航空電源發(fā)展史
航空電源的發(fā)展史是一段充滿技術(shù)創(chuàng)新與突破的過程,它緊密伴隨著航空工業(yè)的進(jìn)步而不斷發(fā)展。以下是對航空電源發(fā)展史更詳細(xì)、更具體的梳理:
一、早期發(fā)展階段:低壓直流電源系統(tǒng)
起始時間:
最早可追溯到1914年,當(dāng)時**臺航空直流發(fā)電機(jī)被應(yīng)用于飛機(jī)上,標(biāo)志著航空電源系統(tǒng)的誕生。
發(fā)展歷程:
早期的低壓直流電源系統(tǒng)額定電壓較低,通常為6V或12V。
隨著航空技術(shù)的不斷進(jìn)步,額定電壓逐漸提高到28V,并一直沿用至今。
特點(diǎn):
直流電源系統(tǒng)具有簡單可靠的特點(diǎn),但其工作轉(zhuǎn)速、電機(jī)最大功率以及工作高度都受到一定限制。
電刷與換向器的存在限制了電機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而也限制了電機(jī)的最大容量。
主要應(yīng)用于早期耗電功率不大的飛機(jī)。
二、交流電源系統(tǒng)階段
恒速恒頻交流電源系統(tǒng)
起始時間:
1946年,美國發(fā)明了機(jī)械液壓恒速傳動裝置,開啟了航空恒速恒頻交流電源的新篇章。
發(fā)展歷程:
恒速傳動裝置能夠?qū)l(fā)動機(jī)的變化速度轉(zhuǎn)換為恒速,從而驅(qū)動交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生恒頻交流電(通常為400Hz,電壓為115/200V)。
此后,組合傳動發(fā)電裝置(IDG)得到廣泛應(yīng)用,使得恒速恒頻交流電源系統(tǒng)更加緊湊、高效。
特點(diǎn):
容量大、重量輕、工作可靠,成為高性能、高用電量飛機(jī)的**。
但恒速傳動裝置是精密液壓機(jī)械,生產(chǎn)制造和使用維護(hù)相對復(fù)雜。
2. 變速恒頻交流電源系統(tǒng)
起始時間:
20世紀(jì)50年代末,隨著功率半導(dǎo)體器件的出現(xiàn),人們開始研究用電子變頻器來代替恒速傳動裝置。
1972年,**套20千伏·安變速恒頻交流電源裝機(jī)使用,主要應(yīng)用在先進(jìn)的殲擊機(jī)上。
發(fā)展歷程:
變速恒頻交流電源系統(tǒng)由航空發(fā)動機(jī)直接傳動的無刷交流發(fā)電機(jī)和頻率變換器構(gòu)成。
頻率變換器將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的變頻交流電轉(zhuǎn)換為恒頻交流電,提高了電能轉(zhuǎn)換效率和質(zhì)量。
特點(diǎn):
電能轉(zhuǎn)換率高,電能質(zhì)量高,無頻率暫態(tài)過程。
電力電子變換器安裝位置靈活,便于維護(hù)。
但由于采用電力電子器件,其過載能力和環(huán)境適應(yīng)能力相對較弱。
3. 變頻交流電源系統(tǒng)
起始時間:
變頻交流電源系統(tǒng)是最早在飛機(jī)上使用的交流電源系統(tǒng)之一。
特點(diǎn):
輸出交流電源頻率為360Hz~800Hz,稱為寬變頻電源。
適用于對供電質(zhì)量要求不高的機(jī)載用電設(shè)備,如電加熱除冰等負(fù)載。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,但供電質(zhì)量不如恒速恒頻和變速恒頻交流電源系統(tǒng)。
三、高壓直流電源系統(tǒng)階段
起始時間:
進(jìn)入21世紀(jì)以來,隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,高壓直流電源系統(tǒng)開始受到關(guān)注并應(yīng)用于部分飛機(jī)。
特點(diǎn):
額定電壓通常為270V,具有低壓直流電源系統(tǒng)和交流電源系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。
效率高、重量輕、并聯(lián)和配電簡便、易實(shí)現(xiàn)不中斷供電、抗干擾能力強(qiáng)。
不需要恒速傳動裝置,因此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)、維護(hù)方便。
但電路開關(guān)器件、電能變換裝置、功率轉(zhuǎn)換裝置及無刷直流電動機(jī)等相對復(fù)雜,對技術(shù)要求較高。
四、未來發(fā)展趨勢
隨著多電飛機(jī)和全電飛機(jī)的發(fā)展,航空電源系統(tǒng)正朝著更加高效、可靠、智能、環(huán)保的方向發(fā)展。未來,高壓直流電源系統(tǒng)、混合電源系統(tǒng)以及基于新型電力電子技術(shù)的電源系統(tǒng)有望得到更廣泛的應(yīng)用。同時,隨著全球能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重,新能源和清潔能源在航空電源系統(tǒng)中的應(yīng)用也將成為重要的發(fā)展趨勢。