Требования, предъявляемые к авиационному электрооборудованию



К электрооборудованию самолетов предъявляются требования минимальной массы, габаритов и стоимости; технологичности; удобства и безопасности в эксплуатации. Особенно высокой должна быть надежность. Она зависит от климатической, механической и электрической стойкости и устойчивости электроагрегатов.

Стойкость характеризуется способностью материалов и агрегатов, не имеющих подвижных частей, выдерживать эксплуатационные воздействия без изменения своих свойств. Понятие устойчиво­сти относится к приборам, машинам, механизмам и характеризует не только их стойкость, но и способность сохранять свои номи­нальные параметры в указанных условиях.

Климатические требования

С увеличением высоты снижается плотность воздуха, его давление и температура; изменяется влажность. За пределами тропосферы к этим факторам добавляется влияние озона и солнечной радиации.

Влияние изменения давления и плотности воздуха. Снижение плотности воздуха вызывает уменьшение его электрической прочности. В ионизированных слоях атмосферы воздух уже не может быть использован в качестве, диэлектрика. На больших высотах ухудшается процесс гашения электрической дуги, возникающей при размыкании тока, и разрывная способность плавких предо­хранителей; увеличивается искра на контактах выключателей и коллекторах электрических машин. Снижение плотности воздуха уменьшает его способность отводить тепло.

Для уменьшения влияния указанных воздействий применяют принудительный отвод тепла, в коммутационную и защитную аппаратуру помещают в герметичный корпус, в котором сохраняется нормальное давление.

Высота, на которую рассчитано самолетное электрооборудование, определяется потолком самолета. Эта высота обычно достигает 20-30 км.

Влияние влажности. Под абсолютной влажностью подразуме­вается количество водяного пара в 1 м3 воздуха. Она резко уменьшается начиная с высоты 6 км. Это влечет увеличение трения и износа щеток электрических машин.

Относительной влажностью называется отношение имеющейся абсолютной влажности к максимальной абсолютной влажности, возможной при данной температуре и давлении, выраженное в процентах. Относительная влажность с увеличением температуры возрастает, поэтому при снижении температуры часть парообраз­ной влаги конденсируется и выпадает в виде росы. Это происходит при быстром наборе высоты. Влага может попасть на агрегаты самолета и непосредственно из окружающего воздуха. Влага приводит к коррозии металлов и образованию токопроводящих дорожек на электрической изоляции.

Самолетное электрооборудование должно надежно работать при относительной влажности 95-98%, замененной при температуре +40°С, а для тропических условий работы - до 100%.

Влияние озона. Оно сказывается на высотах более 12 км. Озон здесь образуется в результате воздействия ультрафиолетовой ра­диации на кислород воздуха. Будучи сильным окислителем озон делает хрупкими или разрушает материалы органического происхождения, например, натуральные резины. Устойчивость материалов к воздействию озона достигается присадкой антиозонаторов — специальных химических веществ.

Солнечная радиация. Представляет опасность при высотных полетах во время появления пятен на солнце. Защита от такой опасности — снижение высоты полета в указанное время.

Температурные влияния

Температура электроагрегата зависит от температуры окружающей среды, теплового излучения соседних агрегатов и тепла; выделяемого током, проходящим через электроагрегат. Температура окружающей среды определяется географическими условиями, временем дня и года.

В тропосфере (до высоты 10-15 км) температура убывает в среднем на 6,5оС на 1 км. В стратосфере до высоты 30-35 км температура постоянна и равна —56,5оС, затем повышается и на высоте 50-55 км доходит до 0. Поэтому воздух в малой степени влияет на повышение температуры самолета. При большой ско­рости полета происходит аэродинамический нагрев, который зависит от высоты полета. Например, при скорости 2500 км/ч тем­пература обшивки достигает  

+ 130° С.

С течение одного полета температура электроагрегата может изменяться в широких пределах. Это влечет изменение свойств материалов, режимов работы агрегатов и образование внутренних напряжений, которые обусловлены температурными колебаниями размеров деталей.

Колебания величины зазоров создают периодические прослабления и натяги, что способствует увеличению трения в подшипниках и разрушению деталей. При снижении температуры густеет смазка, увеличивая сопротивления в механизмах. При повышении температуры ухудшаются свойства диэлектриков.

Типичным требованием к агрегатам авиационного электрооборудования является надежность их работы в диапазоне температур от -60о до + 60о или +80° С. При более высоких температурах окружающей среды требуемый положительный предел повышается и может быть задан до 200-300° С.

Для повышения температурной устойчивости в сопряжениях применяют детали из материалов, у которых минимальна разница температурных коэффициентов расширения.

От внешних источников тепла агрегаты изолируют теплоустой­чивыми материалами, помещают в герметические кабины или от­секи. Для защиты от низких температур агрегаты подогревают.

Агрегаты, нагревающиеся током, охлаждают. Простейшим яв­ляется естественное охлаждение (конвекция). Для этого корпус агрегата делают из материала хорошо проводящего тепло (дюралюминий), окрашивают в темный цвет, искусственно увеличива­ют поверхность охлаждения при помощи гофров или ребер на корпусе или делают отверстия в корпусе для вентиляции.

С увеличением высоты полета эффективность естественного теплоотвода падает. Так, на высоте 13 км она становится незначительной, а на высоте 30 км практически прекращается. Для высот до 12-15 км возможно охлаждение встречным потоком воздуха. Но при скоростях, превышающих 1М, воздух поступает настоль­ко нагретым, что охлаждение им становится невозможным. В этом случае нагревающиеся агрегаты охлаждают при помощи вентиля­тора, струи воздуха от трубопровода или при помощи протекаю­щей жидкости, чаще всего масла, которое подается от общей для самолета системы охлаждения.

Наиболее надежным способом защиты от атмосферных влия­ний и изменения наружной температуры является размещение агрегатов в герметичных отсеках, салонах, в которых предусмотрено кондиционирование воздуха. Защита от атмосферных воздействий возможна и путем герметизации агрегата — помещения его в спе­циальный герметический корпус. Современные сетевые и коммута­ционные аппараты выпускаются пыле и влагонепроницаемыми. Это обозначается буквой Г в шифровке аппарата. Герметичные аппараты разборке и ремонту не подлежат.

Динамические воздействия

Агрегаты электрооборудования должны надежно работать неза­висимо от положения в пространстве и возможных динамических воздействий: вибрационных и ударных.

Вибрацией называют длительные, знакопеременные, обычно синусоидальные, колебания. Такие колебания возбуждаются вращающимися частями машин: валами и турбинами авиадвигателей, лопастями винтов, роторами электрических машин и насосов. Вибрация вызывается также нестабильностью процесса горения в авиадвигателях и турбулентностью обтекания воздухом корпуса самолета. Источником вибраций могут быть и другие самолетные агрегаты, если они попадают в резонанс с собственной частотой колебаний.

Ударные нагрузки отличаются кратковременностью и большой начальной амплитудой колебаний, которые затухают. Эти нагрузки возникают при взлете и посадке самолета; изменении его ско­рости, направления и высоты полета; стрельбе; отрыве подвесных грузов и ракет; при неспокойной атмосфере.

Динамические воздействия от места их возникновения передаются к электроагрегатам через места их крепления и могут вызвать нарушение работы агрегата, ускоренный его износ, отказы и самоотвинчивание резьбовых соединений.

Агрегаты располагают так, чтобы направление их максимальной динамической устойчивости совпадало с направлением максимальной силы, возникающей при вибрации или ударах.

К оборудованию самолетов, имеющих мощные турбореактив­ные двигатели, и сверхзвуковых самолетов предъявляются также требования устойчивости к звуковым воздействиям.

Для обеспечения динамической устойчивости применяют мате­риалы, стойкие к вибрации и ударам, и на всех винтовых соединениях предусматривают средства против самоотвинчивания.

В тех случаях, когда требуется снизить динамические усилия, действующие на электроагрегат, применяют амортизаторы. Они имеют упругий элемент, благодаря которому энергия вибраций в течение полупериода действия не успевает полностью передаться на агрегат, так как за импульсом одного знака следует импульс другого. Кроме того, часть энергии вибрации расходуется на прео­доление упругости материала. В качестве упругого материала используют резину или пружины.

Дополнительные требования

Дополнительные требования предъявляются к электроагрегатам, предназначенным для работы в особых условиях.

Взрывобезопасность. Этим свойством должны обладать агрегаты, соприкасающиеся с горючими материалами и их парами, например, двигатели топливных насосов. Такие агрегаты должны иметь герметичное исполнение, исключающее возможность появ­ления открытой дуги или искры.

Огнестойкость. Агрегаты, работа которых необходима в ава­рийных условиях (и система электропитания этих агрегатов), должны быть огнестойки. Они должны сохранять свою работоспособность в течение 5 мин при воздействии на их поверхность пламени с температурой 1100° С. Это позволит агрегату при пожаре вы поднять свои функции.

Негорючесть. Это требование предъявляется к изоляционным материалам. Они не должны гореть или поддерживать горение в местах воздействия огня, искры или электрической дуги короткого замыкания. Допускается лишь обугливание на коротком участке соприкосновения с огнем. Это требование особенно важно для монтажных проводов.

Тропическая устойчивость. Это требование предъявляется я электрооборудованию, предназначенному для эксплуатации в ус­ловиях тропического и влажного климата. В таком оборудовании применяются специальные, стойкие к указанным условиям, мате­риалы: диэлектрики, лаки, припои.

Отсутствие помех радиоприему. В системе электрооборудования источниками радиопомех являются искры в контактах аппаратов, щеточных узлах электрических машин и в системе зажигания, а также переменные магнитные и электрические поля машин и аппаратов. Защита от помех осуществляется при помощи фильтров и экранов. Оболочка, образующая экран, должна быть сплошной, без отверстий и щелей, через которые помехи могут проникать на­ружу.

Требования минимальной массы

Задача уменьшения массы отдельного электроагрегата подчиняется общей задаче снижения массы всего самолета. Эту связь; наиболее полно отражает понятие «полетная масса».

В полетную массу входит абсолютная масса агрегата и
дополнительная, учитывающая массу всех дополнительных
элементов, необходимых для работы этого агрегата.

Абсолютная масса снижается при использовании легких материалов (например, алюминия, магния и сплавов на их основе); за­мене металлов легкими пластмассами; увеличении жесткости без утолщения детали. Снижение массы дает и применение высококачественных активных и конструктивных материалов, замена медных проводников алюминиевыми, переход на питание током повы­шенного напряжения, разумный выбор запаса прочности и надежности.

Дополнительная масса может быть снижена при специализации назначения агрегата, совмещении нескольких функций в одном агрегате, рациональности кинематической схемы. Примером совмещения функций может быть деталь, изготовленная из диэлектрика, имеющего как конструкционное, так и изоляционное назначение, а также пружина, служащая упругим и токоведущим элементом.

Срок службы

Сроком службы, или ресурсом агрегата, называется гаранти­руемое заводом-изготовителем время безотказной работы, выраженное в часах работы или для коммутационных аппаратов в циклах переключения. Срок службы непрерывно увеличивается. Некоторые аппараты, напри­мер, выключатели, реле, контакторы, автоматы защиты ремонту не подлежат, поэтому их ресурс не может быть продлен.

Срок службы современных пассажирских самолетов достига­ет 60 тысяч часов. С этим срокам согласован срок службы статических элементов электрооборудования: щитков, коробок, све­тильников, электросети.

Увеличение срока службы авиационного электрооборудования представляет собой важную задачу.


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1421; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!