CE525CJ1飞机电源系统的动态响应分析

刘畅

摘 要：电源系统作为最为重要的系统之一，在飞机正常的运转过程中，起着至关重要的作用。CE525CJ1飞机的电源系统，通过一些电气部件，实现了电能的产生、调节、控制和显示。本文以CE525CJ1飞机电源系统为研究对象，对整个电源系统的组成、动态响应以及一般故障进行详细分析，以期为行业维护人员了解电源系统，有效预测故障，高效排除故障提供参考借鉴。

关键词：电源系统概述;系统动态研究;一般故障分析

一、电源系统的概述

CE525CJ1飞机的电源系统是一个直流电源系统，主要部件包括：1个镍镉电瓶、2台起动发电机、2个发电机控制组件、1个后部电源盒以及一些控制电门、显示装置等。

CE525CJ1飞机电源系统的控制和保护，由发动机控制组件以及一些断路器、继电器、限流器来实现。保护装置的作用，是当电源系统发生故障时，切断发电机的励磁和输出。典型保护项目有过压、过流、反流、过载等。

二、电源系统的组成

（1）镍镉电瓶

CE525CJ1飞机上装有一块24V、28A？h的镍镉电瓶。电瓶由20个单元电池串联组成。电瓶正极为氢氧化镍，负极为镉板，电解液为氢氧化钾水溶液。

（2）起动发电机

CE525CJ1飞机的直流电，主要由安装在左、右发动机上的两台起动发电机提供。起动发电机的额定输出电压为30V，额定电流300A，可承受2min左右超过50%的过载。

（3）发电机控制组件GCU

CE525CJ1飞机给每台起动发电机都配置了一部发电机控制组件GCU，安装在尾行李舱内。发电机发出的电，经GCU调节后稳定在29V。

（4）PCB板和电源接线盒

CE525CJ1飞机采用多个不同系统的PCB板，实现了对各自系统的逻辑控制。这些PCB板被装在不同位置的几个接线盒内。

三、电源系统动态响应分析

（1）当电瓶接入电网时

电瓶给热电瓶汇流条供电;热电瓶汇流条给电瓶继电器，左、右起动汇流条，左、右起动PCBK2继电器供电。

（2）当电瓶开关放置在BATT.位

左、右起动PCBPIN16接地，使PCBK2继电器闭合;热电瓶汇流条通过左、右起动PCBPIN19分别给左、右PAL供电;PAL使左、右起动PCBPIN17接地，从而使电瓶继电器吸合;电能从热电瓶汇流条通过电瓶继电器，连接到交输汇流条。

（3）机载电瓶起动发动机（以右发为例）

①电瓶开关放在BATT位，按下RH START SWITCH，PCBK1继电器初始通电，闭合触点。从而使：电能从热电瓶汇流条经过右起动PCBPIN10，传递给右GCUPinA，同时电能还传递给燃油PCBPIN7，驾驶舱顶部泛光灯，以及点火PCBPIN5;右起动PCBPIN21，22之间短接，断开右GCU内部的地面故障检测电路;

②电能从右GCUPinA输入，从PinJ，L输出，输出到右起动PCBPIN3，4;接收到来自PIN3电能的PAL，使PIN6接地，从而使右起动继电器吸合;同时，右起动继电器电路和右起动PCBK1继电器电路锁定为ON。

（4）当发动机转速到大约40%N2时，起动机转为发电机模式（以右发为例）

①起动结束

速度传感单极子给右GCU的PinX，Y提供输入;右GCU逻辑中断PinJ输出;此时，右起动PCBPIN3无输入，这导致：右起动PCBK1继电器断电，触点分离;右起动PCBPIN6口无地信号，起动继电器断开;

②发电模式

当Gen.Switch放在ON位时：电能提供给右起动PCBPIN12;右起动PCBPIN4，12共同作用，给PIN14提供地信号，从而使电源继电器吸合;

③右起动PCBPIN18的输入，给PAL提供发电机电能。

（5）发电机辅助起动（以左发为例）

①飞机在空中，空地逻辑给左、右起动PCBPIN7提供地信号;右起动发电机处于发电机状态，右GCU的PinL的输出加载到左PCBPIN15;

②按下LH START SWITCH，使：左起动PCBPIN23接地，PIN17无接地信号;左起动PCBK1继电器初始通电;左起动PCBPAL的输出，使左起动PCBK1继电器触点闭合，从而使：电能从热电瓶汇流条经过左起动PCBPIN10，传递给左GCUPinA，驾驶舱顶部泛光灯，点火PCBPIN5，同时电能还传递给燃油PCBPIN7，使燃油泵处于ON位;左起动PCBPIN21，22之间短接，断开左GCU内部的地面故障检测电路;

③电能从左GCUPinA输入，从PinJ，L输出，输出到左起动PCBPIN3，4和右起动PCBPIN5，15;从左起动PCBPIN3输入的电能：在PIN37无输入后，使PIN6接地;使左起动继电器电路和左起动PCBK1继电器电路锁定为ON;

④右起动PCB在PIN5，15，4，12共同作用下：右起动PCBPIN17无地信号，从而断开电瓶继电器;当右起动PCBPIN37无输入时，使PIN6接地，从而右起动继电器闭合。

（6）空中启动（以左发发电机模式，起动右发为例）

①飞机处于空中时，左起动PCBPIN7无地信号，防止左起动继电器吸合;当右起动PCBPIN3，4，15和左起动PCBPIN4，12，5，15有输入，使各自端的PIN17无地信号时：电瓶继电器断开;

②当按下RH START SWITCH后，右起动PCBK1继电器初始通电，闭合触点。从而使：电能从热电瓶汇流条经过右起动PCBPIN10，传递给右GCUPINA，同时电能还传递给燃油PCBPIN7，驾驶舱顶部泛光灯，以及点火PCBPIN5;右起动PCBPIN21，22之间短接，断开右GCU内部的地面故障检测电路;

③电能从右GCUPINA传递到PINJ，L，然后输送到右起动PCBPIN3，4;接收到来自右起动PCBPIN3电能的PAL，使PIN6接地，从而使右起动继电器闭合;同时，右动继电器电路和右起动PCBK1继电器电路锁定为ON。

四、电源系统一般故障分析

（1）主电瓶故障

主电瓶故障包括电瓶电压低、电瓶超温等故障。这类由于电瓶本身问题引起的故障，我们通常会选择更换主电瓶。

（2）起动故障

起动故障包括按压起动开关后无反应、起动困难、起动完成后起动开关常亮等故障。这类故障需结合电路图综合考虑，常见的故障原因包括：起动继电器损坏、起动继电器粘连、起动开关失效、起动发电机控制线路故障、起动发电机本身故障等。

（3）输配电故障

起动故障：包括发电机不发电、两台发电机输出电流不均衡、发电机失效等故障。这类故障主要是和发电机及GCU的状况有关，常见的故障原因包括：起动发电机故障、发电机的输出接线桩出现锈蚀、发电机励磁導线短路、发电机碳刷磨损超标、发电机碳刷防尘盖磨损导致短路击穿、GCU失效等。

（4）其它故障

电源系统常见的其它故障还包括：备用地平仪应急电源失效、电流表、电压表无指示或指示误差大、电瓶电门故障等等。

参考文献：

[1]张鹏.涡轮发动机飞机结构与系统（AV）[M].北京：清华大学出版社，2017.

[2]李自俊.Cessna525飞机培训教程（电子部分）[M].成都：西南交通大学出版社，2011（3）.

[3]Model 525 Maintenance Manual（Rev.20）.Cessna Aircraft Company.2008（11）.