機(jī)電系統(tǒng)與設(shè)備內(nèi)容簡介

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

飛機(jī)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(yīng)急電源組成。

主電源由機(jī)載發(fā)電機(jī)和電源控制保護(hù)裝置組成，發(fā)電機(jī)由發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電，直接或間接地向飛機(jī)上所有用電設(shè)備供電。飛機(jī)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(jī)、變流器、直流升壓機(jī)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(hù)飛機(jī)電氣設(shè)備和起動飛機(jī)發(fā)動機(jī)，或在飛行期間用于彌補(bǔ)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(jī)作為輔助電源。

應(yīng)急電源是一個獨(dú)立的電源。當(dāng)飛機(jī)主電源在飛行過程中發(fā)生故障時，應(yīng)急電源向飛機(jī)上的重要設(shè)備供電，保證飛機(jī)安全返航。應(yīng)急電源由蓄電池或應(yīng)急發(fā)電機(jī)組成。蓄電池是一種化學(xué)電源，它是一種既能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，又能反過來將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的裝置。飛機(jī)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(jī)配電系統(tǒng)系指從發(fā)電機(jī)主接觸器到負(fù)載匯流條、二次電源到負(fù)載匯流條、應(yīng)急和備份電源到負(fù)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(shí)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(jī)各部分可靠地輸配電能，管理各類電氣負(fù)載并保護(hù)用電設(shè)備。

在飛機(jī)上加裝一套或幾套獨(dú)立于主發(fā)動機(jī)的動力系統(tǒng)，提供氣、電、液及軸功率，以滿足發(fā)動機(jī)起動、應(yīng)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(jī)。輔助動力裝置(APU)、應(yīng)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(jī)起動快、功率增大的需要;②滿足飛機(jī)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(jìn)作戰(zhàn)飛機(jī)的自足能力(不依賴地面支援設(shè)備完成地面維護(hù)、主發(fā)動機(jī)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(jī)不工作時向飛機(jī)供電、向空調(diào)等系統(tǒng)提供能源，完成飛機(jī)地面維護(hù)檢測等任務(wù)，⑤先進(jìn)作戰(zhàn)飛機(jī)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(jī)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(yīng)急液壓動力和(或)應(yīng)急電力;⑥先進(jìn)第二動力系統(tǒng)改善了發(fā)動機(jī)空中再起動性能(擴(kuò)大空中起動包線、縮短起動時間)，保證作戰(zhàn)飛機(jī)的飛行安全，提高生存能力;⑦優(yōu)化發(fā)電機(jī)、液壓泵等機(jī)載設(shè)備的布局。滿足飛機(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)的機(jī)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(jī)械能，以達(dá)到作動負(fù)載的目的?，F(xiàn)代飛機(jī)上大多裝有兩套(或多套)相互獨(dú)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(jī)輪剎車、驅(qū)動風(fēng)擋雨刷和燃油泵的液壓馬達(dá);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(jī)。

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(jī)驅(qū)動泵、作為應(yīng)急泵的電動泵和風(fēng)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(dá)、液壓作動器、組合式泵、馬達(dá)伺服裝置以及助力器和舵機(jī)等。

燃油系統(tǒng)是飛機(jī)上用于儲存燃油，并在一切飛行狀態(tài)和發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)的整體性能有著重要的影響。對戰(zhàn)斗機(jī)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(jī)而言，可以大大改善經(jīng)濟(jì)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(jì)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(shí)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(jī)給受油機(jī)補(bǔ)充燃油的系統(tǒng)，是提高軍用飛機(jī)作戰(zhàn)能力的重要裝備?？罩屑佑痛蟠笤黾恿孙w機(jī)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(jī)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(jī)的機(jī)身內(nèi)。加油機(jī)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(jī)尾部操縱艙內(nèi)的加油員進(jìn)行指揮和操縱的。優(yōu)點(diǎn)是輸油速度快，穩(wěn)定性好;缺點(diǎn)是需要專職加油員和加油操作艙，加油機(jī)與受油機(jī)配合難度大，而且每次只能給一架飛機(jī)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(jī)上使用。

飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)的作用是保證飛機(jī)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(jī)上電子設(shè)備提供正常工作環(huán)境。飛機(jī)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(fēng)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(fēng)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(jìn)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。