飞机电气化背景下的先进航空电机系统

多电/全电飞机将机载二次能源逐步统一为电能,电推进飞机进一步将电能用于飞行动力源,飞机电气化被认为是飞机机电系统与动力系统融合的重大革新,已经成为航空技术发展的重要方向。航空电机系统是支撑飞机电气化的重要基础。文中介绍了飞机电气化的基本概念和发展现状,阐述了电气化对飞机电源与用电设备的重要影响,重点论述了航空电机系统对飞机电气化发展的重要性及其面临的研究机遇与挑战。基于此,系统分析了适应飞机电气化发展需求的先进航空发电机与电动机系统,并进一步总结了支撑先进电机系统发展的关键技术,包括新型电工材料与器件、冷却技术、多物理场耦合分析方法与集成化综合设计理念。     

集中式飞机外部供电架构及关键参数分析

单独式供电结构的飞机外部交流供电方案存在静变电源数量多、管理和维护困难、成本高以及使用率低等缺点。本文提出了基于 400 Hz电力系统的集中式飞机外部供电设计要求和设计方法，并对其中的关键技术进行分析，包括400 Hz电力系统的结构及功能分配、母线电压等级、配电结构和潮流分析等。以上海浦东国际机场1号航站楼的飞机外部供电为实例进行了400 Hz集中式供电系统的方案设计和 参数分析。计算和仿真结果表明基于400 Hz电力系统的集中式飞机外部供电可保证供电可靠性和电能质量，同时可以降低成本，提高供电灵活性和设备利用率。结果证明了本文所提方案的合理性。     

多电飞机与电力电子

从多电飞机用电设备的非线性特性探讨了飞机电源的特点,分析了变频交流电源的不足之处。从高温电力电子器件对飞机电源、配电和用电设备发展的价值,考察了下一代多电飞机电气系统的能量管理与热管理的必要性及其主要机电装置的研究方向。推动电力电子器件及其装置的发展,已成为实现多电飞机的必要条件。     

电力飞机的技术进展

电力飞机目前分为两类：电机驱动的金电飞机、内燃机驱动的多电飞机。本文先描述了燃料电池飞机、太阳能飞机、核电飞机的研究现状,进而给出了多电飞机引擎的研究进展,提出了减小飞机电气系统重量的策略。最后指出新能源技术、微电网技术、超导技术、复合材料技术的进步将进一步推动电力飞机的发展。     

多电飞机及其技术应用

多电飞机已经从概念逐渐变成了现实,电气系统已经部分地取代了液压和气动系统,飞机对电能的需求与依赖性越来越高,飞机各系统间的相互依存关系、设计理念都将发生重大转变。与传统飞机相比,MEA/AEA在可靠性、可维修性、生产使用费用、舒适性、系统升级能力、对环境的影响等方面都有质的提高,波音787飞机将多电飞机技术又向前推进了一步,改变了传统飞机设计思路,引领了民航飞机发展方向。     

基于“北斗”的低空空域通航飞机导航监视技术研究

针对目前ADS-B发射机定位信息主要取自GPS以及自身传输链路距离受限的问题,研究了基于"北斗"的ADS-B监视技术,在深入研究ADS-B报文协议的基础上,将"北斗"通信作为ADS-B传输链路的补充,研究了通航飞机的无缝导航监视技术,设计了基于"北斗"定位源的多网融合的机载监视终端系统。利用锐翔电动飞机RX1E和搭建的监视中心系统对机载终端的ADS-B和"北斗"传输进行测试验证,实验结果表明:数据传输链路实现了对低空空域通航飞机的广域监视,机载终端发送的飞行态势信息实现了监视中心对低空通航飞机的在线态势感知。研究结果为服务我国通航飞机作业安全以及提高低空空域管理的信息化水平提供了技术参考。     

机载天线RCS减缩及其布局设计

机载天线系统是飞机的强散射源之一,对飞机隐身性能有着重要的影响。本文针对国外第四代战斗机机载天线系统的设计与布局,研究了具有低散射特性的机载天线系统设计技术措施,讨论了其机理和效能。对机载天线系统进行雷达散射截面积(Radar cross section,RCS)减缩设计与布局,在保证系统性能的同时,有效降低其RCS。     

雷达隐身和机载电子攻击组合增强的飞机作战生存力评估

作战生存力是新型军用飞机发展中要考虑的一个关键要素,雷达隐身和机载电子攻击是两个减缩飞机敏感性的主要技术.本文给出一个攻击任务的战术设定,研究了雷达散射截面和机载雷达干扰机对威胁雷达探测概率的影响,确定了雷达制导地空导弹和防空炮火在目标雷达散射截面减缩或/和干扰机辐射功率干扰下的制导精度,计算了飞机单发击毁概率,最后给出一架攻击机在一个假设敌对威胁环境中的出击架次生存力,说明综合使用雷达隐身和机载电子攻击技术使作战飞机的生存力得到增强,评估方法有效实用.     

制造商

波音继续助力中国民航发展在第9届中国珠海航展上,波音公司与中国航空工业集团公司宣布,双方将携手扩大中航工业的飞机内饰制造,生产包括商用飞机的客舱座椅、厨房和盥洗室,以及机载娱乐设备在内的产品。波音中国总裁马爱仑在接受采访时     

基于“当前统计”模型的机载防撞系统自适应目标跟踪算法分析与仿真

分析了基于"当前统计"模型的自适应滤波算法原理,提出了将基于该模型的自适应目标跟踪算法应用到机载防撞系统,对目标飞机进行监视和跟踪.对飞机的不同加速度情况进行了目标跟踪的计算机仿真,证明了算法在机载防撞系统中应用的可行性.     

机载电源系统中用电负载的智能管理

机载用电设备的监控和配电管理是以智能负载管理中心（ELMC）为控制核心，并通过多路传输总线及固态负载功率控制器来转换和保护负载而实现的，同时ELMC双是分布式航空电子系统-航空电源综合控制和管理系统中的主要组成部分。飞机电气负载的智能管理，是利用计算机来代替了飞行人员的操作，进行自动控制和自动管理负载，可大为减少配电系统的电缆长度以及飞行人员的操作负担，改善了现有的配电方式和负载管理方法，提高了飞机供电系统的性能和维护性能。本文研究了EIMC总体结构与组成原理，详细论述了ELMC中各组成模块的功能与硬件设计。整个系统方案通过了实验室原理样机试验。     

电动轻型飞机电推进系统选型与参数匹配

电动飞机为实现彻底的绿色航空提供了一条光明的技术途径,作为电动飞机动力和能量的来源,电推进系统的参数匹配对电动飞机环保、节能和高效起到关键作用。首先,本文对电动轻型飞机电推进系统进行了简要概述,并分析了其组成部分的特点。其次,结合目前电动轻型飞机电推进系统的特点,给出了电推进系统选型与参数匹配的设计过程。然后,根据电推进系统各组成部分的特点,提出了一套电推进系统选型与参数匹配的方法,包括螺旋桨的选型与参数匹配、电动机的选型与参数匹配、控制器的选型与参数匹配、电池组的选型与参数匹配,该方法可以为电推进系统的优化设计提供依据。最后,以RX1E电动轻型飞机为例对此方法进行了验证,匹配结果满足设计要求,说明了此方法的可行性。     

运载火箭发动机引流发电技术研究

提出了一种从发动机引流发电的原位电能获取技术,即从动力充沛的发动机处引流高压燃料,经能量转换装置发电后返回发动机。该技术可以大幅度减轻电源系统质量。以1 200 kN液氧煤油发动机应用为例,研制了35 MPa恒速发电机和整流变换的轻质化原理性样机,搭建了驱动双摆电静压伺服机构的试验系统。测试结果表明：该系统可以满足额定270 V、峰值40 kW的伺服系统高压大电流瞬时用电需求,也可以满足28 V一般箭载电子设备用电需求。该技术有望为未来运载火箭设备多电化/全电化提供一种轻质化、高安全性、大功率的电源方案。     

用于电火花加工的两级式电流型变换器研究

脉冲电源是电火花加工系统中重要的组成部分之一，其性能直接影响电加工的工艺指标。与一般电源比较而言，它是按一定规律周期性地向负载提供所需的电功率，工作过程中存在着很强的扰动性。本文分析了无阻电流型电火花脉冲电源变换器的工作原理，提出了一种新型两级式结构的无阻电流型电火花脉冲电源变换器的电路拓扑和控制方案，给出了脉冲发生电路和输出过压保护电路的设计方法。制作了输出电流为20A的原理样机，通过实验波形分析，验证了电路拓扑和控制方法的正确性，为该类电源变换器的进一步研究打下了良好的基础。     

新电位移边界条件下的压电介质断裂问题

应用边界元法，并结合一种特殊的复变函数基本解，研究了压电介质的断裂问题。由于该基本解完全遵循本构方程没有对电位移边界作假设，所以结论同非穿透性裂纹假设的结果有较大差异。通过计算表明，外加力载荷不但会引起裂纹尖端应力奇异性，也会引起电场奇异性，同样，外加电压也会引起裂纹尖端应力奇异性。     

变速恒频电源系统的数字仿真研究

建立了脉宽调制型交直交变速恒频电源系统的数学模型，研制了仿真软件，并给出了仿真实例。研究表明，本文的方法和软件可以进行变速恒频电源系统部件级和系统级的仿真分析，为设计和分析该系统提供了有力的工具。文中的方法和软件也可以用于分析恒速恒频和高压直流电源系统，为开发一套完整的飞机电源系统仿真软件奠定了基础。     

城市电动客车再生ABS系统的建模与仿真

为使城市电动客车在冰雪路面上再生制动时车轮具有防抱死功能,提出了通过控制驱动电机的再生制动力与反接制动力的方法来防止车轮抱死.建立了城市电动客车1/4车辆动力学模型;根据电机低速再生制动电路稳态条件,基于变结构控制理论设计了低速再生ABS控制器.仿真结果表明:系统具有足够的鲁棒性;制动过程由占主体的再生制动和制动期的反接制动组成;在电机峰值工作能力内,再生ABS制动能回收量随路面附着条件的改善而增加.研究结果对城市电动客车的制动系设计具有一定的参考价值.     

采用开关磁阻电机系统的电动摩托研究

电动车辆是融多学科为一体的高科技产物，发展速度不断加快，本文对电动摩托车的总体设计进行了研究，并针对电动摩托车的特点提出了一种开关磁阻电机驱动系统（ＳＲＤ）方案，该开关磁阻电机采用８／６结构，其优点是容易再生制动，效率较高，起动力矩大，可靠性较好。额定功率为１ｋＷ，向驱动系统提供动力的是两只１２Ｖ３６Ａｈ的铅酸蓄电池，控制器以８０Ｃ１９６ＫＢ单片机为核心，在对ＳＲＤ充分研究的基础上，完成了电动摩托     

一种用于电动自行车的高性能开关磁阻电机系统

开关磁阻电机(Switched reluctance machine,SRM)凭借结构简单、可靠性高、起动转矩大、起动电流小等内在优势,正得到越来越广泛的关注。另一方面,随着能源危机与环境问题的加剧,采用电能作为动力的交通工具是各国的研究热点。而在中国,研究适合国情,且具有高性价比的纯电动自行车具有巨大的现实意义与示范价值。本文研究了一种应用于电动自行车的三相12/16开关磁阻轮毂电机系统,经过理论分析确定电机结构,进一步利用有限元软件完成样机设计,详细叙述了电机的设计方法,讨论了绕组方案对电机性能的影响,最终试制了样机。利用基于ARM芯片制作的专用控制器完成了对该电机性能的初步验证。     

飞机电源系统可靠性预计的计算机分析

随着航空技术的迅速发展,对飞机电源系统的可靠性要求越来越高。基于简单系统的可靠性预计方法巳很难满足现代飞机电源系统研究的需要,因此,利用计算机先进复杂系统的可靠性预计研究具有十分重要的意义。 本文根据可靠性理论,分析了飞机电源系统可靠性网络模型的建立;讨论了网络可靠性计算的最小路不交化技术的计算机实现方法及过程,给出了较为详细的计算程序框图。并对一实际的飞机直流电源系统方案的可靠性进行了计算,得到了系统可靠性的变化曲线,为系统的可靠性设计提供了基础。