CN113844676B - 一种机载电气系统的地面缩比试验方法 - Google Patents

一种机载电气系统的地面缩比试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种机载电气系统的地面缩比试验方法，属于航空电气系统领域。根据相似原理，考虑电气系统中各电气设备的用电原理，针对研究目标设定需要控制的典型物理量，设置相应的相似常数，这些相似常数通过控制方程联系，进一步得到各设备的缩比试验机制，根据缩比后设备参数进行选型试验，最终通过缩比试验结果预测实际电气系统的工作特性。

Description

一种机载电气系统的地面缩比试验方法
技术领域
本发明属于航空电气系统领域，特别涉及一种机载电气系统的地面缩比试验方法。
背景技术
飞机电气系统是飞机的一个重要组成部分，其运行的稳定性、可靠性关系着全机的性能和飞行安全。并且随着多电/全电飞机的发展，传统气压、液压、机械驱动系统将由电力系统取代，以改善飞机的可靠性、维修性和灵活性，这就对电气系统的供电容量和质量提出了更加严格的要求。
对机载电气系统进行地面试验是检验电气系统设计是否满足要求的重要途径，但若是试验对象为高功率需求的电气系统，由于系统中包含高能武器等大功率设备，对整个电气系统进行实物试验造价昂贵且一般试验场所难以达到要求的供电功率，需要电气系统设计地面缩比试验方法。通过缩比试验，可以反映出实际电气系统的供电特性和供电能力，为飞机研制试飞提供重要的数据支撑。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种机载电气系统的地面缩比试验方法，即根据电气系统中各电气设备的用电原理，基于缩比相似理论，设计一种机载电气系统的地面缩比试验方法，可以降低成本与试验难度，反应实际电气系统的供电特性和供电能力。
本发明所采用的技术方案是：
一种机载电气系统的地面缩比试验方法，根据相似原理，考虑电气系统中各电气设备的用电原理，针对研究目标设定需要控制的典型物理量，设置相应的相似常数，这些相似常数通过控制方程联系，进一步得到各设备的缩比试验机制，根据缩比后设备参数进行选型试验，最终通过缩比试验结果预测实际电气系统的工作特性。
一种机载电气系统的地面缩比试验方法，具体包括：
第一步需要确定试验的缩比量如电压、功率；
第二步根据相似原理和缩比系数确定电气系统中各电气设备关键参数的缩比机制；
第三步根据缩比后的设备关键参数选型；
第四步将选型的设备进行试验，通过试验结果预测实际电气系统的工作特性。
所述的电气系统中各电气设备关键参数的缩比机制如下：
设k为缩比因子，试验时，保持电压不变，功率缩比为原系统的1/k，线路电流等比例缩小为原系统的1/k；
蓄电池与蓄电池组缩比时，考虑蓄电池与蓄电池组的容量缩比为原系统的1/k。
电动泵类缩比时，相似准则为：
Figure GDA0004007531990000021
式中N1、N2为缩比前后泵的功率，P1、P2为缩比前后泵的压力，q1、q2为缩比前后泵的排量，n1、n2为缩比前后泵的转速。试验时根据缩比功率确定泵的压力，通过液体泵的选型确定泵的排量和转速。
整流器变流器类缩比时，相似准则为：b1＝b2，式中b1、b2为缩比前后的变压比，试验时保持缩比前后线圈匝数比相同，且整流方式相同。
电阻类负载缩比时，相似准则为：
Figure GDA0004007531990000022
式中i1、R1、u1和i2、R2、u2分别为缩比前后的电流、电阻和电压。试验时电阻变为原系统的k倍。
电容类负载缩比时，相似准则为：
Figure GDA0004007531990000031
式中t1、R1、C1和t2、R2、C2分别为缩比前后的时间、电阻和电容。试验时电容等比例缩小，电阻变为原系统的k倍。
电动机类缩比时，由UI＝EaI+I2ra，相似指标为：CE＝1，
Figure GDA0004007531990000032
式中U为电动机路端电压，I为通过电动机的电流，Ea为电枢回路中产生的反电势，ra为内阻，CE为路端电压的相似比，CI为电流的相似比，/>
Figure GDA0004007531990000033
为内阻的相似比。试验时电流等比例缩小，线圈内阻变为原系统的k倍。
发电机类缩比时，由U＝Ea-IaRa-2ΔUb，相似指标为：CE＝1，
Figure GDA0004007531990000034
CΔU＝1，式中U为发电机的路端电压，Ea为发电机的电动势，Ia为电流，Ra为内阻，ΔUb为电刷压降，CE为路端电压的相似比，/>
Figure GDA0004007531990000035
为电流的相似比，CR为内阻的相似比，CΔU为电刷压降的相似比。试验时电流等比例缩小，发电机内阻变为原系统的k倍。
供电线路缩比时，与电阻类负载类似。
作为优选，所述的机载电气系统地面缩比试验时考虑供电线路和电阻类负载的横截面积等比例缩小为原系统的1/k。
作为优选，所述的机载电气系统地面缩比试验时考虑电动机类的线圈横截面积变为原系统的1/k，则匝数不变，转速不变。
作为优选，所述的机载电气系统地面缩比试验时考虑发电机类的线圈横截面积变为原系统的1/k，则匝数不变，转速不变。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：采用本发明所提出的机载电气系统的地面缩比试验方法，缩比试验结果可以有效反映原电气系统的工作特性，同时能降低试验成本与难度，缩短试验周期，提高了试验的安全性。
附图说明
图1为某一机载电气系统的地面缩比试验示意图。
图2为机载电气系统缩比试验流程图。
具体实施方式
参见图1，当对某一机载电气系统做功率缩小10倍的地面缩比试验时，左发电机和右发电机输出电压和频率保持不变为115V/400Hz，蓄电池容量为原系统的1/10，变压整流器输出270V直流电压，变压比和整流方式与原系统相同，电阻类负载阻值为原系统的10倍，电容类负载电容为原系统的1/10，线路负载电阻值为原系统的10倍，线路截面积为原系统的1/10，电动泵的压力由原功率的1/10选取，再通过液体泵的选型确定泵的排量和转速。选取直流电机作为电动机和发电机的实例，则电动机的功率变为原系统的1/10，电压保持不变，电流变为原系统的1/10，内阻变为原系统的10倍，发电机的功率变为原系统的1/10，电压保持不变，电流变为原系统的1/10，内阻变为原系统的10倍，电刷压降保持不变。
参见图2，机载电气系统缩比试验流程，第一步需要确定试验的缩比量如电压、功率，第二步根据相似原理和缩比系数确定电气系统中各电气设备关键参数的缩比机制，第三步根据缩比后的设备关键参数选型，最后将选型的设备进行试验，通过试验结果预测实际电气系统的工作特性。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种机载电气系统的地面缩比试验方法，其特征在于，具体包括：
第一步需要确定试验的缩比量如电压、功率；
第二步根据相似原理和缩比系数确定电气系统中各电气设备关键参数的缩比机制；
第三步根据缩比后的设备关键参数选型；
第四步将选型的设备进行试验，通过试验结果预测实际电气系统的工作特性；
所述的电气系统中各电气设备关键参数的缩比机制如下：
设k为缩比因子，试验时，保持电压不变，功率缩比为原系统的1/k，线路电流等比例缩小为原系统的1/k；
蓄电池与蓄电池组缩比时，考虑蓄电池与蓄电池组的容量缩比为原系统的1/k；
电动泵类缩比时，相似准则为：
Figure FDA0003263131960000011
式中N1、N2为缩比前后泵的功率，P1、P2为缩比前后泵的压力，q1、q2为缩比前后泵的排量，n1、n2为缩比前后泵的转速；试验时根据缩比功率确定泵的压力，通过液体泵的选型确定泵的排量和转速；
整流器变流器类缩比时，相似准则为：b1＝b2，式中b1、b2为缩比前后的变压比，试验时保持缩比前后线圈匝数比相同，且整流方式相同；
电阻类负载缩比时，相似准则为：
Figure FDA0003263131960000012
式中i1、R1、u1和i2、R2、u2分别为缩比前后的电流、电阻和电压；试验时电阻变为原系统的k倍；
电容类负载缩比时，相似准则为：
Figure FDA0003263131960000013
式中t1、R1、C1和t2、R2、C2分别为缩比前后的时间、电阻和电容；试验时电容等比例缩小，电阻变为原系统的k倍；
电动机类缩比时，由UI＝EaI+I2ra，相似指标为：CE＝1，
Figure FDA0003263131960000021
式中U为电动机路端电压，I为通过电动机的电流，Ea为电枢回路中产生的反电势，ra为内阻，CE为路端电压的相似比，CI为电流的相似比，/>
Figure FDA0003263131960000022
为内阻的相似比；试验时电流等比例缩小，线圈内阻变为原系统的k倍；
发电机类缩比时，由U＝Ea-IaRa-2ΔUb，相似指标为：CE＝1，
Figure FDA0003263131960000023
CΔU＝1，式中U为发电机的路端电压，Ea为发电机的电动势，Ia为电流，Ra为内阻，ΔUb为电刷压降，CE为路端电压的相似比，/>
Figure FDA0003263131960000024
为电流的相似比，CR为内阻的相似比，CΔU为电刷压降的相似比；试验时电流等比例缩小，发电机内阻变为原系统的k倍；
供电线路缩比时，与电阻类负载相同。
2.根据权利要求1所述的一种机载电气系统的地面缩比试验方法，其特征在于，所述的机载电气系统地面缩比试验时考虑供电线路和电阻类负载的横截面积等比例缩小为原系统的1/k。
3.根据权利要求1所述的一种机载电气系统的地面缩比试验方法，其特征在于，所述的机载电气系统地面缩比试验时考虑电动机类的线圈横截面积变为原系统的1/k，则匝数不变，转速不变。
4.根据权利要求1所述的一种机载电气系统的地面缩比试验方法，其特征在于，所述的机载电气系统地面缩比试验时考虑发电机类的线圈横截面积变为原系统的1/k，则匝数不变，转速不变。
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