Hz时基于所提重复控制器的APF系统的A相补偿电流Ica和A相电源电流Isa的实验波形.可看出,当负载变动后,Ica的幅值增加,波形略有畸变,说明负载的不平衡变动使指令电流中谐波成分增加,跟踪的补偿电流也响应变化.而在负载变动后,Isa不但幅值增加,而且略微变形,但基本保持了正弦性,证明所提重复控制器随负载变化动态调整补偿范围的有效性.图11 显示了相同条件下,fr=360Hz时采用6l±1重复控制器后,Isa的实验波形.表2显示了分别采用所提重复控制器与6l±1重复控制器后, Isa的THD比较.结合图11和表2可知,采用6l±1重复控制器得到的Isa在负载的不平衡变动后,波形畸变较大,电流毛刺变大,说明补偿效果变差,结果与仿真分析的结论一致.另外,采用所提重复控制器得到的Isa在高频率时其THD值略有增加,但仍满足要求.证明了所提重复控制器能自适应电源频率的变化.本文对变频电网中并联APF的补偿电流控制方法进行了研究,结论如下:1)对于谐波源负载的不同状态,可以动态调节通用内模中的p值.通常p取值越大,内模的选择性越强,补偿范围越窄,重复控制起效也越快.2)仿真对比和实验结果表明,提出的基于通用内模的自适应复合重复控制策略与坐标变换相结合具有根据系统或负载工况的变化动态调整动态响应时间和补偿范围的优势,跟踪和补偿效果较好,同时可以适应变频电网的工作环境.高峰(1975–),男,博士研究生,主要研究方向为电力电子技术、有源电力滤波器,E-mail:****************;【相关文献】[1]吴敬兵,罗安,徐先勇,等.大功率混合有源电力滤波器的智能控制策略[J].电力自动化设备,2010,30(4):36–41. 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Application of a repetitive。
多电飞机系统分析
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目录
• 引言 • 多电飞机系统概述 • 多电飞机系统关键技术分析 • 多电飞机系统设计与实现 • 多电飞机系统应用前景与挑战 • 总结与展望
01
引言
背景与意义
航空业发展趋势
随着航空业的快速发展，多电飞机作为一种新型飞机架构，具有提高能源利用效 率、减少排放、增强飞机性能等优势，是未来航空领域的重要发展方向。
智能化和自主化水平不断提升
多电飞机系统将借助先进的人工智能、大数据等技术手段，实现更高水平的智能化和自主化运行，提高飞行安全和效 率。
跨界合作推动产业创新
多电飞机系统的发展将促进航空、能源、交通等领域的跨界合作，推动产业创新和发展，为全球航空业 带来更加美好的未来。
06
总结与展望
研究成果总结
多电飞机系统架构设计与优化
多电飞机系统的重要性
多电飞机系统通过电力驱动替代传统液压、气压和机械驱动系统，简化了飞机结 构，降低了维护成本，提高了飞机的可靠性和安全性。同时，多电飞机系统还能 为飞机提供更多的功能和灵活性，如电动滑行、电动刹车等。
国内外研究现状
国外研究现状
目前，国外在多电飞机系统研究方面已取得显著进展。例如，美国、欧洲等地的航空企业和研究机构已经成功开 发出多电飞机验证机，并进行了飞行试验。同时，国外在多电飞机系统的关键技术、适航认证等方面也积累了丰 富的经验。
能源互联网
构建飞机内部的能源互联 网，实现各种能源的互联 互通和优化配置。
能量回收与再利用
采用先进的能量回收技术 ，将废热、废气等转化为 有用能源，提高能源利用 率。
电气负载管理技术
负载优先级管理
根据飞机各系统的重要性和紧急程度，对电气负载进行优先级管理 ，确保关键负载的供电。
多电飞机L、HIRF防护系统维修性分析研究
多电飞机L/HIRF防护系统维修性分析研究摘要：随着飞机对多电技术、复合材料的大量使用，飞机的闪电/高能辐射场防护系统设计也变得越来越重要。
根据持续适航的要求，为保证飞机闪电/高能辐射场防护系统在飞机整个寿命中仍能保持正常功能，需要对闪电/高能辐射场防护系统进行维修性分析，制定维修大纲，给出初始计划维修任务。
根据MSG-3文件的规定，对闪电/高能辐射场防护系统维修性分析要求、分析方法进行了研究，同时还讨论了维修性工作对飞机设计工作的促进作用。
关键词：L/HIRF；MSG-3；维修性0 引言随着飞机开始引入多电技术的设计思想后，越来越多的飞机系统采用了以电能为能源的技术，这样可以大大提高飞机的可靠性、维修性及地面支援能力。
但在现代飞机越来越多地使用先进的电子/电气设备和数字式电子设备后发现，先进的电子电气系统/数字式系统更容易受到闪电、高能磁辐射的影响，严重时会导致功能的丧失和混乱，对飞机的安全运行造成巨大的威胁。
同时，飞机结构中也大量地采用了复合材料，复合材料的低电导率特性使其提供的屏蔽性能很差，进而使得电子电气系统更多地暴露于外部电磁环境。
虽然在飞机设计中已考虑了L/HIRF（Lightning/High IntensityRadiated Field 闪电/高能辐射场）环境对飞机的不利影响，也进行了大量的研究分析与试验，以提高飞机对L/HIRF环境的防护作用。
但随着飞机运营时间的加长，L/HIRF防护系统的作用也会随之降低。
因此为了满足飞机飞行安全的要求以及持续适航的要求，需要对L/HIRF防护部件进行分析并制定相关维修大纲。
1 L/HIRF防护系统维修性分析要求1.1 适航要求根据CAAC适航条例25.1316“系统闪电防护”和FAA适航条例25.1317“高能辐射场（HIRF）防护”，当飞机暴露于飞机闪电和/或高能辐射场环境下，执行关键功能的系统运行和运行能力不会受到有害影响。
为此，需要对这些系统进行闪电/高能辐射场的防护设计。
多电飞机非相似混合作动器综合性能分析与研究
民用 飞 机 设 计 与 研 究
Ｃｉ ｖｉ ｌ Ａｉ ｒ ｃ ｒ ａ ｆ ｔ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ＆ Ｒｅｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ
多 电 飞 机 非 相 似 混 合 作 动 器 综 合 性 能 分 析 与 研 究
Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎｄ Ｓ ｔ ｕｄ ｙ ｏ ｎ Ｃ ｏ ｍ ｐｒ ｅ ｈｅ ｎｓ ｉ ｖ ｅ
ｉ ｃ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｍ ａ ｒ ｎ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆ ｈ ｙ ｂ ｒ ｉ ｄ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗｉ ｔ ｈ ｄ ｉ ｓ ｓ ｉ ｍｉ ｌ ａ ｒ ｒ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ａ ｎ ｃ ｉ ｅ ｓ ｗｏ ｒ ｋ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ｉ ｆ ｇ ｈ ｔ —
多电飞机电源系统
1。
多电飞机的技术特点多电飞机是航空科技发展的一项全新技术，它改变了传统的飞机设计理念,是飞机技术发展的一次革命。
美国从20世纪80年代中到90年代初开始投入了大量的人力和物力,组织开展多电飞机的研究。
该研究涉及发电、配电、电力管理、电防冰、电刹车、电力作动和发动机等多个领域,从航空电力系统的概念出发，优化整个飞机的设计。
与全电飞机略有不同，多电飞机(More Electric Aircraft，MEA）在用电力系统取代液压和气压系统的过程中，采用电动静液作动器来操纵飞行控制舵面。
电动静液作动器实际上是一种分布式的小型电动和电控液压系统,因而可以说，多电飞机方案是全电飞机方案的初级阶段。
随着波音787飞机和空客380飞机的首飞及投入运营，多电飞机已成为现实.多电飞机的特征是具有大容量的供电系统,并广泛采用电力作动技术，使飞机重量下降，可靠性提高，维护性好，运营成本降低。
多电飞机的主要优势简述如下。
（1)多电飞机使飞机的电气系统体系结构优化影响飞机电气系统体系结构的因素很多，包括飞机的类型（民用或军用运输机、亚声速或超声速飞机、战斗机等）、飞机的体系结构（发动机类型、数量、具体布局）、电气负载总需求及它们之间的互相关联性。
图1.3—1是一种典型的多电民用飞机电气系统体系结构图。
多电飞机技术由于采用电力驱动代替了液压、气压、机械系统和飞机的附件传动机匣，是飞机系统的重大创新,它可以节约飞机的有效空间,优化飞机的空间布局，有利于飞机的总体设计，有效提高了飞机的性能和系统可靠性，使之具有容错和故障后重构的能力。
图1.3-1 多电民用飞机电气系统体系结构图（2) 多电飞机简化了飞机的动力系统结构多电飞机中的二次能源只有电能，使整个动力系统设计简化，取消了飞机的附件传动机匣和燃气涡轮起动机，简化了飞机的结构,使飞机结构简单、重量轻、可靠性高、可维修性好、生存能力强、使用维护费用低、地面支援设备少，地面设备和机上接口也得以简化。
多电、全电飞机发展前景研究-全电多电飞机发展技术
多电、全电飞机发展前景研究作者：黄军来源：《西部论丛》2018年第08期摘要：在以化学燃烧为主要能源的飞机动力系统发展过程中，以电化学能源为主导的混合能源逐渐被用于实践领域，多电、全电技术成为飞机动力技术革新的重要方向，也对飞机电力运用技术提出了更高要求。
本文对多电、全电飞机技术发展进行进行了对比研究，梳理了当前最新研究成果，并对多电、全电飞机的发展前景进行了展望。
关键词：多电飞机全电飞机对比研究发动机是飞机的核心部件，而支撑发动力运转的动力能源则是最根本的基础。
当前，在航空航天领域，依然是内燃发动机占据着绝对主导的地位。
随着电力技术的发展，以电能为动力的多电、全电飞机技术得到加快的发展，其取代内燃式发动机已经成为航空航天技术发展的重要趋势。
一、多电飞机和全电飞机的基本概念（一）多电飞机多电飞机是实现全电飞机的中间产物，是指机上的主要功率是电功率，但不排除少量的其他功率的使用。
大量采用机电作动器是多电飞机最重要的特征之一，采用机电作动器和功率电传技术，实现了电力驱动替代液压、气压、机械系统和飞机的附件传动机匣，可显著减轻飞机的重量和寿命周期费用，增强飞机系统的容错和故障后重构能力，提升飞机的整体性能。
（二）全电飞机全电飞机是相对多电飞机而言的，是一种以电气系统取代液压、气动和机械系统的飞机，即所有的次级功率均以电的形式传输、分配。
由于全电飞机技术还不成熟，在应用过程中远远落后于多电飞机，但是从飞机技术的发展趋势来看，全电飞机将逐渐取代多电飞机，成为与内燃动力飞机同样重要的飞机类型。
二、多电飞机和全电飞机的主要特点（一）能源动力持续性更强航空发动机单位时间排出气质量与速度是航空发动机作力的基本要件，与传统的化学燃烧能源相比，以燃料电池等为能源的多电、全电飞机简化了飞机的动力系统结构，动力更为强劲和持久。
例如，燃料电池由燃料（烃类、天然气、氢、甲醇等）氧化剂、电解以及控制系统组成，燃料电池的工作原理与一般电池类似，通过电极上的氧化—还原反应，使化学能转变为电能，供大量的、稳定的、安全的电力，取代内燃式航发动机。
多电飞机电气系统的研究
多电飞机电气系统的研究多电飞机电气系统研究随着科技的不断发展，多电飞机已经成为了航空领域的重要研究方向。
多电飞机是指通过电力电子技术取代传统的机械和液压系统，实现飞机的各项功能。
其中，电气系统作为多电飞机的核心组成部分，对于飞机的性能和安全性具有至关重要的影响。
本文将对多电飞机电气系统进行深入的研究和分析。
确定文章类型本文属于技术研究型文章，主要探讨多电飞机电气系统的基本原理、组成和性能。
明确研究对象本文的研究对象为多电飞机电气系统。
该系统主要由电源系统、输配电系统和用电设备三部分组成。
搜集资料在明确了研究对象后，通过查阅相关文献和实验数据，了解多电飞机电气系统的研究现状和发展趋势。
同时，对国内外学者的研究成果进行梳理和总结。
整理思路通过对搜集到的资料进行整理和分析，发现多电飞机电气系统的研究主要集中在以下几个方面： a.电源系统的研究和优化，旨在提高供电质量和可靠性； b.输配电系统的研究和改进，以降低电能传输过程中的损耗和提高系统稳定性； c.用电设备的开发和性能提升，以满足各种复杂任务的需求。
撰写文章大纲根据上述思路和框架，本文的大纲如下： I.引言 a.多电飞机的发展概况 b.电气系统在多电飞机中的重要地位 II.电源系统研究与优化 a.电源系统的基本组成与特点 b.常见电源系统的性能分析与改进措施 c.电源系统的优化设计方法 III.输配电系统研究与改进 a.输配电系统的基本原理与传输特性 b.输配电系统的损耗与稳定性问题 c.输配电系统的改进措施与优化设计 IV.用电设备开发与性能提升 a.用电设备的基本分类与特点 b.用电设备的性能要求与挑战 c.用电设备的开发方法与优化设计 V.实验验证与分析 a.实验测试平台的搭建与实验方法 b.实验结果分析与性能评估VI.结论与展望 a.多电飞机电气系统的研究成果总结 b.多电飞机电气系统的未来发展趋势逐步展开在文章大纲的基础上，逐步展开各个部分的内容。
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电液作动机构EHA
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多电飞机的特征：(2)飞机上的二次能源用电能代替 大功率调速电机控制器 集中式飞机液压能源的替代
Controls
Output Filter Common Motor Start Controller (CMSC)
大功率调速电机控制器
22
多电飞机的特征：总结
1. 多电发动机是多电飞机技术的核心
附件机匣传动 的液压泵和飞 机的液压管路
提高飞机的可 靠性生命力和 经济性
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多电飞机的特征：(2)飞机上的二次能源用电能代替 集中式飞机液压能源的替代
序号 1 2 3 部件名称 副翼 升降舵 方向舵 作动面积/m2 6× 4 6×12 2×20 作动功率/kW 总功率/kW 6× 6 6×10 2×10 36 60 20
液压能， 舵面、起 落架、舱 门等操纵
机械能， 发电机、 燃油和 滑油泵
9
多电飞机的特征：(1-1)不提取发动机压缩后的空气 多电飞机的优点 提取发动机压缩空气
电气加温和防冰设备； 电动飞机环境控制系统（增压，温度和湿度的调节）； 提取轴马力比引气更省燃油。
10
多电飞机的特征：(1-1)不提取发动机压缩后的空气 多电飞机的优点
- 发动机联盟GP7200
4
21 世纪初的三种新飞机 21 世纪初的三种新飞机
B787 美国波音公司 空机重量 ：115,000公斤 载客量：210~330人
双发，双通道
发动机： - 通用电气GEnx - 劳斯莱斯(Rolls-Royce)Trent 1000
5
21 世纪初的三种新飞机 21 世纪初的三种新飞机
4 5
6
115V 360 － 800HzAC 230V 360 － 800HzAC
28VDC
冰箱电动压缩机 燃料泵
燃料泵
B787使用的变频交流和28V直流电动机
15
多电飞机的特征：(2)飞机上的二次能源用电能代替
气压能和机械能
序号 1 2 3 4 设备名称 电动液压泵 电动压气机 电动风扇 制氮电动机 调速电动机总功率 数量 4 4 2 1 单台功率/kW 75 75 25 50 总功率/kW 300 300 50 50 700
大大提高 可靠性
11
多电飞机的特征：(1-2)简化或取消附件机匣 多电飞机的优点
附 件 机 匣 是一个复杂的齿轮传动装置；
将发动机的机械能传到各设备；
包括滑油泵、燃油泵、液压泵、 发电机、起动机。
B787——简化附件机匣，附件机匣上仅有起动发电机 F-35的IPU ——取消附件机匣，起动发电机和发动机组 合于一体。
民用航空技术交流会
多电飞机与电力电子
严仰光，张方华
南京航空航天大学
1
多电飞机与电力电子： 提纲
1. 多电飞机的诞生
2. 多电飞机的特征
3. 多电飞机的电源和用电设备 4. DC电源和AC电源系统的比较 5. 南航大学在航空电源方面的研究 6. 结论
2
21 世纪初的三种新飞机 21 世纪初的三种新飞机
① 不提取发动机的压缩空气 ② 取消或简化附件传动机匣 ③ 采用气浮/磁浮轴承，省去滑油系统
2. 电能代替集中式的液压、气压能、机械能 多电飞机是飞机技术的全局性优化
① 简化了飞机和发动机结构，迎风面积小，节省能源 ② 减少了地面支援设备 ③ 改善了飞机的可靠性、维护性、生命力和经济性
F-35 美国洛·马公司 空机重量 ：13,020公斤 标准的武器配备：2枚空空 弹和2 枚JDAM
Pratt & Whitney JSF119-611加
力涡扇发动机
6
6
多电飞机与电力电子： 提纲
1. 多电飞机的诞生
2. 多电飞机的特征
3. 多电飞机的电源和用电设备 4. DC电源和AC电源系统的比较 5. 南航大学在航空电源方面的研究 6. 结论
4 5 6
7 8
配平 襟翼与阻力板 起落架
机轮刹车和转向控制 作动系统总功率
205
50 150 175
9
50 150 175
9 550
A380飞机的操纵部件和作动功率
19
多电飞机的特征：(2)飞机上的二次能源用电能代替 使用EMA和EHA EMA替代液压作动机构
机电作动机构EMA
20
多电飞机的特征：(2)飞机上的二次能源用电能代替 使用EMA和EHA EHA替代液压作动机构
B787大功率调速电动机
16
多电飞机的特征：(2)飞机上的二次能源用电能代替 电动环境控制系统压气机
气压能和机械能
电动环境控制系统压气机
17
多电飞机的特征：(2)飞机上的二次能源用电能代替 多电飞机的优点 ② 集中式飞机液压能源的替代
飞机舵面和其它机构的操纵 集中式液压系统
机电作动机构或 电液作动机构
简化或取消附件机匣，省去了空气或燃气起动机及相关设备。
12
多电飞机的特征：(1-3) 采用气浮 /磁浮轴承 IPU 和内装起动发电机
扇轴驱动发电机
采用气浮/磁浮轴承，省去滑 油系统，可靠性高
高压起动发电机
磁轴承
SR起动/发电机
陶瓷涡轮机
双模式燃烧室
磁轴承
13
多电飞机的特征：(2)飞机上的二次能源用电能代替 多电飞机的特点
7
多电飞机的特征：概要
1. 多电发动机是多电飞机技术的核心
– 不提取发动机的压缩空气 – 取消或简化附件传动机匣 – 采用气浮/磁浮轴承，省去滑油系统
2. 电能代量分配
推力
电能， 航电、照 明、风机、 娱乐等
气压能， 高温高压空 气用于座舱 增压、防冰 和环控
A380 欧洲空客公司
B787 美国波音公司 F-35 美国洛·马公司
3
21 世纪初的三种新飞机 21 世纪初的三种新飞机
A380 欧洲空客公司 空机重量 ：280,000公斤
最大载客量：555-853人
四发，双通道，双层 发动机：4台涡轮风扇喷气式 发动机 - 罗尔斯-罗伊斯公司Trent900
现有飞机的二次能源
多电飞机的二次能源
气压能
机械能 液压能 电 能
机械能
液压能 气压能 电
电能
能
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多电飞机的特征：(2)飞机上的二次能源用电能代替
① 气压能和机械能
序号 1 2 3 使用电能 230V 360 － 800HzAC 230V 360 － 800HzAC 115V 360 － 800HzAC 设备名称 环境控制系统循环风扇 冰箱电动压缩机 设备冷却风扇