機電系統(tǒng)與設(shè)備

不同的飛行器將根據(jù)其需求而裝備不同的機電系統(tǒng)。典型戰(zhàn)斗機的機電系統(tǒng)包括電源、第二動力、液壓、燃油、環(huán)境控制、機輪剎車、彈射救生和生命保障等系統(tǒng)，大型運輸機的機電系統(tǒng)包括電源、第二動力、液壓、燃油、環(huán)境控制、機輪剎車、防護救生、空降空投、貨物運輸和生活設(shè)施等系統(tǒng);民用飛機機電系統(tǒng)包括電源、第二動力、液壓、燃油、環(huán)境控制、防護救生、機輪剎車和生活設(shè)施等系統(tǒng)。

飛機電源系統(tǒng)分為發(fā)電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)兩部分。電源系統(tǒng)的作用是保證可靠地向用電設(shè)備，尤其是與飛行安全直接相關(guān)的關(guān)鍵設(shè)備提供符合要求的電能。

①發(fā)電系統(tǒng)

發(fā)電系統(tǒng)由主電源、二次電源、輔助電源和應急電源組成。

主電源由機載發(fā)電機和電源控制保護裝置組成，發(fā)電機由發(fā)動機帶動發(fā)電，直接或間接地向飛機上所有用電設(shè)備供電。飛機上大部分用電設(shè)備是由主電源直接供電的，少數(shù)用電設(shè)備通過二次電源間接供電。

二次電源是將主電源的部分電能轉(zhuǎn)換成另一種電壓、電流或頻率的電能。在直流電源系統(tǒng)中主要有變流機、變流器、直流升壓機和直流變壓器。在交流電源系統(tǒng)中主要有變壓器、變壓整流器和變頻器等。

輔助電源在地面用于維護飛機電氣設(shè)備和起動飛機發(fā)動機，或在飛行期間用于彌補主電源的不足。直流電源系統(tǒng)采用蓄電池作為輔助電源，交流電源系統(tǒng)采用輔助動力裝置等驅(qū)動的發(fā)電機作為輔助電源。

應急電源是一個獨立的電源。當飛機主電源在飛行過程中發(fā)生故障時，應急電源向飛機上的重要設(shè)備供電，保證飛機安全返航。應急電源由蓄電池或應急發(fā)電機組成。蓄電池是一種化學電源，它是一種既能將化學能轉(zhuǎn)化成電能，又能反過來將電能轉(zhuǎn)化成化學能的裝置。飛機上使用的蓄電池有酸性鉛蓄電池、堿性鋅銀蓄電池和堿性鎘鎳蓄電池三種。

②配電系統(tǒng)

飛機配電系統(tǒng)系指從發(fā)電機主接觸器到負載匯流條、二次電源到負載匯流條、應急和備份電源到負載匯流條之間的電能傳輸系統(tǒng)，用于將電能傳送到用電設(shè)備，實現(xiàn)電能的傳輸與分配。配電系統(tǒng)由饋電電纜、匯流條、配電板以及配電器件組成，保證對飛機各部分可靠地輸配電能，管理各類電氣負載并保護用電設(shè)備。

在飛機上加裝一套或幾套獨立于主發(fā)動機的動力系統(tǒng)，提供氣、電、液及軸功率，以滿足發(fā)動機起動、應急能源或其他輔助能源的不同需要，這類動力系統(tǒng)統(tǒng)稱為第二動力系統(tǒng)。一般來說，第二動力系統(tǒng)是一種小型的渦輪發(fā)動機。輔助動力裝置(APU)、應急動力裝置(EPU)、綜合動力裝置(IPU/AEPU)和超級組合動力裝置(SIPU)等均屬于第二動力系統(tǒng)的范疇。

第二動力系統(tǒng)的主要作用是:①滿足發(fā)動機起動快、功率增大的需要;②滿足飛機電源系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等對能源的更多需要;③提高先進作戰(zhàn)飛機的自足能力(不依賴地面支援設(shè)備完成地面維護、主發(fā)動機起動以及在較長時間內(nèi)提供輔助功率的能力);④在地面發(fā)動機不工作時向飛機供電、向空調(diào)等系統(tǒng)提供能源，完成飛機地面維護檢測等任務，⑤先進作戰(zhàn)飛機的電傳操縱和主動控制技術(shù)，要求在所有飛行條件下不間斷地向飛行控制系統(tǒng)提供電能和液壓能源，第二動力系統(tǒng)能夠使飛機在主液壓系統(tǒng)和(或)主供電系統(tǒng)失效后幾秒鐘內(nèi)立即提供應急液壓動力和(或)應急電力;⑥先進第二動力系統(tǒng)改善了發(fā)動機空中再起動性能(擴大空中起動包線、縮短起動時間)，保證作戰(zhàn)飛機的飛行安全，提高生存能力;⑦優(yōu)化發(fā)電機、液壓泵等機載設(shè)備的布局。滿足飛機的系統(tǒng)綜合化要求。

液壓系統(tǒng)是以油液為工作介質(zhì)，靠油壓驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)完成特定操縱動作的整套裝置。由液壓能源裝置把驅(qū)動機構(gòu)的機械能變換為液壓動力，并通過油液和液壓管路把液壓動力輸送到執(zhí)行作動裝置，再把液壓動力變換為機械能，以達到作動負載的目的?，F(xiàn)代飛機上大多裝有兩套(或多套)相互獨立的液壓系統(tǒng)，稱為公用液壓系統(tǒng)(或主液壓系統(tǒng))和助力液壓系統(tǒng)。公用液壓系統(tǒng)用于起落架、襟翼和減速板、前輪轉(zhuǎn)彎操縱、機輪剎車、驅(qū)動風擋雨刷和燃油泵的液壓馬達;同時還用于驅(qū)動部分副翼、升降舵(或全動平尾)和方向舵的助力器。助力液壓系統(tǒng)僅用于驅(qū)動飛行操縱系統(tǒng)的助力器和阻尼舵機。

液壓系統(tǒng)由液壓能源裝置、控制裝置、執(zhí)行作動裝置以及包括液壓油箱、液壓管路、蓄壓器和油濾在內(nèi)的裝置組成。其中，液壓能源裝置主要包括作為主液壓泵的發(fā)動機驅(qū)動泵、作為應急泵的電動泵和風動泵以及為備份泵提供輔助功率的輔助動力裝置驅(qū)動泵，控制裝置主要包括各種閥、油路斷路器、液壓保險器、流量調(diào)節(jié)器、自動壓力調(diào)節(jié)器和系統(tǒng)低壓告警器等，執(zhí)行作動裝置主要包括液壓馬達、液壓作動器、組合式泵、馬達伺服裝置以及助力器和舵機等。

燃油系統(tǒng)是飛機上用于儲存燃油，并在一切飛行狀態(tài)和發(fā)動機工作條件下，按要求的壓力和流量連續(xù)可靠地向發(fā)動機和輔助動力裝置供給燃油的整套裝置。燃油系統(tǒng)還具有冷卻其他系統(tǒng)的工作介質(zhì)(如滑油、液壓油)以及保持重心位置等作用。燃油系統(tǒng)主要包括燃油管理系統(tǒng)、加/放油系統(tǒng)、供/輸油系統(tǒng)和油箱等。

燃油測量是飛機燃油系統(tǒng)的一個重要組成部分，測量精度、可靠性和維修性對飛機的整體性能有著重要的影響。對戰(zhàn)斗機而言，提高測量精度可以大大增加其有效載荷、航程和作戰(zhàn)半徑;而對民用飛機而言，可以大大改善經(jīng)濟性。

燃油管理系統(tǒng)具有供輸油管理、壓力加油管理、傳感器信號處理、故障管理及系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理等功能。國外從20世紀70年代初開始燃油管理系統(tǒng)技術(shù)的研究工作，首先從油量測量系統(tǒng)的數(shù)字化開始，然后在系統(tǒng)的各個控制與執(zhí)行單元上實現(xiàn)數(shù)字化，并在此基礎(chǔ)上開始燃油系統(tǒng)的智能化管理技術(shù)研究。

空中加油系統(tǒng)是指在飛行中加油機給受油機補充燃油的系統(tǒng)，是提高軍用飛機作戰(zhàn)能力的重要裝備。空中加油大大增加了飛機的航程和作戰(zhàn)半徑，增加了載彈量，延長了留空時間，對于提高飛機作戰(zhàn)效能非常重要。

目前，空中加油主要采用伸縮桿式和插頭錐套式兩種方式。

伸縮桿式設(shè)備又稱硬管加油系統(tǒng)，安裝在加油機的機身內(nèi)。加油機尾部裝有可伸縮的半剛性加油桿，在管頭油嘴處對稱地裝有兩個V形舵面，用來控制加油桿的位置。加油過程是由在加油機尾部操縱艙內(nèi)的加油員進行指揮和操縱的。優(yōu)點是輸油速度快，穩(wěn)定性好;缺點是需要專職加油員和加油操作艙，加油機與受油機配合難度大，而且每次只能給一架飛機加油。目前，這種設(shè)備在美國空軍的KC-135、KC-10A和KC-707加油機上使用。

飛機環(huán)境控制系統(tǒng)的作用是保證飛機座艙內(nèi)空氣的壓力、溫度、濕度、潔凈度及氣流速度等參數(shù)適合人體生理要求，為機上電子設(shè)備提供正常工作環(huán)境。飛機環(huán)境控制系統(tǒng)由引氣分系統(tǒng)、加溫和制冷分系統(tǒng)、空氣分配分系統(tǒng)、調(diào)節(jié)控制分系統(tǒng)和顯示設(shè)備組成。引氣分系統(tǒng)是保證座艙增壓和通風的供氣源;加溫和制冷分系統(tǒng)保證艙內(nèi)加溫和制冷，以使艙內(nèi)溫度獲得良好的調(diào)節(jié);空氣分配分系統(tǒng)保證經(jīng)過調(diào)溫的通風空氣均勻地輸入和分布于座艙內(nèi);調(diào)節(jié)控制分系統(tǒng)進行艙內(nèi)壓力調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)、濕度調(diào)節(jié)以及供氣調(diào)節(jié)等，顯示設(shè)備是用以顯示各種壓力、溫度、流量。