飞机变速恒频电源系统可靠性的Monte-Carlo分析

随着电力电子技术的发展,用静止变换器取代机械式的恒速传动装置成为可能,因而出现了变速恒频电源系统。在变速恒频电源系统中,发电机是直接由飞机发动机来传动的。由于发动机的转速不是恒定的,因而发电机输出的交流电的频率也是变化的,故再用变换器把变频交流电变换为恒频交流电。飞机变速恒频电源系统的主要部件有无刷交流变频发电机、变换器和控制器。 一般情况下,变换器和控制器主要由电子元器件组成,其失效参数服从指数分布。但是发电机的失效参数为正态分布,因此,其可靠性的分析研究,用一般的解析方法是困难的。本文分析了飞机变速恒频电源系统的可靠性模型。应用Monte-Carlo方法对某型号飞机变速恒频电源系统方案的可靠性指标(R(t),MTBF)进行了数字仿真,得到了各主要部件的工作模式重要度,为该系统的研制设计提供了理论基础。     

飞机无刷交流发电机设计原则及试验仿真研究

旋转整流器式无刷交流发电机是飞机恒速恒频、变速恒频及高压直流电源系统的核心部件。随着电机制造材料的发展,无刷交流发电机的设计也在不断发展与完善。变速恒频及高压直流电源中的无刷交流发电机后级带整流负载,因而电机结构有别于恒速恒频电源中的发电机。为实现体积小、重量轻、性能好的设计目标,讨论了变速恒频电源中无刷交流发电机的设计原则。并结合某一样机实例,对无刷交流发电机进行了数字仿真并对样机进行了性能试验,样机试验及仿真结果基本吻合,说明数字仿真的正确性。针对该样机的设计不足,本文提出了一种改进方案,从而进一步改善了电机结构和工艺性。     

变速恒频电源系统的交-交矩阵变换器闭环控制

功率电子变换器作为飞机变速恒频(Variable speed constant frequency,VSCF)电源系统的重要组成部分,始终是人们的研究热点之一。本文分析了用于飞机变速恒频电源系统的新型交-交矩阵变换器的工作原理和特点,提出了基于空间矢量调制技术的矩阵变换器输出电压闭环控制方式,从而实现了变速恒频电源系统中功率变换器输出电压的局部调节功能,有效弥补了发电机调压器时间常数大、动态调节能力差等缺陷。仿真和原理样机实验结果表明,本文的理论分析和控制方案是正确可行的。     

变速恒频电源控制器的设计与实现

首先对变速恒频电源控制器（ＧＣＣＵ）的控制功能，保护功能，ＢＩＴ功能进行了详细分析，重点讨论了ＢＩＴ功能和ＧＣＣＵ的硬件设计方案。采用８０９７ＢＨ单片微型计算机，使硬件结构大大简化。文中还对电源系统的故障模式进行了较详细的分析，并阐述了ＧＣＣＵ软件设计的主要技术问题，提出了若干软件设计原则，给出了主要软件框图。所设计的ＧＣＣＵ在变速恒频电源系统中获得了满意的应用     

某型飞机交流电源系统改造研究

某系列飞机采用了一台变频发电机，为满足该系列飞机改造的要求，研究了采用变速恒频技术将该机的单相变频交流电源改造为恒频三相交流电源的方案。本文介绍了新型交流电源系统的设计方案和主要设计参数，包括总体方案、发电机工作点选取、功率和电磁部件设计、控制器构成和系统的工作逻辑。采用本文方案研制的电源系统作为某型飞机改型验证机的主交流电源得到了实际应用，该电源系统工作稳定可靠，满足了加装电子设备的需求。     

应用于三相变换器的三维空间矢量调制

为实现三相四线的交通输出，变换器电路采取四桥臂新型拓扑，其控制采取了三维空间矢量调制，实现了变换器的在线调压及输出中点的形成，且该控制思想可以方便地在现有数字变换器平台上实现。本文对这种控制方案进行了详细分析，并以20kVA变速恒频电源变换器样机作为应用实例，给出了控制方案的详细推导过程和系统仿真结果。     

变速恒频电源系统电动工作状态数学模型

变速恒频电源系统已在现代飞机上使用。这种系统的电动机工作状态十分重要本文分析了变速恒频系统的交—交方案电动机工作状态,建立了交—交系统高速电动工作时的数学模型。用此模型计算所得系统特性与实验室中的交—交系统电动工作实验线路的试验结果相吻合,证明了数学模型是正确的。分析表明电动工作时,六相系统和三相系统相同,而九相系统的性能则比三相的好。     

航空电源航空科技重点实验室

航空电源实验室是在 1 998年立项建设的航空科技重点实验室。该实验室于 2 0 0 1年 6月 1 8日与南航“2 1 1”工程同时通过国家验收。实验室共建有 5个试验单元 ,即航空电源系统试验单元 ,飞机现代配电试验单元 ,电力电子与运动控制试验单元 ,计算机数字仿真试验单元和电源结构与工艺研究试验单元。实验室现阶段的研究方向有 :新型航空电源和起动发电技术 ,现代飞机配电技术 ,电力电子与运动控制技术和飞机供电系统的综合设计与全电多电飞机技术。在“九五”计划期间 ,实验室重点从事大容量飞机变速恒频电源关键技术研究、先进飞机模块化二…     

变速恒频电源低速电动工作状态分析

本文讨论变速恒频电源系统交-交方案低速电动机运行时的工作特点。它有两种工作状态:电流连续和电流断续。低速电动工作藉交流电源电压实现电机换相,和高速反电势换相相比,低速允许最大电流较大。故电磁转矩也较大。低速工作转速范围达同步转速的30％。为了充分发挥电机的能力,应根据电机转速取不同的调节器电流限制值,以缩短起动航空发动机的时间。     

变极距直线感应电机控制系统建模仿真分析

由于物体弹射过程极短，传统型直线电机通过变频控制推力输出，需高性能逆变器配合，变极距长初级短次级双边直线感应电机不同弹射位置的电机极距不相等，可以保持供电电源电流频率恒定情况下，产生恒定电磁推力输出，简化直线电机控制方式，更高效地完成弹射指标任务。设计极距变化型长初级直线感应电机，完成待加速物体弹射任务，计算机建模分析恒频电流供电时的控制方式。推导在q-d-0坐标系下的电机电压、电流和磁链方程，搭建电机数学仿真模型。利用Simulink构建仿真分析模型，在不考虑外界因素的影响下，完成由变极距直线感应电机提供电磁推力的控制分析。变极距直线感应电机采用恒定电压、恒定频率电源供电，控制方式较传统电机更为简易，更有利于控制短时间弹射任务。     

飞机自动配电管理系统电气负载管理技术的研究

飞机配电系统是现代飞机的一个重要组成部分，做好这项研究工作可以提高飞机的供电质量、飞机完成任务的概率以及飞机自身的安全性，减少体积重量及全周期费用，使我国飞机配电技术上一个新台阶。本文就某型双发动机战斗机对电气负载自动管理技术进行了系统研究，研究了一种电气负载管理优先级设置方法，建立了电气负载的控制方程和电气负载的电源请求方程。系统模拟实验结果表明，采用电气负载自动管理技术大大提高了飞机配电系统的可靠性和可维护性。     

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。     

飞机自动配电系统建模仿真研究

飞机配电系统的自动化是现代飞机供电系统发展的重要方向。针对目前对飞机自动配电系统建模仿真研究较少的现状,本文建立了完整的飞机自动配电系统仿真模型并进行了仿真研究。以中国国家军用标准(以下简称国军标)飞机供电特性为依据,建立了飞机配电系统中各主要部件以及故障产生模块的数字模型,推导了各部件控制信号的逻辑关系,提出了一种锁定关断控制信号的建模新方法。将所建模型应用于某新型飞机的配电系统中进行仿真,通过对过压、欠压两种故障情况下仿真与实验结果的对比,证明了所建模型能很好实现非正常状态下的保护功能。将所建立的模型略做修改,即可移植到其他飞机配电系统中,可见模型通用性强。     

电火花成型机数控系统的研究

通过研究开放式数控系统的体系结构，结合开放式的运动控制器，开发了基于PC的四轴联动电火花数控系统，本研究通过采用神经模糊控制智能技术，并结合数据库，依据放电间隙状况对电火花成型加工过程进行实时控制，保证加工过程处于优化状态，文中还详细研究了高精度双闭环控制以实现工件的高精度加工。     

All-Electric Aircraft Nose Wheel Steering System with Two Worm Gears

As all-electric aircraft has many advantages,an aircraft nose wheel steering system would be developed to the all-electric direction.Concerning the control demand of the nose wheel steering system,based on the basic principles of nose wheel steering system and the design technique of mechanotronics,an all-electric aircraft nose wheel steering system,composed of a nose wheel steering mechanism of two worm gear and a control servo system of fly-by-wire with both steering and anti-shimmy functions is designed to meet the demand for operation control in the nose wheel steering system.Then,based on the LMS-AMESim software,the simulation model of the system is established to simulate the dynamics for the verification of its steering function.The simulation results indicate that the nose wheel steering system is reasonable,and can meet the requirements of the general project.Furthermore,the prototypes of the steering mechanism and control system are studied to validate the design,and the steering test bench is prepared to test the designed system.The test results,such as steer angle,rotate speed of motor are analyzed in details and compared with the theoretical results.The analysis and comparison results show that the design is reasonable and the property of the prototype can achieve the design objectives.     

无人机交流发电系统故障诊断技术

使用MATLAB 7.0软件,建立了飞机交流发电系统模型.应用小波分析工具箱Wavelet Toolbox 3.0,对仿真的故障进行检测诊断.针对某型飞机2 kVA交流发电机,建立了飞机交流发电系统,利用纯阻性负载创建一个测试点的新方法,对此系统进行单相负载短路仿真.运用小波函教对测试点的故障信号进行尺度分解,获得奇异点发生时间及其特性,从而对采集的故障信号进行诊断和分析.     

基于FlightGear的飞行数据管理与分析系统

飞行器是一个庞大的复杂系统,其设计与开发需要几轮迭代,而仿真技术在此过程中起着无法替代的作用。开源仿真软件FlightGear主要用于飞行模拟,并不能用于飞行器的系统研发仿真与验证。本文以FlightGear为基础,对其进行了扩展,从而实现了一套集飞行数据管理和分析于一体的软件系统。利用FlightGear接口,开发了以数据采集为主的通信、存储等模块,使扩展系统能够实时、灵活地采集飞行器的参数,并存储于数据库;设计并实现了用于飞行器姿态预测的分析模块,新预测方法提高了姿态参数的预测精度。目前,该扩展系统已用于某飞行器的研发论证中,取得了较好的经济效益。     

飞机起落架收放液压系统设计、分析与实验验证

为了通过地面实验验证飞机起落架收放系统性能,研制了可精确模拟气动载荷的起落架收放实验系统。根据收放液压系统各模块特点,基于LMS Imagine Lab.AMESim软件建立了液压收放系统的仿真模型,模拟起落架液压收放系统的收放过程,对系统进行动态仿真分析,预估实验系统性能。通过实验数据与仿真数据的对比分析,检验实验系统的正确性。结果表明:系统能够满足起落架收放实验基本功能要求,仿真结果与实验结果较为接近。