УДК 621.3:629.7

Электрические системы воздушных судов

Сагитов Дамир Ильдарович – кандидат технических наук, доцент кафедры Cистем автоматизированного управления Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Булдурова Элеанора Уланбековна – студент Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Сидак Александра Васильевна – студент Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Аннотация: В статье анализируется система воздушного судна, обеспечивающая бортовое электрооборудование летательного аппарата электроэнергией требуемого качества, ее передачу и распределение. В статье освещаются угрозы, возникающие в этой системе, и способы их предотвращения.

Ключевые слова: система электроснабжения, энергетический поток, электрический ток, устройство для производства электроэнергии, электрическое оборудование.

Определение

Система электропитания воздушных судов - это независимая сеть компонентов, которая производит, передает, распределяет, использует и хранит электрическую энергию.

Общее описание

Электрическая система всегда играет важную роль в обеспечении безопасности и функционирования самолета. Все самолеты, за исключением самых простых, не могут обойтись без электрической системы, которая является неотъемлемой и важной частью их конструкции. Однако, мощность и сложность этой системы существенно различаются в зависимости от типа самолета. Тем не менее, независимо от этого, электрическая система всегда имеет важное значение для обеспечения безопасности и нормального функционирования самолета. самолетом общего назначения с одним поршневым двигателем и современным коммерческим реактивным самолетом, использующим несколько двигателей. Однако электрические системы обоих типов самолетов имеют много общих базовых компонентов.

Кроме того, электроэнергия может храниться в бортовых аккумуляторах для обеспечения питания в случае неисправности генераторов или альтернаторов. APU генератор обычно имеет мощность 115-120 В/400 Гц переменного тока или 28 В/14 В постоянного тока и может быть приводим в движение гидравлическим двигателем, турбиной набегающего потока (RAT) или другим способом. Полученная от генератора мощность может быть использована без изменений или направлена через трансформаторы, выпрямители или инверторы для изменения напряжения или типа тока.

Обычно выход генератора направляется на одну или несколько распределительных шин. Питание отдельных компонентов осуществляется через шину, на которой установлен автоматический выключатель или плавкий предохранитель, встроенный в проводку.

Генератор также служит для зарядки аккумуляторных батарей в самолете. Обычно используются свинцово-кислотные или никель-кадмиевые аккумуляторы, но все большую популярность набирают литиевые батареи. Они применяются для запуска самолета и как аварийный источник питания, если система генерации или распределения выходит из строя.

Основные электрические системы самолета

Некоторые простые одномоторные самолеты не имеют электрической системы. Вместо этого, у них установлен поршневой двигатель с автономной системой магнитного зажигания, а топливный бак размещен в определенном месте. Таким образом, он будет обеспечивать непрерывное питание двигателя. Для запуска самолета используется маховик и механизм кривошипно-шатунного устройства, также известный как "ручной привод" двигателя.

Если вам необходимы электрический стартер, фары, пилотажные приборы, навигационные устройства или радиостанции, то важно иметь электрическую систему. Обычно эта система работает от одной распределительной шины, одной батареи и одного генератора, который получает энергию от двигателя или генератора переменного тока. В системе также предусмотрены переключатели, которые позволяют отключить аккумулятор от шины и генератор переменного тока от шины. Для контроля системы зарядки могут быть установлены амперметр, измеритель нагрузки или сигнальная лампа. Электрические компоненты подключаются к шине, где установлены автоматические выключатели или предохранители для защиты цепи. Также может быть возможность подключить внешний источник питания, такой как дополнительная батарея или наземный блок питания (GPU), для помощи в запуске двигателя или обеспечения питания, когда двигатель не работает.

Усовершенствованные электрические системы самолета

Предусмотрена система для обеспечения электроэнергией в экстренных ситуациях, когда основные источники не могут работать. Все эти системы работают совместно, обеспечивая надежное и эффективное питание различных компонентов самолета. для обеспечения надежности при возникновении нескольких сбоев, система может быть интегрирована в систему резервирования. Основные компоненты переменного и постоянного тока соединены с определенными шинами, и введены специальные меры для обеспечения питания этих шин в большинстве ситуаций отказа. Если производство переменного тока полностью прекращается, в систему включается статический инвертор, который позволяет основной шине переменного тока получать питание от авиационных аккумуляторов.

В состав электрической системы входят специальные средства надежного мониторинга и предупреждения о возможных сбоях, которые будут доведены до сведения пилотов в случае необходимости. Предупреждения могут включать, но не ограничиваются, выявление неисправностей генератора, TRU, аккумулятора, шины и мониторинг автоматического выключателя. Производитель также предоставит подробные инструкции по изоляции электрической системы, которые должны быть использованы в случае возникновения пожара в электрооборудовании.

В соответствии с применимыми нормами, резервные пилотажные приборы и аварийное освещение траектории полета самолета обладают индивидуальными резервными источниками энергии и будут работать независимо от полного отказа электросистемы.

В большинстве случаев имеются возможности для соединения электрической системы самолета с наземным источником питания - стационарным или передвижным (GPU).

Угрозы:

  • Неисправность генератора
  • Неисправность шины
  • Неисправность компонента
  • Возникновение пожара в электрической сети

Эффекты:

  • Потеря части или полной генерирующей способности для производства электроэнергии.
  • Потеря всех элементов и устройств, работающих от неисправной шины.
  • Потеря отдельного компонента
  • В случае, если возникнет неконтролируемый пожар, возможна утрата самолета, а также повреждение шин, систем или компонентов из-за огня или процедур электрической изоляции. Также возможны задымление и/или испарение.

Средства защиты:

  • Использование нескольких первичных генераторов, а также возможность установки вторичного (APU) или третичного (RAT) генератора, помогают существенно снизить вероятность полной потери электроэнергии путем использования нескольких уровней резервирования.
  • Компоненты, которые подключены к шине, имеют свою собственную защиту цепи. Эта защита предотвращает перегрузку шины в случае выхода из строя одного из компонентов, тем самым защищая остальные компоненты. Сбой шины чаще всего происходит из-за отказа источника питания, который обеспечивает питание шины, а не из-за поломки самой шины. Например, если TRU выходит из строя, то это может привести к потере питания постоянного тока для шины. В зависимости от конструкции системы, наличие резервного источника питания может позволить восстановить работу шины.
  • Автоматические выключатели (CB) были разработаны для предотвращения перегрузки системы и предотвращения возгорания компонентов путем отключения электроэнергии. Если во время полета происходит срабатывание автоматического выключателя, экипаж должен следовать политике производителя и компании, чтобы определить, нужно ли сбрасывать CB. Если сброшенный CB срабатывает второй раз, не рекомендуется повторное сбрасывание. Обратите внимание, что в полете никогда не рекомендуется сбрасывать определенные блоки управления, такие как те, которые отвечают за работу топливных насосов.
  • Если возникает дым, гарь или пожар от предполагаемого источника электропитания, необходимо незамедлительно применить процедуры QRH и одновременно отключить его. Если неисправный компонент не может быть легко определен, следует выполнить процедуру электрической изоляции. Может понадобиться выполнение процедур по устранению дыма и гари.

Аварии и инциденты

В 1998 году, 2 сентября, во время полета над Атлантическим океаном рядом с Галифаксом, Канада, произошла авиационная катастрофа. Выполнявший рейс самолет MD-11, принадлежащий компании Swissair, потерпел крушение в водах Новой Шотландии из-за возгорания электрооборудования на борту.

В 2010 году в Северном Судане произошел инцидент с самолетом Airbus A321-200. Этот самолет выполнял регулярный рейс от British Midland из Хартума в Бейрут. Во время полета на высоте FL360, в ночное время и при неблагоприятных метеорологических условиях, произошел сбой в электроснабжении. Этот сбой привел к периодической потере отображения информации на обоих дисплеях EFI.S изменение положения левого крыла произошло неожиданно для пилотов. Они приняли решение отменить работу генератора №1 и вернуть руль направления в нейтральное положение, чтобы исправить все отклонения. Благодаря этим мерам запланированный полет был успешно завершен без каких-либо происшествий, без повреждения самолета или травмирования 49 пассажиров.

Произошедшая неисправность вызвала некоторые трудности для экипажа, но благодаря их профессионализму и опыту ситуация была успешно управлена. Самолет благополучно приземлился в аэропорту Эдинбурга, и все пассажиры были эвакуированы безопасно. Инцидент был незначительным и не повлек за собой серьезных последствий для самолета и его пассажиров. пары электричества, однако отсутствовал дым. Двигатели были выключены, аварийный режим объявлен в УВД, и самолет был отбуксирован обратно к выходу, где пассажиры обычно высаживались посредством воздушного моста.

В сентябре 2008 года в Чикаго О'Харе, Иллинойс, США, произошел инцидент с самолетом Boeing 757-200, принадлежащим авиакомпании American Airlines. Этот самолет выполнял регулярный пассажирский рейс из Сиэтла/Такома, Вашингтона, в аэропорт Кеннеди в Нью-Йорке. Во время полета значительная часть электрических систем самолета отказала. В связи с этим, командир воздушного судна объявил чрезвычайную ситуацию и принял решение совершить посадку в Чикаго О'Харе. При визуальном заходе на посадку в дневное время самолет был намеренно отклонен от взлетно-посадочной полосы, чтобы избежать столкновения с другим самолетом. Инцидент завершился успешно: никто из 192 пассажиров, находившихся на борту, не пострадал, а шасси самолета получило только незначительные повреждения.

Список литературы

  1. Учебное пособие "Системы электроснабжения самолетов" было написано С.В. Мрыкиным и издано в Самарском университете в 2023 году.
  2. Система электропитания ВС – URL: https://mydocx.ru/12-3366.html (дата обращения: 28.11.2023).
  3. Это комплексное сетевое соединение, которое обеспечивает энергию для работы всех электрических и электронных систем самолета. - URL: https://www.zinref.ru/000_uchebniki/02800_logika/011_lekcii_raznie_28/187.htm (дата обращения: 28.11.2023).
  4. Катастрофа MD-11 под Галифаксом - URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Катастрофа_MD-11_под_Галифаксом (дата обращения: 28.11.2023).
  5. A321, en-route, Northern Sudan, 2010 - URL: https://skybrary.aero/accidents-and-incidents/a321-en-route-northern-sudan-2010 (дата обращения: 28.11.2023).
  6. A319, London Heathrow UK, 2009 – URL: https://skybrary.aero/accidents-and-incidents/a319-london-heathrow-uk-2009 (дата обращения: 28.11.2023).

Интересная статья? Поделись ей с другими: