多電飛機的電氣係統 Power System for More Electric Aircraft pdf epub mobi txt 電子書下載 2025

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秦海鴻　嚴仰光著

圖書標籤:

航空電氣係統
多電飛機
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電氣工程
航空工程
更電飛機
電力分配
可靠性
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齣版社：北京航空航天大學齣版社

ISBN：9787512419858

版次：1

商品編碼：11904548

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-04-01

用紙：膠版紙

具體描述

內容簡介

　　本書介紹瞭多電飛機電氣係統的結構,從發電、電能變換、配電、負載特性等方麵較為全麵地給齣瞭多電飛機電氣係統的概貌;簡述瞭低壓直流電氣係統,詳細闡述瞭恒頻和寬變頻的交流電氣係統以及高壓直流電氣係統;討論瞭對多電飛機來說至關重要的電力傳動裝置,包括直流電動機及其作動係統、液壓作動係統、機電作動係統、電液作動係統、調速係統、電動環境控製係統;闡述瞭基於新型碳化矽器件的高性能電力電子變換器的工作性能.
　　本書可作為高等院校電氣工程學科碩士生、博士生和教師的參考書,也可供從事飛機電氣係統、船舶和電動汽車電氣係統研究開發的工程技術人員參考.

第1章　多電飛機的誕生………………………………………………………………………… 1
1．1　三種典型的多電飛機…………………………………………………………………… 1
1．2　多電發動機……………………………………………………………………………… 2
1．2．1　燃氣渦輪發動機…………………………………………………………………… 2
1．2．2　常規燃氣渦輪發動機和多電發動機……………………………………………… 3
1．2．3　燃氣渦輪發動機的引氣…………………………………………………………… 4
1．3　多電飛機的特點………………………………………………………………………… 7
1．4　飛機的二次能源………………………………………………………………………… 7
1．4．1　飛機和發動機設備………………………………………………………………… 7
1．4．2　二次能源…………………………………………………………………………… 8
1．4．3　飛機二次能源的統一……………………………………………………………… 9
1．5　飛機氣壓係統…………………………………………………………………………… 9
1．5．1　飛機的氣壓能源…………………………………………………………………… 9
1．5．2　氣壓能源的應用…………………………………………………………………… 9
1．5．3　飛機環境控製係統………………………………………………………………… 11
1．5．4　氣壓作動係統……………………………………………………………………… 20
1．5．5　節能發動機………………………………………………………………………… 22
1．6　飛機液壓係統…………………………………………………………………………… 22
1．6．1　飛機液壓能的産生………………………………………………………………… 22
1．6．2　液壓作動機構……………………………………………………………………… 24
1．6．3　液壓係統…………………………………………………………………………… 26
1．6．4　集中式液壓能源的缺陷…………………………………………………………… 31
1．7　飛機電氣係統…………………………………………………………………………… 32
1．7．1　飛機電氣係統的構成……………………………………………………………… 32
1．7．2　28V 直流電源…………………………………………………………………… 33
1．7．3　恒頻交流電源……………………………………………………………………… 40
1．7．4　變頻交流電源……………………………………………………………………… 43
1．7．5　高壓直流電源……………………………………………………………………… 44
1．7．6　多電飛機的電源…………………………………………………………………… 47
1．7．7　飛機配電係統……………………………………………………………………… 48
1．7．8　飛機用電設備……………………………………………………………………… 50
1．8　多電飛機的發展與電工科技…………………………………………………………… 59
1．8．1　電工科技的發展…………………………………………………………………… 59
1．8．2　新型飛機電氣設備………………………………………………………………… 60
1．8．3　多電飛機對電工科技提齣的新要求……………………………………………… 61
1．9　飛機電氣設備的工作條件和使用要求………………………………………………… 62
1．9．1　飛機電氣設備的工作條件………………………………………………………… 62
1．9．2　飛機電氣設備的使用要求………………………………………………………… 63
1．10　小　結………………………………………………………………………………… 66
第2章　交流電氣係統………………………………………………………………………… 68
2．1　交流電氣係統概述……………………………………………………………………… 68
2．2　飛機交流發電機………………………………………………………………………… 70
2．2．1　恒頻交流發電機…………………………………………………………………… 70
2．2．2　變頻交流發電機………………………………………………………………… 107
2．2．3　無刷直流發電機………………………………………………………………… 113
2．2．4　交流起動/發電機………………………………………………………………… 125
2．2．5　無刷交流發電機的發展………………………………………………………… 133
2．3　交流發電機的電壓調節……………………………………………………………… 133
2．3．1　電壓調節器的功能……………………………………………………………… 133
2．3．2　交流電壓調節器的構成和工作原理…………………………………………… 134
2．3．3　加快勵磁電流變化速度的方法………………………………………………… 139
2．3．4　勵磁機勵磁電壓與勵磁電流軟反饋…………………………………………… 142
2．3．5　交流電機的勵磁控製…………………………………………………………… 146
2．4　齒輪差動式液壓恒速傳動裝置……………………………………………………… 146
2．4．1　差動遊星齒輪的工作原理……………………………………………………… 146
2．4．2　液壓馬達與液壓泵……………………………………………………………… 148
2．4．3　齒輪差動式液壓恒速傳動裝置工作原理……………………………………… 151
2．4．4　齒輪差動式液壓恒速傳動裝置的調速係統…………………………………… 153
2．4．5　恒速裝置的滑油係統…………………………………………………………… 156
2．4．6　齒輪差動式恒速傳動裝置的故障及其保護…………………………………… 156
2．4．7　恒速傳動裝置的基本技術數據………………………………………………… 158
2．4．8　組閤傳動發電機………………………………………………………………… 158
2．5　變速恒頻電源………………………………………………………………………… 159
2．5．1　變速恒頻電源概述……………………………………………………………… 159
2．5．2　AC/ACVSCF電源…………………………………………………………… 160
2．5．3　階梯波閤成變速恒頻電源……………………………………………………… 164
2．5．4　脈寬調製型逆變器構成的VSCF電源………………………………………… 174
2．5．5　VSCF電源的特點……………………………………………………………… 192
2．6　交流電源係統中的二次電源………………………………………………………… 192
2．6．1　變壓器和自耦變壓器…………………………………………………………… 193
2．6．2　變壓整流器……………………………………………………………………… 195
2．6．3　12脈衝型自耦變壓整流器……………………………………………………… 200
2．6．4　18脈衝D型自耦變壓整流器…………………………………………………… 206
2．6．5　變壓整流器輸齣電壓的穩定方法……………………………………………… 212
2．7　單發電機飛機交流電源的控製與保護……………………………………………… 213
2．7．1　飛機發電係統的控製…………………………………………………………… 213
2．7．2　恒頻交流電源的故障及保護…………………………………………………… 216
2．8　飛機並聯交流電源的控製與保護…………………………………………………… 219
2．8．1　飛機並聯交流電源中發電機投入電網的控製………………………………… 219
2．8．2　並聯電源的功率分配…………………………………………………………… 222
2．8．3　不並聯交流電源的不中斷轉換………………………………………………… 222
2．8．4　無功功率檢測原理……………………………………………………………… 223
2．8．5　有功電流檢測原理……………………………………………………………… 225
2．8．6　飛機並聯交流電源的故障及保護……………………………………………… 226
2．8．7　發電機控製器GCU 的結構…………………………………………………… 232
2．9　變頻交流電源的控製與保護………………………………………………………… 233
2．10　飛機交流電源的主電路結構………………………………………………………… 234
2．10．1　單發動機輕型戰鬥機的電源…………………………………………………… 234
2．10．2　雙發動機重型戰鬥機的電源…………………………………………………… 236
2．10．3　B777的電源…………………………………………………………………… 238
2．10．4　轟炸機的電源…………………………………………………………………… 240
2．10．5　MD 11遠程寬機身運輸機電源……………………………………………… 241
2．10．6　B747飛機電源………………………………………………………………… 241
2．10．7　軍用運輸機的電源……………………………………………………………… 245
2．10．8　多用途直升機電源……………………………………………………………… 246
2．10．9　A380飛機電源係統…………………………………………………………… 247
2．10．10　B787飛機電源係統…………………………………………………………… 249
2．11　小　結………………………………………………………………………………… 263
第3章　高壓直流電氣係統…………………………………………………………………… 266
3．1　高壓直流電氣係統概述……………………………………………………………… 266
3．2　鏇轉整流器式無刷直流發電機……………………………………………………… 267
3．3　永磁式直流電機……………………………………………………………………… 268
3．3．1　稀土永磁材料和永磁電機……………………………………………………… 268
3．3．2　永磁式高壓直流發電機………………………………………………………… 268
3．3．3　飛控專用永磁發電機的誕生…………………………………………………… 271
3．3．4　永磁電機在飛機主電源應用的可行性………………………………………… 274
3．3．5　稀土永磁電機的發展…………………………………………………………… 286
3．4　開關磁阻電機………………………………………………………………………… 286
3．4．1　開關磁阻電動機的工作原理…………………………………………………… 288
3．4．2　開關磁阻電機的發電工作……………………………………………………… 294
3．4．3　250kW 開關磁阻起動/發電機………………………………………………… 297
3．4．4　開關磁阻起動/發電機的電機轉子位置傳感原理……………………………… 301
3．4．5　發動機內裝發電機……………………………………………………………… 302
3．4．6　開關磁阻電機的發展…………………………………………………………… 306
3．5　電勵磁雙凸極發電機………………………………………………………………… 307
3．5．1　雙凸極電機的結構……………………………………………………………… 307
3．5．2　電勵磁雙凸極電機發電工作…………………………………………………… 309
3．5．3　雙凸極電機的電動工作………………………………………………………… 314
3．5．4　電勵磁雙凸極電機的發展……………………………………………………… 323
3．6　HVDC發電係統……………………………………………………………………… 323
3．6．1　HVDC發電係統的構成………………………………………………………… 323
3．6．2　單發電係統的保護……………………………………………………………… 324
3．6．3　直流發電機的並聯……………………………………………………………… 324
3．7　二次電源和電能變換器……………………………………………………………… 325
3．7．1　270V/28V 直流變換器………………………………………………………… 325
3．7．2　模塊電源和電子電源…………………………………………………………… 330
3．7．3　燈電源…………………………………………………………………………… 331
3．7．4　飛行控製和發動機控製專用電源的電能變換器……………………………… 331
3．7．5　靜止變流器……………………………………………………………………… 332
3．7．6　電動機驅動用三相DC/AC變換器…………………………………………… 333
3．7．7　多相容錯電動機的DC/AC電能變換器……………………………………… 334
3．7．8　起動/發電機的起動功率變換…………………………………………………… 334
3．7．9　電子設備的內部電源…………………………………………………………… 335
3．7．10　直接能量武器的電源…………………………………………………………… 335
3．7．11　飛機二次電源和電能變換器的關鍵技術……………………………………… 335
3．8　級聯直流變換器的相互作用………………………………………………………… 336
3．8．1　直流變換器的小信號模型……………………………………………………… 337
3．8．2　級聯電源的小信號模型………………………………………………………… 339
3．8．3　輸入濾波器的傳遞函數………………………………………………………… 340
3．8．4　級聯變換器的穩定性判據……………………………………………………… 341
3．8．5　具有恒功率負載的變換器……………………………………………………… 343
3．9　飛機高壓直流配電係統……………………………………………………………… 350
3．9．1　單綫製和雙綫製………………………………………………………………… 350
3．9．2　供電網和配電網………………………………………………………………… 350
3．9．3　匯流條功率控製器……………………………………………………………… 353
3．9．4　高壓直流配電元件……………………………………………………………… 353
3．9．5　遠距配電中心…………………………………………………………………… 358
3．10　輔助動力裝置和組閤動力裝置……………………………………………………… 360
3．10．1　輔助動力裝置在飛機上的應用………………………………………………… 360
3．10．2　輔助動力裝置的類型和構成…………………………………………………… 361
3．10．3　APU 的高空工作特性………………………………………………………… 362
3．10．4　組閤動力裝置…………………………………………………………………… 362
3．10．5　具有緻冷功能的組閤動力裝置………………………………………………… 363
3．10．6　IPCU 功能的進一步拓展……………………………………………………… 364
3．10．7　多電飛機的組閤動力裝置……………………………………………………… 364
3．11　多電飛機的能量管理和熱管理……………………………………………………… 365
3．11．1　多電飛機用電設備的特點……………………………………………………… 365
3．11．2　電能的産生和存儲……………………………………………………………… 366
3．11．3　作動機構再生能量的吸收……………………………………………………… 367
3．11．4　交流係統和直流係統…………………………………………………………… 369
3．11．5　多電飛機的電能管理…………………………………………………………… 369
3．11．6　多電飛機的熱管理……………………………………………………………… 370
3．11．7　能量優化飛機(OEA) ………………………………………………………… 372
3．12　多電飛機的發展……………………………………………………………………… 374
3．12．1　從低壓直流電源到高壓直流電源……………………………………………… 374
3．12．2　VFAC和HVDC係統的比較………………………………………………… 375
3．12．3　高壓直流電氣係統的關鍵設備………………………………………………… 375
3．13　小　結………………………………………………………………………………… 376
第4章　電力作動機構和電動環境控製係統………………………………………………… 379
第5章　高性能電力電子變換器……………………………………………………………… 492
附錄A　應用不同電源係統的飛機實例……………………………………………………… 562
附錄B　縮略語………………………………………………………………………………… 566
參考文獻………………………………………………………………………………………… 575

前言/序言

　　21世紀初，A380、B787和F35三種多電飛機的升空，激發瞭我國航空電氣工作者的巨大熱情，同時也提齣瞭我國多電飛機的研製議題。作者抱著促進我國多電飛機發展的願望，倉促地編寫瞭這本書。建國60多年來，我國的航空及航空電氣事業從無到有，從小到大，滿足瞭我國飛機發展的需要。20世紀50—60年代，我國生産瞭多種28V的飛機電源係統、配電器件和用電設備。20世紀70年代，我國開始研製和生産飛機恒頻交流電源、交流配電元件和用電設備。20世紀90年代，飛機變速恒頻交流電源研製成功並裝機運行。2000年起特種飛機的新型電子設備研製成功，接著大功率飛機電源係統裝機使用。同時，變頻交流電源和270V高壓直流電源列入研製和整機日程錶。總之，我們離多電飛機越來越近瞭。本書介紹瞭多電飛機電氣係統的結構與原理，從發電、電能變換、配電、負載特性等方麵進行瞭較為全麵的闡述。內容包括多電發動機、低壓直流電氣係統、恒頻和寬變頻交流電氣係統、高壓直流電氣係統、多電飛機能量管理和熱管理、電力作動機構和電動環境控製係統，以及碳化矽高性能電力電子變換器等。本書得到工業和信息化部“十二五”規劃專著齣版經費、江蘇高校品牌專業建設工程資助項目和中央高校基本科研業務費專項基金(No．NR2013064、No．NS2015039)的資助。
　　在這裏作者衷心感謝南京航空航天大學電氣工程係的老師和緻力於航空電氣研究的博士研究生、碩士研究生和本科生。衷心感謝空軍裝備研究所、空軍總體技術研究所、中國商飛公司、航空高等院校、航空電氣廠的專傢和朋友，他們從各個方麵給予瞭作者幫助和鼓勵。
　　在此要特彆感謝吳風仁、龔春英、謝少軍、王瑾、肖嵐、周增福、王慧貞、陳誌輝、陳新、陳乾宏、劉闖、硃成花、張方華、鬍勤豐、孟小利、戴衛力、洪峰、劉軍、楊善水、張卓然、硃德明等博士、教授和研究員，本書引用瞭他們的研究成果，新型飛機的資料大都參考瞭各專傢學者在雜誌上公開發錶的論文及相關公司的網站資料。
　　南京航空航天大學多電飛機電氣係統工業和信息化部重點實驗室研究生硃梓悅在手稿錄入、圖錶製作和編排方麵做瞭大量的工作；研究生聶新、荀倩、鍾誌遠、趙海偉、張鑫、謝昊天、趙斌、馬婷、王丹、徐剋峰、馬策宇等進行瞭部分手稿的初錄工作；空軍第一研究所馬其駿研究員、第八研究所周增福研究員和南京航空航天大學周潔敏教授仔細審閱瞭本書初稿，提齣瞭十分寶貴的修改意見；北京航空航天大學齣版社趙延永、蔡喆老師為本書的齣版提齣瞭建設性的建議；南京航空航天大學科技部蘇州、吳詠梅、王萍、姚靜老師在本書的編寫過程中給予瞭極大的幫助。作者在此一並嚮他們錶示衷心的感謝。由於成書時間短，錯誤與不足之處難免，敬請讀者提齣寶貴意見。
　　作者
　　2015年10月
　　南京航空航天大學