A320飞机系统（24）——电气（基础）

飞机的电气系统是一个越来越强大的系统，电气系统正在逐步取代液压系统、空调系统，甚至是动力系统。目前，飞机的电源有28V低压直流电源（机载蓄电池），115/200V-400Hz恒速恒频交流电源（A320的IDG），230V-390~800Hz变频交流电源（A350的VFG），270V高压直流电源（F22的直流发电机）等主流形式。交流电（AC）和直流电（DC）有特征区别，无功能区别。二者都可以用于照明、加热、控制信号和机械作动等。

基本的电路由电源、开关和用电设备组成。飞机的电气系统在这个基础上实现了自动控制的功能。飞机电气系统使用的基本概念：

1. bus 是公交车，电路分支点。bus或bus bar，FCOM翻译为汇流条，指电路中用于电能分配的部件，多是一种金属条，可以类比为插线板。所有的用电设备都必需连接在汇流条上。
   

2. tie是领带，连接。bus tie，FCOM翻译为汇流条连接，汇流条馈线，即两个汇流条之间的连接线。

3. circuit是环路，电路；break是休息，断开。C/B（circuit breaker）在FCOM中翻译为跳开关或断路器。C/B是一种小型按钮式的自动保险电门，可以类比为保险开关。

4. CONT.（contactor）是接触器或开关，一般带有逻辑控制功能。控制器控制接触器实现了飞机电路的大部分逻辑转换功能。

5. 变压整流器TR（transformer rectifier）其中rectifier是整流器，用于将AC转换成DC。

6. 静变流机STAT INV（static inverter）其中inverter是逆变器，用于将DC转换成AC。

日常生活和工作中一般很难见到飞机电气系统的实物，下图是A320飞机的121VU和122VU面板背后的模样。

A320飞机交流电源的额定参数是115/200V-400Hz。

1. 3个正常交流发电机，输出90KVA，115/200V-400Hz三相电源。

2. 1个应急交流发电机，输出5KVA，115/200V-400Hz三相电源。

3. 1个静变流机，转换1KVA，115V-400Hz单相电源。

4. 1个地面外部交流电源接口。

A320飞机直流电源的额定参数是28V-200A。

1. 3个变压整流器，转换额定27.5V-200A直流电。

2. 2个电瓶，额定电压24V，最大容量23Ah。

电源 1：

每台发动机装有1部由附件齿轮箱驱动的综合驱动发电机IDG（Integrated Drive Generator）。IDG由CSD（Constant Speed Drive）和GEN两部分组成。CSD负责把附件齿轮箱的转速调节稳定后传递给GEN，GEN负责发电。IDG由发电机控制组件GCU（Generator Control Unit）控制。发电机馈线接触器GLC（Generator Line Contactor）可以断开发电机和电网的连接。IDG壳体内的滑油通过燃油系统降温。（详情请参阅本文封面图）

电源 2：

APU发电机的输出参数和ENG GEN相同，系统由GAPCU（Ground and Auxiliary Power Control Unit）控制（老版控制器为GPCU）。因APU转速恒定，所有没有IDG装置。

电源 3：

冲压空气涡轮RAT（Ram Air Turbine）可以驱动蓝液压系统，蓝系统可以驱动CSM/G (Constant Speed Motor/Generator)，CSM/G是一个液压马达和发电机的组合体，位于左右主轮舱的中间框架上。EMER GEN由相应的GCU控制（GCU控制蓝系统驱动应急发电机）。

电源 4：

2个镍铬蓄电瓶位于右侧电子设备舱内，分别固定连接一部热汇流条（HOT BUS），电瓶电压指示器也连接在HOT BUS上。电瓶正常通过电瓶汇流条充放电，开关是BAT CONT。电瓶控制器为电瓶充电限制器BCL（Battery Charge Limiter）。

电源 5：

正常的AC转DC由两个TR完成。只要AC BUS有电，对应的TR就会工作，每个TR只给对应的DC BUS供电（如AC BUS 1→TR 1→DC BUS 1）。TR 1或TR 2故障后ESS TR自动工作（可以理解为系统会保证至少有2个TR工作，TR ent. 不在此讨论范围内）。

电源 6：

只有电瓶供电时（应急构型），系统将BAT 1的DC转换成AC。此时，BAT 2给DC ESS供电。STAT INV和AC STAT INV之间是固定连接，AC ESS在速度≥50kt时有电。

控制器和接触器（开关）：

总结一下，系统的控制器有GCU、GAPCU、BCL等。各部件大多通过接触器相互连接，不同的CONT由相应的控制器控制（如GCU或顶板按钮）。

1. BAT 和DC BAT之间是双向供电，由BAT CONT控制。

2. DC BAT到DC ESS是单向供电（请参阅DC BAT何时被断电），由ESS DC TIE CONT控制。

3. DC BAT和DC 1/2之间是双向供电，由2个DC TIE CONT控制。

4. STAT INV CONT实现只有电瓶供电时的应急构型设置。

5. BAT按钮，人工控制BCL，也可用于复位BCL。
   

6. BUS TIE按钮控制两个BTC（BUS TIE CONT），系统正常自动控制不同的发电机给AC 1或AC 2供电。

7. AC ESS FEED按钮，人工控制AC 2给AC ESS供电。

8. GEN 1 LINE按钮，会断开GEN 1和电网的连接，同时保证WING FUEL PUMP 1不断电（详情请参阅AEP-烟雾程序）。
   

汇流条：

系统简图中提及的汇流条有13个，它们都有固定命名规则，如1XP（详情请参阅机务手册TTM）。

1. AC/DC BUS 是主要的汇流条。

2. ESS（essential）BUS 负责给重要的设备供电。

3. SHED（shed）BUS 连接在对应的ESS BUS 上。SHED BUS 在供电能力不足时被自动SHED（卸载）。

4. HOT BUS 一直连接电瓶。

5. AC STAT BUS 一直连接STAT INV。

6. 地面勤务时可仅给AC/DC GND/FLT BUS供电（在前舱门顶板处）。

7. 厨房，娱乐和商用设备在供电能力不足时会被最先卸载（如只有1个GEN工作时）。

以上内容只涉及电气系统的基本部件和基本规则，请参阅下图回顾一下哪些是电源、开关和用电设备。

电源供电的逻辑是所有发电机不能并联（如：GEN 1和GEN 2不能同时给AC 1供电），电源供电的优先顺序是GEAR，GEN＞EXT＞APU＞RAT＞BAT。

正常构型的电气系统有2条通路：

1. AC 1→TR 1→DC 1→DC BAT→DC ESS（其中AC 1→AC ESS）。

2. AC 2→TR 2→DC 2。

A320的跳开关和面板简述：

A320的VU面板按字母-数字坐标（A-Z）排序，常用的有49VU（触手可及的重要设备）和121VU、122VU。C/B有不同的颜色和不同数字标识，有不同的保护盖和标牌设置。

1. C/B的数字标识的含义。

2. C/B的复位程序和要求。
   

3. ECAM监控C/B的能力。

4. WTB的C/B和燃油泵的C/B。

5. FCOM系统和程序中有关C/B的内容。

更多有关电气的系统原理和程序原理将在A320飞机系统（24）——电气（进阶）中讨论。

电气系统（正常构型）思考题：

1. 地面停机时，如何一键设置整机断电？

2. 哪些部件之间是固定连接？如HOT BUS。

3. 正常情况下，哪些用电设备无法被断电？

4. 飞机的其他地方是否还有机载电池？    

5. GEN按钮和IDG按钮分别控制什么？

6. 请证实供电的GEAR优先顺序。

7. SOP中有关电瓶的2个检查程序分别是什么？

8. 为什么关于DC的电压有24V，28V，25.5V等多个参数？

9. 系统是如何区分地面正常停机状态和应急构型状态的？
   

10. 为什么有关RAT的速度有140kt，125kt，100kt多个参数？

11. 顶板两处RAT按钮的区别是什么？

12. 地面冷机时，能否放出RAT？

13. RAT自动放出的条件是什么？
    

14. 出现油箱高温的ADV或ECAM信息的原因有几种？

15. 起动发动机时电源切换的声音来自什么位置？是什么发出的？
    

祝学习愉快！