Комплекс с активно-адаптивной электрической сетью для летательных аппаратов с распределенной силовой установкой
Ключевые слова:
система электроснабжения, электроэнергетический интеллектуальный комплекс, распределенная силовая установка, бортовое радиоэлектронное оборудование
Аннотация
Развитие электроэнергетических комплексов играет важную роль в авиации. Современные технологии развиваются в сторону увеличения топливной эффективности и авариестойкости. Эти тенденции просматриваются во всех системах летательных аппаратов. Это относится и к силовым установкам, и к системам электроснабжения. Более того, интеграция этих систем усиливается при переходе к электрическим и гибридным силовым установкам, в том числе распределенным. Все эти меры позволяют сделать авиационную технику более экономичной, безопасной и экологичной, что способствует развитию отрасли. В статье рассматриваются структурные схемы интеллектуального электроэнергетического комплекса на основе трехкаскадных и магнитоэлектрических генераторов. Приводятся модели основных элементов комплекса – трехкаскадного генератора, включающего в себя три электрические машины и регулятор напряжения возбудителя, и аппаратов защиты и коммутации постоянного и переменного тока. Приведенные модели в дальнейшем могут быть использованы для построения общей модели электроэнергетического комплекса и исследования его штатных и нештатных режимов работы, что позволит выявить потенциальные проблемы и недостатки, которые могут быть устранены на этапе проектирования и разработки.
Литература
1. Steiner H.-J. et al. Optimum Number of Engines for Transport Aircraft Employing Electrically Powered Distributed Propulsion. – CEAS Aeronaut Journal, 2014, 5(2), pp. 157–170, DOI: 10.1007/s13272-013-0096-6.
2. Lei T. et al. The Architecture Optimization and Energy Management Technology of Aircraft Power Systems: A Review and Future Trends. – Energies, 2022, 15 (11), DOI: 10.3390/en15114109.
3. Wu J. et al. Conceptual Design and Optimization of Distributed Electric Propulsion General Aviation Aircraft. – Aerospace, 2023, 10 (5), DOI: 10.3390/aerospace10050387.
4. Buticchi G. et al. On-Board Microgrids for the More Electric Aircraft – Technology Review. – IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2019, vol. 66, No. 7, pp. 5588–5599, DOI: 10.1109/TIE.2018.2881951.
5. Варюхин А.Н. и др. Формирование облика гибридной силовой установки для регионального самолета на жидком водороде. – Авиационная техника, 2022, № 3, с. 103–112.
6. Salem K.A., Palaia G., Quarta A.A. Review of Hybrid-Electric Aircraft Technologies and Designs: Critical Analysis and Novel Solutions. – Progress in Aerospace Sciences, 2023, vol. 141, DOI: 10.1016/j.paerosci.2023.100924.
7. Халютин С.П. Перспективные интеллектуальные системы электроснабжения летательных аппаратов. – Электропитание, 2015, № 3, с. 13–17.
8. Synodinos A., Self R., Torija A. Preliminary Noise Assessment of Aircraft with Distributed Electric Propulsion. – AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, 2018, DOI 10.2514/6.2018-2817.
9. Бутырин П.А., Халютин С.П. Производство систем электропитания для автономных электротранспортных средств России. – Электричество, 2023, № 2, с. 12–26.
10. Мусин С.М. и др. Энергосистема гибридных самолетов авиации общего назначения. – Авиационная промышленность, 2017, № 1, с. 17–22.
11. Шевцов Д.А., Шишов Д.М., Алексеев А.О. Трехфазное выпрямительное устройство с функцией коррекции коэффициента мощности и стабилизацией выходного двуполярного напряжения. – Практическая силовая электроника, 2023, № 2 (90), с. 7–12.
12. Liang S. et al. Overview and Analysis of Electric Power Systems for More/All Electric Aircraft. – IECON 2023 – 49th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2023, DOI: 10.1109/IECON51785.2023.10312392.
13. Wang J. et al. Research on Voltage Regulation Technology of Aircraft 270 V Brushless DC Power Generation System Based on H-Infinity Robust Control. – 8th Asia Conference on Power and Electrical Engineering (ACPEE), 2023, pp. 2413–2418, DOI: 10.1109/ACPEE56931.2023.10135937.
14. Халютин С.П. и др. Цифровые двойники в теории и практике авиационной электроэнергетики. –Электричество, 2022, № 10, с. 4–13.
15. Чекин А.Ю. Применение цифровых двойников в системах предиктивной диагностики технического состояния воздушных судов. – МКПУ-2023, 2023, т. 3, с. 83–85.
#
1. Steiner H.-J. et al. Optimum Number of Engines for Transport Aircraft Employing Electrically Powered Distributed Propulsion. – CEAS Aeronaut Journal, 2014, 5(2), pp. 157–170, DOI: 10.1007/s13272-013-0096-6.
2. Lei T. et al. The Architecture Optimization and Energy Management Technology of Aircraft Power Systems: A Review and Future Trends. – Energies, 2022, 15 (11), DOI: 10.3390/en15114109.
3. Wu J. et al. Conceptual Design and Optimization of Distributed Electric Propulsion General Aviation Aircraft. – Aerospace, 2023, 10 (5), DOI: 10.3390/aerospace10050387.
4. Buticchi G. et al. On-Board Microgrids for the More Electric Aircraft – Technology Review. – IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2019, vol. 66, No. 7, pp. 5588–5599, DOI: 10.1109/TIE. 2018.2881951.
5. Varyuhin A.N. et al. Aviatsionnaya tekhnika – in Russ. (Aviation Equipment), 2022, No. 3, pp. 103–112.
6. Salem K.A., Palaia G., Quarta A.A. Review of Hybrid-Electric Aircraft Technologies and Designs: Critical Analysis and Novel Solutions.– Progress in Aerospace Sciences, 2023, vol. 141, DOI: 10.1016/j.paerosci.2023.100924.
7. Halyutin S.P. Elektropitanie – in Russ. (Power Supply), 2015, No. 3, pp. 13–17.
8. Synodinos A., Self R., Torija A. Preliminary Noise Assessment of Aircraft with Distributed Electric Propulsion. – AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, 2018, DOI 10.2514/6.2018-2817.
9. Butyrin P.A., Halyutin S.P. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 2, pp. 12–26.
10. Musin S.М. et al. Aviatsionnaya promyshlennost' – in Russ. (Aviation Industry), 2017, No. 1, pp. 17–22.
11. Shevtsov D.A., Shishov D.M., Alekseev А.О. Prakticheskaya silovaya elektronika – in Russ. (Practical Power Electronics), 2023, No. 2 (90), pp. 7–12.
12. Liang S. et al. Overview and Analysis of Electric Power Systems for More/All Electric Aircraft. – IECON 2023 – 49th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2023, DOI: 10.1109/IECON51785.2023.10312392.
13. Wang J. et al. Research on Voltage Regulation Technology of Aircraft 270 V Brushless DC Power Generation System Based on H-Infinity Robust Control. – 8th Asia Conference on Power and Electrical Engineering (ACPEE), 2023, pp. 2413–2418, DOI: 10.1109/ACPEE56931.2023.10135937.
14. Halyutin S.P. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2022, No. 10, pp. 4–13.
15. Chekin А.Yu. MKPU-2023 – in Russ. (MCPU-2023), 2023, vol. 3, pp. 83–85
2. Lei T. et al. The Architecture Optimization and Energy Management Technology of Aircraft Power Systems: A Review and Future Trends. – Energies, 2022, 15 (11), DOI: 10.3390/en15114109.
3. Wu J. et al. Conceptual Design and Optimization of Distributed Electric Propulsion General Aviation Aircraft. – Aerospace, 2023, 10 (5), DOI: 10.3390/aerospace10050387.
4. Buticchi G. et al. On-Board Microgrids for the More Electric Aircraft – Technology Review. – IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2019, vol. 66, No. 7, pp. 5588–5599, DOI: 10.1109/TIE.2018.2881951.
5. Варюхин А.Н. и др. Формирование облика гибридной силовой установки для регионального самолета на жидком водороде. – Авиационная техника, 2022, № 3, с. 103–112.
6. Salem K.A., Palaia G., Quarta A.A. Review of Hybrid-Electric Aircraft Technologies and Designs: Critical Analysis and Novel Solutions. – Progress in Aerospace Sciences, 2023, vol. 141, DOI: 10.1016/j.paerosci.2023.100924.
7. Халютин С.П. Перспективные интеллектуальные системы электроснабжения летательных аппаратов. – Электропитание, 2015, № 3, с. 13–17.
8. Synodinos A., Self R., Torija A. Preliminary Noise Assessment of Aircraft with Distributed Electric Propulsion. – AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, 2018, DOI 10.2514/6.2018-2817.
9. Бутырин П.А., Халютин С.П. Производство систем электропитания для автономных электротранспортных средств России. – Электричество, 2023, № 2, с. 12–26.
10. Мусин С.М. и др. Энергосистема гибридных самолетов авиации общего назначения. – Авиационная промышленность, 2017, № 1, с. 17–22.
11. Шевцов Д.А., Шишов Д.М., Алексеев А.О. Трехфазное выпрямительное устройство с функцией коррекции коэффициента мощности и стабилизацией выходного двуполярного напряжения. – Практическая силовая электроника, 2023, № 2 (90), с. 7–12.
12. Liang S. et al. Overview and Analysis of Electric Power Systems for More/All Electric Aircraft. – IECON 2023 – 49th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2023, DOI: 10.1109/IECON51785.2023.10312392.
13. Wang J. et al. Research on Voltage Regulation Technology of Aircraft 270 V Brushless DC Power Generation System Based on H-Infinity Robust Control. – 8th Asia Conference on Power and Electrical Engineering (ACPEE), 2023, pp. 2413–2418, DOI: 10.1109/ACPEE56931.2023.10135937.
14. Халютин С.П. и др. Цифровые двойники в теории и практике авиационной электроэнергетики. –Электричество, 2022, № 10, с. 4–13.
15. Чекин А.Ю. Применение цифровых двойников в системах предиктивной диагностики технического состояния воздушных судов. – МКПУ-2023, 2023, т. 3, с. 83–85.
#
1. Steiner H.-J. et al. Optimum Number of Engines for Transport Aircraft Employing Electrically Powered Distributed Propulsion. – CEAS Aeronaut Journal, 2014, 5(2), pp. 157–170, DOI: 10.1007/s13272-013-0096-6.
2. Lei T. et al. The Architecture Optimization and Energy Management Technology of Aircraft Power Systems: A Review and Future Trends. – Energies, 2022, 15 (11), DOI: 10.3390/en15114109.
3. Wu J. et al. Conceptual Design and Optimization of Distributed Electric Propulsion General Aviation Aircraft. – Aerospace, 2023, 10 (5), DOI: 10.3390/aerospace10050387.
4. Buticchi G. et al. On-Board Microgrids for the More Electric Aircraft – Technology Review. – IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2019, vol. 66, No. 7, pp. 5588–5599, DOI: 10.1109/TIE. 2018.2881951.
5. Varyuhin A.N. et al. Aviatsionnaya tekhnika – in Russ. (Aviation Equipment), 2022, No. 3, pp. 103–112.
6. Salem K.A., Palaia G., Quarta A.A. Review of Hybrid-Electric Aircraft Technologies and Designs: Critical Analysis and Novel Solutions.– Progress in Aerospace Sciences, 2023, vol. 141, DOI: 10.1016/j.paerosci.2023.100924.
7. Halyutin S.P. Elektropitanie – in Russ. (Power Supply), 2015, No. 3, pp. 13–17.
8. Synodinos A., Self R., Torija A. Preliminary Noise Assessment of Aircraft with Distributed Electric Propulsion. – AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, 2018, DOI 10.2514/6.2018-2817.
9. Butyrin P.A., Halyutin S.P. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 2, pp. 12–26.
10. Musin S.М. et al. Aviatsionnaya promyshlennost' – in Russ. (Aviation Industry), 2017, No. 1, pp. 17–22.
11. Shevtsov D.A., Shishov D.M., Alekseev А.О. Prakticheskaya silovaya elektronika – in Russ. (Practical Power Electronics), 2023, No. 2 (90), pp. 7–12.
12. Liang S. et al. Overview and Analysis of Electric Power Systems for More/All Electric Aircraft. – IECON 2023 – 49th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2023, DOI: 10.1109/IECON51785.2023.10312392.
13. Wang J. et al. Research on Voltage Regulation Technology of Aircraft 270 V Brushless DC Power Generation System Based on H-Infinity Robust Control. – 8th Asia Conference on Power and Electrical Engineering (ACPEE), 2023, pp. 2413–2418, DOI: 10.1109/ACPEE56931.2023.10135937.
14. Halyutin S.P. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2022, No. 10, pp. 4–13.
15. Chekin А.Yu. MKPU-2023 – in Russ. (MCPU-2023), 2023, vol. 3, pp. 83–85
