Тема № 16. Средства обеспечения летательных аппаратов электроэнергией. Лекция № 1. Авиационные подвижные электроагрегаты.

На современных летательных аппаратах (ЛА) с целью функционирования их многочисленного бортового оборудовании используются три основных вида энергии: электрическая, гидравлическая и пневматическая.

Для большинства приёмников на ЛА требуется электрическая энергия переменного и постоянного тока различных уровней номинального напряжения, которая производится и распределяется соответствующей системой электроснабжения (СЭС). Одним из основных документов при разработке технических заданий на проектируемую СЭС для конкретного типа ЛА является ГОСТ 19705-81, согласно которому СЭС самолетов и вертолетов выполняются первичными и вторичными. Первичные системы применяются двух видов:

• переменного трехфазного тока напряжением 200/115 В, постоянной частотой 400 Гц;

• постоянного тока напряжением 27 В.

В технически обоснованных случаях допускается использование первичных СЭС переменного трехфазного тока напряжением 200/115 В, переменной частотой 320-1050 Гц, вторичных систем переменного однофазного тока напряжением 115 В, постоянной частотой 400 Гц и специальных СЭС (например, переменного трехфазного тока напряжением 36 В, постоянной частотой 400 Гц и др.).

Установленная мощность СЭС отдельных ЛА уже приближается к 1 МВ·А, при этом единичная мощность основных источников электрической энергии (генераторов) достигает 120-150 кВ·А. Существенное (в 3-4 раза) увеличение установленной мощности СЭС можно ожидать вследствие отказа от использования на ЛА энергии гидравлических систем и создания на этой основе «полностью электрифицированных самолетов», на которых предполагается устанавливать комбинированные электрогидравлические агрегаты интегрального типа большой мощности, объединяющие в одной конструкции исполнительный гидромеханизм, гидронасос, электрический двигатель для его привода и автономную гидравлическую систему.

В настоящее время гидравлическая и пневматическая энергия применяется для уборки и выпуска шасси, взлётно-посадочной механизации, для привода органов управления ЛА, управления воздухозаборниками двигателей, системами торможения и другими устройствами.

Суммарная мощность насосов в гидросистемах составляет десятки (на легких и средних ЛА) и сотни (на тяжелых ЛА) киловатт. Максимальное рабочее давление жидкости, в качестве которой используются минеральное масло АМГ-10, масло синтетическое 7-50С-3 и нитроглицериновая жидкость НГЖ-4 или НГЖ-5 (в районах с низкими температурами), достигает 14-26 МПа. Расход жидкости в гидравлических системах некоторых ЛА превышает 300 л/мин, а ёмкость такой отдельной системы доходит до 800 л.

Гидросистемы устанавливаются там, где требуются большие усилия, высокая точность и непрерывная, длительная работа объектов управления (например, отклонение рулей).

Пневматические системы обычно работают от аккумуляторов энергии – газовых баллонов с азотом или воздухом, находящихся под зарядным давлением 12-20 МПа. Они используются на тех ЛА, где нужны ограниченная энергоёмкость, высокое быстродействие и автономность (перезарядка оружия, управление фонарём кабины, сброс тормозного парашюта и т.д.).

Для проверки и подготовки бортового оборудования самолётов и вертолётов на земле при неработающих авиадвигателях и их неавтономного запуска рассмотренные виды энергии должны вырабатываться наземными средствами обеспечения энергией (СОЭ) и по кабелям и шлангам через штепсельные разъёмы и штуцера подаваться на борт ЛА. Качество такой энергии должно быть не ниже предусмотренного для данного типа ЛА.

В общем случае СОЭ являются составной частью средств аэродромно-технического обеспечения полётов (САТОП). К последним кроме них относятся:

• средства обеспечения газами (жидким или газообразным кислородом, сжатым воздухом, азотом, углекислотой и др.);

• средства кондиционирования и подогрева воздуха;

• средства обеспечения горючим, маслом и спецжидкостями (керосином, синтетическими и минеральными маслами, маслосмесями, гидравлическим жидкостями, пусковым горючим – бензином, спиртом, водоспиртовой смесью и др.);

• средства буксировки и перевозки;

• средства подготовки аэродромов;

• средства механизации;

• средства пожаротушения.

СОЭ являются одними из основных средств. Они предназначены для выработки электрической, гидравлической и пневматической энергии с заданными выходными параметрами и передачи ее к бортовым приемникам с целью их проверки перед полетом, подготовки к работе и наземного запуска авиационных двигателей (АД).

Все наземные средства обеспечения энергией можно классифицировать по следующим признакам (рис. 1):

Средства обеспечения энергией

По способу использования первичной энергии

Автономные

Неавтономные

По виду вырабатываемой энергии

Средства обеспечения

электрической энергией

Средства обеспечения

гидравлической энергией

Средства обеспечения

пневматической энергией

Комбиниро-ванные

По маневренным свойствам

Подвижные

Передвижные

Стационарные

Подвесные

Централи-зованные

Децентрали-зованные

Смешанные

По возможностям одновременного обслуживания ЛА

Рис. 1. Классификация средств обеспечения энергией

В первом случае СОЭ подразделяются на автономные и неавтономные. На автономных средствах привод основных источников осуществляется обычно от дополнительно устанавливаемых на шасси (автономных) или (базовых) двигателей внутреннего сгорания. Неавтономные средства используют напряжение промышленной сети. Привод их источников производится от электродвигателя.

В зависимости от вида вырабатываемой энергии различают средства обеспечения электрической, гидравлической, пневматической энергией и комбинированные. Наибольшее применение нашли средства обеспечения электрической энергией и комбинированные с электрогидропневмо- и гидропневмооборудованием. Для тяжелых ЛА с воздушной пусковой системой сжатый газ на турбостартер подается от специальных средств обеспечения пневматической энергией, так называемых установок воздушного запуска (УВЗ).

По своим маневренным свойствам средства, имеющие собственный ходовой двигатель, относятся к подвижным, а оборудование которых установлено на прицепах – к передвижным. Стационарные средства размещаются в подключенных к промышленной сети стационарных помещениях на территории аэродрома и сообщаются со стартовыми позициями ЛА кабельными сетями, а также гидро- и пневмомагистралями. В целях оперативного обеспечения ЛА, как правило, электрической энергией используются подвесные средства. В их подвесной гондоле монтируются малогабаритный газотурбинный двигатель, источники энергии и аппаратура управления.

Наибольшее количество одновременно обслуживаемых ЛА обеспечивают централизованные СОЭ с использованием стационарный средств. Средства, установленные на шасси автомобиля или прицепа, относятся к децентрализованным. Они могут подавать энергию сразу к двум ЛА. Смешанные СОЭ представляют собой централизованные системы электроснабжения, полученные на базе подвижных и передвижных агрегатов. С их помощью одновременно можно осуществлять подготовку к вылету более двух ЛА.

В состав современных СОЭ (рис. 2) входят средства обеспечения электрической энергией (СОЭЭ), средства обеспечения гидравлической и пневматической энергией (СОГЭ) и установки воздушного запуска (УВЗ).

Значительная часть СОЭЭ составляют авиационные электроагрегаты (АЭА). Совместно с централизованными системами электроснабжения (ЦСЭС) они служат для генерирования электрической энергии переменного и постоянного тока с уровнями напряжений авиационных генераторов. Эти напряжения могут быть переменного трехфазного тока 208 В, постоянной частотой 400 Гц, переменного однофазного тока 120 В, постоянной частотой 400 Гц и постоянного тока 28,5 В. При запуске авиационных двигателей кроме 28,5 В ими могут быть выданы напряжения 57, 70 и 90 В. Некоторые агрегаты для специальных СЭС ЛА вырабатывают напряжение переменного трехфазного тока 37 В, постоянной частотой 400 Гц. Эти напряжения, принятые за номинальные на зажимах основных источников АЭА и ЦСЭС, позволяют скомпенсировать падения напряжения на кабелях наземных средств и распределительных устройствах самих СЭС ЛА и получить на шинах бортовых потребителей напряжения, соответствующие ГОСТ 19705-81.

Авиационные электроагрегаты, в свою очередь, включают в себя: авиационные подвижные электроагрегаты (АПА), электрогидроустановки (ЭГУ), авиационные передвижные электропреобразовательные агрегаты (АПЭА) и аэродромные электромоторгенераторы (АЭМГ). Спецоборудование всех этих средств размещено на шасси автомобиля (АПА, ЭГУ) или на прицепе (АПЭА, АЭМГ).

Для ЦСЭС обычно отводятся стационарные помещения.

Автоматизированные зарядно-разрядные установки (АЗРУ) применяются для технического обслуживания авиационных аккумуляторных батарей. Они используются на стационарных и передвижных зарядных аккумуляторных станциях.

Средства обеспечения энергией (СОЭ)

Средства обеспечения электрической энергией (СОЭЭ)

Установки воздушного запуска (УВЗ)

Средства обеспечения гидравлической и пневматической энергией (СОГЭ)