因为考虑到直流电源系统和备用电源系统之间关联紧密,因此,笔者最终还是决定将直流电源系统和备用电源系统放在一起讨论。
本篇是《直流/备用电源系统选择逻辑和故障分析》的基础篇。
前 言
要理解直流电源系统和备用电源系统,逻辑图必不可少。然而,在FCOM中描绘直流和备用电源系统的配图过于抽象和零散,而SDS中的配图过于专业和细致。
笔者尝试在这二者之间寻找一个平衡点,以双电瓶构型为例,重新绘制了一幅《直流和备用电源系统逻辑图》,如下所示:
直流和备用电源系统逻辑图
图中的红色表示交流电,蓝色表示直流电,灰色表示未通电,备用电源系统则特别用绿色标注。接下来,我们就以这幅图为基础,逐一讨论每个环节的工作逻辑。
一 1&2号直流汇流条
我们来看看都有哪些设计来确保直流汇流条有电:
1、TRU的得电逻辑:
⚪ TRU正常得电逻辑:TRU1从1号交流转换汇流条得电,TRU2从2号交流转换汇流条得电。正常情况下,由于TRU3转换继电器默认保持在向右闭合的状态,因此TRU3一般是从2号交流转换汇流条得电(图1.1)。
图1.1 TRU的正常得电逻辑
⚪ TRU得电的容错设计:当【2号交流转换汇流条没电,且汇流条转换电门在AUTO位】时,TRU3转换继电器自动向左闭合,TRU3转由1号交流转换汇流条得电(图1.2)。
图1.2 TRU3转由1号交流转换汇流条得电
总的来说,当一侧交流转换汇流条失效时,TRU3能够通过TRU3转换继电器从另一侧交流转换汇流条得电。这样设计有两个目的,首先,能够保证电瓶汇流条有电,因为TRU3的主要功能就是为电瓶汇流条供电。其次,TRU3还能够顶替失效的TRU继续为下游的直流汇流条供电。
2、TRU的送电逻辑:
⚪ TRU正常送电逻辑:正常情况下,当【汇流条转换电门保持在AUTO位】,汇流条连接继电器自动闭合,两侧的直流汇流条通过该继电器相连。此时,TRU1和TRU2共同为两侧的直流汇流条供电,而TRU3一方面通过K2继电器为电瓶汇流条供电,同时也扮演备份TRU的角色(图1.3)。
图1.3 TRU的正常送电逻辑
⚪ TRU送电的容错设计:只要保持【汇流条转换电门保持在AUTO位】,那么,当1号交流转换汇流条失效时,虽然TRU1没电,但是TRU2和TRU3有电(图1.4):
图1.4 与TRU1失效同理
当2号交流转换汇流条失效时,虽然TRU2没电,但是TRU1和TRU3有电(图1.5):
图1.5 与TRU2失效同理
也就是说,只要确保有一侧交流转换汇流条仍在正常工作,TRU3都能够代替已经失效的TRU1或者TRU2继续为直流汇流条供电。
汇流条连接继电器保持在闭合位,两侧的直流汇流条连一起,这样的设计够确保两侧的直流汇流条始终能够从两部TRU获得足够的电流。但是,在【自动驾驶飞行指引系统处在进近模式并且下滑道截获】的时候,汇流条连接继电器断开,切断两侧直流汇流条之间的连接。
因为两部FCC的自动驾驶飞行指引功能和两部导航接收机都分别从两侧直流汇流条得电的,所以,此时将两侧直流汇流条相互隔离的目的是:确保一侧直流汇流条发生的故障不会影响到另一侧直流汇流条,进而不会影响从该侧得电的FCC和导航接收机的工作状态,能够大大提高截获下滑道后直至落地这个阶段的安全裕度。
正因为如此,当【1号交流转换汇流条失效】或【TRU1失效】时,TRU2和TRU3共同为两侧直流汇流条供电,此时如果截获了下滑道,汇流条连接继电器断开,将导致1号直流汇流条掉电(图1.6),从而导致多个系统同时出现故障,极具迷惑性。
图1.6 截获下滑道后导致1号直流汇流条掉电
同理,如果换成【TRU2和TRU3都失效】,则汇流条连接继电器断开将会导致2号直流汇流条掉电(图1.7)。
图1.7 TRU2和TRU3失效&汇流条连接继电器断开
综上,在飞行中如果TR UNIT灯点亮,则表示【TRU1失效】或者【TRU2和TRU3都失效】,其在截获下滑道之后,由于汇流条连接继电器自动断开,会出现一侧直流汇流条掉电的情况。所以,当TR UNIT灯点亮时,不允许使用自动驾驶飞行指引系统的进近方式(图1.8)。
图1.8 TR UNIT灯点亮的逻辑和相应检查单
由于一侧直流汇流条掉电,将会导致多个仪表故障旗和系统琥珀色灯的同时出现,如果此时机组按压TOGA电门开始复飞,由于脱开进近逻辑,因此汇流条连接继电器又自动闭合,所有的故障旗和故障指示又会瞬间消失!
p.s.笔者将在后续的文章中单独介绍关于交流转换汇流条或直流汇流条失效导致的一系列故障现象和原因,因此这里不再过多赘述。
二 备用交流/直流和电瓶汇流条
作为电气系统的“底牌”,针对备用交流汇流条、备用直流汇流条和电瓶汇流条所做保障的级别是最高的,接下来,我们来看看波音都做了哪些针对性的设计:
1、备用交流/直流汇流条的得电逻辑:
⚪ 备用交流/直流汇流条正常得电逻辑:一般情况下,备用交流汇流条直接从1号交流转换汇流条得电,备用直流汇流条从1号直流汇流条得电(图2.1)。
图2.1 备用交流/直流和电瓶汇流条正常得电逻辑
⚪ 备用交流/直流汇流条得电的容错设计:当【1号交流转换汇流条没电,或者1号直流汇流条没电】时,且同时满足【备用电源电门在AUTO位】,则在K3和K5的共同控制下,备用交流汇流条转由静变流机得电,备用直流汇流条转由电瓶/辅助电瓶和电瓶充电机/辅助电瓶充电机得电(图2.2)。
p.s.备用电源电门的控制逻辑我们将在进阶篇中详细讲解。
图2.2 备用交流/直流和电瓶汇流条冗余得电逻辑
2、电瓶汇流条的得电逻辑:
⚪ 电瓶汇流条正常得电逻辑:一般情况下,K2闭合,K1断开,电瓶汇流条通过K2从TRU3得电(图2.3)。
图2.3 电瓶汇流条正常得电逻辑
⚪ 电瓶汇流条得电的容错设计:当【TRU3没电】或【备用电源电门在BAT位】时,K1闭合,K2断开,使得电瓶汇流条转由电瓶/辅助电瓶和电瓶充电机/辅助电瓶充电机得电(图2.4)。
图2.4 电瓶汇流条冗余得电逻辑
三 电瓶和电瓶充电机
一共有两种构型,分别是单电瓶和双电瓶。我们以双电瓶构型为例:
1、辅助电瓶和辅助电瓶充电机的工作逻辑
⚪ 辅助电瓶和辅助电瓶充电机正常工作逻辑:一般来说,双电瓶RCCB断开,辅助电瓶和辅助电瓶充电机与用电系统相互隔离。辅助电瓶充电机为辅助电瓶提供充电电流,能够确保辅助电瓶处于满充状态。
⚪ 辅助电瓶和辅助电瓶充电机应急工作逻辑:当【电瓶或电瓶充电机向备用系统(备用交流汇流条、备用直流汇流条或电瓶汇流条)供电】时,双电瓶RCCB自动闭合,这使得辅助电瓶、辅助电瓶充电机能够与电瓶、电瓶充电机并联为备用系统共同供电(图3.1)。
图3.1 辅助电瓶和辅助电瓶充电机的供电逻辑
2、电瓶和电瓶充电机的工作逻辑
我们可以用手机作为例子来理解电瓶和电瓶充电机的工作过程:
⚪ 电瓶和电瓶充电机正常送电逻辑:当手机连接电源适配器时,充电电流同时有两大作用,一是为电池充电,二是维持手机正常工作。当电池充满之后,大部分的充电电流都提供给手机以维持正常使用,除此之外,还会有持续的少量充电电流送给电池,防止电池电量降低。
同理,当电瓶充电机能够从2号地面勤务汇流条顺利得电时:
· 当电瓶电量未满时:电瓶充电机有两个作用,一是向电瓶充电,二是向热电瓶汇流条和转换热电瓶汇流条供电。
· 当电瓶电量充满时:电瓶充电机的主要作用就是向热电瓶汇流条和转换热电瓶汇流条供电(图3.2)。
图3.2 电池未充满/充满时的正常送电逻辑
注意: 当【加油站盖板打开】或【APU启动】时,电瓶充电机也会暂停向电瓶充电,换句话说,此时消耗的都是电瓶的电量(启动一次APU大约消耗7分钟的电瓶续航时间)。
当【加油站盖板闭合】或【APU启动操作结束】时,电瓶充电机才开始重新提供充电电流,补充电瓶消耗的电量。
⚪ 电瓶和电瓶充电机送电的容错设计:对于双电瓶构型,只有在【电瓶或电瓶充电机向备用系统(备用直流/交流汇流条或电瓶汇流条)供电】时,电瓶和辅助电瓶之间的继电器将会自动闭合,此时两个电瓶和两个充电机可视为一个整体(图3.3)。
图3.3 两个电瓶和两个电瓶充电机都有电
此时,作为一个整体,两部充电机和两部电瓶相互补充、互为备份:
· 当有一部充电机失效时:只要另一个充电机有效,则该充电机能够提供足够的电流满足备用系统、热电瓶汇流条和转换热电瓶汇流条的用电需求,避免两个电瓶对外供电。
· 当两部充电机都失效时:两个满充状态下的电瓶能够提供给备用系统的工作时间是单电瓶构型的两倍,即能够持续最少60分钟。
· 当一个电瓶失效时:还有一个电瓶可用,其在满充状态下能够提供在两部充电机都失效情况下最少30分钟的黄金电量。
未完待续
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