现代飞机直流电源中电压调节、反流保护、过压和过励磁保护等控制保护功能已经由微型计算机管理的发电机控制器(简称GCU)来完成。GCU不仅提高了控制保护性能,还增加了其他功能。
20世纪60年代前飞机二次电源都使用升压机和变流机。升压机由直流电动机和直流发电机构成,两电机在--个壳体内,多数为共用电枢结构,即低压电枢绕组和高压电枢绕组放在同一电枢铁心的槽中,一侧为低压电动机的换向器,另侧为高压发电机的换向器,用于将低压直流电转换为高压直流电,供电子管无线电设备用电。变流机由直流电动机和交流发电机组合在一个壳体内,将低压直流电转为115/200 V、400 Hz三相或单相交流电,给陀螺仪供电的三相变流机输出为三相36V、400Hz交流电。变流机内有电动机转速调节器,使电机转速不变,从而使交流电频率固定在400Hz附近,还有电压调节器以使发电机输出电压保持恒定。因为陀螺仪的负载变化很小,故给陀螺仪供电的变流机的发电机都采用永磁发电机。现代飞机的二次电源都改用晶体管式静止变流器。晶体管变流器的优点是输出电能质量高,电能转换效率高,体积重量小,噪音小和寿命长。
飞机直流电源的突破是起动/发电机的应用。早期的飞机发动机的附件机匣上装两台电机:起动机和发电机。起动/发电机用一台电机实现了两台电机的功能,简化了飞机的电源和发动机起动系统。
早在20世纪70年代,美国就提出直流无刷起动发电机的研究课题,但没有成功。21世纪初,我国研制直流无刷起动/发电机成功,并用于某高空无人飞机。
由于28V直流起动/发电机的功率较小,为了加大起动时电机的功率,必须提高电机的转速,故在电机与发动机附件传动机匣间加人专门的双速传动机构,如图所示。双速传动机构由摩擦离合器、棘轮离合器、滚棒离合器和齿轮减速器等构成。发电工作时,滚棒离合器啮合,电机与附件机匣转速比小于1,使发电机转速低于发动机转速。起动发动机工作时,棘轮离合器啮合,滚棒离合器自动脱开,电机转速高于发动机转速,从而加大了电动机作用于发动机上的转矩,实现了小的电机起动大功率的发动机。