本帖最后由 player1104 于 2014-11-27 04:08 编辑
電力系統
(Electrical Power)
題外話
電力是飛機上最基本的動力源, 沒有了電, 其它系統也沒法運作. 因此維修人員在作飛行前準備時, 第一件事就是 "上電".
機上用電的系統形形色色都有, 有些需要高壓電才能運作, 例如閃光燈, 引擎火星塞等, 有些則只需低電壓即可, 如機內的一些照明. 另外有些是用直流電, 有些則要用到交流電, 甚至是三相的交流電. 不過航空界有個用電的標準規格, 在交流電方面, 使用的是 400 Hz, 115 V, 三相交流電, 而直流電則為 28 V. 至於使用其它規格電力的零組件, 就要另外加裝變壓器之類的裝置了.
電力來源 747-400 上的電力來源共有底下四種 :
電池
電池是飛機上唯一能儲存動力的系統, 飛機能不靠地面裝備, 由完全靜止到整裝待發, 最後飛上天空, 就是靠電池起的頭. 此外機上有一些裝置是時時刻刻都要用到電的, 例如時鐘, 也是用機上電池的電.
機上共有兩個鎳-鎘 (Nickel-Cadmium)電池組 (每個電池組都是由好幾個小電池組成), 每個電池組可提供 24 V 直流電, 儲存能量 40 安培-小時. 其中一個是用來供應機上基本儀表及系統控制的用電, 稱為 Main battery, 另一個則是專門用來啟動 APU的 (因為要讓 APU 旋轉軸轉動, 需要非常大的電力),稱為 APU battery. 只要機上電力系統正常供電, 機上充電器就會對電池充電 .
引擎發電機
在每顆引擎的附件齒輪箱上, 都裝有一具發電機, 只要引擎在轉動, 發電機也跟著轉動, 就能源源不斷產生電力了.
但發電機發電的頻率是隨著轉速而變化的, 今天發電機連在引擎上, 當引擎加大推力轉速增加, 發電的頻率就會升高, 反之頻率就會下降, 這種頻率不穩的電流是無法供機上系統使用的.
為了解決這個問題, 工程師在引擎與發電機之間, 設計了一個稱為 "Constant Speed Drive" (簡稱 CSD) 的定速傳動裝置, 利用巧妙的機械齒輪傳動機構, 把引擎高低不定的轉速, 一律轉換成 12000 RPM 的輸出, 再去帶動發電機運轉. 在構造上 CSD 與發電機是一體的, 所以一般把這樣的組合 (CSD + 發電機) 稱為 Integrated Driven Generator (簡稱 IDG).
747-400 共有四顆引擎, 所以共有四個 IDG 可供發電, 每顆 IDG 可產生 400 Hz, 115 V 的三相交流電, 發電功率可達 90 kW. IDG 是機上最主要的電力來源.
APU 發電機
APU 為了供電, 共裝了兩具發電機, 每具發電機可產生 400 Hz, 115 V 的三相交流電, 發電功率為 90 kW. 由於 APU 並不像引擎會隨推力需求而改變轉數, 所以不需要 CSD 之類的裝置, 發電機直接以固定齒輪比的減速齒輪帶動即可.
外接電源
飛機上也有 "插座", 可以把外界 400 Hz, 115 V 的三相交流電接到機上. 當然其插座, 接頭, 都是使用航空界的標準規格.
電力分佈
首先要向大家介紹 "bus" 的觀念.
在這裡 bus 指的可不是公車, 而是類似電腦裡 ISA, PCI bus 之類的匯流排, 是一個電流匯集的地方. 你可以把 bus 想像成家裡的多孔插座, 機上要用電的系統, 就把它們的電源 "插頭" 往這個 "多孔插座" 上插. 當然機上系統的電源是固定的, 可不能隨意換來換去, 不過有時一個系統會同時接到兩個 bus 上, 作為備份電源. 此外你也可以把一個多孔插座往另一個多孔插座上插, 構成另一個 bus.
追根究底起來, 引擎上的 IDG 是最基本的電源, 因此由 IDG 接出來的 bus, 是所有 bus 的源頭, 我們依引擎的編號, 把這四個 bus 分別稱為 AC bus 1, 2, 3, 4. 雖然基本上這四個 bus 是獨立的電源, 但一般都會把這四個 bus 接到一個稱作 Synchronous bus 上, 形成一個並聯的電路, 來平均分攤四個 bus 的用電. 若引擎沒有運轉時, APU 或是外接的電源, 也是先接到 Synchronous bus, 再透過這個並聯電路給四個 bus 使用.
在直流電方面, AC bus 1, 2, 3, 4 會各自接上一個整流器, 產生 28 V 的直流電, 分別稱為 DC bus 1, 2, 3, 4. 這 8 個 bus (直流 4 個, 交流 4 個), 就是機上電力系統分佈的骨幹. 除此之外, 從電池直接接出來的兩個 bus, 分別稱為 Main hot battary bus, APU hot battery bus, 雖然供電量很小, 但確是機上最 "原始" 的電源, 也很重要.
底下就是 747-400 機上電力分佈的簡圖 :
除了基本的 AC, DC bus 外, 底下介紹其他幾個重要的 bus : AC standby bus : 提供機上一些基本系統運作的用電. 因為太重要了, 所以除了正常情況下是用 AC 3 的電外, 必要時可以從電池供電 (但要先把直流電轉換成交流電) Captain transfer bus : 提供正駕駛這一側的儀表用電. F/O transfer bus : 提供副駕駛這一側的儀表用電. Ground handling bus : 提供裝卸貨物所需之用電. Ground service bus : 提供地面人員作業所需之用電.
註 : 以上兩種 bus 可以在飛機系統不運作的情況下, 提供地面人員照明或作業所需之電力. Utility/Galley bus : 提供廚房裡咖啡壺, 烤箱之類的用電. Main battery bus : 提供機上基本控制的用電. APU battery bus : 提供 操作 APU 所需之電力.
駕駛艙內的控制
在駕駛艙內上方的控制面板上, 有一塊區域是專門提供電力系統控制之用. 仔細觀察這塊控制面板, 你會發現其開關的分佈, 其實就是交流電的電力分佈, 依照這個原則, 可以讓你容易了解各個開關的功能.
1. IDG disconnect switch | 當 IDG 的潤滑系統出了問題, 按鍵上 "DRIVE" 的黃燈就會亮起, 飛行員必需按下此鍵, 把 IDG 的傳動軸從附件齒輪箱脫離, 以免損及 IDG 內部傳動機構.
(共有四個) | 2. Generator control switch | 把 IDG 產生的電送到 AC bus 上.
(共有四個) | 3. Bus tie switch | 把 AC bus 的電並聯到 Synchronous bus 上.
(共有四個) | 4. APU generator control switch | 把 APU 的電接到 Synchronous bus 上.
(共有兩個 按鍵) | 5. External power control switch | 把外接電源的電接到 Synchronous bus 上.
(共有兩個 按鍵) | 6. Standby power selector | 控制 AC Standby bus 的用電來源 :- OFF : 不供電
- AUTO : 無法從 AC bus 3 供電時, 自動切換到由電池供電
- BAT : 強迫由電池來供電
| 7. Utility power switch | 控制 Utility/Galley bus 是否供電. | 8. Battery switch | 將電池的電供給 Main battery bus 及 APU battery bus. |
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