Система электроснабжения самолета АН-70

Среди последних разработок, содержащих максимальное количество новых технических решений, которые могут стать базовыми для будущих систем электроснабжения, является СЭС самолета АН-70 [9], отличающегося повышенной энерговооруженностью, насыщенностью электромеханизмами и разнообразной электронной аппаратурой [10].

На самолете Ан-70, как было указано выше, применена система переменного 3-фазного тока плавающей частоты, выполненная по схеме на рис. 3.

Рис. 3. Структурная схема СЭС переменного тока плавающей частоты с двумя вторичными подсистемами

В этом случае электроснабжение (основной по мощности) активной нагрузки (противообледенительной системы, кухонных приборов и др.) обеспечивается генератором переменного тока, связанным с раздаточной коробкой авиадвигателя. В приведенной схеме вторичная СЭС с напряжением переменного тока стабильной частоты (400 Гц) обеспечивается преобразователем переменная скорость – постоянная частота (ПСПЧ), СЭС с напряжением постоянного тока (27 В) обеспечивается выпрямительным устройством. В системах переменного тока плавающей частоты параллельная работа первичных источников не применяется.

Особенность системы электроснабжения самолёта Ан-70 заключается в отсутствии сложной и дорогостоящей интегральной привод-генераторной установки. Первичными источниками питания являются четыре генератора ГТ90НЖЧ12Н, установленные непосредственно на коробке приводов авиадвигателя и имеющие масляное охлаждение. Маслосистемы генератора и двигателя объединены. Генератор обеспечивает номинальные параметры электроэнергии нестабильной частоты в диапазоне частот вращения от 8100 до 14400 об.мин. при работе с блоком БРЗУ115ВОН. При этом частота переменного тока изменяется в пределах 270–480 Гц. Большая часть мощности, примерно 75 кВА от генератора, передается в сеть нестабильной частоты. Меньшая часть, 15 кВА, преобразуется преобразователем ПТС-15 в стабильную частоту для питания потребителей, которые не могут работать при нестабильной частоте. Каждый генератор подключен к шинам ЦРУ левого или правого борта в соответствии с их расположением. Шины ЦРУ переменного тока переменной частоты двух генераторов одного борта объединены в одну коробку, размещенную в средней части фюзеляжа в районе центроплана. В СЭС предусмотрено взаимное резервирование шин ЦРУ между каналами одного борта. При отказе основных источников одного борта происходит переключение шин ЦРУ на другой борт.

В качестве резервного источника электроэнергии на объекте используется ВСУ с генераторами ГТ60ПЧ6, установленная в левом обтекателе шасси.

Вторичными источниками электроэнергии трехфазного переменного тока постоянной частоты 400 Гц напряжением 200/115 В являются шесть размещенных в хвостовом отсеке статических преобразователей частоты ПТС-15 мощностью 15 кВА каждый.

Статические преобразователи построены по принципу циклоконвертора. Преобразователь выполнен по схеме многофазного инвертора с дополнительной широтно-импульсной модуляцией на неполную глубину по каждой ступени формируемого напряжения. Многофазный инвертор состоит из двух пар трехфазных инверторов, сдвинутых по управлению на 15 электрических градусов. Выходные напряжения инверторов суммируются на трансформаторах, в результате чего получается шестиступенчатое напряжение, по форме близкое к синусоидальному. ПТС-15 создан на биполярных транзисторах с граничным напряжением 400 В на наибольший ток 50 А. Управление транзисторами осуществляется от схемы с пропорциональным токовым управлением (магнито-резисторные ключи).

Устройство регулирования преобразователя обеспечивает стабилизацию выходного напряжения, плавный запуск преобразователя при скачкообразной подаче напряжения питания, ограничение выходного тока при коротком замыкании или перегрузке, равной 2– 3 номинальным токам, и переход в режим нулевого выхода при повышенном входном напряжении (более 150 В).

Устройство управления и защиты преобразователя обеспечивает контроль параметров электроэнергии на входе и выходе, включение и отключение контакторов на входе и выходе, проводит самоконтроль с диагностикой отказов.

Схема резервирования ПТС-15 осуществляется таким образом, что два резервных источника могут заменить вышедшие из строя преобразователи на любом борту. Две шины преобразователя частоты одного борта конструктивно объединены в одну коробку ЦРУ 200/115 В 400 Гц, размещенную в средней части фюзеляжа. Система распределения переменного тока стабильной частоты выполнена по радиальной схеме.

Аварийными источниками питания этой сети являются два статических преобразователя ПТС-1600, установленные в подпольном пространстве.

Вторичная СЭС постоянного тока напряжением 27 В выполнена из четырех выпрямительных установок типа ВУ-6КН, размещенных в подпольном пространстве. Система распределения электроэнергии постоянного тока также построена по радиальной схеме. В системе имеются два ЦРУ 27 В (по одному на каждом борту). РУ 27 В левое и правое, а также РУ 27 В левого и правого обтекателя шасси. Две секции основной шины и аварийная шина конструктивно объединены в одну коробку ЦРУ 27 В, установленную в средней части фюзеляжа. Каждое ВУ подключается к своей секции основной шины ЦРУ. В коробках РУ 27 В, размещенных в передней части фюзеляжа, также имеются две секции основных шин и аварийная шина. В качестве аварийных источников СЭС постоянного тока используются аккумуляторные батареи 20НКБН-25, которые подключаются к аварийным шинам РУ 27 В обтекателей соответствующего борта.

Для организации контроля СЭС самолета и для отображения информации экипажу система выдает в блок сбора и преобразования информации системы управления общесамолетным оборудованием (СУОСО) 106 аналоговых и 91 разовых сигналов. Кроме этого, для более глубокого контроля и регистрации информации на эксплуатационном накопителе передаются также результаты встроенного контроля с микропроцессорных блоков БРЗУ. Вся перечисленная информация с блоков сбора через транспортную станцию поступает в мультиплексный канал информационного обмена СУОСО, а затем через устройства связи с МКИО, входящие в бортовую информационную систему (БИС) или, другими словами, в бортовую автоматизированную систему контроля (БАСК), в эксплуатационный накопитель этой системы и в ее вычислители для формирования кадров отображаемой информации [4]. Информационные кадры БИС пересылает по МКИО верхнего уровня, к которому она также подключена, в систему электронной индикации. Информация о результатах контроля и параметрах СЭС представляется на электронном многофункциональном индикаторе ИМ-2, расположенном на центральной приборной доске, по вызову экипаже с пульта СЭИ.

Количество информационных кадров отображаемой информации СЭС в укрупненном виде может равняться двум, однако информация может быть представлена и большим числом кадров в зависимости от необходимой ее детализации. В число двух основных кадров входят: «СЭС переменный ток» и «СЭС постоянный ток».

На кадрах в мнемоническом виде с цветовым кодированием о состоянии представлены генераторы, блоки, БРЗУ, преобразователи ПТС, ПОС, выпрямительные устройства ВУ, распределительные устройства ЦРУ, РУ и др., а также параметры с цветовым кодированием, измеряемые на выходах устройств. Кроме того, на специально отведенном на экране поле представляется текстовая информация.

Структурная схема СЭС самолета АН-70 показана на рис. 4.

Рис. 4. Структурная схема системы электроснабжения самолета АН-70