电力传动系统的优势
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现代飞机二次能源有液压、气压和电能。每种二次能源包括能量产生、转换、调节、控制、传输、分配和保护等环节,是一个完整的系统。三种能源合在一起,则更加复杂。
液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。同理,气压传动是以气体为工作介质。液压传动和气压传动称为流体传动,是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门技术。喷气式飞机的发展,使得不但不能由人力操纵飞机。电力传动系统发展初期,电力传动系统力量小,动作慢,而体积重量却较大。液压传动系统则相反。同时机轮刹车、机炮打火等需要气压系统,机翼的防冰和座舱与设备舱的温度调节又需要抽取发动机压缩空气。因此,现代飞机上采用多种二次能源是不得已的,主要是电力传动机构性能有限等原因导致的。
然而,发动机附件机匣上要装发电机、液压泵、燃料泵和压气机等附件,使安装空间紧张,检查维修困难,发动机迎风面积加大。抽取发动机引气使发动机效率降低,燃油消耗加大。液压和气压系统容易泄露,生命力和可靠性低,使用维修困难。机场辅助设备多,飞机上接口多,飞机对地面设备依赖多,自主性小。
60年代开始,电工技术领域发生了深刻的变化。电工材料,包括软磁、永磁和绝缘材料有了新的突破,如研制成铁钴釩高磁密合金,稀土永磁材料,非晶微晶导磁材料等。同时,电力电子器件从不可控发展到半控、全控,到智能功率模块;大规模集成电路和微处理器得到发展和广泛应用,器件、电路和系统的优化设计、最优控制,自检测和自修复技术的发展,使系统性能提高,可靠性和维修性大为改善。
这些突破给飞机电气系统带来了深刻的变化。静止变流器、变速恒频电源获得迅速发展和应用,高压直流电源、固态配电系统开始出现。计算机在飞机各个系统中得到应用,电力综合技术不断发展,电子综合技术不断发展。电力传动系统取代液压、气压传动系统使得飞机和发动机设备简化,发动机迎风面积减小,空气动力特性改善,重量减轻;飞机和发动机性能提高,燃油消耗量减少;飞机可靠性、生命力提高,使用维修性改善,成本降低;地面支援设备减少,飞机自足能力提高。