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飞机电气设备的工作条件

来源:www.cnsspc.com 作者:韦克威科技 时间:2022-04-27 10:53:24 点击:59次

飞机电气设备的工作条件与地面工业设备的工作条件相差很大,主要表现在三个方面:气候不同、机械因素不同、化学和核因素不同。

飞机飞行时,气候因素不断地变化,且变化速度很快。飞机停在地面,热带和夏天的机场温度在+50 °C,甚至更高;寒带或冬天的温度在一60~0 °C。飞机飞行时,在0~11 km的对流层内,气温随高度的增加而降低;11~30 km的同温层,温度为一56°C;30~40 km为平流层,温度约0 °C;50~80 km为中间层,气温在0°C以下。

高度的变化,带来大气温度的变化、大气压力、大气成分、大气密度和大气含水量也均变化。飞机的飞行还带来大气沙尘的变化、大气盐雾的变化。

飞机的起飞着陆、特技飞行、超声速和高超声速飞行、武器的投放还会带来很大的机械负荷和热负荷。活塞发动机的振动频率在5~500Hz范围内变化,喷气发动机的振动频率则可高达2 000 Hz, 振动加速度达重力加速度的数倍至数十倍。冲击也是航空电气设备经常碰到的机械负荷。安装在发动机上的电气设备不仅受到振动和冲击负荷,它的环境温度也相当高,发动机工作的热量很容易传到电气设备,发动机内装的起动/发电机的工作环境温度则更高,达300~400°C。超声速和高超声速飞行迎面气体急剧压缩导致机体温度的升高。

蓄电池的电解液、电池化学反应时生成的气体,燃油、液压油和滑油的油液和气体,也对电气设备的工作带来危害。电磁辐射有红外线、紫外线、X射线和y射线等,高能粒子辐射有a射线、β射线、电子流和中子流等,都会对飞机电气设备带来影响。

现代飞机特别是特种飞机,和强电磁场直接相关。飞机飞行时还会受到雷电的冲击。空天飞机不仅能在大气层中飞行,能在几十至上百公里高的临近空间飞行,还可像卫星那样绕地球轨道运行,出现失重状态。空天飞机内的电气设备既受大气层内环境的影响,还受大气层外环境的作用。

飞机飞行时,气候条件、机械因素、化学和核因素、电磁环境在不断变化之中,对飞机电气设备的影响也各不相同,要精确地确定影响的程度是十分困难的,但是准确地估计到影响的性质、对电气设备危害的程度和应采取的对策是十分必要的。这就是航空电气设备研发过程和工作过程中不同于地面工业用设备的地方。在航空电气产品研制过程中,必须进行各种环境适应性试验,如高低温试验、温度冲击试验、高空试验、盐雾和霉菌试验,振动、冲击和加速度试验,以及电磁兼容性试验和多因素复合试验等。

直流电机在高空工作时因空气密度降低,空气中含水量减小会导致电刷磨损加快,换向火花加大,甚至在换向器上出现环火,因此高压有刷电机不宜在高空工作。迎面气流冷却的直流和交流发电机的额定功率随飞机飞行高度和速度的变化而改变。在对流层 ,飞行高度升高,空气密度降低,但空气温度也同时降低,它们对电机散热的影响有负有正。在同温层,大气温度几乎不变,而密度则随高度增加而下降,散热条件相应地恶化。直流和交流电机在潮湿的环境中工作,绝缘电阻和绝缘强度会降低,在盐雾环境下工作,金属会腐蚀加剧。沙尘进入电机内部会降低绝缘性能,加快轴承磨损,加快电刷和换向器的磨损。

继电器、接触器和电磁阀等电磁电器也受工作环境的影响。环境温度的变化使工作线圈电阻变化,弹簧弹性变化,使电器的接通电压和释放电压发生变化。高空大气稀薄,触点电弧不易熄灭,会导致触点烧蚀加重,继电器和接触器必须考虑振动、冲击和加速度对其运动部分的影响,防止触点电器误动作。平衡式继电器就是一种能防止在振动和加速度下误动作的继电器,其运动部分不会因加速度而改变工作位置。

飞机电气设备的工作条件还和飞机种类的不同相关。民用飞机和军用飞机不同,飞机和直升机也不同。典型的例子是喷油冷却的飞机交流发电机,在民用飞机上,由于没有特技飞行和倒飞的工作状态,油冷电机的油可以置于电机底部的油池中用回油泵抽取;在战斗机中使用的喷油冷却电机就必须考虑特技飞行和倒飞时电机内腔油的抽取问题。高速旋转的油冷电机内腔绝对不能积油,一旦积油,在 1~2 min内,电机就会损坏。 空气冷却的发电机在固定翼飞机和直升机上的冷却条件不相同,固定翼飞机发电机可用迎面气流冷却;直升机的发电机则无法采用迎面气流冷却。

由此可见,随着航空科技的发展,飞机飞行的速度越来越快,飞行高度越来越高。与此同时,随着跨大气层空间飞行器的诞生与发展、多电飞机技术的发展,飞机电气设备的工作环境日益恶化。只有正确把握飞机电气设备的工作环境条件,才能研制成优良的飞机电气设备。

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