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什么是多电飞机( MEA )

作者: INTERLOCK
发布于: 2026-06-23 00:00
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什么是多电飞机( MEA )

 

 

多电飞机的特点

 

20 世纪 80 年代,美国 NASA 率先启动了“多电飞机”( more electric aircraft,MEA )计划,通过使用电作动、电驱动、电加热等装置取代传统液压系统和引气系统,成功提高了飞机的能源效率和可靠性,同时减少航空业的碳排放。

 

相比于传统飞机,多电飞机具有更高的能源利用效率和燃油经济性,并可减少污染排放,简化地勤维护。目前,多电技术已在空客 A380、波音 B787 和洛克希德·马丁公司 F-35 等型号飞机上获得了验证和应用,充分展示了多电飞机技术的优越性和巨大潜力。

 

图1  (a) A380  (b) B787  (c) F-35

 

多电飞机的电源系统( EPS )

 

图 2 为 A380 电源系统。在交流系统中,主电源输出的 115V 变频( VF )交流电通过两级逆变电源转换为恒频( CF )交流电,为传统交流负载供电。在直流系统中, 115V 交流电经自耦变压整流单元( ATRU )整流后提供 270V 高压直流电( HVDC )供给高压直流负载,同时经变压器整流单元( TRU )整流后提供 28V 直流电供给大部分直流负载。直流系统还需为机载关键设备供电,且要求电源不间断。因此, A380 为每个 28V 直流汇流条配备一块 50 安时蓄电池,并采用蓄电池充电调节器( BCRU )来维持蓄电池充电,作为短时供电装置。当主电源系统( MPSS )失效时,辅助电源系统( APSS )提供缺失的电源;当主电源系统和辅助电源系统均失效时,应急电源系统( EPSS )主要用于保障重要设备的供电。

 

 

图2  A380 的电源系统

 

图 3 为 B787 的电源系统。与 A380 类似, B787 也采用二次配电和远程配电设备,为中小型恒频负载和直流负载供电。 B787 比 A380 更接近全电飞机

 

 

图3  B787 的电源系统

 

21 世纪初,美国试飞的 F- 35 战斗机,不仅采用了高压直流电源,而且是第一架多电型军用飞机。该单发动机战斗机的主电源是 250kW 的开关磁阻起动 / 发电机,由航空发动机直接传动,该电机的功率变换器为 125kW 的双通逆结构。图 4 为 F-35 的电源系统。可以看到 F-35 最接近全电飞机。

 

 

图4  F-35 的电源系统

 

低压直流电源系统

 

自 1914 年飞机上第一次使用航空直流发电机以来,飞机直流电源系统经历了九十年的发展过程,其额定电压由 6V、12V,逐步发展为 28V 的低压直流电源系统,一直沿用至今。飞机 28V 直流电源系统由发电机、发电机控制器、蓄电池和二次电源四部分构成。随着电子技术的发展,为简化产品结构,提高系统的可靠性,减小系统的重量和体积,将调压、控制、保护功能融为一体,形成了组合化、一体化的电子产品。 28V 低压直流电源系统简单可靠,是多电飞机电源系统的重要组成部分。

 

高压直流电源系统

 

国外从 20 世纪 70 年代起,重点围绕 270 V 高压直流电源开展了对高压直流电源的研究工作,并于 1975 年在《飞机电源特性》( MIL-STD-704B )中制定了对 270 V 直流供电特性的要求。

 

美国 1997 年试飞的第四代战斗机 F- 22 是第一架装备 270V 高压直流电源的飞机。主电源为二台 65kW、270V 直流发电机,辅助电源为一台辅助动力装置 ( APU ) 驱动的 22kW、270V 直流发电机,四台 270V/28V、2.1kW 直流变换器和二台 6kVA 静止变流器为二次电源。 270V 高压直流电源的成功应用主要取决于三项技术的突破:

 

a. 无刷直流发电机和电动机的诞生;

b. 无触点固态电器,常称固态功率控制器的发展;

c. 电能变换器的模块化和小型化。

 

高压直流电源和 28V 低压直流电源一样简单可靠,适合于非线性负载。在本文介绍的三个型号的多电飞机中,均已包含 270V 高压直流电源系统。

 

机载电子设备的供电特性测试

 

飞机实际供电环境复杂,存在电压浪涌、供电中断以及电压尖峰等情况。为了保证机载用电设备在实际供电环境下能安全运行,各国制定了相应的飞机供电特性标准,明确机载用电设备的供电条件,RTCA-DO-160E、GJB181-1986、GJB181A-2003 是必须满足的供电标准。可以看到,存在多个供电标准,不同供电标准要求的测试项目较多,且具体测试项目对供电的幅值及时间要求非常严格。HOME-亿万28「强保障平台,更省心娱乐」 提供多种型号的高性能可编程电源,具有亚毫秒级快速上升下降沿,适用于机载电子设备供电特性测试需要的波形输出要求(例如图5所示的直流电压瞬变波形)。

 

 

图5 直流电压瞬变波形图

(图中,脉冲持续时间为20ms,上升下降时间小于1ms)

 

参考文献

[1] 杨鸣强,陈乾宏,张超,28V 机载用电设备供电特性测试平台的控制系统设计,计算机测量与控制.2013.21(3)

[2] Siyang Liang,et al. Overview and Analysis of Electric Power Systems for More/All Electric Aircraft , IECON 2023

[3] 王建强,飞机270V直流电源供电特性参数校准方法实现与验证,计测技术,2021.41(6)

 

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