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基于辅助动力而总结的三种典型构型

基于辅助动力而总结的三种典型构型

1.典型构型1

APUMasterSwitch采用旋钮式设计,分别有OFF位、ON位和START位,OFF位到ON位为保持型的,ON位到START位为瞬通型的。ECU接到起动命令后,通过进气风门作动器打开进气风门,并通过速度传感器检测APU转速。当风门打开和APU转速小于7%时,发出起动使能命令给SCU。SCU检测115VAC转换汇流条是否可用,如果可用,就发出AC/DC使能信号给SPU,SPU将3相115VAC转换成270VDC给SCU;如果不可用,就发出DC/DC使能信号给SPU,SPU将蓄电池电压转换成270VDC给SCU,SCU中的逆变器最后将270VDC转换成3相交流电给起动发电机,起动发电机作为起动机发出起动力矩,驱动APU涡轮旋转。当APU转速达到70%时,ECU移除给SCU的起动使能命令,SCU不再为起动发电机提供3相交流电,不再进行励磁,即切断起动辅助,SCU转由SG供电。当APU转速达到95%左右时,ECU发出可以加载信号,表明APU起动完成,可以进行电载荷和气载荷。

2.典型构型2

一个MasterSwitch按钮和一个瞬态Start按钮。当按下MasterSwitch按钮到ON位时,驱动APUMainControlRelay,给APUECB供电,完成上电初始化,同时打开进气风门,这时APUECB还会发出一个主继电器输出信号,对MainControlRelay驱动进行自锁,这样当APUMasterSwitch按钮处于OFF位,进行APU正常停车时,APUECB可以在关掉APU进气风门几秒后,再解锁掉自身的供电;当APUECB收到起动命令后,APUECB首先检测进气风门是否打开、APU转速是否小于7%、自检测是否完成、是否检测到自动停车及MasterSwitch按钮处于OFF位,如果条件满足即进气风门打开、APU转速小于7%、无自动停车要求和MasterSwitch按钮处于ON位,APUECB就会发出离散信号驱动Back-UpStartContactor,大约1.5s后,再发出离散信号驱动StartContactor,从而将蓄电池的能量用于对StarterMotor励磁。当APU起动被触发,APUECB会发出正在起动命令,驱动APU控制板上Start开关上的ON灯,表明APU在起动过程中;当APU转速达到大约95%时,APUECB会发出可以加载命令,驱动AVAIL灯,同时灭掉ON灯,此时表明APU可以进行气载荷和电载荷。

3.典型构型3

APUFADEC控制APU起动时序,并通过ESC控制BSG和APU燃油模块。起动能量源由APU蓄电池提供,由ESC将APU蓄电池24V直流转换成三相交流。APU控制板上有两个开关:一个是APU起动/正常停车开关,采用旋钮式设计,分别有OFF位、ON位和START位,OFF位到ON位为保持型的,ON位到START位为瞬通型的;一个是APU应急停车开关,在APU运行发生故障时使用,还有一个APU防火手柄也可以起到应急停车的作用(如图3所示)。APU起动电气控制原理,分为APUFADEC上电/掉电电气控制和BSG起动/停车电气控制。APUFADEC上电电气控制:旋转APU起动正常停车开关到ON位,至少3秒钟,以实现APUFADEC软硬件的初始化和自检,同时驱动APUFADECPowerControlRelay,给APUFADEC上电,并通过diode1对APUFADECPowerControlRelay进行驱动,形成自锁电路。BSG起动电气控制:旋转到START位。APUFADEC接收到起动命令后,会检测APU转速和APU进气风门状态,当条件满足后,就会发出起动能量控制命令,并驱动APUStartPowerContactor1和2,这样由APU蓄电池提供的能量经过ESC转换为无刷直流起动发电机(BSG)的起动力矩。APUFADEC掉电和BSG停车电气控制:当APUFADEC接收到正常停车命令后,会去掉起动能量控制命令,终止BSG的运行,然后发出掉电控制命令,驱动APUFADECDe-powerControlRelay,从而解除自锁电路,APUFADEC实现掉电;当APUFADEC接收到应急停车命令时,APUstartEmergencyStopRelay会立刻被驱动,终止BSG的运行,然后发出掉电控制命令,驱动APUFADECDe-powerControlRelay,从而解除自锁电路,APUFADEC实现掉电。正常的APU起动,APU转速小于50%,BSG作为起动机使用,由APU蓄电池提供起动力矩,当APU转速高于50%,就会撤掉来自APU蓄电池的能量,BSG作为发电机使用,给ESC供电,并通过APU涡轮旋转及控制燃油供给量,来逐步提高APU的转速,当APU转速达到95%左右时,APUFADEC会发出可以加载信号给AGCU,表明APU起动完成,可以进行电载荷和气载荷。

作者:孙振华单位:上海飞机设计研究院