Пристрій електроживлення літального апарата

1. Пристрій електроживлення літального апарата, що містить принаймні перший електрогенератор (10, 10') для одержання електроенергії з приводом від двигуна літального апарата, мережу (22) розподілу електроенергії на борту літального апарата, з'єднану з першим електрогенератором лінією живлення за допомогою лінії (21, 21') електроживлення для одержання електричної напруги від першого генератора (10, 10'), принаймні другий електрогенератор (26, 26') для генерування електроенергії з приводом від двигуна літального апарата, і електричну мережу (28) двигуна літального апарата, відмінну від бортової мережі (22) літального апарата і призначену для живлення електроенергією електричного устаткування двигуна літального апарата і/або оснащення двигуна, при цьому електрична мережа (28) двигуна містить 2 (19) 1 3 92726 4 9. Пристрій за будь-яким з пп. 1-8, який відрізнями блока (30) живлення, при цьому комутатори ється тим, що електричне устаткування містить (32, 33, 36; 32, 33', 36') подають на першу і другу розподільні шини напруги від перетворювачів (35, протиобліднювальний ланцюг капота двигуна. 35'), з'єднаних із другим і третім входами, або на10. Пристрій за будь-яким з пп. 1-9 для авіаційного двигуна, який відрізняється тим, що електричне пругу від першого входу. 7. Пристрій за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняустаткування містить протиобліднювальний ланється тим, що кожний другий генератор (26, 26') є цюг для крила, що несе двигун. генератором напруги змінного струму на постійних 11. Пристрій за будь-яким з пп. 1-10 для газотурбінного авіаційного двигуна, який відрізняється магнітах. 8. Пристрій за будь-яким з пп. 1-7, який відрізнятим, що електричне устаткування містить електється тим, що електричне устаткування (62, 62', ромеханічні приводи електричних реверсорів тяги. 62") містить електромеханічні приводи для зміни геометрії двигуна й електродвигунів насосів. Даний винахід стосується постачання електроенергією літального апарата і, зокрема, електроустаткування двигуна літального апарата і/або його оснащення. Винахід може бути використаний для авіаційних двигунів, зокрема газотурбінних. Винахід застосовний також до двигунів вертольотів. Електроустаткування літального апарата та його оснащення має не тільки постачати енергією електроустаткування, необхідне для функціонування двигуна, але також забезпечувати функціонування електроустаткування кабіни літака, наприклад електричних протиобліднювальних ланцюгів або електромеханічних реверсорів тяги газотурбінних авіаційних двигунів, установлених на несучій поверхні крила, а також, наприклад, протиобліднювальних ланцюгів або протиобліднювачів крила літака. Традиційна схема генерування й розподілу електроенергії двигуном газотурбінного літака представлена на Фіг. 1. Два генератори 1, 1’ (їх може бути більше для резервування або оптимізації генерування електричної потужності відповідно до розглянутого використання) установлені на коробці передач або коробці із зубчастим колесом допоміжного приводу AGB (Accessory Gear Box), який механічно зв’язаний з валом турбіни двигуна. Генератори виконані у вигляді стартерів-генераторів, або S/G, що містять синхронний генератор, зв’язаний із збуджувачем і призначений для постачання змінною напругою зі змінною частотою в залежності від режиму двигуна, при цьому збуджувач і синхронний генератор запускаються синхронно із запуском турбіни. Змінні напруги, видавані генераторами 1, 1’, показані лініями 2, 2’ електричної мережі 3 розподілу електричної енергії на борту літака. Схема 4 бортової мережі літака, з’єднана з лініями 2, 2’, виробляє напругу змінного струму, звичайно 115В або 230В, і подає її на одну або кілька розподільних шин. Схема 4 живить також перетворювач напруги 5, що подає напругу постійного струму 270В або +/- 270В на одну або кілька шин. Напруги, які виробляють схеми 4 і 5, живлять різні електричні навантаження на борту літака, тобто всередині фюзеляжу. Що стосується двигуна, то блок 6 контролю двигуна живиться від генератора на постійних ма гнітах 7, установленого на коробці допоміжного приводу. Блок контролю з’єднаний з однією із шин 4, 5, наприклад, із шиною 4 напруги змінного струму, щоб живитися точною напругою, оскільки достатній руховий режим не завжди забезпечує одержання від двигуна на постійних магнітах необхідної електроенергії, або коли останній несправний. Блок контролю використовує одержувану електроенергію для функціонування своїх елементів і живлення таких елементів двигуна, як зонди або датчики, приводні механізми або сервоклапани, що споживають невелику електричну потужність. В даний час має місце зростаюча тенденція заміщати електроенергію гідравлічною енергією для приведення в дію різного електроустаткування двигуна літального апарата та його оснащення. Так, деякі літаки обладнані реверсорами тяги з електроприводом, при цьому шина електроживлення 8 має з’єднувати бортову шину 3 літака з електричним реверсором тяги 9. Така лінія додається до ліній, необхідних для живлення стаціонарного устаткування, як-от ланцюги 12, 13 живлення протиобліднювачів корпуса двигуна і крил літака. Розводка електроенергії бортової мережі літального апарата до зовнішніх споживачів усередині фюзеляжу має бути ретельною, безпечною та ізольованою, при цьому вона має велику масу й розміри, тим більше, якщо кількість устаткування, що живиться, збільшується. Технічною задачею даного винаходу є створення пристрою електроживлення, у якому усунуті зазначені недоліки, і який забезпечує живлення великої кількості електроустаткування двигуна літального апарата і його оснащення. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій електроживлення літального апарата містить: - перший електрогенератор, приводом якого є двигун літального апарата, - мережу розподілу електроенергії на борту літального апарата, зв’язану з першим електрогенератором лінією живлення для одержання електричної напруги, вироблюваної першим генератором, - другий генератор електроенергії, що приводиться в рух двигуном літального апарата, - електричну мережу двигуна літального апарата, відмінну від бортової мережі й призначену для живлення електроенергією устаткування, роз 5 92726 6 міщеного в двигуні літального апарата, при цьому Фіг. 2 - загальна схема системи живлення й електрична мережа двигуна містить керування устаткуванням двигуна літального апа- розподільну шину напруги постійного струму рата і його оснащення, відповідно до винаходу; для електроустаткування, і Фіг. 3 - детальніше зображення системи елек- блок живлення, перший вхід якого з’єднаний троживлення, що є частиною електричної мережі з бортовою мережею літального апарата для одедвигуна, відповідно до винаходу. ржання напруги від бортової мережі, другий вхід На Фіг. 2 представлена загальна схема систез’єднаний з другим генератором для одержання ми електроживлення й керування електроустаткувід нього електричної напруги, перетворювач наванням двигуна літального апарата і його оснапруги, зв’язаний з другим входом, і комутатор для щенням, зокрема, газотурбінного двигуна. подання на розподільну шину напруги з першого Система містить відомі один або два перших входу або одержуваної від перетворювача у функгенератори 10, 10’ типу S/G (стартер-генератор), ції від амплітуди напруги, видаваної другим генеустановлені на коробці передач 20 і механічно ратором. з’єднані з валом турбіни двигуна. Змінні напруги Пристрій відповідно до винаходу містить резегенераторів 10 і 10’, позначені лініями 21 і 21’, нарвний вузол електроенергії для забезпечення бездходять у мережу 22 розподілу електроенергії на печної роботи двигуна при живленні комплексних борту літака. Схема 23 бортової мережі 22 живить навантажень двигуна або розташованих на віддатакож одну або кілька шин розподілу напруги змінлі, при цьому одного зв’язку з електричною мереного струму, звичайно 115В або 230В, частота жею на борту літального апарата досить для заякого змінюється в залежності від швидкості обербезпечення резерву електричної потужності в тання вала турбіни. Схема 23 живить також схему електричній мережі двигуна, коли другий генераперетворювача 24 напруги, який подає постійну тор не справляється з навантаженням. Другий напругу, звичайно 270В або ±270В, на одну або генератор видає електричну напругу, точну або кілька шин. Напруги, вироблювані схемами 23 і 24, змінювану в залежності від режиму двигуна. Друживлять різні навантаження в зоні фюзеляжу літагий генератор може бути генератором змінного ка. струму на постійних магнітах. Ланцюг живлення Відносно двигуна 25, два других генератори може, крім того, містити перетворювач напруги, 26, 26’, таких як генератори на постійних магнітах, зв’язаний з першим входом, для перетворення забезпечують електроенергією змінного струму напруги, що надходить з бортової мережі літальпостійної величини або змінної залежно від режиного апарата, зокрема, коли ця напруга є змінною. му роботи двигуна, як блок 27 контролю двигуна, Принаймні один блок модулів з інверторами так і схему 30, що є частиною мережі 28 розподілу передбачений для подання напруги змінного струелектроенергії, вбудованої у двигун. Схема 28 або му на електричне устаткування. Розподільна шина електрична схема двигуна літального апарата ронапруги електричної мережі двигуна може бути зміщена у двигуні і відрізняється від бортової елешиною розподілу напруги постійного струму. ктричної мережі 22. Блок 27 контролю двигуна і Для резервування або оптимізації установки схема 30 живлення з’єднані зі схемою 23 змінної пристрій живлення може містити два других елекнапруги лінією 29, щоб живитися напругою точної трогенератори, що приводяться в дію двигуном і величини, оскільки достатній режим двигуна не з’єднані відповідно з першим виходом і другим може бути досягнутий для одержання електроеневиходом системи живлення, яка додатково містить ргії, вироблюваної генераторами 26, 26’. Живленперетворювач напруги, зв’язаний із третім входом, ня елементів блоку 27 контролю забезпечується перетворювачі напруги зв’язані відповідно з другенераторами. гим і третім входами і відповідно підключені до Схема 30 живлення подає постійну напругу на першого і другого виходів. У цьому випадку передві шини розподілу постійного струму 40, 40’ елекважно перший вхід з’єднаний з першим і другим тричної мережі двигуна 28, яка подає напругу в виходами системи живлення, а комутатор дозвосистему живлення й керування електричним усталяє подавати напруги на першу і другу розподільні ткуванням двигуна і/або його оснащення. шини від перетворювачів, зв’язаних з другим і треСистема живлення й керування містить модулі тім входами, або напругу, видавану першим переживлення, які можуть бути розділені на кілька частворювачем. тин 50, 50’, 50”, з’єднані з відповідними групами 60, Електричне устаткування може містити елект60’, 60” електричного устаткування 62, 62’, 62” черомеханічні приводи для зміни геометрії двигуна рез ланцюги 70, 70’, 70” комутації відповідно. Елета електродвигуни насосів, а також протиобліднюктричне устаткування, що містить, зокрема, електвальні ланцюги капота двигуна. В останньому виродвигуни насосів, приводи для зміни геометрії падку електроустаткування може містити протиобдвигуна літака або для реверсорів тяги, електропліднювальний ланцюг крил літака, що несуть ривідні трапи для пасажирів, резистивні ланцюги двигуни, а у випадку газотурбінного авіаційного протиобліднювачів - усі ці різновиди устаткування двигуна - електромеханічні приводи реверсора є частиною двигуна літального апарата або його електричної тяги. оснащення (капот, підсилюючі пілони й крила). Надалі винахід пояснюється описом кращих Модулі 52, 52’, 52” живлення блоків 50, 50’, варіантів утілення з посиланнями на супровідні 55”, як і ланцюги 70, 70’, 70” комутації керуються креслення, на яких: пристроєм керування, що містить центральний Фіг. 1 зображує відому схему генерування й блок 80 керування. Останній зв’язаний лініями 64, розподілу електроенергії в літальному апараті; 64’, 64” з відповідними датчиками, підключеними до деяких видів устаткування груп 60, 60’, 60”, і, 7 92726 8 крім того, зв’язаний з електронним блоком 27 конпостачають двигун літака недостатньою потужністролю. Живлення елементів центрального блоку тю, електронний блок 27 керування відкриває ко80 керування забезпечується генераторами 26, 26’ мутатор 36 і/або комутатор 36’, закриваючи відпотак само, як і елементів блоку 27 контролю. Модулі відно комутатор 32 і комутатор 33 і/або комутатор живлення 52, 52’, 52” містять інвертори, щоб за33’. Необхідна електроенергія надходить на шини безпечити устаткування 62, 62’, 62” груп 60, 60’, 40, 40’ від одного з генераторів і лінії 29, або тільки 60” напругою змінного струму, що знімається із від лінії 29. Поряд із блоком 30 живлення наявний шин 40, 40’ постійного струму. Центральний блок резервний блок живлення двигуна, з’єднаний із 80 керування керує модулями 52, 52’, 52” і ланцюшинами 40, 40’ і утворюючий локальний блок 28, гами 70, 70’, 70” комутації для активування кожнощо живить двигун і його оснащення і відрізняється го з видів устаткування 62, 62’, 62” залежно від від бортової мережі 22. Шини 40, 40’ живлять моінформації, одержуваної від блоку 27 керування дулі 50, 50’, 50”, а також центральний блок 80 кеі/або датчиків, зв’язаних з устаткуванням. Завдяки рування для забезпечення роботи електричного активуванню устаткування запускаються електроустаткування 62, 62’, 62”. У всякому разі, можливо двигуни, електро- або електромеханічні приводи, а живити один або кілька електричних пристроїв також здійснюється живлення резистивних нагрібезпосередньо з виходів генераторів 26, 26’, навальних систем. приклад, блоки протиобліднювачів капота двигуна Модулі живлення кожного блоку однакові, розабо крила, зв’язані з лінією 39 і підключені до виподіл модулів по блоках і устаткуванню і різних ходів генераторів 26, 26’ через відповідні комутагрупах здійснюється в залежності від необхідної тори 38, 38’. Комутатори 38, 38’ керуються електпотужності для оптимізації розмірів інверторів моронним блоком 29 керування для живлення лінії 39 дулів живлення. Кількість блоків модулів і груп у разі потреби. устаткування в розглянутому прикладі дорівнює Використання двох шин 40, 40’ окремо дозвотрьом. Вона може не дорівнювати 3, бути рівною ляє у випадку несправності однієї з них безперернавіть 1, якщо інвертори використані з потужністю, вно поставляти енергію споживачам. що підходить для всіх видів устаткування. Кожен Використання двох других генераторів 26, 26’ блок модулів може містити принаймні один резердозволяє у випадку несправності одного з них вний модуль як запасний. Ланцюги 70, 70’, 70” козберігати й розподіляти потужність на блок 29 бормутації керуються таким чином, щоб з’єднати котової мережі літака. Можливе використання одного жен блок однієї групи з модулем блоку, що другого генератора, що живить обидві шини 40, відповідає цій групі, а в разі потреби - з резервним 40” паралельно. модулем. Можливе також використання однієї шини, що Інші системи живлення й керування устаткуживиться двома паралельно включеними генераванням двигуна літака або його оснащення можуть торами або одним генератором, і, в разі потреби, бути прийняті при використанні енергії, одержувавід бортової мережі літака. ної із шин 40, 40’ через блок 30 живлення. Так, Напруга постійного струму, подавана по шинах деякі види устаткування можуть живитися напру40, 40’, може бути регульованою, наприклад, може гою постійного струму із шин 40, 40’. бути встановлене значення в 270В або +/-270В, На Фіг. 3 докладніше представлений блок 30 при цьому установка здійснюється перетворюваживлення. Перетворювач 31 змінної напруги посчами змінної напруги на постійну. тійно зв’язаний входом через комутатор 32 з перЯк варіант, напруга постійного струму на шишим входом блоку 30, з’єднаним з лінією 16. Два нах 40, 40’ може бути не точно встановленою, а інших перетворювачі 35, 35’ змінної напруги на коливатися в припустимих межах залежно від зміпостійну входами з’єднані відповідно з другим і ни напруги на генераторах 26, 26’. третім входами блоку 30 і одержують напруги У вищеописаному варіанті реалізації описаний змінного струму від генераторів 26, 26’ відповідно. пристрій живлення електроенергією літаків з газоВиходи перетворювачів 35, 35’ через комутатори турбінними двигунами блоком 30 живлення й аль36, 36’ з’єднані з шинами напруги постійного струтернативним пристроєм. Зазначена напруга живму 37, 37’, що живлять шини 40, 40’. Вихід перетлення є безперервною напругою, і немає ворювача 31 зв’язаний також із шинами 37, 37’ необхідності в перетворювачі змінної напруги на через відповідні комутатори 33, 33’. постійну на рівні блоку 30 живлення. ПеретворюЛанцюг комутації, утворений комутаторами 33, вач 31 може опустити або замінити постійну на33’, керується електронним блоком 27 керування пругу на постійну, якщо безперервна напруга, позалежно від напруг на виході генераторів 26, 26’. давана по шинах 40, 40’, відрізняється від мережі Коли генератори видають достатню електричну на борту літального апарата. потужність, комутатори 36, 36’ закриті, а комутатоВинахід може бути застосовний і до інших тири 32, 33, 33’ відкриті. Необхідна електроенергія пів літальних апаратів, зокрема вертольотів, і до подається на шини 40, 40’ від генераторів 26, 26’ інших типів оснащених двигунами засобів. відповідно. Коли один або інший генератор 26, 26’ 9 92726 10 11 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 92726 Підписне 12 Тираж 26 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