Системы электроснабжения некоторых зарубежных самолетов

В системах энергоснабжения самолетов компьютеры начали применяться на зарубежных самолетах в 80-х годах 20-го века. Автоматическое управление структурой бортовой СЭС впервые было продемонстрировано в отделении электрооборудования фирмы Westinghouse Aerospace (США). Дальнейшие исследования были направлены на автоматизацию управления СЭС с помощью иерархических и распределенных структур центральных вычислительных машин.

Центральный процессор принимает информацию от модулей защиты и коммутации через командные процессоры при реализации протоколов обмена информацией. При этом первичная информация о состоянии ПЭЭ в определенных центрах электрических нагрузок поступает в центральный процессор через мультиплексные шины данных из аппаратуры регулирования генераторов, а также из командных процессоров, получающих информацию из системы «модули защиты и коммутации – силовые ключи».

В центральном процессоре адаптивной СЭС полученная информация сравнивается с таблицами управления оборудованием и соответствующими электрическими нагрузками, зашитыми в постоянное запоминающее устройство, в результате чего центральный процессор вырабатывает команды управления нагрузкой, реализуемые командными процессорами. Эти команды передаются по мультиплексной шине данных к командным процессорам, которые управляют модулями защиты и коммутации, управляющими, в свою очередь, силовыми ключами коммутации нагрузок.

Состояние нагрузок постоянно опрашивается через систему «силовые ключи – модули защиты и коммутации» для передачи информации в командные процессоры. Эта информация используется при решении булевых уравнений, что позволяет подтвердить выполнение соответствующей команды. Центральный процессор выдает команды командным процессорам по результатам их опроса.

Центральный процессор осуществляет реконфигурацию вычислительной сети при внутриблочных отказах аппаратуры управления на уровне командных процессоров и ниже. При отказе аппаратуры происходит перестройка управляющих таблиц и таблиц состояния командных процессоров.

Для повышения надежности адаптивной СЭС рассматривается возможность использования двух управляющих центральных процессоров, которые могут взаимно резервировать свои функции. Кроме этого, в системе имеется программный резерв командных процессоров переменного и постоянного тока, способных по командам центральных процессоров частично выполнять функции отказавших командных процессоров.

Центральный процессор способен выполнять функции командного процессора, что повышает степень резервирования системы распределения электроэнергии, обеспечивает возможность ручного управления коммутацией ПЭЭ.

Функциональные задачи адаптивной СЭС сгруппированы таким образом, что центральный процессор принимает информацию от командных процессоров, разрешает конфликтные ситуации на входе в командные процессоры, анализирует команды, выдаваемые модулями защиты и коммутации с точки зрения принятого порядка управления нагрузками и наличия энергоресурсов, и генерирует макрокоманды.

Вариант реализации адаптивной бортовой СЭС, предложенный фирмой Westinghouse, приведен на рис. 5.

Рис. 5. Структурная схема адаптивной бортовой СЭС

1 – генератор постоянного тока; 2 – генератор переменного тока; 3 – аппаратура регулирования генератора переменного тока; 4 – аппаратура регулирования генератора постоянного тока; 5 – шины переменного тока; 6 – шины постоянного тока; 7 – ПЭЭ переменного тока; 8 – ПЭЭ постоянного тока; 9 – силовые коммутаторы подключения ПЭЭ переменного тока; 10 – силовые ключи подключения ПЭЭ постоянного тока; 11 – силовые ключи коммутации шин переменного тока; 12 – силовые ключи коммутации шин постоянного тока; 13 – модули защиты и коммутации системы распределения электроэнергии переменного тока; 14 – модули защиты и коммутации системы распределения электроэнергии постоянного тока; 15 – командный процессор системы распределения электроэнергии переменного тока; 16 – командный процессор системы распределения электроэнергии постоянного тока; 17 – силовые ключи коммутации ПЭЭ 1-й категории постоянного тока на шину переменного тока; 18 – выпрямительное устройство; 19 – статический преобразователь; 20 – силовые ключи коммутации ПЭЭ 1-й категории переменного тока на шину постоянного тока; 21, 22 – датчики тока; 23 – мультиплексная шина данных; 24 – контроллер мультиплексной шины данных; 25 – центральный процессор

Резервный центральный процессор, являющийся контроллером мультиплексной шины данных, управляет передачей запросов, команд и данных по шине.

При полном или частичном отказе КГ переменного тока приемники первой категории переменного тока с помощью силовых ключей коммутации ПЭЭ подключаются к шинам СЭС постоянного тока через устройства преобразования электроэнергии – силовые статические преобразователи. При этом происходит реконфигурация ПЭЭ постоянного тока с отключением части из них.

Соответственно, при отказе КГ постоянного тока ПЭЭ первой категории постоянного тока подключаются к шинам КГ переменного тока при помощи силовых ключей коммутации ПЭЭ через устройства преобразования электроэнергии – статические выпрямительные устройства. При этом часть нагрузки берут на себя аварийные источники электроэнергии – аккумуляторные никель-кадмиевые батареи типа 20НКБМ-4Ф.