3. 2. Обобщенная методика проектирования электрооборудования летательных аппаратов

Как видно из предыдущего раздела бортовое оборудование ЛА имеет разное функциональное назначение, однако состав входящих в него потребляющих электроэнергию элементов достаточно однородный. Исходя из этого, нагрузочное оборудование систем ЛА можно разбить на следующие сходные по выполняемым функ­циям и устройству группы [1]:

• устройства дискретной электроники;

• устройства аналоговой электроники;

• электродвигатели и электромашинные преоб­разователи;

• электромагнитное оборудование;

• устройства освещения и индикации;

• нагревательные и терморегулирующие уст­ройства.

Основным назначением устройств дискретной электроники, будь то цифровая вычислительная машина или какая-либо логическая схема, является передача информации о состоянии (0 или 1) логиче­ского элемента. Дискретные логические элементы достаточно некритичны к стабильности питающего напряжения и удовлетворительно работают при от­клонении напряжения на 3 – 10% от номинального значения.

Из условий общей экономии энергии большинство современных дискретных элементов, интегральных схем или больших интегральных схем работает при напряжении ± 5 В. Потребление электроэнергии по данному номиналу достигает 80 – 90% общего потребления ЦВМ. Остальные 10 – 15 % энергопотребления при напряжении ± 15 В идут на питание запоминающих устройств.

К устройствам аналоговой электроники относятся все виды операционных усилителей, приемопе­редающие устройства, элементы автоматики, источ­ники питания и т.п., в которых усилительные элементы обеспечивают пропорциональное воспро­изведение (усиление) монотонно изменяющегося сигнала. Усилительные элементы при этом работают в линейном режиме. Нагрузка в этом случае кар­динально отличается от рассмотренной выше, так как представляет собой по цепи питания потреби­тель стабильного тока.

Для аналоговых устройств необходимо значи­тельно большее количество номиналов напряжения, поэтому обязательным их компонентом, как и дис­кретных устройств, является преобразователь для согласования уровней напряжения.

Электромеханическое оборудование на ЛА пред­ставлено преимущественно электродвигателями, которые различаются принципами действия и целями применения. Эти электромеханические преобразова­тели являются составной частью электроприводов, с помощью которых осуществляются запуск авиа­двигателя, управление полетом, работа топливных и маслонасосов, стабилизация в инерциальном про­странстве при движении ЛА по заданной траекто­рии, обеспечивается работа функционального оборудования (гидростабилизирующие платформы, теле­скопы, сканирующие механизмы, погрузочно-разгрузочное оборудование, антенны, вооружение и т.п.) и различных сервисных устройств (вентиляция, стеклоочистители, системы телеметрии, записи и воспроизведения информации и т.п.).

Авиационные электродвигатели используются как самостоятельные исполнительные устройства для приведения в действие различных агрегатов и механизмов, так и в качестве вспомогательных устройств, например в гидравлической системе для управления регулирующими поступление жидкости клапанами, для привода золотников в гидроцилинд­рах, кранов топливных, гидравлических и пневматических систем.

Современный самолет имеет более ста различных электроприводных устройств с использованием электродвигателей и электромагнитов мощностью от единиц ватт (электромеханизмы серии МПК для привода кранов, заслонок, управления смесителями, распределителями и перекрывными кранами).

На рис 3. 3 показаны кривые роста устанавливаемой мощности потребителей до 90-х годов прошлого века. Непрерывный рост числа и мощности потребителей электроэнергии ведет к увеличению мощности источников питания, протяженности и веса электрической сети. В настоящее время на тяжелом самолете устанавливаются сотни потребителей электроэнергии с суммарной мощностью 250 кВт и более, а в отдельных случаях порядка 1000 кВт.

Рис. 3. 3. Рост установленной мощности потребителей электроэнергии, протяженности и веса электрической сети ЛА: 1 – мощности потребителей электроэнергии; 2 – протяженности электрической сети;

3 – вес электрической сети

Суммарная мощность источников электроэнергии составляет 150 – 250 кВт, а порой достигает 500 кВт. Протяженность электрической сети превышает 50 – 60 км, вес электрооборудования равен  2 – 3 т.

Объем проектирования всего комплекса электрооборудования современного самолета значителен по объему и составляет 10 – 20% проектных работ по самолету в целом. При проектировании электрооборудования количество чертежей достигает 3000 – 4000 листов.