Обобщенная методика проектирования электрооборудования летательных аппаратов

Как видно из предыдущего раздела, бортовое оборудование ЛА имеет разное функциональное назначение, однако состав входящих в него потребляющих электроэнергию элементов достаточно однородный. Исходя из этого, нагрузочное оборудование систем ЛА можно разбить на следующие сходные по выполняемым функ­циям и устройству группы [1]:

• устройства дискретной электроники;

• устройства аналоговой электроники;

• электродвигатели и электромашинные преоб­разователи;

• электромагнитное оборудование;

• устройства освещения и индикации;

• нагревательные и терморегулирующие уст­ройства.

Основным назначением устройств дискретной электроники, будь то цифровая вычислительная машина или какая-либо логическая схема, является передача информации о состоянии (0 или 1) логиче­ского элемента. Дискретные логические элементы достаточно некритичны к стабильности питающего напряжения и удовлетворительно работают при от­клонении напряжения на 3–10 % от номинального значения.

Из условий общей экономии энергии большинство современных дискретных элементов, интегральных схем или больших интегральных схем работает при напряжении ± 5 В. Потребление электроэнергии по данному номиналу достигает 80–90 % общего потребления ЦВМ. Остальные 10–15 % энергопотребления при напряжении ± 15 В идут на питание запоминающих устройств.

К устройствам аналоговой электроники относятся все виды операционных усилителей, приемопе­редающие устройства, элементы автоматики, источ­ники питания и т.п., в которых усилительные элементы обеспечивают пропорциональное воспро­изведение (усиление) монотонно изменяющегося сигнала. Усилительные элементы при этом работают в линейном режиме. Нагрузка в этом случае кар­динально отличается от рассмотренной выше, так как представляет собой по цепи питания потреби­тель стабильного тока.

Для аналоговых устройств необходимо значи­тельно большее количество номиналов напряжения, поэтому обязательным их компонентом, как и дис­кретных устройств, является преобразователь для согласования уровней напряжения.

Электромеханическое оборудование на ЛА пред­ставлено преимущественно электродвигателями, которые различаются принципами действия и целями применения. Эти электромеханические преобразова­тели являются составной частью электроприводов, с помощью которых осуществляются запуск авиа­двигателя, управление полетом, работа топливных и маслонасосов, стабилизация в инерциальном про­странстве при движении ЛА по заданной траекто­рии, обеспечивается работа функционального оборудования (гидростабилизирующие платформы, теле­скопы, сканирующие механизмы, погрузочно-разгрузочное оборудование, антенны, вооружение и т.п.) и различных сервисных устройств (вентиляция, стеклоочистители, системы телеметрии, записи и воспроизведения информации и т.п.).

Авиационные электродвигатели используются как самостоятельные исполнительные устройства для приведения в действие различных агрегатов и механизмов, так и в качестве вспомогательных устройств, например в гидравлической системе для управления регулирующими поступление жидкости клапанами, для привода золотников в гидроцилинд­рах, кранов топливных, гидравлических и пневматических систем.

Современный самолет имеет более ста различных электроприводных устройств с использованием электродвигателей и электромагнитов мощностью от единиц ватт (электромеханизмы серии МПК для привода кранов, заслонок, управления смесителями, распределителями и перекрывными кранами).

На рис 3.3 показаны кривые роста устанавливаемой мощности потребителей до 90-х годов прошлого века. Непрерывный рост числа и мощности потребителей электроэнергии ведет к увеличению мощности источников питания, протяженности и веса электрической сети. В настоящее время на тяжелом самолете устанавливаются сотни потребителей электроэнергии с суммарной мощностью 250 кВти более, а в отдельных случаях порядка 1000 кВт.

Рис. 3.3. Рост установленной мощности потребителей электроэнергии, протяженности и веса электрической сети ЛА: 1 – мощности потребителей электроэнергии; 2 – протяженности электрической сети;

3 – вес электрической сети

Суммарная мощность источников электроэнергии составляет 150–250 кВт, апорой достигает 500 кВт.Протяженность электрической сети превышает 50–60 км,вес электрооборудования равен 2–3 т.Объем проектирования всего комплекса электрооборудования современного самолета значителен по объему и составляет 10–20 % проектных работ по самолету в целом.

При проектировании электрооборудования количество чертежей достигает 3000–4000 листов.