引言:飞机的电气综合系统是飞机最重要的保障之一。随着飞机性能的不断发展,机载设备的种类也在不断增加,这就对电气系统的性能提出了更高的要求。在飞机上通过采用集散式分布结构以及多路传输等技术能够保障飞机的电气系统正常运行,这也成为了先进飞机供电系统较为突出的一种技术。针对这些技术的开发需要高质量的仿真平台支持,国外多家公司都具备一流的仿真平台,我国在这方面的研究仍旧有待发展。
一、飞机电气综合控制系统概述
飞机电气综合控制系统作为一种新型配电系统,不同于以往的管理方式,基于计算机技术,始终以计算机为操作中心,将多路数据总线整合到一起,同时加以固态功率控制器,抑或运用混合式功率控制器,切实提高飞机电气系统的供电质量,更好地完成飞行任务,改善飞机性能。
飞机电气综合控制系统具有多方面的应用特点:
1.飞机电气综合控制系统可以实现负载自动管理的职能,不仅提高了电源利用率,还在一定程度上改善供电品质。应用飞机电气综合控制系统,可以协调功率,处理用电设备所用功率、电源供给所用功率,使得功率性能可以保持在稳定状态下,无论是加载,还是卸载,整体操作都更加有序和稳定,不同于以往多个大容量同时操作的形式,避免同时突加或者同时突卸,整体供电品质都可以增强,有效减轻飞行人员的工作负担,避免人工操作,还可以相应减少由于误操作造成的事故问题,直接缩短负载监控时间[1]。
2.飞机电气综合控制系统自身电网质量较小,可以实现容错供电。借助飞机电气综合控制系统,控制线数量减少、路径变短,即使在系统运行期间出现设备故障,往往也不会影响到供电功能,用电设备依旧可以保持稳定运行状态。
3.飞机电气综合控制系统基于内部的固态功率控制器能够更好地保障电路性能,可以接通断开负载,即使出现电路故障,也不会影响到电路稳定性。通常而言,飞机电气综合控制系统的保护作用,则主要是借助直流检测电流完成。还可以实现自检测,不仅可以完成地面维护自检,还可以实现飞行中周期性自检,更好地保障飞机出勤性。飞机电气综合控制系统的应用,不同于以往,整个功能操作更加简单直接,飞行人员无需费力操作,便可以借助计算机实现负载自动控制和管理,不仅减轻飞行人员的工作负担和压力,还相应改善飞机电气综合控制系统性能,提高飞行稳定性。
二、飞机电气综合控制系统的具体应用
(一)电源系统控制
飞机电气综合控制系统较为突出的表现便是电源系统控制。微处理器的数字式发电机控制系统自身性能更加稳定,无论是控制功能,还是保护功能,都更加方便和直观,还可以完成故障检测、故障隔离、总线通讯等多个功能,可以更好地保障电源系统的性能,不仅优化电源系统的自动化管理程度,还可以显著提升电源系统的可维护性[2]。同时,也正是借助微处理器的数字式发电机控制系统,直接和供电系统处理机进行通信连接,传送电源状态和故障信息,在硬线方面,同时进行连接,直接传送工作状态信号,整体功能稳定,不受外部干扰。无论是变压整流器的控制,抑或是故障信号输出,均是由电气综合控制系统的直流控制保护专门完成,功能稳定,不受外部控制。
(二)输配电系统控制
在飞机上的输配电系统主要用来对电能进行传输与分配。在当前的飞机设备当中,由于设备数量的飞速增加,导致功率负载逐渐上升,如果仍旧在飞机上采用传统的配电方式,不仅会导致配电系统的负荷增加,同时还会让驾驶人员的工作压力上升。如果采用了新型输配电系统控制措施,能够让系统的可靠性得到强化,并且让系统当中的离散信号得到有效的工作,增强系统的供电质量。
输配电系统控制中,通过仿真方法的应用,提高了故障分析能力,利于保证控制质量。将仿真得到的故障数据输入到多电系统集成验证实验控制平台的工作站中,在故障注入模型管理中形成故障序列,传输到信号激励计算机中,信号激励计算机将故障序列转化为相应的电压值和频率值,输入到电气系统模型中。多电系统集成验证平台的电气系统重现了仿真实验的故障传递结果,说明故障数据正确的注入到多电系统集成实验控制平台,为多电系统在失效模式下的仿真验证提供了条件。
(三)电器负载自动管理
在飞机上的电气综合控制系统当中,由于控制系统当中带有负载自动管理的功能,能够让飞机上的多个设备在实际的运行过程当中自动对负载进行控制。通常在设计负载自动管理时需要考虑到不同设备的优先级,不仅需要对发电机的数目以及发电机容量等等因素进行考量,同时还需要结合飞机的运行状态以及功率需求等因素,针对每一个固态功率控制器,需要实现设定好内容,才能够完善系统的自动控制。对于逻辑控制方面,系统内部的多方面信息都能够反应到远程的计算机当中,用于供给负载电源请求方程的求解[3]。通过计算得到的结构能够完成数据传送。并且值得注意的是,在系统当中的多路数据通信线路作用下,如何对电气负载进行控制不仅需要考虑到对电源请求信号,同时还需要综合分析电气负载可能发生的故障,将飞机上的各个系统的工作状态信息进行整合。
三、飞机供电综合控制系统仿真技术
(一)供电综合控制系统的全数字仿真
针对控制系统的全数字仿真时为了让供电系统的构型以及工作模式得到确认,对于其中所涉及到的功能划分以及对于接口方面的定义需要根据各自的功能来进行开发,从而建立全数字仿真平台。通过对供电系统内可能出现的故障以及正常运行的仿真模拟来实现对控制设备逻辑的研究,并且对其中各个接口之间的交互等开展仿真试验。在全数字仿真平台中共计设置了九个仿真器,所有硬件设备都通过工控机以及对应的接口来实现连接。在采集数据之后将数据输入到仿真软件当中,并通过数据接口来实现人机交互。同时,系统内部的开发软件采用LabVIEW来开展多线程开发,采用模块化标准化的开发模式,从而实现更为灵活的仿真需求,并且也能够方便后续研究其他软件及仿真的需求[4]。
(二)供电综合控制系统半物理仿真
在对供电综合控制系统开展半物理仿真的过程当中需要完成直流交流供电等实验盘箱的加工工作,同时配置好实验电源以及对负载的模拟等,从而建立起系统的半物理仿真实验模型。由于全数字仿真平台所能够开展的实验并不全面,因此在半物理仿真实验当中尤其补充了对如信号调理等方面的实验,并且还需要对对应的软件进行调试。此外,由于在系统当中的大功率接触器以及控制线圈等需要较大的电流来进行驱动,所以需要对这些接触器的各部分控制系统配置相应的输出模块来满足实际的驱动要求,并且实现对线路通断的实施控制。并且由于交流和直流应急电源仍旧采用传统的逻辑方式,所以不需要控制系统的参与,在半物理仿真平台当中不设置对应的控制模块,同时也不会影响最终的实验结果[5]。
四、结束语
总而言之,通过不断开展飞机电气综合控制系统的仿真方法研究,能够让我国飞机电气综合控制系统性能不断提升。当前,伴随着我国科学技术的飞速发展,飞机上各种先进技术不断涌现,让飞机电气系统的综合性能得到了有效的提升。不过,如果想要让飞机的性能进一步提升,并且能够有效应对系统的故障以及明确飞行的状态,就需要针对电气系统开展更加深入的研究,从而更好的保障飞机的平稳运行。
参考文献:
[1]张元诚,高阳.飞机电气综合控制系统的仿真方法研究[J].今日自动化,2021(2):30-32.
[2]陈伟,胡大明.飞机供电综合控制系统的仿真研究[J].飞机设计,2007(02):65-68+73.
[3]杨阳.民用飞机机电综合控制系统仿真设计[J].中国科技信息,2021(10):35-37.
[4]张花,马齐爽.飞机电气综合控制系统的仿真方法研究[C].//探索创新交流-中国航空学会青年科技论坛文集. 2004.
[5]张圣元,黄保钦.电气综合控制系统在歼击机中的发展趋势[C]//.航空装备保障技术及发展——航空装备保障技术专题研讨会论文集.,2006:477-480.