Схема електричного енергопостачання на літальному апараті для електричного устаткування, яке включає протиобліднювальну схему

1. Схема електричного енергопостачання на літальному апараті, що містить мережу (17) для розподілу електрики на борту літального апарата і живлення електричного устаткування (5b), яке знаходиться у двигуні літального апарата або в оточенні згаданого двигуна, яка відрізняється тим, що електричне устаткування містить навантаження (5b) гондоли, сполучені з шиною (35) розподілу напруги постійного струму, при цьому згадана шина (35) сполучена зі схемою (34) перетворювача напруги, що живиться згаданою мережею (17) розподілу, схема електроживлення включає генератор (27) енергопостачання, вбудований у двигун літального апарата для живлення протиобліднювальної схеми (5а), а протиобліднювальна схема (5а) містить щонайменше один електричний опір (61) для розсіювання електрики, яка, по можливості, повертається в шину (35) розподілу напруги постійного струму щонайменше деякими з навантажень гондоли. 2. Схема енергопостачання за п.1, яка відрізняється тим, що згадана протиобліднювальна схема (5а) сполучена безпосередньо із згаданим генератором (27) енергопостачання для отримання напруги змінного струму. 2 (19) 1 3 Винахід стосується подачі електрики на електричне устаткування в двигуні літального апарата і/або в оточенні. Більш конкретно, областю застосування винаходу є двигуни літаків, зокрема, газотурбінні двигуни. Крім цього, винахід застосовується також у двигунах вертольотів. Термін "електричне устаткування в двигуні літального апарату або в його оточенні" вживається в даному описі, охоплюючи не тільки електричне устаткування, яке використовується для забезпечення роботи двигуна, але і електричне устаткування, зв'язане з гондолою двигуна, наприклад, таке, як протиобліднювальні або антиобліднювальні електричні схеми, такі, як схеми для антиобліднювальної системи гондоли (АСГ) або виконавчих механізмів, призначених для використовування в системі відкриття капота двигуна з реверсом тяги (СВКДРТ), або електромеханічних виконавчих механізмів, призначених для використовування в електричній схемі системи управління включенням реверсу тяги (СУВРТ) для газотурбінного літакового двигуна, або навіть схеми, зв'язані з крилом, несучим двигун, наприклад, такі, як протиобліднювальні або антиобліднювальні електричні схеми крил літаків. Традиційна схема отримання і розподілу електрики з газотурбінного літакового двигуна показана на Фіг.3. Два генератори 111а, 111b (або більша їх кількість, що передбачається в цілях надмірності або оптимізації генерації електрики, залежно від міркувань застосування) встановлено на допоміжному редукторі 113, який механічно зв'язаний з валом турбіни двигуна. Генератори 111а, 111b, як правило, є стартерами-генераторами (С/Г), що містять синхронний генератор, який зв'язаний із збудженням і який подає напругу змінного струму на частоті, яка змінюється залежно від швидкості двигуна, вузол збудження і синхронний генератор, керований з можливістю роботи в режимі синхронного електродвигуна під час запуску турбіни. Напруги змінного струму, що подаються генераторами 111а, 111b, передаються по лініях 115а, 115b в електричну мережу 117 для розподілу електрики на борту літака, яка називається "бортовою мережею". Схема 119 бортової мережі, сполучена з лініями 115а, 115b, подає змінний струм (АС) з регульованою напругою змінного струму, яка, як правило, знаходиться на рівні 115 вольт змінного струму (115V АС) або 230V АС, по одній або декількох шинах розподілу. Схема 119 також живить перетворювач 121 напруги, який подає регульовану напругу постійного струму (DC), яка, як правило, знаходиться на рівні 270 вольт постійного струму (V DC) або ±270V DC по одній або декількох шинах. Напруги, що подаються схемами 119 і 121, живлять різні електричні навантаження на борту літака, які знаходяться головним чином в зоні його фюзеляжу. Зв'язаний з двигуном повністю автономний блок 143 управління двигуном (БУД) живиться за допомогою генератора 127, такого, як генератор з постійними магнітами або генератор змінного струму з постійними магнітами (ГЗСПМ), встанов 94714 4 лений на редукторі 113. БУД 143 також сполучений з однією із схем 119, 121, наприклад, із схемою 119 джерела регульованої напруги змінного струму, гарантуючи її електроживлення до тих пір, поки двигун не досягне швидкості, яка виявиться достатньою для забезпечення подачі необхідної електрики за допомогою ГЗСПМ 127, або у разі відмови ГЗСПМ. БУД 143 споживає одержувану електрику для забезпечення роботи своїх компонентів і для збудження різних елементів двигуна, таких, як датчики або зонди, виконавчі механізми або клапани рульового управління, які вимагають електричної потужності в обмежених кількостях. В даний час існує тенденція до все більшої і більшої заміни гідравлічної енергії електричною енергією для приведення в дію різних елементів електричного устаткування у двигуні літального апарата або в його оточенні. Наприклад, деякі літаки оснащені реверсами 147 тяги з електричним приводом. Таким чином, схема включає перетворювачі 133 напруги змінного струму у напругу постійного струму, що мають входи, сполучені з бортовою мережею 117 безпосередньо через лінії 145, 149, 151 електроживлення, що мають виходи, сполучені з такими реверсами 147 тяги, а також із статичним устаткуванням, таким, як схеми 153, 155 для видалення льоду з гондоли двигуна і крила, несучого двигун. Подача електрики з мережі на борту літального апарата до різних навантажень зовні фюзеляжу за допомогою ліній електроживлення, які повинні бути виконані дуже надійними і повинні бути ізольованими лініями, вага і об'єм яких значні, обумовлюють ризик того, що розміри стануть чинником визначальним або навіть забороняючим, якщо кількість живленого устаткування збільшується, а сама подача є джерелом електричних втрат, якими не можна нехтувати. Задача винаходу полягає в тому, щоб розробити схему електричного енергопостачання, яка не характеризується згаданим недоліком і яка гарантує живлення великої кількості одиниць електричного устаткування в двигуні літального апарата і/або в його оточенні. Ця задача вирішується за допомогою схеми електричного енергопостачання на літальному апараті, яка містить мережу для розподілу електрики на борту літального апарата і живлення електричного устаткування, що знаходиться в двигуні літального апарата або в оточенні згаданого двигуна, причому згадане електричне устаткування містить навантаження гондоли, сполучені з шиною розподілу напруги постійного струму, при цьому згадана шина сполучена зі схемою перетворювача напруги, живленою згаданою розподільною мережею, і згадана схема енергопостачання додатково містить генератор енергопостачання, вбудований у двигун літального апарата для живлення протиобліднювальної схеми, а згадана протиобліднювальна схема містить щонайменше один електричний опір для розсіювання електрики, який, по можливості, повертається у шину розподілу напруги постійного струму щонайменше деякими з навантажень гондоли. Таким чином, схема згідно з винаходом, за 5 94714 6 безпечена можливістю зменшити довжину кабелю із згаданим входом для перетворення напруги для передачі електрики в протиобліднювальну змінного струму, що подається мережею розподілу схему. Крім того, кабель, що передає електрику з електрики, у напругу постійного струму, і мережі розподілу електрики на борту літака, може - перемикач для подачі напруги, що подається мати малий діаметр. Це дає можливість оптимізузгаданим перетворювачем, в шину розподілу навати вагу і об'єм кабелів. Крім цього, протиоблідпруги постійного струму. нювальна схема не накладає ніяких регулювальТаким чином, схема дає можливість мати заних обмежень, і тому генератор енергопостачання хищений електричний вузол, що знаходиться в може мати конфігурацію, яка проста, є стійкою до оточенні двигуна, для живлення навантажень, зовнішніх дій, компактна і обумовлює малу вагу. вбудованих у двигун або розташованих в його Крім цього, немає необхідності мати електричний оточенні, при цьому для гарантії наявності електопір, що призначається виключно для розсіювання рики в електричній мережі двигуна є лише одна електрики, яка може бути повернена в шину розланка, що зв'язує з електричною мережею на борподілу напруги постійного струму електричними ту літального апарата. Крім того, перетворювач виконавчими механізмами в гондолі. Це додатково може мати розміри, відповідні всьому електричнозменшує вагу і гарантує економію електрики. му устаткуванню, за винятком протиобліднювальЗгадана протиобліднювальна схема переважного устаткування, що приводить до зменшення но сполучена безпосередньо із згаданим генерагабаритів перетворювача. тором енергопостачання для отримання напруги Винахід також забезпечує створення літальнозмінного струму. го апарату, що включає вищеописану схему енерТаким чином, схема згідно з винаходом гарангопостачання. тує, що протиобліднювальна схема (яка є чисто Винахід очевидний з нижченаведеного опису, резистивною) отримає напругу змінного струму що приводиться як необмежувальний приклад з без перетворення напруги змінного струму в напосиланнями на прикладені креслення, на яких: пругу постійного струму, що гарантує зменшення Фіг.1 - істотно спрощений вигляд системи згідвтрат потужності, а також зменшення габаритів і но з винаходом для електричного енергопоставаги схеми. чання устаткування і управління ним у двигуні ліЗгідно з іншим аспектом даного винаходу, згатального апарата і в його оточенні; даний генератор енергопостачання є спеціалізоФіг.2 - більш докладний вигляд устаткування ваним генератором з фазним ротором. пристрою електричного енергопостачання згідно з Тому генератор енергопостачання виявляєтьФіг.1; і ся простим і стійким до зовнішніх дій. Фіг.3 - описане вище, істотно спрощене предСхема енергопостачання переважно включає ставлення відомої схеми для вироблення і розпогенератор з постійними магнітами (генератор змінділу електрики на літальному апараті. ного струму з постійними магнітами ГЗСПМ), меДокладний опис варіантів здійснення винаходу ханічно зв'язаний із згаданим генератором енергоНа Фіг.1 представлена принципова схема елепостачання, причому згаданий генератор з ктричного енергопостачання і управління комплекпостійними магнітами виконаний з можливістю том 5 елементів електричного устаткування 5а і 5b живлення щонайменше одного блока управління у двигуні літального апарата і в його оточенні, зокдвигуном (БУД) для електронного регулювання рема, у зв'язку з газотурбінним літаковим двигуцього двигуна. ном. Таким чином, генератор з постійними магнітаСхема згідно з Фіг.1 містить щонайменше один ми (ГЗСПМ), що живить блок управління двигуном генератор 11, такий, як стартер-генератор (С/Г), (БУД) для електронного регулювання двигуна, встановлений на допоміжному редукторі (позначез'єднаний з генератором, що живить протиоблідному позицією 13), який механічно зв'язаний з ванювальну схему. лом турбіни двигуна (не показаний). Напруга змінЗгаданий щонайменше один блок управління ного струму, що подається генератором двигуном (БУД) переважно сполучений із згаданим (генераторами) 11 типу С/Г, передається по одній генератором з постійними магнітами для отриманабо декількох лініях 15 в електричну мережу 17 ня напруги змінного струму. Це гарантує спрощендля розподілу електрики на борту літака, що назиня схеми. вається "бортовою мережею". Схема 19 бортової Згаданий генератор з постійними магнітами мережі подає в одну або декілька шин розподілу переважно живить велику кількість блоків управнапругу змінного струму, яка, як правило, знахоління двигуном, причому живлення цих блоків диться на рівні 115V АС або 230V АС і має частоздійснюється, наприклад, через засіб сполучення. ту, яка змінюється залежно від швидкості обертанЗгідно з ознакою даного винаходу, генератор ня вала турбіни. Схема 19 також може енергопостачання є машиною з фазним ротором, здійснювати живлення перетворювача 21 напруги, а згаданий генератор з постійними магнітами відякий подає регульовану напругу постійного струму, повідає ступеню з постійними магнітами згаданої який, як правило, знаходиться на рівні 270V DC машини з фазним ротором. Таким чином, з'являабо ±270V DC по одній або декількох шинах. Нається можливість заощадити на щонайменше одпруги, що виробляються схемами 19 і 21, живлять ному вихідному валу допоміжного редуктора. різні електричні навантаження в зоні фюзеляжу Схема енергопостачання переважно включає: літака. - вхід, сполучений з мережею розподілу електЗгідно з винаходом схема енергопостачання рики, для отримання напруги змінного струму, при містить зв'язаний з двигуном (позначений позицією цьому згаданий перетворювач напруги сполучений 23) генератор 27 енергопостачання, вбудований у 7 94714 8 літаковий двигун для живлення схеми для антиобними магнітами відповідає ступеню з постійними ліднювальної системи гондоли (АСГ) двигуна, яка магнітами цієї машини з фазним ротором. позначається позицією 5а, яку також називають Крім того, схема енергопостачання включає протиобліднювальною, або схеми для видалення шину 35 постійного струму високої напруги (ПСВН) льоду з крила, несучого двигун. для розподілу напруги постійного струму і захищеЦе робить можливим укорочення довжини каний пристрій 29 енергопостачання, що створює белю, що подає електрику в протиобліднювальну частину мережі розподілу електрики, зв'язаної з схему 5а. Слід відзначити, що кабель, з'єднаний з двигуном (позначеним позицією 23). резистивною протиобліднювальною схемою 5а, Пристрій 29 енергопостачання має вхід 32, пемає діаметр, який є більшим у порівнянні з діаметремикач 33 і перетворювач 34 напругизмінного рами кабелів, сполучених з іншими елементами струму у напругу постійного струму. електричного устаткування. Таким чином, зменВхід 32 сполучений з мережею 17 розподілу шення довжини кабелю цього типу служить для електрики, а більш конкретно - зі схемою 19, для зменшення ваги і об'єму кабелів, необхідних для отримання напруги змінного струму. Перетворюпередачі електрики до навантажень, які є зовнішвач 34 напруги сполучений з входом 32 в цілях німи по відношенню до фюзеляжу. Крім того, оскіперетворення напруги змінного струму, що подальки протиобліднювальна схема 5а є чисто резисється мережею 17 розподілу електрики, у напругу тивною, вона не вимагає ніяких конкретних постійного струму. Крім того, перемикач 33 гаранрегулювальних обмежень, і тому генератор 27 тує подачу напруги з перетворювача 34 у шину 35 енергопостачання, наприклад, генератор того тирозподілу напруги постійного струму. пу, який має спеціалізований фазний ротор, може Таким чином, генератор 27 енергопостачання бути конфігурацією, яка є простою, стійкою до зовподає електричну енергію змінного струму у БУД нішніх дій, компактною і має малу вагу. 30, а ця енергія регулюється або змінюється залеКрім цього, протиобліднювальна схема 5а можно від швидкості двигуна. Крім того, перемикач же бути сполучена безпосередньо з генератором 33 гарантує з'єднання БУД 30 безпосередньо че27 енергопостачання, щоб одержувати напругу рез пристрої 29 енергопостачання і схеми 31 спозмінного струму. Таким чином, немає необхідності лучення зі схемою 19 напруги змінного струму по мати перетворювач напруги для перетворення лінії 16 з метою здійснення правильного енергопонапруги змінного струму у напругу постійного стачання до тих пір, поки двигун не досягне швидструму. Це служить цілям зменшення втрат потукості, яка виявиться достатньою для забезпечення жності, а також зменшення габаритів і маси схеми подачі необхідної електрики за допомогою генераенергопостачання. тора 27 енергопостачання. Крім того, з генератором 27 енергопостачання Ця конфігурація дозволяє отримати захищетакож сполучений щонайменше один блок 30 ний вузол електричного енергопостачання. Генеуправління двигуном (БУД). ратор 27 енергопостачання подає напругу змінного БУД 30 переважно одержує напругу змінного струму безпосередньо в устаткування 5а для виструму з генератора 27 енергопостачання. Цей далення льоду з гондоли двигуна або з крила. На генератор подає в БУД 30 змінний струм, який відміну від цього, та частина електричного устатможна регулювати або змінювати залежно від кування, яка відповідає навантаженням 5b гондошвидкості двигуна. Крім того, БУД 30 також може ли, сполучена з шиною 35 розподілу напруги посбути сполучений зі схемою 19 напруги змінного тійного струму. струму лінією 16, гарантуючи відповідне енергопоБільш конкретно, протиобліднювальна схема стачання цієї схеми до тих пір, поки двигун не до(протиобліднювальні схеми) 5а сполучена (сполусягне швидкості, яка виявиться достатньою для чені) з генератором 27 енергопостачання безпосезабезпечення подачі необхідної електричної енерредньо через модуль 47а енергопостачання прогії за допомогою генератора 27 енергопостачання. тиобліднювальної схеми (протиобліднювальних Крім цього, схема 19 також живить комплект 5b схем), який включає перемикач і пристрій захисту, електричного устаткування, відповідний навантакерований центральним блоком 51 управління або женням в гондолі. БУД 30. На Фіг.2 більш детально показаний варіант Протиобліднювальна схема також включає здійснення схеми електричного енергопостачання щонайменше один електричний опір 61 для розсізгідно з винаходом. ювання електрики, яка може бути повернена в В даному прикладі схема енергопостачання шину 35 розподілу напруги постійного струму щомістить генератор 28 з постійними магнітами (генайменше деякими з навантажень 5b гондоли. нератор змінного струму з постійними магнітами, Можливе повернення електрики в шину 35 розпоГЗСПМ), механічно зв'язаний з генератором 27 ділу напруги постійного струму позначено позиціенергопостачання. Генератор 28 з постійними маєю 63. Розсіювання цієї електричної енергії електгнітами, який зв'язаний з генератором 27 енергоричним опором 61 стає можливим за рахунок постачання, призначений для живлення одного з'єднання 65 між шиною 35 розподілу напруги посабо декількох БУД 30. Більш конкретно, генератор тійного струму і електричним опором 61. 28 з постійними магнітами живить декілька БУД 30 Крім того, шина 35 живить модуль 47b енергобезпосередньо через схеми 31 сполучення. постачання гондоли разом з пристроєм управлінЯк приклад відзначимо можливість економії ня, що включає центральний блок 51 управління. вихідного вала допоміжного редуктора, для чого В даному прикладі модулями 47а, 47b енергогенератор 27 енергопостачання виконаний як мапостачання управляє центральний блок 51 управшина з фазним ротором, а генератор 28 з постійління. Він сполучений із зв'язаними датчиками (не 9 94714 10 показані), щонайменше з деякими одиницями елечання, яке виявляється захищеним за допомогою ктричного устаткування, а також сполучений з БУД з'єднання 16 з мережею на борту літака, а також 30. Модуль 47b енергопостачання гондоли зв'язаробить можливим сумісне використовування елекний з електричним устаткуванням 5b в гондолі. тричної енергії, що подається. Модуль 47b енергопостачання гондоли містить Напруга постійного струму, яка подається по інвертування 53 і комутуючу схему 55. Інвертуваншині 35 (або, можливо, по шинах 35), може бути ня 53 служить для подачі напруги змінного струму регульованою напругою, наприклад регульованою в електричне устаткування 5b, причому напруга до досягнення номінального значення 270V DC змінного струму виходить з напруги постійного або ±270V DC, при цьому регулювання забезпечуструму, що подається шиною 35, а комутуюча ється схемою перетворювача напруги змінного схема 55 служить для включення одиниць електструму у напругу постійного струму. В одному варичного устаткування 5b. Центральний блок 51 ріанті напруга постійного струму, що подається управління управляє модулем 47b, а зокрема безпосередньо через шину (шини) 35, не вимагає комутуючою схемою 55, забезпечуючи включення регулювання, і тоді прийнятний діапазон зміни кожного елемента устаткування 5b залежно від відносно номінального значення, зокрема, залежінформації, одержуваної з БУД 30 і/або датчиків, ний від змін напруг, що подаються схемою 19. зв'язаних з устаткуванням 5b. Винахід також забезпечує створення літальноСлід відзначити, що схема енергопостачання го апарата, який включає схему електричного енеможе включати два генератори 27 енергопостаргопостачання, містить мережу 17 розподілу елекчання і, можливо, дві шини 35 розподілу напруги трики на борту літального апарата, що живить постійного струму, наприклад шини постійного електричне устаткування 5b, яке знаходиться у струму високої напруги (ПСВН). двигуні літального апарата або в оточенні двигуна, Таким чином, використовування двох генераі генератор 27 енергопостачання, вбудований у торів дає можливість пом'якшити відмову одного двигун літального апарата для енергопостачання генератора, зберігаючи при цьому енергопостапротиобліднювальної схеми 5а. Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601