摘要：飞机电源系统是飞机机载测试系统的重要组成部分之一，包括交流电源系统和直流电源系统。根据不同型号飞机飞行试验机载测试系统的要求，以及不同型号飞机上电源系统的特点，对飞行试验中加改装测试系统的供电问题进行了方案设计和研究。
关键词：飞机电源系统；机载测试系统；供电方案
引言
为了从鉴定试飞中的飞机上取得准确、可靠的数据，飞行试验前必须在飞机上加改装测试设备。飞行试验的成败关键在于测试方案的制定，在加改装环节上，落实飞机剩余电量、制定测试系统供配电方案、科学合理地利用机上剩余电量就显得尤为重要。在型号飞机的试飞中，如果测试电源系统设计的不合理，测试系统出现故障的可能就非常大，有时还会对飞机电源系统造成损坏，甚至造成灾难性后果。本文就飞机机载测试的供电问题进行了方案设计和研究，并针对不同型号飞机电源系统和测试系统的具体要求提出了供电设计时的注意事项。
１机载测试系统的供电分析
１．１对电源的需求
１．１．１机载测试系统对电源种类的要求在测试系统中各负载对电源的需求是不同的，一般所需电源种类有直流２８Ｖ电源、三相１１５Ｖ／４００Ｈｚ交流电源、单相１１５Ｖ／４００Ｈｚ交流电源、单相２２０Ｖ／５０Ｈｚ交流电源和三相３６Ｖ／４００Ｈｚ交流电源等。其中绝大部分装机设备（如采集器、记录器、传感器等）使用２８Ｖ直流电源；三相１１５Ｖ／４００Ｈｚ交流电源通常用于提供抽引信号的基准电压，或为大功率２８Ｖ直流变压整流器提供输入电源等；单相１１５Ｖ／４００Ｈｚ交流电源针对一些特殊设备的需求进行提供；少部分装机设备（如计算机、示波器、滤波器等）使用单相２２０Ｖ／５０Ｈｚ交流电源；而陀螺、惯导等设备会用到三相３６Ｖ／４００Ｈｚ交流电源。１．１．２机载测试系统对电源品质的要求有些测试设备工作电压范围较窄，对电压波动敏感，需要为这些测试设备配备具有稳压和滤波性能的电源设备来提高电源品质；某些设备会因为电源的瞬间掉电导致死机，需要配备不间断电源来满足其对电源的要求。
１．２测试系统用电功率的计算
根据测试技术要求中提供的各测试设备的用电量计算测试系统的用电量，同时考虑个别设备的启动电压冲击，得出测试系统的总用电量，从而得出测试系统用电总功率，进行加改装系统方案设计。
１．３飞行科目对供电方案的要求
（１）测试供电系统应不影响飞机供电系统，保证飞行安全。保证飞行安全是测试供电系统的最根本的要求，为确保飞机用电安全，在测试供电系统与飞机电源系统之间应采取隔离保护措施。（２）测试供电系统应具有自动断电和自主恢复的功能。当飞机发电机发生故障时，测试供电系统应自动切断测试设备的用电。当飞机发电机、电源系统恢复正常，测试供电系统自动恢复对测试设备的正常供电，这就是自主恢复功能。（３）特殊科目情况下测试供电系统应具有应急供电能力。某些试飞要求中有空中停车的试飞科目，要求测试设备记录发电机断电后一段时间内的飞行数据。这种情况下，测试供电系统应具有应急供电能力，当飞机发电机发生故障时，测试供电系统自动切断一部分次要测试设备的用电，同时重要测试设备自动转换为应急供电，记录一段时间数据后再切断重要测试设备供电。
２飞机电源系统
飞机的电源系统主要是为飞机各用电设备提供和分配电源，并且按照飞机不同状态和用电设备的需要对电源的分配进行必要的控制。飞机电源系统由主电源、应急电源、二次电源及外接电源插座等组成。飞机主电源是指由航空发动机直接或间接传动的发电系统，通常一台发动机传动一台或两台发电机。主电源由航空发动机传动的发电机、电源控制保护设备等构成，在飞行中供电。当航空发动机不工作（如地面测试时），主电源也不工作时靠辅助电源供电。飞机蓄电池或辅助动力装置（一种小型机载发动机、发电机和液压泵等构成的动力装置）是常用的辅助，当飞行中主电源发生故障时，蓄电池或应急发电机即成为应急电源。
２．１飞机的主电源
飞机主电源是指由航空发动机直接传动发电机将机械能转换为电能获得的能源。飞机的主电源形式因飞机型号不同而不同，总体来讲，飞机的主电源主要有：①２８．５Ｖ低压直流电源系统；②１１５Ｖ／４００Ｈｚ三相恒频交流电源系统；③交直流混合电源系统；④２７０Ｖ高压直流电源系统。
２．２飞机的应急电源
飞机的应急电源是指在飞机的主电源系统故障时向飞机重要用电设备供电的电源，用于保证飞机安全返航。正常情况下，该电源处于不消耗或充电状态。应急电源一般为２８Ｖ直流蓄电瓶，在新型飞机中，也有使用应急动力装置ＥＰＵ为飞机提供应急能源的。
３测试系统供电方案的配套原则
３．１机载测试电源引取飞机主电源的原则
飞机的主电源与测试设备的电源类型一致时可以直接用飞机的主电源给测试系统供电，当两者不一致时，可以通过电源转换装置将飞机的主电源（如１１５Ｖ／４００ＨｚＡＣ）转换成测试系统所需电源（如２８ＶＤＣ），提供给测试设备。
３．２机载测试电源与飞机剩余功率的配套原则
（１）测试系统用电功率小于飞机电源的剩余功率时，主要利用飞机电源的剩余功率给测试系统供电。（２）在飞机可用电源的剩余功率紧张的情况下，可以计算飞机部分不用设备的用电功率，将这部分功率提供给测试系统使用，如飞机不飞夜航科目，可用飞机着陆灯的电源供测试系统使用。（３）测试系统用电功率大于飞机电源的剩余功率时，无法使用机上电源，采用加装测试专用蓄电瓶给测试系统供电。
３．３测试设备对供电有特殊要求的设计
对于某些装机测试设备，需要对飞机电源进行二次处理才能使用，如计算机使用２２０Ｖ电源，虽然某些飞机上有２２０Ｖ电源，但直接使用往往会有干扰，其解决办法就是定购２８Ｖ转２２０Ｖ的变压整流器，将飞机的２８Ｖ电源转换为品质较好的２２０Ｖ电源供计算机使用。
３．４测试供电系统的自动断电
测试供电系统的控制尽量做到不额外增加飞行员的空中操作，即具有自动断电功能。飞机电源故障时的测试供电系统“自动断电”设计，即测试系统电源在飞机自动可切除的汇流条或电源上引取或引用飞机上的自动断电信号或故障切除信号给测试供电系统，用来控制测试供电系统的供电，实现飞机电源故障时测试系统的自动断电。
３．５测试系统应急供电功能设计
在目前很多综合试飞中，由于试飞风险大，又特别需要应急情况下的飞行数据，因此当飞机电源系统发生故障时，应保证部分重要测试设备不间断工作，这时就需要给测试供电系统设计应急供电功能，该功能应保证测试系统正常供电和应急供电之间自动转换。测试系统应急供电系统的设计根据飞机的电源情况分为以下两种情况：（１）多电源应急供电：飞机主电源为１１５Ｖ／４００ＨｚＡＣ交流电源时，在被试飞机上加装测试专用蓄电瓶和１１５Ｖ／４００ＨｚＡＣ逆变电源两种电源为测试系统提供测试应急电源。（２）单一电源应急供电：飞机的主电源为２８ＶＤＣ时，在被试飞机上加装测试专用蓄电瓶一种电源为测试系统提供测试应急电源。
４测试系统供电设计的一般要求
４．１测试供电系统与飞机电源系统之间的隔离保护措施
（１）根据测试系统总用电量选择合适的总电路保护装置，直流电源选配ＧＢ型惯性熔断器，交流电源选配ＤＢＢ或ＤＢＦ系列单相断路器和ＤＢＪ、ＤＢＧ系列三相断路器。（２）根据测试设备消耗功率合理配电，选用合适的电路保护装置、控制装置及合适的航空导线。（３）电路保护装置的容量应与导线的载流量相匹配，以防止在短路状态下导线过载损坏而造成事故，危及飞机安全。（４）通过对测试供电汇流条的保护使故障隔离，以防止故障影响飞机设备供电。（５）测试供电系统配电时各保护装置之间应协调一致，选择电路保护装置的容量应尽可能小，既起到保护作用又不致因环境温度高和电流冲击而造成供电中断。
４．２测试供电系统总电源开关的设置
测试供电系统必须设置总电源开关，使飞行员能够做到在空中以最简便的方式扳动测试系统“总电源开关”，自主切断加改装系统电源。条件许可的情况下，在测试供配电系统中串联设置两个“总电源开关”，分别在驾驶舱和测试系统开关盒，做到飞行员在空中能够方便教育期刊地控制测试系统的供电，测试人员在地面能够方便地控制测试系统的供电。
５结束语
本文通过分析机载测试加改装电源系统的具体要求，并结合飞机电源系统的特点，对加改装的测试系统的供电问题进行了探讨和研究，总结了测试系统供电方案的设计方法。
作者：苟婷婷 武鹏 单位：中国飞行试验研究院
