4.2.Требования к электрооборудованию.

К электрооборудованию самолетов предъявляются требования минимальной массы, габаритов и стоимости; технологичности; удобства и безопасности в эксплуатации. Особенно высокой долж­на быть надежность. Она зависит от климатической, механической и электрической стойкости и устойчивости электроагрегатов.

Климатические требования. Для уменьшения влияния указанных воздействий применяют принудительный отвод тепла, коммутационную и защитную ап­паратуру помещают в герметичный корпус, в котором сохраняется нормальное давление.

Высота, на которую рассчитано самолетное электрооборудование, определяется потолком самолета. Эта высота может достигать 20-30 км.

Влага приводит к коррозии металлов и образованию токопроводящих дорожек на электрической изоляции. Самолетное электрооборудование должно надежно работать при относительной влажности 95-98%, замеренной при темпера­туре +40°С, а для тропических условий работы - до 100%.

Влияние озона. Устойчивость материа­лов к воздействию озона достигается присадкой антиозонаторов - специальных химических веществ.

Солнечная радиация. Эффективной защитой от солнечной радиации является применение лакокрасочных материалов, специальных добавок в материал изделий при производстве, укрытие самолетов чехлами при длительных стоянках, использование крытых ангаров.

Температурные влияния. Типичным требованием к агрегатам авиационного электрооборудования является надежность их работы в диапазоне температур от -60 до +60° (или до +80°С). При более высоких температурах окружающей среды требуемый положительный предел повышается и может быть задан до 200-300° С.

Для повышения температурной устойчивости в сопряжениях применяют детали из материалов, у которых минимальна разница температурных коэффициентов расширения.

От внешних источников тепла агрегаты изолируют теплоустой­чивыми материалами, помещают в герметические кабины или от­секи. Для защиты от низких температур агрегаты подогревают.

Агрегаты, нагревающиеся током, охлаждают. Простейшим яв­ляется естественное охлаждение (конвекция). Для этого корпус агрегата делают из материала хорошо проводящего тепло (дюр­алюминий), окрашивают в темный цвет, искусственно увеличива­ют поверхность охлаждения при помощи гофров или ребер на кор­пусе или делают отверстия в корпусе для вентиляции.

С увеличением высоты полета эффективность естественного теплоотвода падает. Так, на высоте 13 км. она становится незначи­тельной, а на высоте 30 км. практически прекращается. Для высот до 12-15 км. возможно охлаждение встречным потоком воздуха. Но при скоростях, превышающих 1М, воздух поступает настоль­ко нагретым, что охлаждение им становится невозможным. В этом случае нагревающиеся агрегаты охлаждают при помощи вентиля­тора, струи воздуха от трубопровода или при помощи протекаю­щей жидкости, чаще всего масла, которое подается от общей для самолета системы охлаждения.

Наиболее надежным способом защиты от атмосферных влия­ний и изменения наружной температуры является размещение агрегатов в герметичных отсеках, салонах, в которых предусмотрено кондиционирование воздуха. Защита от атмосферных воздействий возможна и путем герметизации агрегата - помещения его в спе­циальный герметический корпус. Современные сетевые и коммутационные аппараты выпускаются пыле - и влагонепроницаемыми. Это обозначается буквой Г в шифровке аппарата. Герметичные аппараты разборке и ремонту не подлежат.

Динамические воздействия. Динамическая сила F, действующая на агрегат при вибрации или ударе, приложена в центре агрегата и может действовать в направлении любой из осей самолета. При этом опасное сечение находится в местах крепления, где создаются максимальные концентрации напряжений.

Величина динамической силы определяется по второму закону Ньютона: F=ma, где m - масса агрегата, а - максимальное ускорение, создаваемое при динамическом воздействии на агрегат.

Зная величину и направление силы F, можно разложить ее на составляющие по осям самолета и определить интересующую составляющую. Затем по уравнениям прочности, приводимым в курсе теоретической механики, находят необходимые сечения крепежных элементов: болтов, заклепок, лап, полок, кронштейнов.

Агрегаты располагают так, чтобы направление их максималь­ной динамической устойчивости совпадало с направлением макси­мальной силы, возникающей при вибрации или ударах.

К оборудованию самолетов, имеющих мощные турбореактив­ные двигатели, и сверхзвуковых самолетов предъявляются также требования устойчивости к звуковым воздействиям.

Для обеспечения динамической устойчивости применяют мате­риалы, стойкие к вибрации и ударам, и на всех винтовых соедине­ниях предусматривают средства против самоотвинчивания.

В тех случаях, когда требуется снизить динамические усилия, действующие на электроагрегат, применяют амортизаторы. Они имеют упругий элемент, благодаря которому энергия вибраций в течение полупериода действия не успевает полностью передаться на агрегат, так как за импульсом одного знака следует импульс другого. Кроме того, часть энергии вибрации расходуется на прео­доление упругости материала. В качестве упругого материала используют резину или пружины.

Резиновые амортизаторы состоят из металличе­ского основания, которое крепится к элементам конструкции са­молета, металлической втулки, к которой крепят амортизируе­мый агрегат, и резиновой шайбы, соединяющей обе металличе­ские детали. Затухание колебаний происходит в результате внутреннего трения в материале резины. Резиновые амортизаторы дешевы, просты по конструкции. Недостатком их является ограниченный интервал допустимых рабочих температур, слабое погло­щение ударных перегрузок и то, что резина электрически изолиру­ет агрегат от корпуса самолета, в связи с чем для металлизации необходимо ставить гибкие перемычки.

Пружинные амортизаторы лишены этих недостатков. В конст­рукции имеются две пружины, между которыми находится основание амортизируемого агрегата. Па­нель может перемещаться вдоль штыря, прикрепленного к осно­ванию. Обе пружины работают на сжатие, поглощая каждая усилие определенного знака и разгружаясь при усилии другого знака. Затухание колебаний происходит в результате упругости пружины.

В пружинном амортизаторе возможно нарастание, амплитуды колебаний, которая достигает максимальной величины при равен­стве частот собственных и вынужденных колебаний. Такие амор­тизаторы должны быть рассчитаны на условия работы, при кото­рых не может наступить резонанс колебаний.

В пружинно-резиновом амортизаторе сочетается пружинный элемент с двумя резиновыми подушками, гасящи­ми толчки при больших амплитудах колебаний.

Требование минимальной массы. Задача уменьшения массы отдельного электроагрегата подчи­няется общей задаче снижения массы всего самолета. Эту связь наиболее полно отражает понятие «полетная масса».

В полетную массу М_п входит абсолютная масса М агрегата и дополнительная М_д, учитывающая массу всех дополнительных элементов, необходимых для работы этого агрегата: М_п=М+М_д.

В М_д входит: масса той части горюче - смазочных материалов, которые потребляются данным агрегатом (например, генератором); масса редукторов (например, у электромеханизмов); средств охлаждения; фильтров; приводов генераторов и преобразо­вателей.

Абсолютная масса снижается при использовании легких мате­риалов (например, алюминия, магния и сплавов на их основе); за­мене металлов легкими пластмассами; увеличении жесткости без утолщения детали. Снижение массы дает и применение высококачественных активных и конструктивных материалов, замена мед­ных проводников алюминиевыми, переход на питание током повы­шенного напряжения, разумный выбор запаса прочности и надеж­ности.

Дополнительная масса может быть снижена при специализа­ции назначения агрегата, совмещении нескольких функций в одном агрегате, рациональности кинематической схемы. Примером совмещения функций может быть деталь, изготовленная из диэ­лектрика, имеющего как конструкционное, так и изоляционное назначение, а также пружина, служащая упругим и токоведущим элементом.

Срок службы. Сроком службы, или ресурсом агрегата, называется гаранти­руемое заводом-изготовителем время безотказной работы, выра­женное в часах работы или для коммутационных аппаратов в циклах переключения. Авиационные электрические машины, аппа­раты и механизмы имеют срок службы до 2500-3000 часов. Срок службы может изменятся. Некоторые аппараты, напри­мер, выключатели, реле, контакторы, автоматы защиты ремонту не подлежат, поэтому их ресурс не может быть продлен.

Срок службы современных пассажирских самолетов достига­ет 25-30 тысяч часов. С этим сроком согласован срок службы статических элементов электрооборудования: щитков, коробок, све­тильников, электросети.

Специальные и дополнительные требования к системам электроснабжения.

Взрывобезопасность. Этим свойством должны обладать агрега­ты, соприкасающиеся с горючими материалами и их парами, нап­ример, двигатели топливных насосов. Такие агрегаты должны иметь герметичное исполнение, исключающее возможность появ­ления открытой дуги или искры.

Огнестойкость. Агрегаты, работа которых необходима в ава­рийных условиях (и система электропитания этих агрегатов), дол­жны быть огнестойки. Они должны сохранять свою работоспособность в течение 5 мин при воздействии на их поверхность пламе­ни с температурой 1100С. Это позволит агрегату при пожаре вы­полнять свои функции.

Негорючесть. Это требование предъявляется к изоляционным материалам. Они не должны гореть или поддерживать горение в местах воздействия огня, искры или электрической дуги короткого замыкания. Допускается лишь обугливание на коротком участке соприкосновения с огнем. Это требование особенно важно для мон­тажных проводов. Но еще не все их типы ему удовлетворяют.

Отсутствие помех радиоприему. В системе электрооборудования источниками радиопомех являются искры в контактах аппаратов, щеточных узлах электрических машин и в системе зажигания, а также переменные магнитные и электрические поля машин и ап­паратов. Защита от помех осуществляется при помощи фильтров и экранов. Оболочка, образующая экран, должна быть сплошной, без отверстий и щелей, через которые помехи могут проникать на­ружу.

Резервирование - это один из способов повышения надежно­сти электроснабжения самолета. Он заключается в том, что наи­более ответственный агрегат или участок сети имеет такой же ре­зервный, способный заменить его при отказе. Если оба агрегата работают одновременно, такая разновидность резервирования на­зывается дублированием. Пример резервирования: работа двух преобразователей, один из которых (резервный) включается авто­матически при выходе из строя основного. Резервирование может быть частичным или полным. При час­тичном резервировании резервный агрегат (или система) имеет параметры меньшие, чем у основного. При полном резервирова­нии параметры основного и резервных агрегатов одинаковы. Та­кое резервирование называется по общему (а не по дополнитель­ному) числу агрегатов: двукратным (два агрегата), трехкратным (три агрегата) и т. д. Степень резервирования определяется важ­ностью агрегата и особенностями конструкции самолета, в част­ности, количеством его авиадвигателей, выражающим степень ре­зервирования силовой установки. Двукратное резервирование важнейших агрегатов обязательно для всех самолетов. Для тяже­лых пассажирских магистральных самолетов эти агрегаты имеют резерв, равный резерву силовой установки, трехкратный, а для межконтинентальных сверхзвуковых - четырехкратный.

Разновидностью резервирования является и расщепление. Так будем называть случаи, когда агрегат разделен на две, три или четыре части, работающие одновременно, причем каждая из этих частей может самостоятельно выполнять задачу при выходе из строя остальных. К такому типу резервирования относятся приво­ды элеронов, разделенные на несколько частей; участки электро­сети, состоящие из нескольких параллельных проводов.

Качество электроснабжения. Энергетическая система самолета должна давать потребителям электрический ток определенного ка­чества. Оно характеризуется значениями частоты и напряжения, формой кривой напряжения и симметрич­ностью составляющих трехфазных систем.

Для переходных режимов регламентируются величины колеба­ния напряжения и частоты.