現(xiàn)代飛機(jī)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)水平在迅速地發(fā)展和提高，為了完成復(fù)雜的飛行任務(wù)并保證飛行安全，需要裝配大量先進(jìn)機(jī)載設(shè)備。在飛機(jī)上，航空發(fā)動機(jī)是機(jī)械能源，稱為一次能源，向機(jī)載設(shè)備提供的能源稱為二次能源。二次能源主要有液壓能、氣壓能和電能。由于電能易于輸送、分配、變換和控制，絕大部分機(jī)載設(shè)備采用電能工作。

　　隨著電氣技術(shù)水平的提高，國外正在研制“全電飛機(jī)”，它將用電能全部取代飛機(jī)液壓能和氣壓能。

　　飛機(jī)上用來產(chǎn)生電能的設(shè)備組合(電源及其調(diào)節(jié)、控制和保護(hù)設(shè)備)稱為飛機(jī)電源系統(tǒng)，電源系統(tǒng)中有主電源、輔助電源、應(yīng)急電源和二次電源，飛機(jī)上用來傳輸、分配、轉(zhuǎn)換和控制電能的導(dǎo)線和設(shè)備按一定方式組合起來，稱為飛機(jī)配電系統(tǒng)或飛機(jī)電網(wǎng)。飛機(jī)電網(wǎng)主要由傳輸電能的導(dǎo)線和電纜、防止導(dǎo)線和設(shè)備受短路或超載危害的保護(hù)裝置、配電裝置、電源、用電設(shè)備的控制和轉(zhuǎn)換裝置及電源檢查儀表等組成。

　　電源系統(tǒng)與配電系統(tǒng)總稱為飛機(jī)供電系統(tǒng)。依靠電能工作的設(shè)備稱為用電設(shè)備，供電系統(tǒng)與用電設(shè)備總稱為飛機(jī)電力系統(tǒng)。

　　飛機(jī)主電源由發(fā)電機(jī)及其傳動、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)裝置等組成，向正常飛行的飛機(jī)用電設(shè)備供電。主電源不工作時由輔助電源或地面電源供電。常用的輔助電源是航空蓄電池或輔助動力裝置驅(qū)動的發(fā)電機(jī)。在飛行中主電源一旦發(fā)生故障不能正常供電時，由應(yīng)急電源供電。常用的應(yīng)急電源有航空蓄電池和風(fēng)動渦輪發(fā)電機(jī)。

　　二次能源(以下簡稱次電源)是將主電源一種型式的電能轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌妷?、不同電流和不同質(zhì)量電能的設(shè)備，以滿足不同用電設(shè)備對不同形式電能的要求。

　　蘇式飛機(jī)應(yīng)用最廣泛的主電源有三種形式，低壓直流電源、恒頻交流電源和混合電源?；旌想娫淳褪峭瑫r采用兩種主電源。

　　各種電源與其調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)裝置及電網(wǎng)一起組成供電系統(tǒng)。這些供電系統(tǒng)在飛機(jī)發(fā)展的不同時期都發(fā)揮了它們的作用。同時在使用中也看出了它們的優(yōu)缺點。因此，隨著飛機(jī)的發(fā)展各國都在改進(jìn)和研制較理想的供電系統(tǒng)。

　　一、低壓直流供電系統(tǒng)

　　(一)低壓直流供電系統(tǒng)的優(yōu)點

　　在飛機(jī)發(fā)明后的半個世紀(jì)里，低壓直流供電系統(tǒng)一直充當(dāng)飛機(jī)主電源是因為它有突出的優(yōu)點：

　　1. 容易實現(xiàn)多臺發(fā)電機(jī)與蓄電池的并聯(lián)供電，保證不中斷供電，供電安全可靠。

　　2. 直流電動機(jī)的啟動，調(diào)整性能好。因此，直流供電系統(tǒng)實現(xiàn)電力控制和操縱比較方便。

　　3.直流發(fā)電機(jī)可以作為電力起動電動機(jī)使用，一機(jī)兩用可以減輕設(shè)備總重量。

　　4.由于電壓低，各種有觸頭轉(zhuǎn)換的電路設(shè)備制造容易，體積小，比較安全可靠。

　　5.低壓直流供電系統(tǒng)理論和技術(shù)不太復(fù)雜。整體維護(hù)性好。全周期維護(hù)費用也不高。

　　在飛機(jī)沒有發(fā)展到高空、空速的中小型飛機(jī)上，每臺發(fā)電機(jī)的功率不超過9～12千瓦的情況下，低壓直流供電系統(tǒng)得到了最廣泛的使用。因為在這種條件下它是比較理想的供電系統(tǒng)。

　　(二)低壓直流供電系統(tǒng)存在的問題

　　隨著現(xiàn)代飛機(jī)的發(fā)展，飛機(jī)的高度、速度不斷提高和機(jī)載設(shè)備的增多對飛機(jī)供電系統(tǒng)影響很大。高空、高速使供電系統(tǒng)工作條件變化了，機(jī)載設(shè)備的增多使供電量增大、需要電源種類變多。這些，對供電系統(tǒng)提出了更高的要求，使低壓供電系統(tǒng)遇到了難以克服的問題：

　　1. 電機(jī)換向火花加大、電刷磨損加劇

　　飛行高度增加，空氣稀薄、溫度和濕度降低，直流電機(jī)換向火花加大，電刷磨損嚴(yán)重。特別是在飛機(jī)用電量大量增加的情況下，如果單機(jī)功率增加(單機(jī)功率在30千瓦以上)、直流發(fā)電機(jī)己很難做到安全可靠。

　　2.發(fā)電機(jī)冷卻很難解決

　　在高空、高速條件下，飛機(jī)上的直流發(fā)電機(jī)冷卻很難解決。在高空條件下，空氣稀薄、發(fā)電機(jī)的冷卻效果下降。例如，在15公里高空時，進(jìn)入發(fā)電機(jī)的冷卻空氣量減少五分之三。在高速飛行條件下，應(yīng)用迎面氣流冷卻發(fā)電機(jī)幾乎成為不可能。例如，當(dāng)M=2時，入口冷空氣溫度達(dá)100攝氏度;當(dāng)M=2.5時入口冷卻空氣溫度高達(dá)200攝氏度。這時己不能用迎面氣流來冷卻發(fā)電機(jī)。但又不能用油冷，因為直流發(fā)電機(jī)損耗的75%在轉(zhuǎn)子上，為了冷卻，必須把冷卻油通到轉(zhuǎn)子上，可是電刷和換向器是不允許接觸油液的，因此需要解決冷卻油液的動密封問題，這在技術(shù)上是很難做到的。

　　3.電機(jī)重量功率比增加，供電系統(tǒng)重量大

　　隨著現(xiàn)代飛機(jī)用電機(jī)載設(shè)備的不斷增加，飛機(jī)電源的安裝容量幾十倍、幾百倍地增加。目前，殲擊機(jī)的安裝容量可達(dá)60～120千伏安;大型運(yùn)輸機(jī)和重型轟炸機(jī)都在200～300千伏安以上(伊爾七六飛機(jī)上四臺主系統(tǒng)主電機(jī)共240千伏安，輔助交流發(fā)電機(jī)40千伏安和輔助直流發(fā)電機(jī)12千伏安)。如果仍然采用低壓直流供電系統(tǒng)的話，重量將會增加很多。僅對發(fā)電機(jī)來說，由于直流發(fā)電機(jī)換向(有刷)條件的限制，發(fā)電機(jī)電壓不能太高，單機(jī)容量也不能太大，因此其重量較大，重量功率比大。例如，功率為18KW的ZF-18直流發(fā)電機(jī)、重量為41.5KG，而噴油冷卻的60KVA的200/115 V的交流發(fā)電機(jī)的重量僅17KG左右。低壓直流供電系統(tǒng)的電網(wǎng)重量也很大。如某型轟炸機(jī)電網(wǎng)重量達(dá)630KG，占全機(jī)重量的1.75%,若將電壓從28.5V提高到120V，約可減少150KG。

　　總之，對28.5V低壓直流供電系統(tǒng)，解決裝機(jī)容量問題，不能通過提高發(fā)電機(jī)電壓，因為提高電壓，直流電機(jī)換向條件惡化，有觸頭的按觸器和各種開關(guān)的電弧燒傷嚴(yán)重，都降低供電系統(tǒng)的可靠性;不能提高單機(jī)容量，也不能增加發(fā)電機(jī)數(shù)量(安十二飛機(jī)上，有8個主發(fā)電機(jī)СТГ-12，總功率為96KW，總重量為300多千克;如果伊爾七六采用СТГ-12為主發(fā)電機(jī)，得安裝24個，總重量近1噸)，因為每個發(fā)電機(jī)，都有一套電源系統(tǒng)，數(shù)量太多，總重量太大。因此，只能尋找其它供電系統(tǒng)。

　　4.電能變換設(shè)備笨重、效率較低

　　現(xiàn)代飛機(jī)上用電機(jī)載設(shè)備多，需要多種不同頻率不同電壓的交流電和不同電壓的直流電。因此，需要多種電能變換設(shè)備。如果主電源系統(tǒng)是直流電，要獲得不同電壓的直流電，一般用直流升壓機(jī)或晶體直流變換器;要獲得不同頻率，不同電壓的交流電，一般采用變流機(jī)或靜止變流器，等等。機(jī)電式電能變換設(shè)備，其效率低，變換設(shè)備比較笨重，一般重量功率比為10KG/KW。而且升壓機(jī)、變流機(jī)也存在一個高空換向困難問題。所以，機(jī)載用電設(shè)備的增多，使得直流供電系統(tǒng)在能量變換上遇到了較大困難。這也是這種供電系統(tǒng)的一個不足。

　　綜上所述，低壓直流供電系統(tǒng)己不適用于高空、高速和用電量大且用電種類多的飛機(jī)。

　　二.交流供電系統(tǒng)

　　交流供電系統(tǒng)分為恒頻交流供電系統(tǒng)和變頻交流供電系統(tǒng)。恒頻交流供電系統(tǒng)又分為恒速恒頻交流供電系統(tǒng)和變速恒頻交流供電系統(tǒng)。

　　(一)恒速恒頻交流供電系統(tǒng)

　　目前，在高空、高速和裝機(jī)容量大的飛機(jī)上，普遍裝備200/115V，三相，400Hz的恒速恒頻交流電源。伊爾七六飛機(jī)主供電系統(tǒng)就是這種恒速恒頻交流系統(tǒng)。欲使發(fā)電機(jī)提供恒速恒頻交流電，要求發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定。但是航空發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速是在較寬范圍內(nèi)變化的，因此發(fā)電機(jī)不能由發(fā)動機(jī)直接傳動，而要通過稱為恒速裝置的設(shè)備來傳動。自40年代中期恒速傳動裝置應(yīng)用以來，恒速恒頻交流電源得到了迅速發(fā)展。恒速恒頻電源系統(tǒng)由恒速傳動裝置、無刷交流發(fā)電機(jī)、電壓調(diào)節(jié)器和控制保護(hù)器等組成。二次電源主要是變壓器和變壓整流器，后者將200/115V三相交流電變換為28V直流電。蓄電池和靜止變流器作為應(yīng)急電源。

　　恒速恒頻交流電源克服了低壓直流電源的缺點。用旋轉(zhuǎn)整流器取代電刷和滑環(huán)制成了無刷交流發(fā)電機(jī)，不存在換向問題。因此高空性能好，工作轉(zhuǎn)速也可提高，加上循油或噴油冷卻技術(shù)的應(yīng)用，使發(fā)電機(jī)的重量功率比大大減小。例如：24KW的低壓直流發(fā)電機(jī)重量功率比為2.1KG/KW,而60KVA噴油冷卻的交流發(fā)電機(jī)僅為0.304KG/KVA。交流電源采用200/115V的供電體制，由于電壓提高，輸送同樣功率所用導(dǎo)線重量大為減輕。交流電源的變壓、變流容易。電能變換設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、效率高。

　　恒速恒頻交流電源經(jīng)過半個世紀(jì)的發(fā)展，由于液壓恒速裝置的改進(jìn)，控制保護(hù)電器的完善，噴油冷卻技術(shù)的應(yīng)用等，使其成為現(xiàn)代飛機(jī)應(yīng)用最為廣泛的一種供電形式，具有很強(qiáng)的競爭力。

　　恒速恒頻交流電源也存在缺點：恒速轉(zhuǎn)動裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高、故障多、維護(hù)性差;交流發(fā)電機(jī)難以作為起動機(jī)使用，另設(shè)起動設(shè)備，使系統(tǒng)重量增加;控制、保護(hù)設(shè)備復(fù)雜，實現(xiàn)并聯(lián)供電比直流電源復(fù)雜得多;交流電動機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡單，但啟動、調(diào)速性能沒有直流電動機(jī)好。

　　(二)變速恒頻交流供電系統(tǒng)

　　在變速恒頻供電系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)是由發(fā)動機(jī)直接帶動的。由于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不是恒定的，因此發(fā)電機(jī)輸出的交流電的頻率是變化的。目前有兩種方法，把變頻交流電變成恒頻交流電。

　　1.“交-直-交”系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)主要由變頻系統(tǒng)發(fā)電機(jī)、三相橋式全波整流器、逆變器、波形綜合系統(tǒng)、輸出濾波器等組成。

　　變頻交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的變頻交流電由三相橋式全波整流器先變成直流電，再由逆變器變換成恒頻交流電，然后由波形綜合系統(tǒng)和濾波器改善波形后輸出。

　　2.“交-交”系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)主要由高頻無刷交流發(fā)電機(jī)、循環(huán)變頻器、功率濾波器等組成。循環(huán)變頻器把變頻交流電變成恒頻交流電，再經(jīng)濾波后輸出。

　　變速恒頻交流系統(tǒng)與恒速恒頻系統(tǒng)比較起來，恒速傳動裝置的超載和短路能力較強(qiáng)，體積小，重量輕;但維護(hù)復(fù)雜，成本高，故障多。變速恒頻系統(tǒng)的優(yōu)點是可靠性高、維護(hù)性好、壽命長、效率高(為82%，而恒速恒頻系統(tǒng)為78%)、并聯(lián)工作時有功與無功環(huán)流小、穩(wěn)態(tài)電壓與頻率精度高、沒有頻率瞬變、電壓瞬變性能好、用同一基準(zhǔn)頻率源控制幾臺變頻器容易同步運(yùn)行、單臺運(yùn)行時也不會產(chǎn)生“拍頻”干擾、變頻器與發(fā)電機(jī)結(jié)合還可用于起動飛機(jī)發(fā)動機(jī)。存在的主要問題是，到目前為止，其重量功率比仍大于恒速恒頻系統(tǒng)。交-交系統(tǒng)比恒速恒頻系統(tǒng)約重25%、交-直-交系統(tǒng)比交-交系統(tǒng)還要重10%左右。變速恒頻系統(tǒng)的重量功率比曾一度接近由軸向齒輪差動式恒裝和循油冷卻發(fā)電機(jī)組成的恒速恒頻系統(tǒng)。但組合式電源裝置的出現(xiàn)，又使這個差距拉大了。而且，變速恒速系統(tǒng)電能質(zhì)量的優(yōu)點顯示不出來，因為現(xiàn)在大多數(shù)飛機(jī)用電設(shè)備還沒有提出這么高的要求，所以變速恒頻系統(tǒng)只在個別飛機(jī)上用個主電源系統(tǒng)。