CN104554747B - 模块化装备中心分布式装备包装桁架 - Google Patents

模块化装备中心分布式装备包装桁架 Download PDF

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Abstract

本发明涉及模块化装备中心分布式装备包装桁架以及模块化桁架组装件，其被配置为放置在小型的或狭窄的空间(如交通工具的地板、侧壁或冠部内)内以便机械地并且电气地安装模块化装备中心(MEC)的系统组件。多个MEC被空间地分配遍及交通工具以服务装备负荷。模块化桁架组装件提供不同的电压等级以便供电给MEC的系统组件并且供电给装备负荷。在一种或多种配置中，所有或部分的模块化桁架组装件能够从交通工具中被移除以便修复或替换。

Description

模块化装备中心分布式装备包装桁架
技术领域
本文提出的实施例的领域被指向模块化交通工具机构，且更特别地，被指向用于安装和供电给分布式电力和数据飞行器机构的组件的支撑结构。
背景技术
大多数商用飞行器具有一个或多个集中的装备底座用于容纳电力和通信装备。自集中的装备底座遍及整个飞行器分配电力和数据从而控制飞行器内的所有功能。集中的装备底座彼此移位跨越飞行器内的一个或多个区段间断处。通常地，一个集中的装备底座在前部区段内，而另一个集中的装备底座在飞行器的后部区段内。
由主推进发动机驱动的发电机生成用于飞行器的三相初级电力。初级电力首先被路由到后部装备底座，并且然后通过飞行器到达前部装备底座。然后初级电力被集中配置为分配遍及到飞行器的其余部分以服务各种装备负荷。装备底座内的集中的总线电力控制单元控制遍及飞行器的所有电力功能。在集中转换之后，次级电力被路由到远程电力分配单元以服务遍及飞行器的装备负荷或者直接被路由到装备负荷。
飞行器所有的功能都依靠集中电力和通信装备。如果来自集中装备底座的任一电力或数据被切断，则接收装备进入备用状态，对于机组人员来说，该备用状态使得相应系统的状态变得难以确定。同样地，由于在高峰时间期间往返集中通信装备的高带宽需求，通信网络的基干必须是极大的。
复合材料飞行器不具有铝质机架以用作返回电流路径或网络。因此，不是必须添加线路的复杂网络以为所有的电路提供电流返回路径，就是必须添加专用返回线路以用于每个装备负荷。例如，必须添加沿着复合材料飞行器的长度纵向延伸并且横跨复合材料飞行器的宽度的导线。这种解决方案给复合材料飞行器增加了成本、制造和维护复杂度、增加的电压降以及不理想的重量。因而，通过使线路最小化而减少复合材料飞行器内的重量的尝试已经被复合材料飞行器中增加的避雷组件和其他原因的需要抵消。
传统飞行器的铝质机架(例如组成框架或蒙皮或其组合的组件)和飞行器的任何其他的导电金属结构被绑定到一起以形成用于将电压参考点返回到源分配接地点的电流返回网络。电流返回网络还提供避雷和人员安全保护通道。然而，在机架可由绝缘材料形成的复合材料飞行器内，从发电机到前部和后部装备底座、到远程电力分配单元和它们服务的装备负荷、以及通过电流返回网络回到前部装备底座的线路的路由创建了大型线路回路。在复合材料飞行器内，在某些条件下对飞行器的雷击期间，这种长的线路回路可以引起大电流。为了处理这种顾虑，线路回路可以被屏蔽，但是这种大型线路回路和它的屏蔽将不理想地在飞行器内贡献大量的重量。
商用飞行器可以按照分离的区段被制造，所述区段然后被连接到一起以装配成完整的飞行器。在飞行器内的各种系统可以具有跨越多个区段分布的组件。在区段被最终装配到一起之前，在区段内的许多组件被安装和测试以确认它们被正确装配。因此，为了测试和验证区段，还没有存在于建造序列中的部分系统必须被仿真。一旦已经测试了区段安装，就能够执行形成飞行器的区段的最终装配，所述最终装配将对发现的错误进行修复，在该阶段后，由于有限的可达性，纠正将会更困难。
在当今的飞行器内，最终装配是如此耗时的过程的一个原因是由于相邻区段间的大量的初级和次级电力连接和大量的数据连接。能够以更快的速率和顺序建造成完整的飞行器的飞行器可以通过在建造周期早期的功能性测试系统以及通过使飞行器线路的重量和复杂度最小化而被更迅速地填充，因而消除了对位于飞行器的其他部分内的某些装备进行仿真的需要，减少了跨越区段间断处的连接的数量，消除了集成面板。
本文的公开内容提出了关于这些和其他的考虑因素。
发明内容
应该意识到该发明内容被提供以用简化的形式介绍将在以下具体实施方式中被进一步描述的选择的概念。该发明内容不意在用于限制所要求保护的主题的范围。
根据本文公开的一个实施例，提供了用于交通工具的桁架组装件。桁架组装件包含被配置为电气地并且机械地安装用于交通工具的系统组件的安装结构。安装结构至少部分地在交通工具的支撑结构之间延伸并且被配置以便安装结构的不同部分提供用于交通工具内系统组件的不同电压等级。
根据本文公开的另一实施例，用于交通工具的桁架组装件被提供，所述桁架组装件包括至少部分地彼此重叠以将交通工具系统组件机械地且电气地互连到交通工具的第一安装结构和第二安装结构。第一和第二安装结构被电气地并且机械地彼此互连。每个第一和第二安装结构是导电的，并且适于携带相对于彼此不同的电力等级。桁架组装件至少部分地在交通工具的支撑结构之间延伸。
根据本文公开的又一实施例，用于交通工具的桁架组装件被提供，所述桁架组装件至少包括第一和第二网格。第一和第二网格为电气地且机械地耦接到该第一和第二网格的系统装备提供结构支撑。每个第一和第二网格包括在节点处被接合到其他片段以形成至少部分地在交通工具的支撑结构之间延伸的开放的网格单元模式的连接的片段。
此外，本公开包括根据以下条款所述的多个实施例：
条款1.一种用于交通工具的桁架组装件，其包括：
被配置为电气地且机械地安装用于交通工具的系统组件的安装结构，安装结构至少部分地在交通工具的支撑结构之间延伸，安装结构被配置以便不同的部分为交通工具内的系统组件提供不同的电压等级。
条款2.根据条款1所述的桁架组装件，其中所述安装结构的至少一部分是从交通工具的支撑结构可拆除的，以便所述安装结构的至少一部分在交通工具内是可替换的。
条款3.根据条款1所述的桁架组装件，其中所述安装结构限定部分模块化装备中心(MEC)。
条款4.根据条款3所述的桁架组装件，其中所述安装结构的至少一部分将电力从MEC的一部分传输到MEC的另一部分。
条款5.根据条款4所述的桁架组装件，其中所述一部分是初级MEC的高电力部分，并且所述另一部分是初级MEC的低电力部分。
条款6.根据条款5所述的桁架组装件，其中所述初级MEC的低电力部分向由初级MEC服务的装备负荷提供次级电力。
条款7.根据条款1所述的桁架组装件，其中所述安装结构的至少一部分向被安装到安装结构的至少一个系统组件提供数据通信。
条款8.根据条款1所述的桁架组装件，其中所述安装结构的分离部分被配置为向被安装到安装结构的系统组件提供分离的通信信道。
条款9.根据条款1所述的桁架组装件，其中所述安装结构包括多个结构元件，以便桁架组装件是模块化的。
条款10.根据条款9所述的桁架组装件，其中所述结构元件具有相似的形状。
条款11.根据条款9所述的桁架组装件，其中至少一对结构元件的至少一部分重叠。
条款12.根据条款11所述的桁架组装件，其中在一对结构元件重叠处限定至少一个电连接。
条款13.根据条款11所述的桁架组装件，其中在一对结构元件重叠处限定机械连接和电连接。
条款14.根据条款9所述的桁架组装件，其中至少一对结构元件的至少一部分以镜像关系重叠。
条款15.根据条款9所述的桁架组装件，其中所述结构元件是从彼此可拆除的，以便受损的结构元件可以被替换而不需要从交通工具中移除未受损的结构元件。
条款16.根据条款1所述的桁架组装件，其被安装在限定在交通工具的支撑结构之间的薄结构体积内。
条款17.根据条款1所述的桁架组装件，其中所述桁架组装件的至少一部分被配置为与交通工具的支撑结构的至少一部分一致。
条款18.根据条款17所述的桁架组装件，其中所述桁架组装件的至少一部分与飞行器的地板横梁的至少一部分一致。
条款19.根据条款1所述的桁架组装件，其中所述桁架组装件被配置为阻止烟雾进入交通工具的乘客区的屏障。
条款20.根据条款1所述的桁架组装件，其中所述桁架组装件被配置为阻止水接触安装到桁架组装件的电子器件的屏障。
条款21.根据条款1所述的桁架组装件，其中所述交通工具为飞行器并且桁架组装件被安装在乘客舱和货舱之间的地板内。
条款22.根据条款21所述的桁架组装件，其中被安装在地板内的桁架组装件上的系统组件被耦接到邻近桁架组装件的装备负荷。
条款23.根据条款22所述的桁架组装件，其中所述桁架组装件上的系统组件被耦接到乘客舱和货舱内的邻近桁架组装件的装备负荷。
条款24.根据条款1所述的桁架组装件，其中所述交通工具为飞行器并且桁架组装件被安装在邻近装备负荷的飞行器的侧壁内，并且被配置为对应于飞行器的机身的曲率。
条款25.根据条款1所述的桁架组装件，其中所述交通工具为飞行器，并且桁架组装件被配置为安装在飞行器的冠部内。
条款26.根据条款1所述的桁架组装件，其中所述交通工具为飞行器并且桁架组装件被安装在飞行器的邻近装备负荷的冠部内。
条款27.根据条款1所述的桁架组装件，其中所述交通工具为飞行器并且部分桁架组装件被配置为在飞行器的地板内的相邻的地板横梁之间延伸，并且另一部分桁架组装件被配置为在地板之下并且在支撑飞行器的地板的相邻的支柱之间延伸。
条款28.根据条款1所述的桁架组装件，其不暴露在所述桁架组装件和被安装在其上的线性可替换单元(LRU)之间的电力连接。
条款29.根据条款1所述的桁架组装件，其还包括条形码，其中耦接到安装到桁架组装件的系统装备的条形码阅读器被配置为从条形码读取关于交通工具的数据。
条款30.一种用于交通工具的桁架组装件，其包括至少部分地彼此重叠以机械地且电气地将交通工具系统组件互连到交通工具的第一安装结构和第二安装结构，第一和第二安装结构电气地且机械地彼此互连，并且每个第一和第二安装结构导电且适于携带相对于彼此不同的电力等级，并且桁架组装件至少部分地在交通工具的支撑结构之间延伸。
条款31.根据条款30所述的桁架组装件，其中至少一个第一和第二安装结构是从交通工具中可拆除的。
条款32.根据条款30所述的桁架组装件，其中所述第一安装结构携带第一电压并且第二安装结构携带第二电压，并且其中所述第一电压高于第二电压。
条款33.根据条款32所述的桁架组装件，其还包括携带不同于分别由第一和第二安装结构携带的第一和第二电压的电压的第三安装结构。
条款34.根据条款30所述的桁架组装件，其中每个安装结构包括多个细长的片段，细长的片段被互连以限定用于机械的且电气的连接的多个节点。
条款35.根据条款34所述的桁架组装件，其中所述第一安装结构的一个或多个节点与第二安装结构的一个或多个节点重叠。
条款36.根据条款35所述的桁架组装件，其中在至少一个第一和第二安装结构内的节点的密度在邻近被安装到桁架组装件的组件处增加。
条款37.根据条款30所述的桁架组装件，其中所述第一和第二安装结构中的一个比另一个更厚，并且第一和第二安装结构中的更厚的一个比第一和第二安装结构中的另一个携带更高的电压。
条款38.根据条款30所述的桁架组装件，其中电气隔离被维持在第一和第二安装结构之间。
条款39.根据条款30所述的桁架组装件，其中当第一或第二安装结构中的一个被损坏时，受损的安装结构能够被第三安装结构替换而不移动桁架组装件。
条款40.一种用于交通工具的桁架组装件，其包括：
为电气地且机械地耦接到桁架组装件的系统装备提供结构支撑的至少第一和第二网格，每个第一和第二网格包括在节点处接合到其他的片段以形成至少部分地在交通工具的支撑结构之间延伸的开放单元的模式的多个连接的片段。
条款41.根据条款40所述的桁架组装件，其中至少部分第一网格重叠至少部分第二网格。
条款42.根据条款41所述的桁架组装件，其中所述第一网格的至少一个节点重叠第二网格的至少一个节点。
条款43.根据条款42所述的桁架组装件，其中所述第一和第二网格的重叠的节点中的至少一个被用作用于交通工具系统的机械连接点。
条款44.根据条款42所述的桁架组装件，其中所述第一和第二网格的重叠的节点中的至少一个被用作用于固定桁架组装件到交通工具的机械连接点。
条款45.根据条款40所述的桁架组装件，其中所述第一和第二网格被配置为携带相对于彼此不同的电压。
条款46.根据条款40所述的桁架组装件，其中所述第一和第二网格是从彼此可拆除的。
条款47.根据条款40所述的桁架组装件，其中所述第一网格的模式不同于第二网格的模式。
条款48.根据条款40所述的桁架组装件，其中所述第一网格的开放单元的尺寸和取向不同于第二网格的开放单元。
条款49.根据条款40所述的桁架组装件，其中所述开放单元的至少一部分是非矩形的。
条款50.根据条款40所述的桁架组装件，其中所述开放单元的至少一部分是六边形的。
条款51.根据条款40所述的桁架组装件，其中所述第一和第二网格之一内的开放单元的模式的密度大于第一和第二网格中的另一个内的开放单元的模式的密度。
条款52.根据条款40所述的桁架组装件，其还包括第三网格，其中所述第一网格、第二网格以及第三网格中的至少一个节点彼此重叠。
已经讨论的特征、功能以及优点能够被独立地实现在本公开的各种实施例中或可与其他实施例组合，参照以下说明和附图，更多的细节能够被获知。
附图说明
从具体实施方式和附图中，本文提出的实施例将被更全面地理解，其中：
图1说明了根据本文公开的至少一个实施例的具有空间分布式模块化装备中心(MEC)的飞行器的一种配置的俯视图，其中所述装备负荷由最近的MEC服务，
图2说明了根据本文公开的至少一个实施例的相对于飞行器的前部和后部的每个飞行器发动机的两个发电机的分离，
图3说明了根据本文公开的至少一个实施例的被连接到使电力总线网络通电的发电机的初级电力馈线的一种配置，
图4说明了根据本文公开的至少一个实施例的初级MEC和次级MEC的一种配置，
图5A-5F说明了根据本文公开的至少一个实施例的初级MEC、次级MEC以及备用MEC的容错组合的初级和次级电力分配网络的一种配置，
图6说明了根据本文公开的至少一个实施例的在飞行器的前部区段内的次级电力总线网络的一种配置，
图7说明了根据本文公开的至少一个实施例的用于服务装备负荷并且具有用于分布式计算功能和MEC间的双向数据的网关路由的计算和网络接口模块的MEC的一种配置，
图8说明了根据本文公开的至少一个实施例的具有由区段间断处分隔的空间分布式MEC之间的通信总线接口的数据网络结构的一种配置，
图9说明了根据本文公开的至少一个实施例的用于分布式计算功能和双向数据的网关路由的计算和接口模块的一种配置，
图10A-10D说明了根据本文公开的至少一个实施例的相对于特定电力输入源和若干不同电力输出的初级MEC的高压初级电力总线结构的各种配置，
图11说明了根据本文公开的至少一个实施例的具有共同的电力输入源和若干共同的电力输出以便于与初级MEC一起使用的初级电力切换网络设备的共同的结构和布局，
图12A-C说明了根据本文公开的至少一个实施例的与从发电机接收三相电力的初级MEC一起使用的一组初级电力切换网络设备的一种配置，
图13说明了根据本文公开的至少一个实施例的MEC的多层集成桁架组装件的分解透视图，
图14说明了根据本文公开的至少一个实施例的具有多个电力和通信传输层的初级MEC的一种配置，
图15大致说明了根据本文公开的至少一个实施例的从主发电机路由到多个变压器整流器单元(TRU)和自耦变压器单元(ATU)以产生零直流(DC)偏移电压的三相初级电力的一种配置，
图16说明了根据本文公开的至少一个实施例的利用扭曲且屏蔽的电导线对从TRU和ATU到装备负荷的交流电(AC)或DC电力的分配的一种配置，
图17说明了根据本文公开的至少一个实施例的飞行器的地板内的MEC的集成桁架组装件的一种配置，
图18说明了根据本文公开的至少一个实施例的在飞行器的地板内的地板横梁之间延伸的集成的桁架组装件的一个实施例，并且其中所述桁架组装件部分地围绕地板横梁，
图19说明了根据本文公开的至少一个实施例的在飞行器的地板内的地板横梁之间延伸的集成的桁架组装件的一个实施例，并且其中所述燃料管线穿过桁架组装件，
图20和21说明了根据本文公开的至少一个实施例的集成的桁架组装件的一个实施例的透视图，其中所述桁架组装件的中部在飞行器的地板内的地板横梁之间延伸并且相对的横向末端在支柱之间向下成一角度，
图22说明了根据本文公开的至少一个实施例的模块化桁架组装件的重叠的且共有的形状结构元件的一种配置的透视图，
图23说明了根据本文公开的至少一个实施例的模块化桁架组装件的重叠的且共有的形状结构元件的另一种配置的透视图，
图24-26说明了根据本文公开的至少一个实施例的模块化桁架组装件的重叠网格的一种配置的透视图，
图27和28说明了根据本文公开的至少一个实施例的具有六边形单元的三个重叠网格的一种配置的透视图。
本公开所示的每幅图显示了所提出的实施例的一方面的变化，并且只有不同点将在细节中讨论。
具体实施方式
以下具体实施方式涉及一种交通工具，该交通工具具有模块化装备中心以增加交通工具系统冗余，同时还分配模块化装备中心(MEC)遍及交通工具，使得最小化要求的线路连接的线路重量和数量以减少总交通工具重量和生产时间。本发明能有许多不同形式的实施例。本文无意把本发明的原理限制到特定的公开的实施例。在下文对某个方向做出的参考(例如“前”、“后”、“左”以及“右”)根据从交通工具的后面向前看的观察而做出。在以下具体实施方式中，对附图做出了参考，所述附图构成本文的一部分且用具体实施例或示例图示的方式被显示。现在参考附图，其中相同的编号表示遍及多个图中的相同的元件，本公开的各方面将被呈现。
本公开的各方面可被用于例如飞行器、宇宙飞船、卫星、船只、潜艇以及客运、农业或建设交通工具的许多类型的交通工具。本公开的各方面也可被用于交通工具的不同建设中。当直接的利益是向着具有非导电框架、桁架或蒙皮的交通工具时，本公开的特征可以适于且利于由导电材料构造的交通工具。出于简化解释本公开的各方面的目的，本说明书将继续利用复合材料飞行器10作为基本示例。然而，如将看到的，本公开的许多方面不限于复合材料飞行器10。
由于被本领域技术人员很好地理解的，图1中描述的示例性飞行器10包含基本上由复合材料或复合物构成的机身。飞行器10的机身上的外部复合蒙皮与机身框架的曲率一致。机身包含前部区段12、中部区段14以及后部区段16。区段间断处18、20、22被限定在相邻的飞行器区段之间。复合材料飞行器10可以具有任何数量的发动机。如图1所示，左发动机30被支撑在左机翼上，并且右发动机32被支撑在右机翼上。每个发动机30、32具有转子，所述转子限定了转子爆裂区域38(图5A)，由于事件或发动机30、32中的一个的操作不一致，可以在所述转子爆裂区域内发生对发动机30、32之间的机身和飞行器系统的损坏。
复合材料飞行器10可具有任何数量的区段，并且复合材料飞行器10内的飞行器区段或系统的位置有时可被描述为在转子爆裂区域38的前部或后部。地板横梁延伸在机身框架之间以限定在地板横梁上方的乘客舱和保持货物在地板横梁之下的货物区。在机身框架之间延伸的支柱和地板提供了支点以协助硬化复合材料飞行器10的地板。乘客区是增压的，并且全部或部分货物区可以是增压的。管道可被定位为通过乘客舱上方或货物区内的地板之下的冠部，例如在机身框架和支柱之间的冠部。
在每个发动机30、32上具有例如高压AC左电力发电机34a、34b和高压AC右电力发电机36a、36b(在下文可被共同地和/或概括地称为“左发电机34”、“右发电机36”或“发电机34、36”)的一个或多个主初级电源。初级电力馈线40a和40b从左发电机34a、34b延伸，并且初级电力馈线42a和42b从右发电机36a、36b延伸。如图1所示，初级电力通过初级电力馈线40a、40b、42a、42b(在下文可被共同地和/或概括地称为“电力馈线40、42”)被分配遍及复合材料飞行器10。在一个或多个发电机34、36故障的情况下，复合材料飞行器10也可以具有冗余的一个或多个高压AC辅助电力单元发电机54以及当发动机30、32不运行时提供电力。当复合材料飞行器10被停放并且发动机不运行时，通过如高压AC外部电力单元56的一个或多个电源可以提供电力给飞行器。
出于本公开的目的，低压和高压是通常被称为在飞行器工业内或者低压或者高压的那些电压，并且如可在DO-160中说明的，机载装备的环境条件和测试程序，DO-160中的那些电压RTCA股份有限公司公布的用于航空电子硬件的环境测试的标准。在本公开的全文中，230VAC被称为高压，但是在高于或低于230 VAC的电压范围内的另一电压也可以被称为高压。同样地，28 VDC和115 VDC被称为低压，但是高于或低于任一28 VDC和115 VDC的电压范围内的另一电压也可以被称为低压。
图1中的复合材料飞行器10不具有用于容纳电力和通信装备的专用的集中装备底座。所述装备被配置到被称为MEC的模块化电力和通信装备中心中，其被空间地分配遍及复合材料飞行器10。例如，一个或多个MEC被空间地分配到前部区段12、中部区段14以及后部区段16中的每个中。每个MEC提供局部的电力转换并且可以是如以下更详细描述的初级MEC(P-MEC)44、次级MEC(S-MEC)46或辅助或备用MEC 48。初级MEC 44、次级MEC 46以及备用MEC48可一般被称为具有一个或多个可用参考编号44、46、48的“MEC”。初级电力经由电力馈线40、42跨越区段间断处18、20、22，自发电机34、36被分配到MEC44、46、48中的每个初级电力输入端。
为了优化的容错，飞行器10可以包含被定位于飞行器10的后部中的备用MEC 48和被定位于飞行器10的前部区段12、中部区段14以及后部区段16的每个中的至少两个MEC44、46。例如，在图1中，通过在每个飞行器区段内具有多个MEC 44、46、48而不必跨越区段间断处18、20、22，可以实现冗余。优选地，每个区段12、14、16包含初级MEC 44和相应的次级MEC 46，从而限定二乘三配置的MEC 44、46加备用MEC 48。如果有四个分离的飞行器区段，那么就有二乘四配置的MEC 44、46。优选地，将MEC 44、46、48沿着飞行器10的长度彼此相对地交替间隔放置在左侧和右侧上。应该理解的是，本公开不限于任何特定数量或配置的MEC44、46、48。
装备负荷50可以是飞行器内的各种电气负荷，包含但不限于显示器、风扇、环境单元等等。有时，装备负荷50可以是按照线性可替换单元(LRU)52(图4)的形式。在每个飞行器区段12、14、16内的装备负荷50被分组成一个或多个电力和通信区域。跨越多个系统的每个装备负荷50的区域可以与最近的MEC 44、46关联并且由最近的MEC 44、46服务。优选地，每个装备负荷50的区域位于单一区段内且与位于相同区域内的至少一个MEC关联。优选地，连接电线或线路不跨越区段间断处18、20、22。
通常，在飞行器10上的任何装备负荷50都要求电力和通信数据。数据被需要以告知装备负荷50做什么，或者提供关于它的当前状态的反馈，同时电力被需要，以便装备负荷50能够执行它的预期功能。如果将电力和数据提供给来自不同装备中心的装备负荷50，并且如果丢失电力或者数据中的一个，那么装备负荷50接着具有不确定的状态。为了避免不确定的状态，每个MEC44、46、48独立地提供电力和通信数据以服务于相关区域内的每个局部装备负荷50。到装备负荷50的电力和数据通信可以是同步的或被分组到一起，因为电力和数据通信被提供给起源于如最近的MEC 44、46、48的单一源的装备负荷50。同步的电力和通信数据有时被称为电力信道。区域内的每个装备负荷50可以从特定的MEC 44、46接收电力，并且因此提供数据到那些相同装备负荷50的网络通信开关由相同的MEC 44、46供电。
MEC 44、46、48被配置为分配从主电源接收的电力。MEC 44、46、48可以独立地把初级电力转换成次级电力。次级电力可从MEC 44、46、48中分配，以便接着独立地服务于每个区域内的每个装备负荷50，而无需次级支路电力网络延伸跨越区段间断处18、20、22。在这种情况下，初级电力的控制和转换可以被分配到飞行器10的每个区段的每个初级MEC 44，以便只有初级电力被分配跨越初级MEC 44间的区段间断处18、20、22。在优选的配置中，只有高压电力馈线和数据基干跨越生产间断处(production break)。
仅跨越区段间断处18、20、22分配初级电力减少了跨越飞行器10的多个区段分配次级电力所要求的线路的总量。这是由于分布式MEC机构在允许次级线路的更短延伸的每个区段内创建了分离的次级电力分配网络。这么做减少了遍及飞行器利用的线路的总重量以及当接合相邻的机身区段时所要求的次级连接的数量。同样地，由于更短的次级电力延伸，与电流返回网络内的实施方式相比，电力馈线延伸的总回路面积减少。而且，由于延伸跨越区段间断处的线路的次级电力网络被限制或消除，因此改进了飞行器生产工艺。由于在飞行器10的最终装配之前减少了对其他区段的依赖，因此延伸跨越区段间断处的减少的次级电力线路更容易被测试且建立之前验证的质量。
如图1所示，初级电力馈线40a从左发动机30上的发电机34b延伸进入中部区段14到达在中部区段14的左侧上显示的MEC 44，跨越区段间断处20延伸到在前部区段12的左侧上显示的另一个MEC 44，并且然后延伸到在前部区段12的前方的左侧上显示的另一个MEC44。初级电力馈线40b从左发动机30上的发电机34a延伸进入中部区段14到达左侧上的MEC44，跨越区段间断处22延伸到左后侧的MEC 44，并且然后延伸到左后侧的MEC 48。电力馈线42a从右发动机32上的发电机36a延伸进入中部区段14中，跨越区段间断处20延伸到前部区段12内的右侧上的MEC 44，并且然后延伸到前部区段12的前方内的右侧上的另一个MEC44。初级电力馈线42b从右发动机32上的发电机36b延伸进入中部区段14到达中部右MEC44，跨越区段间断处22延伸到右后侧MEC 44，并且然后延伸到右后侧MEC 44。可替换地，电力馈线40a、40b能够改为提供初级电力给飞行器10的一个或多个区段的右侧上的MEC 44。在这种情况下，电力馈线42a、42b将提供初级电力给飞行器10的一个或多个区段的左侧上的MEC 44。
同样地，左侧发动机30上的发电机34a、34b之一能够提供初级电力给转子爆裂区域38的前方的飞行器的一侧，并且左发动机30上的发电机34a、34b中的另一个能够提供初级电力给转子爆裂区域38的后方的飞行器10的另一侧。在这种情况下，右发动机32上的发电机36a、36b之一能够将转子爆裂区域38的前部的初级电力提供到由左发电机34a、34b之一供电的相对侧。右发动机32上的发电机36a、36b中的另一个能够将转子爆裂区域38的后部的初级电力提供到由左发电机34a、36b中的另一个供电的相对侧。
图2说明了相对于飞行器10的转子爆裂区域38分离每台发动机的两个发电机，在发生发动机30、32的操作问题的情况下，这增加了初级电力的可用性。如果丢失发动机30、32之一，或者发动机30、32之一内的发电机34、36故障，则剩余发动机30、32上的两个剩余发电机34a、34b、36a、36b都向飞行器10分配前部和后部初级电力。左发动机30的发电机34a和右发动机32的发电机36a向通过前部连结总线76彼此连接的转子爆裂区域38的前部的一对初级电力切换总线96a供电。左发动机30的发电机34b和右发动机32的发电机36b向通过后部连结总线78连接的转子爆裂区域38的后部的另一对初级电力切换总线96a供电。中部连结总线80将至少一个前部初级电力切换总线96a与至少一个后部初级电力切换总线96a连接。因此，当发动机30、32经受操作不一致时，由于以向前和向后的方式分配来自剩余发动机30、32的电力，飞行器10继续具有对沿着飞行器10的整个长度的一侧上的电力和控制。在不增加线路总量的情况下，来自单一发动机30、32的电力和控制被分配到转子爆裂区域38的前部和后部。图2也说明了把电力分配到次级MEC 46以便电力转换且如在以下详细说明的把电力分配到装备负荷50的初级电力切换总线96a。如以下详细说明的，当初级主AC电源对初级电力切换总线96a不可用时，备用MEC 48可被耦接到次级MEC 46以提供备份电力。
在一个或多个区域内不被服务的装备负荷50主要由两个原因导致。所有的发电机34、36均故障且因此初级电力对任何MEC 44、46不再可用，或者由于例如转子或轮胎爆裂等事件，一个或多个总线96被物理损坏。在初级总线等级，经由连结总线76、78、80通过如图3中描述的初级电力总线网络系统90所示的打开和关闭开关组合，发生基于一个或多个主初级电源的故障的自四个发电机34、36或辅助电力单元发电机54中任一个的高压电力的重新路由。在一个或多个实施例中，一个或多个独立式固态开关例如接触器被包含在初级电力切换网络系统90上。固态开关每个均具有被配置为提供独立于其他电力系统组件的可用性的局部防护、电压感测以及电流感测中的一个或多个的自包含的控制功能。独立式固态开关可以在不需要来自其他电力系统组件的数据的情况下发挥功能。固态开关的打开和关闭中断和路由初级电力跨越一个或多个初级电力切换总线到达一个或多个MEC 44、46、48。从图3开始，具体的接触器被描述为最初关闭或者最初打开。打开的接触器的符号是两条平行线。常闭的接触器的符号除了斜线被绘制成通过平行线以外是相同的。独立式固态开关也可包含脉冲宽度调制以限制电流流过独立式固态开关。通过如图3所示的初级电力总线网络90所示的开关的组合的打开和关闭，发生基于高压总线和转换的故障在MEC 44、46、48之间重新路由次级电力和低压DC。
每个MEC 44、46、48都具有初级和次级电力并且在不依靠中央计算机系统的情况下，能够独立执行闭环处理和传感器的局部控制。分布式电力系统控制机构准许整体交通工具电力分配状况在MEC 44、46、48之间共享，但是除了MEC 48还将备用电力分配到所有其他的MEC 44、46之外，每个MEC 44、46、48仅负责服务于邻近每个MEC的装备负荷50。每个MEC44、46、48管理与最近的装备负荷50的区域相关的数据，以便每个MEC 44、46、48在其自身的装备负荷50的区域内独立地执行操作。
每个MEC 44、46、48也优选地具有用于总线电力控制的固态开关并且也提供电路防护。在图3中，来自连接到发电机34、36的初级电力馈线40、42的电力对初级电力切换总线96a通电。每个初级电力切换总线96a分支到MEC 44内的初级电力切换总线96b和MEC 46内的初级电力切换总线96c。采用分配馈送98连接到初级电力切换总线96b的每个初级电力切换总线96a相应于如图4所示且如在以下详细说明的单一初级MEC 44。
参考图4，具有初级电力切换总线96a的每个初级MEC 44的一部分是高电力部分120，而具有初级电力切换总线96b的初级MEC 44的另一部分是初级MEC 44的低电力部分122。初级MEC 44的高电力部分120被配置为从可用于飞行器10的任何高主电源接收初级电力，并且有时被称为初级电力切换网络设备302(图12A-12C)。飞行器10内的初级MEC 44的高电力部分120的网络限定高压初级电力切换网络。
低电力部分122被优选地配置为操控来自机载电源的电力的小部分，但是仍能够操控与高电力部分120相同的电压。初级电力切换总线96c相应于如图4所示的次级MEC 46。图4最佳地说明了在次级MEC 46和初级MEC 44的低电力部分122之间的相似性。初级MEC 44包含初级电力切换总线96a的初级等级电力网络总线结构，以便跨越飞行器10重新路由次级MEC 46不具有的初级源。在正常和非正常操作期间，初级MEC 44和次级MEC46都具有初级和备用电力。次级MEC 46就像初级MEC 44一样服务于最近的装备负荷50。
回到参考图3，分配馈送98在每个初级MEC 44的初级电力切换总线96a和96b之间延伸，并且分配馈送100在初级MEC 44的每个总线96b和从相同电源直接接收电力的次级MEC 46的初级电力切换总线96c之间延伸。同样地，横梁102在与左发电机34a相关的初级MEC 44的初级电力切换总线96b和与右发电机36a相关的初级MEC 44的初级电力切换总线96b之间延伸。横梁104在与左发电机34a相关的次级MEC 46的初级电力切换总线96c和与右发电机36a相关的次级MEC 48的初级电力切换总线96c之间延伸。横梁106在与左发电机34b相关的初级MEC 44的初级电力切换总线96b和与右发电机36b相关的初级MEC 44的初级电力切换总线96b之间延伸。横梁108在与发电机34b相关的次级MEC 46的初级电力切换总线96b和与右发电机36b相关的次级MEC 46的初级电力切换总线96b之间延伸。辅助电力单元发电机54被分别连接到横梁102、106。
图5A说明了飞行器10内的初级MEC 44、次级MEC 46以及备用MEC 48的组合的初级和次级电力分配网络的容错的一种配置。出于说明更详细的目的，图5B-5E说明了能够被彼此邻近地定位以装配图5A中描述的完整系统的四个分离部分的特写的局部视图。在图5B-5E中每个图上的两条点划线表示每个局部视图的断边。图5B说明了图5A的顶部左边部分。图5C说明了图5A的顶部右边部分。图5D说明了图5A的底部左边部分，并且图5E说明了图5A的底部右边部分。同样地，图5F说明了图5A的系统的备用MEC 48的一种配置。在图3中所示的接触器也被象征性地显示在图5A-5F中，但是不具有参考标记以便简化图5A-5F，并且也可以在其他附图中显示为不具有任何参考标记或具有不同的参考标记。
在图5A中，初级MEC 44和次级MEC 46被以这种方式布置，使得在飞行器10的前部区段内总共有四个MEC，而另四个MEC在飞行器10的后部区段中。优选地，在一对前部区段的每个中具有初级MEC 44和次级MEC 46，并且在一对后部区段的每个中具有初级MEC 44和次级MEC 46。图5A也显示了在飞行器10的后部区段内的备用的MEC 48。备用MEC 48的无时间限制的电源可以是RAM空气涡轮(RAT)128或者其他合适的独立的时间限制的备用电源，例如蓄电池或燃料电池。在发生与所有发电机34、36的操作不一致的情况下，RAT 128被部署为提供备用电力给备用MEC 48以及在所有发电机34a、34b、36a、36b具有操作不一致的情况下，将备用电力提供给一个或多个MEC 44、46。蓄电池598提供临时操作电力给备用MEC 48并且当无时间限制的RAT 128正被部署时，提供临时操作电力给一个或多个MEC 44、46。
如果发电机34a、34b、36a、36b中的一个故障，则在初级MEC 46的初级电力切换总线96a处不接收电力。因此，与未被供电的初级MEC 44的初级电力切换总线96b的低电力部分122断开的装备负荷50不被服务，并且与未被供电的相邻的次级MEC 46的初级电力切换总线96c断开的装备负荷50不被服务。通过接触器的组合的打开和关闭，电力接着在初级等级从其他剩余的可操作电源之一被重新路由，以便向未被供电的初级MEC 44的初级电力切换总线96a的装备负荷50供电，并且使任何未被供电的相邻的次级MEC 46的初级电力切换总线96c通电，从而对它的装备负荷50供电。
可替换地，如果MEC 44、46、48经受物理故障并且因此它的装备负荷50未被供电，那么电力可以通过另一被供电的MEC 44、46、48被重新路由以对未被供电的MEC 44、46、48的装备负荷50供电。根据可用于重新路由的电力的总量，所有的或仅部分装备负荷50(如仅关键性的负荷)可被重新供电。同样地，如果所有的电源均丢失并且MEC 44、46、48未被供电，那么具有燃料电池或RAT 128的备用MEC 48能够对其他的MEC 44、46的关键性装备负荷50供电。关键性负荷是飞行器10必须供电以维持持续的安全飞行和降落的那些装备负荷50。基础负荷是期望具有如雷达和其他通信装备但是操作对飞行器10的飞行不是必须的那些装备负荷50。非基础负荷是最低优先级的装备负荷50，例如包含食物制备设备、装饰照明以及座舱娱乐系统的乘客舒适度负荷。
通过示例的方式，辅助电力单元发电机54能够服务由于主发电机34、36中的一个的故障而丢失电力的装备负荷50。如果发电机34b故障，那么经过前部连结总线76、后部连结总线78、中部连结总线80中的接触器的组合，初级电力被从剩余的主发电机34、36中直接地提供。可替换地，初级电力可通过另一操作MEC 44、46从辅助电力单元发电机54被提供跨越一个或多个横梁102、104、106、108到达未被供电的初级MEC 44的初级电力切换总线96a或未被供电的次级MEC 46的初级电力切换总线96c。
在一个或多个MEC 44、46具有物理的操作不一致的情况下，与每个操作不一致的MEC 44、46相关的区域内的若干装备负荷50中的所有或部分能够与最靠近的一个或多个其他的MEC 44、46相关。例如，如果初级MEC 44物理故障，则曾由故障的MEC 44服务的装备负荷50可由另一MEC 44、46或MEC 44、46的组合服务。MEC 44、46能够确定曾由故障的MEC 44服务的装备负荷50的类型，并且接着确定MEC 44、46的组合的一个或多个是否应该服务于那些未被供电的装备负荷50。如果确定最靠近故障的初级MEC 44的次级MEC 46将服务于另外的装备负荷50，那么最初与次级MEC 46相关的区域被扩展以包含先前由故障的初级MEC44服务的区域。
可替换地，在次级MEC 46和邻近故障的初级MEC 46的另一初级MEC 46之间可划分另外的装备负荷50。在这种情况下，与最近的操作性初级MEC 44相关的装备负荷50的区域被扩展为包含之前由故障的初级MEC 44服务的部分区域，并且与最近的操作性次级MEC 46相关的装备负荷50的区域被扩展为包含之前由故障的初级MEC 44服务的区域的剩余部分。在任一情况下，邻近故障的MEC 44、46的一个或多个其他的MEC 44、46被引发(source)以独立地向之前由故障的MEC 44、46服务的装备负荷50提供服务。
每个次级MEC 46和每个初级MEC 44的每个低电力部分122包含被耦接到转换装备的接触器。转换装备包含变压器整流器单元(TRU)134，其对230VAC整流并把它转换成例如用于总线136的28 V DC的主DC输出，转换装备还包含自耦变压器或自动步进变压器单元(autostep down transformer unit，ATU)，其将230 VAC转换成用于低电力AC输出总线140的115 VAC。每个次级MEC 44和初级MEC 44的低电力部分122还包含第二TRU 142，所述第二TRU 142不仅是冗余的，而且仅向对于持续安全飞行和降落绝对必要的关键性负荷提供电力。仅向关键性负荷限制第二TRU 142确保了备用电源不过载。
图6说明了次级电力总线配置(例如在前部区段12内)的配置，其中初级MEC 44的低电力部分122内的初级电力切换总线96b和次级MEC 46的初级电力切换总线96c被连结在一起。如上所述，受损的MEC 44、46的所有或仅部分未被供电的装备负荷50是否由另一MEC44、46服务取决于可用的电力。在飞行器区段内的一个MEC 44、46内的一个TRU 134故障的情况下，来自操作不一致的TRU 134的最关键的装备负荷50可由另一MEC 44、46服务，因为相同的飞行器区段提供跨越各种接触器和备份总线148的次级电力。
优选地，后部区段16内的MEC 44、46具有来自辅助电力单元发电机54的次级电力链接(tie-ins)，这是由于它们彼此邻近，这使电力馈线线路重量最小。同样地，飞行器10的前部区段12内的MEC 44、46以低压等级(例如来自例如在图2和6中所示的外部电力单元56的外部电力地面服务装备的115 VAC)链接。然而，从地面到前部区段12内的MEC 48内的低电力AC输出总线140的115 VAC可以通过双向ATU 138转换成较高电压(例如230VAC)，所述较高电压之后可被分配到飞行器10的其他区段内的其他MEC 44、46。同样地，通常被用于如上所述的更关键的负荷的第二TRU 142允许来自蓄电池总线294的蓄电池电力通过备份总线148对丢失电力的那些关键负荷供电。
如图7所示，位于每个MEC 44、46、48内部的计算(硬件和软件)和网络接口(CNI)模块162提供双向数据的分布式计算功能和网关路由。每个CNI模块162包括成为容错计算系统的两个故障安全计算系统。每个故障安全计算系统对另一个是冗余的。这种容错计算系统温和地响应未预料到的硬件和/或软件故障以允许不损失对飞行器10内的系统功能的服务。CNI模块162通过内部系统通信总线(例如FlexRay、控制器局域网络(CAN)、ARINC664、TTP或者其他总线技术)向内部MEC计算功能和外部MEC计算功能传递数据或者从内部MEC计算功能和外部MEC计算功能接收数据。在飞行器10上的其他MEC 44、46、48将通过数据网络规范(例如ARINC 664)跨越如图7所示分别具有参考标记188和190的外部数据通信信道A和外部数据通信信道B与CNI模块162通信。
CNI模块162是容纳被用在飞行器10的局部区域内的具体的软件应用的分布式计算元件。能够被容纳在CNI模块162上的系统应用的一些示例为AC和DC电力系统、货舱门系统、乘客登机门系统、起落架系统以及客舱系统。通信到CNI模块162的计算功能为TRU 134、TRU 142、ATU 138、断路器模块166的固态开关、与一个发电机34、36相关的发电机控制单元GCU 168、固态电力分配模块170以及远程数据集中器。CNI模块162在MEC 44、46、48内跨越内部数据信道A 202和内部数据信道B 204与TRU 134、142、ATU138、断路器模块166、GCU168以及在以下具体描述的电力分配模块170内部地通信。
CNI模块162将向那些计算功能传递数据和从那些计算功能接收数据。CNI模块162也将传递和接收来自其他MEC 44、46、48和飞行器计算系统的状态和健康。每个CNI模块162采用在其他MEC 44、46、48上正在发生的知识管理独立的MEC 44、46、48的工作负荷。一旦MEC 44、46、48的CNI模块162已经接收到信息，则它的计算功能将确定哪个系统需要数据、解释数据的健康、响应任何电力系统异常、向需要时序要求严格的信息的计算功能供应时序要求严格的信息、执行系统等级逻辑算法、报告飞机等级系统故障、以及控制该区域的AC和DC电力的分配。
图8说明了具有在由区段间断处18、20、22分隔的空间分布式MEC 44、46、48之间的通信总线接口的数据网络结构。这种配置允许每个独立的MEC44、46、48与其他的MEC 44、46、48通信以及提供确保跨越故障的持续的通信所要求的冗余。区段间断处20限定了飞行器的前部和后部区段。所需要的网络通信开关的数量由MEC 44、46、48和所期望的容错的数量确定。图8说明了具有三对网络开关182a-b、184a-b、186a-b(在下文可以被集中地和/或一般地称为“网络开关182、184、186”)的9个MEC 44、46、48。每个网络开关182、184、186可以是能够从每个接口MEC 44、46、48的CNI模块162中接收次级电力的多层网络开关(例如3层网络开关)。如果具有更多的MEC 44、46、48，那么更多的网络开关将被要求以实现相同等级的容错。
每个MEC 44、46、48具有A和B通信信道。每个初级MEC 44的信道A和B连接到另一初级MEC 44或者备用MEC 48上的两个对应的A或B开关。每个初级MEC 44包含信道A或信道B上的一个开关182、184、186，同时飞行器的后部区段内的备用MEC 48包含在两个A和B信道上的一对开关182、184、186的开关。开关182a、184a、186a对应于信道A，而开关182b、184b、186b对应于信道B。外部通信数据线192表示切换数据线的开关。
通常，区段间断处20的一侧上的每个初级MEC 44上的网络开关被连接到其他初级或备用MEC 44、48的两个其他的网络开关，其中那些MEC 44、48中的至少一个在区段间断处20的另一侧上，并且一个在飞行器10的相对侧上。例如，在区段间断处20的前部的右前部初级MEC 44的网络开关182a在区段间断处20的另一侧上被连接到左后部初级MEC 44上的网络开关184a和备用MEC 48上的网络开关186a。在区段间断处20的前部的左前部初级MEC 44上的网络开关182b在区段间断处20的另一侧上被连接到右后部初级MEC 44上的网络开关184b和备用MEC 48上的网络开关186b。在备用MEC48上的网络开关186b也被连接到飞行器10的相对侧上的网络开关184b。网络开关184a也被连接到备用MEC 48的网络开关186a。
每个次级MEC 46还具有两个数据信道，该数据信道具有两个其他的初级或备用MEC 44、48。外部通信数据线196表示初级MEC 44的网络开关直接到次级MEC 44的数据连接。每个次级MEC 48的一个信道被连接到在区段间断处20的另一侧上的初级MEC 48的相同信道上的网络开关，并且另一个信道被连接到另一次级MEC 46。因此，图8显示了横越区段间断处20的八个数据总线连接和横越每个区段间断处18、22的四个数据总线连接。这种配置使跨越区段间断处的通信线路的总量最小以及使飞行器内的线路的总体重量最小。通过利用冠部和飞行器10的地板内的空间而在每个数据总线之间维持分隔。健康的CNI模块162可以通过利用来自其他健康的CNI模块162的局部环境信息和通信而以配合的方式最佳地响应电力系统的配置改变。
如果任何两个MEC 44、46、48被供电，那么通信网络将被激活并且数据将被提出，以便那两个MEC 44、46、48能够充分彼此通信。这种通信网络是容错网络，因为一对MEC之间的任何一个连接可以丢失而不降低任何MEC 44、46、48的功能。此外，在MEC 44、46、48之间同时丢失任何两个通信连接至多导致与MEC 44、46、48中仅一个的数据通信的丢失。健康的CNI模块162可以通过利用局部环境信息和来自其他的健康的CNI模块162的通信以协作的方式最佳地响应于改变电力系统的配置。
例如，由于往返右前部初级MEC 44的通信可继续通过信道B，所以右前部初级MEC44的信道A上的网络开关182a的丢失不导致往返右前部初级MEC 44的通信的完全丢失。经过信道A与右前部初级MEC 44通信的任何其他的MEC 44、46、48能够直接地通过信道B或者经过其他的MEC 44、46、48通信，所述其他的MEC 44、46、48经过信道B被连接到右前部初级MEC44。同样地，如果除了连接到右前部次级MEC 44的信道B之外，右前部初级MEC 44的信道A上的网络开关182a也丢失，则由于信道A和B两个都丢失，因此往返右前部初级MEC 44的通信将经由信道B继续，但是接着仅与右前部次级MEC 44的通信将被丢失。
本公开的一方面是分布式电力控制机构。电力控制被分配到每个MEC44、46、48以及电力本身。根据每个独立的MEC 44、46、48采集的本地数据，每个MEC 44、46、48执行其自身的其相关区域的电力控制以配置其自身的装备负荷50，而不必依靠任何其他的MEC 44、46、48。只有真正必需的数据，例如重新路由电力的需要，才被发送到其他MEC 44、46、48的CNI模块162。
在地面上的飞行器10的正常上电优选为MEC 44、46、48的顺序上电。正常上电通过蓄电池598完成，所述蓄电池经过静态反相器(SI)290对MEC44、46内的所有的备用总线160供电并且对备份总线148供电。如果蓄电池598不可用，则来自外部电力单元56的有限量的外部电力被传送以使备用MEC 48上电。一旦备用MEC 48上电，则电力被从备用MEC 48中分配到其他的初级和次级MEC 44、46中的每个，以使它们的CNI模块162上电并且采用可用的电源适当地配置每个MEC 44、46内的接触器。另一方面，如果在正常飞行操作期间MEC 44、46变成未被供电，则不利用顺序上电。如果MEC 44、46中的一个中的CNI模块162没有初级电力，则在两个MEC 44、46(例如具有分配馈送100的初级MEC 44和次级MEC 44)之间的低电力互连提供如上所述的始终对未被供电的MEC 44、46供电的手段。
CNI模块162从其他系统或LRU中读取输入/输出通信以及来自其他MEC 44、46、48的配置数据。广播每个MEC 44、46、48的配置数据允许其他的MEC 44、46、48中的每个确定飞行器10内其他位置正在发生的情况。然后CNI模块162使用该数据以配置它的MEC 44、46、48内的断路器和接触器，并且接着将关于其区域内的装备负荷50的配置数据写到信道A或B上，以广播到其他的MEC 44、46、48，以便其他的MEC 44、46、48能够进行相同操作。每个CNI模块162检验其接收到的通信输入/输出和环境数据的有效性，并且如果有必要，对其进行提炼以确定其自身的环境数据和其断路器的状态。一旦CNI模块162计算出它想要如何命令它的区域内的它的断路器和接触器，则CNI模块162之后将其配置数据传送到其他的MEC44、46、48。
每个MEC 44、46、48的CNI模块162仅控制被指定到该MEC 44、46、48的边界内的装备负荷50。特定MEC 44、46、48的每个CNI模块162不告知其他MEC 44、46、48如何配置它们的装备负荷50或者如何配置它们的断路器或接触器。然而，所有的MEC 44、46、48仍然彼此合作以向飞行器10的初级和次级电力系统提供相干的且统一的电力传输功能。恰当运行的MEC44、46、48的CNI模块162能够对具有操作性问题的MEC 44、46、48作出反应，并且即便结合额外的故障，仍跨越电力连结总线76、78、80、分配馈送98、100以及横梁102、104、106、108重新路由电力。计算和网络机构是故障安全的而且容错。如果CNI模块162具有操作性问题，则所有它的连接的负荷将进入预定义的默认的状态。邻近的CNI模块162没有能力或权限来控制它们的区域外的其他装备负荷。
图9中所示的CNI模块162包括在CNI模块162的一侧上的与信道A对应的一个网络开关182、184、186和在另一侧上的与信道B对应的另一个网络开关182、184、186。两个网络开关182、184、186都具有一个或多个端口206，以便进行外部的数据通信连接。CNI模块162的每一侧也具有一个或多个端口208，以便在如以下详细说明的MEC 44、46、48内进行内部数据通信连接。CNI模块162包含两个多核处理器242、244，以便运行与处理信道A和信道B数据通信相关的多个指令。每个处理器242、244能够处理指令以便在端口208处接收和传递MEC 44、46、48内的通信数据或者通过端口206接收和传递具有任一网络开关182、184、186的MEC 44、46、48的外部的通信数据。在CNI模块162的一侧上的处理器242、244之一与一个通信信道对应，并且在CNI模块162的另一侧上的另一个处理器244与另一个通信信道对应。然而，每个处理器242、244具有到用于另一个通信信道的另一网络开关182、184、186的交叉，以便每个处理器242、244能够读取和处理信道A和信道B通信。
被放置在MEC 44、46、48的桁架组装件上的每个组件或LRU 52(例如CNI模块162)可包含用于光学读取标签的条形码阅读器248。条形码阅读器248可以是用于读取QR代码的快速响应(QR)代码阅读器。条形码(未显示)可以被放置在MEC 44、46、48内或者飞行器10内靠近条形码阅读器248的其他地方。读取条形码的条形码阅读器248允许MEC 44、46、48输入信息，例如识别、定位、时间跟踪以及其他配置信息，以设定MEC 44、46、48的CNI模块162的软件参数。例如，条形码阅读器248可读取CNI模块162的位置以便MEC 44、46、48知道它位于飞行器10的哪个区段或哪一侧。同样地，确定CNI模块162的位置允许MEC 44、46、48确定最近的装备负荷50。配置信息也可被传递给在飞行器10内的其他位置的其他MEC 44、46、48，或者飞行器10外侧的中心设施(例如维修设施)。
根据从MEC 44、46、48中分配多少电力，从如下解释的桁架组装件的一个或多个传输层中，CNI模块162可以要求一个或多个另外的电力输入288(例如28 VDC或115 VAC)和电力调节器238。例如，28 VDC被输入到使用调节器280的点以用于条形码阅读器248。每个CNI模块162还从一个或多个其他MEC 44、46、48的CNI模块162的电力输出286中接收一个或多个DC电力输入284，以供电给一个或两个网络开关182、184、186。电力输入284和电力调节器246提供冗余以防止单一电力故障导使任何处理或通信信道崩溃。
如果在来自桁架组装件的传输层的输入端288处具有到MEC 44、46、48的电力的完全丢失，那么具有CNI模块162、网络开关182、184、186、电力调节器246以及条形码阅读器248的MEC 44、46、48仍可被供电。由于一个或多个DC电力输入端284从其他MEC 44、46、48的其他CNI模块162的冗余的电力输出端286被路由，所以未被供电的MEC 44、46、48的CNI模块从不丢失电力，并且能够从相邻的MEC重新路由电力并且然后对其自身的MEC 44、46、48的一个或多个传输层加电。接着，MEC 44、46、48能够仍然服务于一些或所有其装备负荷50，并且CNI模块162依然是充分发挥功能的，并且能够与其他的CNI模块162通信，因而保持MEC44、46、48的桁架组装件和通信网络激活。
图10A-10D说明了在图5A-5E中所示的每个初级MEC 44的高压初级电力切换总线结构的不同配置。根据哪个发电机34a、34b、36a、36b直接供电给四个初级MEC 44中的每个、四个初级MEC 44是在前部还是后部、以及它们是否在飞行器10的左侧或右侧上，每个初级MEC 44可被指定为R1、R2、L1或L2。R1对应于从发电机36a接收初级电力的右前部初级MEC44。R2对应于从发电机36b接收初级电力的右后部初级MEC 44。L1对应于从发电机34a接收初级电力的左前部初级MEC 44。L2对应于从发电机34b接收初级电力的左后部初级MEC 44。
图10A说明了具有初级电力切换总线96a的高电力部分120和图5A和图5B的右前部初级MEC 44(R1)的固态开关设备。图10B说明了具有初级电力切换总线96a的高电力部分120和图5A和图5C的右后部初级MEC 44(R2)的固态开关设备。图10C说明了具有初级电力切换总线96a的高电力部分120和图5A和图5D的左前部初级MEC 44(L1)的固态开关设备。图10D说明了具有初级电力切换总线96a的高电力部分120和图5A和图5E的左后部初级MEC 44(L2)的固态开关设备。集合地，图10A-10D描述了能够为每个初级MEC 44提供连接的固态开关设备的共同的机构和布局。另外的固态元件可以或可以不被填充在所有已安装的MEC44、46、48中的所有凹槽内。
图10A最佳地说明了初级总线结构、固态元件以及与定位在别处的其他初级MEC44相比具有最少数量的固态元件的用于右前部初级MEC 44(R1)的连接。然而，在图10A中描述的最小结构可以被扩展为包含另外的固态元件(以虚线显示)，以便包含用于任何其他的初级MEC 44的要求的功能。
针对四个初级MEC 44的图10A-10D的四种配置中的每个具有自主发电机34a、34b、36a、36b中的一个的初级电力连接210和到前部或者后部连结76、78的连接212。每个配置也包含到相关次级MEC 46的输出连接214。每个配置也包含两个高电流固态接触器216、218和两个低电流固态接触器220、222。两个高电流接触器216、218在连接224处被连接到一起。一个高电流接触器216也被连接在连接210处以便打开和关闭主初级电力，并且根据初级MEC44是在飞行器10的前部还是后部区段内，其他的高电流接触器218也被连接在用于前部或后部连结76、78的连接212处。低电流接触器220被连接到用于相关次级MEC 46的连接214。另一个低电流接触器222结合如在以下更详细说明的分配馈送98用于打开和关闭每个初级MEC 44的高电力部分120和低电力部分122之间的电力。
图10C中描述的左前部初级MEC 44(L1)包含在从中部连结80的连接252和用于前部连结总线76的连接212之间的另一高电流接触器250。图10D中描述的左后部初级MEC 44(L2)包含左前部初级MEC 44(L1)包含的另外的高电流接触器250以及在中部连结总线80的连接252和辅助电力单元发电机54的输入连接262之间的另一高电流接触器260。左后部初级MEC 44(L2)也包含到高压AC电力被跨越连结270传送的备用MEC 48和到自耦变压器整流器单元(ATRU)272以及到总线274的相同的低电流接触器232。
图10B中描述的右后部初级MEC 44(R2)也包含低电流接触器232以便跨越连结234连接备用MEC 48和高压AC电力到ATRU 236以及到总线240。所有的四种配置也具有带有另外的接触器(例如低电流接触器278)的选择，以便打开和关闭如在图10A-10D的每个图中所示的要求230 VAC的电力。
为了便于制造和库存可用性，根据初级电力切换配置和如上所述的MEC44在飞行器10内的位置，图10A-10D的每个图中所示的变化的机构能够被重新布置为单个结构，该单个结构具有与初级电力切换网络设备(PPSND)302相似的布局，如图11所示，具有用于各种负荷的可选的接触器232、250、260、278。每个PPSND 302对应于每个初级MEC 44的高电力部分120并且被配置为共享具有用于另外的接触器232、250、260、278的选择的共有的电源和输出端，以便从备用MEC 48中直接接收初级电力或者从辅助电力单元发电机54中接收初级电力，所述辅助电力单元发电机根据需要通过前部、后部以及中部连结总线76、78、80连接。如图5C中所示，右后部初级MEC 44的高电力初级电力切换总线96a采用连结234连接到备用MEC 48。在图5D中，左前部初级MEC 44通过具有接触器218a-c的前部连结总线76连接到右前部初级MEC 44并且通过具有接触器250a-c的中部连结总线80连接到左后部初级MEC 44。如图10D所示，由于采用后部和中部连结总线78、80连接到其他的初级MEC 44以及通过连结270连接到具有接触器232a-c的备用MEC 48，所以左后部初级MEC 44具有最多的接触器。
如图12A-12C所示，一组基本上相同的PPSND 302a-c能够与初级MEC 44一起使用以从发电机34、36中的一个接收三相初级电力。尽管显示的PPSND302a-c被标明为与右前部初级MEC 44(R1)组合使用，但是三个PPSND 302a-c也可被用于接收用于任一其他的初级MEC 44的三相电力。每个初级电力馈线40、42优选地为被连接到每个初级MEC 44的四根导线电力线路，在所述初级MEC 44中，三根导线携带三相电力中的任一相A、B或C。第四根导线可以是被连接到第四PPSND的中性线路。
仍然参考图11和图12A-12C，A相电力在连接210a处被接收以供电给图12A的PPSND302a的初级电力切换总线96a，B相电力在连接210b处被接收以供电给图12B的PPSND 302b的初级电力切换总线96b，以及C相电力在连接210c处被接收以供电给图12C的PPSND 302c的初级电力切换总线96c。固态元件用图12A-12C中的每个图中的正方形描述，并且多组固态元件构成如图11中描述的接触器216、218、220、222、232、250、260以及278。
在图12A-12C中，以“a”、“b”或者“c”结束的参考标记可以分别指利用A相电力、B相电力或者C相电力的组件。然而，这种参考标记本身也可共同地和/或一般地指不具体地参考特定相的电力的相同组件。接触器210a-c分别供电给高电力的初级电力切换总线96a-c。初级电力来自每个初级电力切换总线96a-c，其跨越接触器218a-c到达前部连结总线76a-c(或者到达后部连结总线78a-c，这取决于初级MEC 44是在飞行器10的前部区段还是在后部区段)。可替换地，电力可来自前部连结总线76a-c，跨越接触器218a-c到达初级电力切换总线96a-c。初级电力也可被提供到和来自于在连接252a-c处并且跨越与初级电力切换总线96a-c相关的接触器250a-c的中部连结总线80a-c。初级电力也可采用电力连结130被提供自辅助电力单元发电机54，所述电力连结130被连接到连接262a-c处并且跨越接触器260a-c到达初级电力切换总线96a-c。
初级电力被从初级电力切换总线96a-c跨越接触器220a-c提供给次级MEC 46的输出连接214a-c。初级电力也被从初级电力切换总线96a-c跨越接触器222a-c提供给输出连接390a-c并且跨越分配馈送98以供电给初级MEC44的低电力部分122。来自PPSND 302a-c的输出连接390a-c的三相初级电力可以通过桁架组装件被传送到与PPSND 302a-c相同的MEC44、48内的其他组件。分配馈送98优选为四线路导线，其中用于A相电力的第一线路被连接到输出连接390a、第二线路被连接到输出连接390b以及第三线路被连接到输出连接390c。
通过利用在图12A-12C中所示的PPSND 302a-c上的输出连接340a-c或者输出连接342a-c，三相高电力可以从初级MEC 44的高电力部分120直接分配到可选的或者辅助的负荷。在图11显示的接触器232和接触器278对应于在图12A-12C中显示的输出连接340a-c和输出连接342a-c。往返辅助负荷的230 VAC的电力被PPSND 302a-c的接触器232a-c、278a-c控制。如果PPSND302a-c正被用于如图5A和5E中显示的左后部初级MEC 44(L2)中，则被连接到PPSND 302a-c的输出连接340a-c的一个辅助三相负荷将是备用MEC48。在这种情况下，从备用MEC 48中提供三相电力的连结270将是采用分隔线路的四线路导线，所述四线路被连接到三个PPSND 302a-c中的每个并且作为中性的第四线路被连接到第四PPSND 302。尽管图12A-12C描述了用于总共两个不同的三相负荷的直接连接，但是许多其他的三相负荷也可以由采用另外连接的特定的初级MEC 44服务。
MEC 44、46、48中的一个或多个也可以包含具有由一个或多个绝缘层分隔的一个或多个数据和/或电力传输层的安装结构的集成的桁架组装件。桁架被配置为在飞行器10内容易安装或替换，并且可以由刚性或弹性材料(例如金属板、热塑性塑料、复合材料或一些其他合适的材料)构建。安装结构将电力和数据从MEC 44、46、48的一个部分传输到相同的MEC 44、46、48的另一部分或者传输到飞行器内的各个其他位置。在一些配置中，例如桁架互连的方式或机制能够把一层内的一个或多个电力或数据线电气连接到集成的桁架组装件的一个或多个不同层内的一个或多个电力或数据线，如2013年6月28日提交的名称为“TRUSS INTERCONNECT”的美国专利申请No.13/930024所述，其整体作为参考并入本文。互连也能够被用于电气互连被安装到集成的桁架组装件的顶部表面层的LRU并且把电力传送到桁架中，或者从桁架传送到LRU。具有PPSND 302a-c的LRU具有导电凸台(凸出物)，并且当互连穿过LRU并且进入桁架组装件时，互连扩展到凸台以及桁架组装件的传输层，以便进行LRU和桁架组装件之间的电气连接。在一个或多个配置中，桁架组装件不暴露桁架组装件和LRU之间的电力连接。LRU内且被嵌入桁架组装件内的互连的物理几何构型阻止了直接的人员接触。
在一些配置中，集成的桁架组装件可以电气连接电力和数据系统。在进一步的配置中，桁架互连也能够提供集成的桁架组装件的一层或多层之间的机械连接。在另外的配置中，桁架互连可以被配置为允许桁架互连重复使用的多个插入物和抽出物。
图13说明了MEC 44、46、48的多层集成的桁架组装件500的分解的透视图。集成的桁架组装件500可以包含绝缘层502a-502b(在下文中被共同地和/或一般地称为“绝缘层502”)和传输层504a-504c(在下文中被共同地和/或一般地称为“传输层504”)。在一些配置中，绝缘层502和传输层504被可替换地布置在彼此之间，以便绝缘层至少部分地将传输层504彼此电气分离。在进一步的配置中，绝缘层502被配置为至少部分地将一个或多个传输层504与一个或多个其他的传输层504物理地分离。同样地，在一些配置中，一个或多个绝缘层可以作为乘客舱和货舱之间的烟雾或水滴屏障。
MEC 44、46、48的组件可以可拆卸地固定到桁架组装件500。图3的具有PPSND302a-c的一部分电力总线网络系统90，例如对应于初级MEC 44的高电力部分120，被容纳在安装到桁架组装件500的顶部表面绝缘层502a的LRU 52内。同样，具有电力总线网络系统90的LRU 52内部是从CNI模块162接收信道A和信道B数据输入以控制所有的接触器216、218、220、222、232、250、260以及278的微处理器。
三相初级电力506a-d(在下文中可以共同地和/或一般地称为“三相初级电力506”)被从主发电机34、36之一提供给电力总线网络系统90内部的PPSND 302a-c。A相电力506a、B相电力506b、或者C相电力506c、或者所有三相电力可以从输出连接390a-c通过绝缘层502被路由到桁架组装件500的一个或多个传输层504。三相初级电力506的中线506d也可以通过绝缘层502路由到桁架组装件500的一个或多个传输层504。通信数据被从一个MEC44、46、48跨越两个数据信道188、190(通常被称为信道A和B)传送到任何其他的MEC 44、46、48。如在图13中所示，桁架组装件500的安装结构提供被配置为向安装到桁架组装件500的系统组件提供分离的通信信道的分离层。数据信道188、190两个都可以通过绝缘层502路由到桁架组装件500的一个或多个传输层504。例如，传输层504a包含数据传输路径536，并且传输层504b包含数据传输路径538。数据传输路径536、538可以通过一个或多个层502、504(例如传输层504c)被彼此分离。在具有PPSND 302的电力总线网络系统90和CNI模块162之间往来的数据通信被跨越数据信道188、190来回地传送。数据信道188穿过传输层504a的传输路径536并且数据信道190穿过传输层504b的传输路径538。
在一些配置中，传输层504被配置为包含一个或多个电力或数据传输路径，或者包含两者。例如，传输层504c可以包含对应于三相初级电力506的B相电力506b和中线506d的电力传输路径512a和512b。电力传输路径512a接收例如230 VAC的B相电力，并且把它传输到被安装到桁架组装件500的另一LRU 52，例如在图13中所示的CNI模块162。传输路径512b是跨越中线506d从CNI模块162返回到一个PPSND 302的电流返回路径。
每个MEC 44、46、48也包含至少一个电力分配模块170，以便从MEC 44、46、48中分配次级电力。每个分配模块170可以被配置为一个或多个LRU 52。每个分配模块170优选地接收所有的三相电力，但是以平衡的方式把它们分配到单相引线。如在图13中所示，A相电力506a和B相电力506b被提供通过桁架组装件500的两个不同的传输层504，并且然后被提供到分配模块170。每个分配模块170接着把单相次级电力分配到每个特定的MEC 44、46、48的指定区域内的低电力装备负荷50。与每个MEC 44、46、48相关的装备负荷50优选地均匀分配跨越所有三相电力。优选地，每个低电力装备负荷50被连接到具有扭曲的电气导线对的分配模块170。尽管本申请在一幅或多幅图中描述了特定数量的连接，但是任何数量的装备负荷50均可以由经受一定量可用的次级电力的MEC 44、46、48服务。
图14说明了具有桁架组装件的若干层的初级MEC 44。初级MEC 44包含TRU 134、142、ATU 138、CNI模块162、分配模块170以及PPSND 302。初级MEC 44包含PPSND 302，而MEC46、48不包含PPSND。次级MEC 46可以用除了没有PPSND 302以外均与图10B中的MEC 44相似的方式被描述。两个TRU 134、142、ATU 138、CNI模块162、分配模块170以及PPSND 302通过插入互连机制562而被电气地互连到传输层504内的轨迹或金属互连。互连机制562插入经过TRU 134、142、ATU 138、CNI模块162、分配模块170以及PPSND 302中的每个并且进入每个传输层504内的通孔566。
桁架组装件包含具有用于信道A的轨迹536的传输层504a和具有用于信道B的轨迹538的传输层504b。TRU 134、142、ATU 138、分配模块170以及PPSND 302中的每个被连接到专用信道A的轨迹536和专用信道B的轨迹538。然而，每个传输层504上的轨迹536、538的数量取决于协议。在其他的实施例中，TRU 134、142、ATU 138、分配模块170以及PPSND 302可以全部连接到相同的信道A的轨迹536和相同的信道B的轨迹538。
在图14中的桁架组装件也包含传输层504c、504d、504e以及504f。传输层504c包含具有三相初级电力506(例如230 VAC)的轨迹570，以便供电给桁架组装件的MEC 44、46、48以及被连接到MEC 44、46、48的系统。各自的轨迹570对应于A相电力506a、B相电力506b、C相电力506c以及中线506d。两个TRU 134、142、ATU 138、CNI模块162以及PPSND 302通过通孔566连接到具有互连机制562的传输层504c的轨迹570。三相初级电力506通过PPSND 302从发电机34、36提供到传输层504c。通过从传输层504c的轨迹570接收三相初级电力506，对两个TRU 134、142、ATU 138以及CNI模块162供电。
次级电力被从TRU 134、142以及ATU 138中分配到传输层504d、504e、504f。传输层504d、504e是低压层(例如28 VDC)，并且每个传输层包含正轨迹574、负轨迹576以及中性轨迹578。例如传输层504e的这些传输层504中的一个可以通过第二TRU 142提供来自燃料电池或RAT 128的备用电力。来自传输层504d、504e的轨迹574、576、578的28 VDC电力被分配到分配模块170。传输层504f是包含A相电力580、B相电力582、C相电力584以及中线586的低压三相层，例如115 VAC。来自传输层504f的轨迹的115 VAC电力也被分配到分配模块170。
分配模块170被连接到用于次级电力的传输层504d、504e、504f的轨迹并且也被连接到用于信道A 202和信道B 204的轨迹536、538，以便把次级电力分配到具有扭曲并且屏蔽的电气导线对314的装备负荷50。由于初级电力不从分配模块170分配，因此，分配模块170不被连接到具有三相初级电力506的传输层504b。来自桁架传输层504a、504b的信道A202和信道B 204的通信数据控制分配模块170何时打开和关闭到扭曲并且屏蔽的电气导线对314的次级电力以服务于装备负荷50。
如在图14中所示，CNI模块162被连接到MEC 44、46、48的桁架组装件的每一层504中的每一个轨迹。由于具有到CNI模块162的多个电压输入端，因此，电力调节器执行到所需要的电压的转换。如果在一个或多个层504上的任何轨迹被供电，则CNI模块162变为激活的。例如，如果所有的MEC44、46丢失初级电力，则电力可以被提供给具有燃料电池或RAT128的备用MEC 48，因而向备用层504e的轨迹574、576、578提供电力。传输层504e的轨迹574、576、578内的电力将激活CNI模块162。CNI模块162也从传输层504a、504b的每个轨迹536、538接收来自信道A 202和信道B 204的通信数据以便与网络开关(SW)182、184、186一起使用。
图14也描述了优选地定位在MEC 44、46、48的桁架组装件的传输层504之上的具有相对于水或烟雾的流动垂直地扩展的表面层的屏障588。如果桁架组装件被定位在如图17所示的地板结构内，则屏障588充当烟雾屏障，以便阻止自货舱引起的烟雾进入乘客舱和/或充当水滴屏障，以便阻止水滴到飞行器10的任何地方。例如，屏障588可以阻止水滴落在MEC 44、46、48的电气组件上。在这种情况下，屏障588能够具有相对于滴水的方向垂直地扩展的表面层。可替换地，或者除了屏障588以外，一个或多个绝缘层502可以是烟雾和/或水滴屏障。例如，桁架组装件的最上面的绝缘层502可以被配置为作为水和烟雾的屏障。
在现有的复合材料飞行器中，电流返回网络为飞行器系统提供了故障电流返回路径、人员安全防护路径以及防雷路径。然而，如上所述，电流返回网络也给飞行器提供了不期望的大量的线路重量。
这些已知的飞行器的电流返回网络也易受大的电压偏移的影响。AC和DC电压均可以在电流返回网络上被测量。在电流返回网络上的遍及飞行器的所有装备负荷的返回电流是累加的，并且因此当从电源接地点到负荷接地点测量时，电压降被沿着电流返回网络创建。沿着电流返回网络在不同点处的电压降从电源接地点向着飞行器的背部增加，所述增加与电流返回网络的阻抗和经过该电流返回网络的电流成比例。
图15概括地说明了三相(3Φ)初级电力506被从一个或多个主发电机34、36路由到多个隔离的TRU 134和非隔离的ATU 138。TRU 134和ATU 138被分配遍及飞行器10成为如图15所示的分布式机构的一部分。至少一个TRU134和至少一个ATU 138对应于MEC 44、46、48中的一个。由于TRU 134是隔离的，所以它们能够在其方便的任何地方被接地。同样地，由于TRU 134是分布式的，所以TRU 134能够在不同的位置接地，并且因此它们的DC返回电流对各自的MEC 44、46、48依然是局部的。然而，返回电流不再是累加的，这导致了零DC偏移电压。
图16也概括地说明了分别来自ATU 138或TRU 134的AC或者DC电力的分配。然而，如上更具体地叙述的，初级电力506首先被分配到电力转换装备，并且接着被分配到分配模块170，所述分配模块连接到具有多个扭曲并且屏蔽的电气导线的每个低电力装备负荷50，其中所述导线携带基本相等但是相反的电流。在应用中，由所述导线携带的电流可以具有少量不同。例如，扭曲并且屏蔽的电气导线对314包含电力导线310和中性或者返回导线312。中性导线可以采用三相电力馈线路由。
在转换初级电力506之后，AC电力采用电力导线310从每个ATU 138分配到AC装备负荷50a，并且电流在扭曲并且屏蔽的电气导线对314的相应的返回导线312上从每个AC装备负荷50a中返回。DC电力从每个TRU 134提供到具有电力导线310的DC装备负荷50b。电流在扭曲的电气导线对的相应的返回导线312上从每个DC装备负荷50b中返回。
A相电力506a、B相电力506b以及C相电力506c被从发电机34、36中分配。来自用于三相初级电力506的发电机34、36的第四线路也被描述为中性导线506d。每个AC装备负荷50a包含由虚线描述为连接到中性导线506d的屏蔽终端590，并且每个DC装备负荷50b包含也由虚线描述为连接到中性导线506d的屏蔽终端线路592。尽管每个装备负荷50a和50b均被分别连接到具有屏蔽终端590和592的中性导线506d，但是负荷返回电流不再是累加的。在图16中，部分中性导线506d被配置为仅表现为电流返回网络(CRN)以说明电压差为零，这是由于为了局部的次级电力分配而使用扭曲的线路导线对的小回路导致的。在飞行器10的MEC 44、46、48之间的分布式三相初级电力506的中性导线506d可以简单地被称为安全接地总线(SGB)，所述中性导线506d比通常被用作CRN的一部分的导线小得多。因此，CRN在具有由扭曲的线路导线对提供的局部的次级电力分配的复合材料飞行器10中不再被需要。扭曲的线路导线对现在提供电流返回。同样地，由扭曲的导线对创建的回路的横截面积比由CRN的较大线路回路创建的横截面积小得多，这减少了对复合材料飞行器10的闪电威胁。为了比较，扭曲的导线对可以约为16到约20美国线规(AWG)，然而CRN的导线约为2 AWG或更大的直径。
图16也说明了来自发电机34、36的初级电力在被分配在飞行器10的前部、中部以及后部区段内的初级MEC 44间的分配。每个初级MEC 44包含TRU 134和ATU 138，以便分别服务于如上所述的装备负荷50b和装备负荷50a。电力被从每个MEC 44采用扭曲并且屏蔽的电气导线对314分配到每个装备负荷50。图16也描述了为辅助负荷520提供230 VAC的一对MEC 44。参考图12A-12C和接下来的文本，往返辅助负荷的230 VAC电力被初级MEC44的PPSND 302的接触器232、278控制。
图16也说明了由前部绝大多数初级MEC 44服务的多个LRU 52，例如航空电子设备。图16也说明了用于提供备用电力的蓄电池598。尽管图16描述了仅向前部绝大多数初级MEC 44提供备用电力的蓄电池598，但是蓄电池备用电力优选地被提供给所有的初级MEC44。
图17说明了可被用于飞行器制造以便提供如上所述的一个或多个电力和数据传输路径的集成的桁架组装件或系统600。一个或多个MEC 44、46、48可包含作为支撑或安装结构的桁架组装件600以便将交通工具系统、MEC 44、46、48的组件、装备负荷50、LRU 52或其他装备中的所有或部分附连。
桁架组装件600的安装结构可以是堆叠的、可拆卸连接或锁定在一起以创建可被安装在飞行器10内作为单个单一块的集成的安装结构的分离的结构元件的多部件或者模块化组装件。每个结构元件可以具有如上所述的一个或多个传输层和一个或多个绝缘层。多部件的桁架组装件600的每个结构元件可以是彼此可拆除的以允许修复或替换受损的结构元件，而不用从飞行器10中移除没有受损的结构元件。每个结构元件的一层或多层也可以被替换。桁架组装件600的一对结构元件中的一个结构元件可以被替换掉而不必移除其他结构元件或整个桁架组装件600。同样地，所有的或至少一部分桁架组装件600也可以从飞行器10的支撑结构(例如地板横梁或者机身框架构件)中拆除。例如，当第一或第二安装结构中的一个被损坏时，受损的安装结构能够被第三安装结构替换而不用移动桁架组装件。可替换地，桁架组装件600可以被制造为可被整体安装或替换的单个单片结构。桁架组装件(例如桁架组装件600)的一个或多个实施例可以被配置为被定位在飞行器10的地板、侧壁或冠部内的顶板中。
桁架组装件600被配置为在被限定在框架构件之间的机身的侧壁内的薄结构体积内延伸，并且向框架构件的深度方向延伸，或者在被限定在飞行器10的乘客舱和货舱之间的地板内的空间内延伸，且沿地板横梁的深度方向延伸。可替换地，桁架组装件600可以具有被配置为被实施在传统的装备底座内的物理形式。被安装在飞行器10的侧壁内的桁架组装件600优选地对应于飞行器10的机身的曲率。图17是向着被配置为从飞行器10的侧壁到侧壁延伸、在座椅轨道下610并且在横向的地板横梁608之间的桁架组装件600向上观察的仰视图。被定位在地板内或具有桁架组装件(例如桁架组装件600)的飞行器10的侧壁内的MEC 44、46、48能够服务于飞行器10的乘客舱内和货舱内邻近MEC 44、46、48的装备负荷50。
桁架组装件600被配置为具有在两个内部相邻的地板横梁608的顶部之上延伸的狭窄的中间部分和从两个内部相邻的地板横梁608的两侧到下一个地板横梁608进一步向外延伸以提供宽的表面以便安装例如电力分配模块170的组件的相对的端部。在一个或多个实施例中，桁架组装件被配置为具有在相邻的地板横梁608之间或者在彼此移位的地板横梁608之间的宽度和长度，所述宽度和长度适于用作烟雾屏障，以便阻止烟雾从货舱进入乘客舱和/或用作水滴屏障，以便阻止水滴落在MEC 44、46、48内的电气组件上。
图17也显示了CNI模块162、电力分配模块170、TRU 134、142、ATU138以及被安装到初级MEC 44的桁架组装件600的PPSND 302。TRU 134从PPSND 302的输出连接390接收230VAC。TRU 134连接到具有28 VDC的电力总线，以便供电给分配模块170。每个电力分配模块170具有连接596，以便和与初级MEC 44相关的装备负荷50接合。
桁架组装件600的每个结构元件具有如上所述的一个或多个传输和绝缘层。一个传输层可被配置为从一部分MEC 44、46、48传输高压电力到相同的MEC 44、46、48的另一部分。例如，高压电力可被提供为在桁架组装件600的内部跨越传输层到达PPSND 302，PPSND302被配置为LRU 52且被安装到桁架组装件600的表面。低压次级电力也可通过桁架组装件600的另一传输层被提供给安装到桁架组装件600的表面的低电力装备负荷50。同样地，通信数据能够跨越桁架600的传输层被提供给安装到桁架组装件600的表面的飞行器系统组件。桁架组装件600的一个传输层可以向安装到桁架组装件600的所述表面的系统组件提供信道A，并且另一传输层可以向该相同的系统提供信道B。
如图18所示，在座椅横档610之下并且在不直接彼此相邻的地板横梁608之间延伸的桁架组装件600可以与一对内部相邻的地板横梁608的长度一致。两个拉长的U形信道642横向地延伸桁架组装件600的长度以对应于两个横向的地板横梁608。当桁架组装件600被安装在飞行器10的地板中时，U形信道642接收并且部分地围绕两个横向地板横梁608。桁架组装件600可以被扩大以具有任意数量的U形信道642。
图19是被严密地配置为仅在两个相邻的地板横梁608之间延伸并且不在顶部之上或者任何地板横梁608周围的桁架组装件700的可替换的实施例的底部透视图。然而，部分桁架组装件700被切除，呈锯齿状或者被另外地配置为不阻止燃料管线704或其他特征穿过地板横梁608。本公开的任何桁架组装件的形状可以配置为与飞行器10的现有的结构一致而不用改动飞行器。
图集20和21也说明了桁架组装件700的透视图，其中桁架组装件700的中部保持在飞行器10的地板的空间内，但是相对的横向末端710、712从地板横梁608沿着纵向延伸的轴线向下成一角度。一个轴线对应于在飞行器10的一侧上的支柱620连接到地板横梁680的点并且另一个轴线对应于飞行器10的另一侧上的支柱620连接到地板横梁680的点。横向末端710、720之一在飞行器10的一侧上的一对相邻的支柱620之间延伸并且横向末端710、720的另一个在飞行器10的另一侧上的一对相邻的支柱620之间延伸。由于支柱620本身以及被定位在支柱620和机身框架构件622之间的管道624，向下折叠末端710、712允许从货舱更多地接入到桁架组装件700的末端上的系统和装备。
图22说明了桁架组装件800的另一实施例。桁架组装件800是分隔的结构元件的模块化组装件，所述分隔的结构元件一起创建了集成结构。桁架组装件800包含为彼此的镜像的结构元件802和另一结构元件804。结构元件802提供在一个等级处的电压并且结构元件804提供在另一等级上的另一电压。优选地，每个结构元件802、804具有相似的形状，以便更容易地制造和清查。结构元件802包含基础部分806和细长部分808。结构元件804包含基础部分810和细长部分812。结构元件802、804可以被彼此相对地布置，以便每个结构元件802、804的所有或者部分重叠，例如以镜像关系形成桁架组装件800。重叠区是电气的和机械的连接能够在两个或多个结构元件之间进行的区间。结构元件802根据纵向轴线相对于结构元件804翻转，以限定对应于结构元件802的基础部分806的部分，和结构元件804的细长部分812的第一重叠区814并且对应于结构元件804的基础部分810和结构元件802的细长部分808的第二重叠区816。每个结构元件802、804的中间区段的部分限定第三重叠区818。
图23说明了具有至少部分彼此重叠的在一个电压等级的结构元件832和在另一电压等级的另一相似地配置的结构元件834的可替换的模块化桁架组装件830的另一实施例。然而，在该实施例中，结构元件832根据横向轴线相对于结构元件834被翻转以限定从模块化组装件830的一个末端沿着桁架组装件830的中部往下沿着至少一部分桁架组装件830的长度延伸的细长的中心重叠区838。每个结构元件832、834也包含被配置为在两个结构元件832、834之间创建重叠的一个或多个纵向延伸的片段840。电气的和机械的连接能够在结构元件832、834之间的中心重叠区838处以互连做出。
图24-26说明了被可拆除地安装在飞行器10内且在如飞行器10的侧壁或地板横梁的支撑结构之间至少部分地延伸的模块化桁架组装件860的另一可替换的实施例。桁架组装件860包含在不同电压等级的多个导电安装结构，所述多个导电安装结构彼此重叠以形成机械的且电气的互连。电气隔离被维持在不同的安装结构之间。一个或多个或者所有的安装结构被配置为用于电力或数据分配的传输层。作为传输层的每个安装结构能携带相对于彼此不同的电力等级。桁架组装件860的每个安装结构是从一个飞行器10中可拆除的，以便它或者整个桁架组装件860可以在飞行器10内被替换。在一种或多种配置中，第一或第二安装结构中的一个被损坏并且受损的安装结构能够由第三安装结构替换而不用移动桁架组装件。
每个安装结构限定在节点872处被接合在一起以形成开放单元的模式874的细长片段870的网格。开放单元874优选地被限定为任意非圆形或非矩形几何形状。尽管显示了三个网格876、878、880，但是任何数量的网格均能够被使用，并且在一些实施例中，可以期望相邻网格之间的更多或更少的间隔。每个网格876、878、880的模式可以源自可选择每个片段870的路径和横截面同时包含结构分析的最优算法。
优选地，网格876被定位在底部，网格880被定位在顶部，以及网格878被定位在中部。然而，图24说明了具有彼此分隔并且使顶部上的网格876倒转以更好地说明每个网格876、878、880内的开放单元874的尺寸和节点872的数量的网格876、878、880的部分桁架组装件860的近距离视图。网格880比网格878更厚，并且网格878比网格876更厚。因此，网格880的片段870比网格878的片段870更厚，并且网格878的片段870比网格876的片段870更厚。在每个网格876、878、880上的开放单元874的模式和尺寸由每个网格876、878、880内的节点872的密度确定。在一种或多种配置中，节点872的密度在邻近被安装到桁架组装件的组件处增加。
具有带有最大横截面的片段870的网格880处在最高的电压等级(例如230VAC)，具有带有中等尺寸的横截面的片段879的网格878处在中等的电压等级(例如115 VAC)，以及具有带有最小横截面的片段870的网格876处在最低的电压等级(例如28 VDC)。正如其他的桁架组装件实施例，当桁架组装件860被安装在飞行器10内时，网格876、878、880中的一个或多个可被封装以作为乘客舱和货舱之间的烟雾或水滴屏障。
用于附连系统组件、LRU或其他装备的机械连接能够在网格876、878、880的每个节点872处做出。根据期望的电气和机械连接点的位置，节点872被定位在每个网格876、878、880内。同样地，节点872也可以被用于到飞行器的结构附连。电气互连能够在网格876、878、880中的一个或多个上以互连做出。互连能被用于电气地互连LRU到网格876、878、880中的一个的节点872。同样地，互连还能被用在堆叠的网格之间。例如，电气连接能够在网格876上的节点重叠网格878上的节点872的位置做出。同样地，电气连接能够在网格876上的节点重叠网格880上的节点872的位置做出。在这种情况下，在电气互连的网格876、880之间具有间隙。电气连接能够在网格876上的节点872重叠网格878上的节点872以及网格880上的节点872的位置做出。因此，网格880上的节点872重叠网格878上的节点872以及网格876上的节点872。优选地，带有较大单元874的网格880的每一个节点872与每个网格876、878上的节点872相交，但是并不是在带有较小单元874的两个下部网格876、878上的每一个节点872均与上部网格的节点872相交。再者，这是由于有可能从一个较高的电压向下转换成较低的电压，但反之则不然。在一些实施例中，跨接线或者连接器能够被用在网格876、878、880的边缘之间以将它们电气互连到一起。
图25和26说明了从飞行器10的货舱向上观察桁架组装件860的透视图。带有连接596的次级电力分配模块170被安装到桁架组装件860的底部上的网格876。同样如在图25和26中显示的是TRU 134、142、ATU 138以及CNI模块162被安装到桁架组装件860的网格876。
图27和28说明了用于可替换的桁架组装件的网格设计。网格884、886、888可以被可拆除地装配到一起以形成可以被容易地安装在飞行器10中或从飞行器10中移除的桁架组装件。每个网格884、886、888包含多个几何形状的网格单元并且作为传输层以便数据分配或者携带相对于彼此不同的电压等级。在特定网格上的所有或一些单元具有相似的形状和尺寸。每个单元优选为非圆形，以便单元的每个转角同样地限定相邻的相似形状的单元的转角。同样地，网格上的单元优选为非矩形形状(例如六边形、三角形或菱形)。优选地，所有三个网格的单元为相似的形状，但是任何特定网格的单元的尺寸不同于任何其他网格上的单元的尺寸。同样地，网格的单元可以被取向为不同于另一网格上的单元。网格884、886、888的单元的尺寸和取向可以是不同的，以便网格上的单元的模式变得比另一网格上的单元的模式更密集或者更不密集。同样地，轨迹变得更薄或更厚。
如在图28中最佳显示的，三个网格884、886、888中的每个包含至少一个节点896。网格884包含大于网格886或者网格888的单元的六边形单元890。网格886包含大于网格888的六边形单元894的六边形单元892。单元894小于网格884的单元890和网格886的单元892。因此，网格884上的节点896重叠网格886上的节点896以及网格888上的节点896。优选地，带有较大单元890的网格884的每个节点896与每个网格886、888上的节点896相交，但是并不是带有较小单元892、894的两个下部网格886、888上的每个节点896均与上部网格的节点896相交。再者，这是由于有可能从一个更高的电压向下转换成较低的电压，但反之则不然。两个或多个重叠节点896可以被用于接收互连以提供两个或多个网格884、886、888之间的电力和数据互连。同样地，如LRU的装备可以被安装到带有互连的一个或多个网格884、886、888以从任一网格884、886、888中接收电力和数据。
上述主题仅通过说明的方式被提供，并且不应被视为限制意义。在不遵循所说明和描述的示例性实施例和应用的情况下，并且在不背离在所附权利要求中提出的本公开的真实精神和范围的情况下，可以对本文所述的主题进行各种改进和改变。

Claims (10)

1.一种用于交通工具的桁架组装件，其包括：
至少第一网格和第二网格，其为电气地且机械地耦接到至少所述第一网格和第二网格的系统装备提供结构支撑，每个所述第一网格和第二网格包括多个连接的片段，所述片段在节点处接合到其他片段以形成至少部分地在所述交通工具的支撑结构之间延伸的开放单元的模式；
其中所述第一网格的至少一个节点重叠所述第二网格的至少一个节点，并且
其中所述第一网格和第二网格的重叠节点中的至少一个被用作交通工具系统的机械连接点。
2.根据权利要求1所述的桁架组装件，其中所述第一网格和第二网格的重叠节点中的至少一个被用作机械连接点以便将所述桁架组装件固定到所述交通工具。
3.根据权利要求1所述的桁架组装件，其中所述第一网格和第二网格被配置为携带相对于彼此不同的电压。
4.根据权利要求1所述的桁架组装件，其中所述第一网格和第二网格是从彼此可拆除的。
5.根据权利要求1所述的桁架组装件，其中所述第一网格的模式不同于所述第二网格的模式。
6.根据权利要求1所述的桁架组装件，其中所述第一网格的开放单元的尺寸和取向不同于所述第二网格的开放单元的尺寸和取向。
7.根据权利要求1所述的桁架组装件，其中至少部分所述开放单元是非矩形的。
8.根据权利要求1所述的桁架组装件，其中至少部分所述开放单元是六边形的。
9.根据权利要求1所述的桁架组装件，其中第一网格和第二网格之一中的开放单元的模式的密度大于所述第一网格和第二网格中的另一个中的开放单元的模式的密度。
10.根据权利要求1所述的桁架组装件，其还包括第三网格，其中所述第一网格、第二网格以及第三网格中的至少一个节点彼此重叠。
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