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第1章 多电飞机的诞生1

1.1 三种典型的多电飞机1

1.2 多电发动机2

1.2.1 燃气涡轮发动机2

1.2.2 常规燃气涡轮发动机和多电发动机3

1.2.3 燃气涡轮发动机的引气4

1.3 多电飞机的特点7

1.4 飞机的二次能源7

1.4.1 飞机和发动机设备7

1.4.2 二次能源8

1.4.3 飞机二次能源的统一9

1.5 飞机气压系统9

1.5.1 飞机的气压能源9

1.5.2 气压能源的应用9

1.5.3 飞机环境控制系统11

1.5.4 气压作动系统20

1.5.5 节能发动机22

1.6 飞机液压系统22

1.6.1 飞机液压能的产生22

1.6.2 液压作动机构24

1.6.3 液压系统26

1.6.4 集中式液压能源的缺陷31

1.7 飞机电气系统32

1.7.1 飞机电气系统的构成32

1.7.2 28 V直流电源33

1.7.3 恒频交流电源40

1.7.4 变频交流电源43

1.7.5 高压直流电源44

1.7.6 多电飞机的电源47

1.7.7 飞机配电系统48

1.7.8 飞机用电设备50

1.8 多电飞机的发展与电工科技59

1.8.1 电工科技的发展59

1.8.2 新型飞机电气设备60

1.8.3 多电飞机对电工科技提出的新要求61

1.9 飞机电气设备的工作条件和使用要求62

1.9.1 飞机电气设备的工作条件62

1.9.2 飞机电气设备的使用要求63

1.10 小结66

第2章 交流电气系统68

2.1 交流电气系统概述68

2.2 飞机交流发电机70

2.2.1 恒频交流发电机70

2.2.2 变频交流发电机107

2.2.3 无刷直流发电机113

2.2.4 交流起动／发电机125

2.2.5 无刷交流发电机的发展133

2.3 交流发电机的电压调节133

2.3.1 电压调节器的功能133

2.3.2 交流电压调节器的构成和工作原理134

2.3.3 加快励磁电流变化速度的方法139

2.3.4 励磁机励磁电压与励磁电流软反馈142

2.3.5 交流电机的励磁控制146

2.4 齿轮差动式液压恒速传动装置146

2.4.1 差动游星齿轮的工作原理146

2.4.2 液压马达与液压泵148

2.4.3 齿轮差动式液压恒速传动装置工作原理151

2.4.4 齿轮差动式液压恒速传动装置的调速系统153

2.4.5 恒速装置的滑油系统156

2.4.6 齿轮差动式恒速传动装置的故障及其保护156

2.4.7 恒速传动装置的基本技术数据158

2.4.8 组合传动发电机158

2.5 变速恒频电源159

2.5.1 变速恒频电源概述159

2.5.2 AC/AC VSCF电源160

2.5.3 阶梯波合成变速恒频电源164

2.5.4 脉宽调制型逆变器构成的VSCF电源174

2.5.5 VSCF电源的特点192

2.6 交流电源系统中的二次电源192

2.6.1 变压器和自耦变压器193

2.6.2 变压整流器195

2.6.3 12脉冲型自耦变压整流器200

2.6.4 18脉冲D型自耦变压整流器206

2.6.5 变压整流器输出电压的稳定方法212

2.7 单发电机飞机交流电源的控制与保护213

2.7.1 飞机发电系统的控制213

2.7.2 恒频交流电源的故障及保护216

2.8 飞机并联交流电源的控制与保护219

2.8.1 飞机并联交流电源中发电机投入电网的控制219

2.8.2 并联电源的功率分配222

2.8.3 不并联交流电源的不中断转换222

2.8.4 无功功率检测原理223

2.8.5 有功电流检测原理225

2.8.6 飞机并联交流电源的故障及保护226

2.8.7 发电机控制器GCU的结构232

2.9 变频交流电源的控制与保护233

2.10 飞机交流电源的主电路结构234

2.10.1 单发动机轻型战斗机的电源234

2.10.2 双发动机重型战斗机的电源236

2.10.3 B777的电源238

2.10.4 轰炸机的电源240

2.10.5 MD-11远程宽机身运输机电源241

2.10.6 B747飞机电源241

2.10.7 军用运输机的电源245

2.10.8 多用途直升机电源246

2.10.9 A380飞机电源系统247

2.10.10 B787飞机电源系统249

2.11 小结263

第3章 高压直流电气系统266

3.1 高压直流电气系统概述266

3.2 旋转整流器式无刷直流发电机267

3.3 永磁式直流电机268

3.3.1 稀土永磁材料和永磁电机268

3.3.2 永磁式高压直流发电机268

3.3.3 飞控专用永磁发电机的诞生271

3.3.4 永磁电机在飞机主电源应用的可行性274

3.3.5 稀土永磁电机的发展286

3.4 开关磁阻电机286

3.4.1 开关磁阻电动机的工作原理288

3.4.2 开关磁阻电机的发电工作294

3.4.3 250kW开关磁阻起动／发电机297

3.4.4 开关磁阻起动／发电机的电机转子位置传感原理301

3.4.5 发动机内装发电机302

3.4.6 开关磁阻电机的发展306

3.5 电励磁双凸极发电机307

3.5.1 双凸极电机的结构307

3.5.2 电励磁双凸极电机发电工作309

3.5.3 双凸极电机的电动工作314

3.5.4 电励磁双凸极电机的发展323

3.6 HVDC发电系统323

3.6.1 HVDC发电系统的构成323

3.6.2 单发电系统的保护324

3.6.3 直流发电机的并联324

3.7 二次电源和电能变换器325

3.7.1 270V/28V直流变换器325

3.7.2 模块电源和电子电源330

3.7.3 灯电源331

3.7.4 飞行控制和发动机控制专用电源的电能变换器331

3.7.5 静止变流器332

3.7.6 电动机驱动用三相DC/AC变换器333

3.7.7 多相容错电动机的DC/AC电能变换器334

3.7.8 起动／发电机的起动功率变换334

3.7.9 电子设备的内部电源335

3.7.10 直接能量武器的电源335

3.7.11 飞机二次电源和电能变换器的关键技术335

3.8 级联直流变换器的相互作用336

3.8.1 直流变换器的小信号模型337

3.8.2 级联电源的小信号模型339

3.8.3 输入滤波器的传递函数340

3.8.4 级联变换器的稳定性判据341

3.8.5 具有恒功率负载的变换器343

3.9 飞机高压直流配电系统350

3.9.1 单线制和双线制350

3.9.2 供电网和配电网350

3.9.3 汇流条功率控制器353

3.9.4 高压直流配电元件353

3.9.5 远距配电中心358

3.10 辅助动力装置和组合动力装置360

3.10.1 辅助动力装置在飞机上的应用360

3.10.2 辅助动力装置的类型和构成361

3.10.3 APU的高空工作特性362

3.10.4 组合动力装置362

3.10.5 具有致冷功能的组合动力装置363

3.10.6 IPCU功能的进一步拓展364

3.10.7 多电飞机的组合动力装置364

3.11 多电飞机的能量管理和热管理365

3.11.1 多电飞机用电设备的特点365

3.11.2 电能的产生和存储366

3.11.3 作动机构再生能量的吸收367

3.11.4 交流系统和直流系统369

3.11.5 多电飞机的电能管理369

3.11.6 多电飞机的热管理370

3.11.7 能量优化飞机（OEA）372

3.12 多电飞机的发展374

3.12.1 从低压直流电源到高压直流电源374

3.12.2 VFAC和HVDC系统的比较375

3.12.3 高压直流电气系统的关键设备375

3.13 小结376

第4章 电力作动机构和电动环境控制系统379

4.1 电动机在飞机上的应用379

4.1.1 双发轰炸机的用电设备379

4.1.2 电动机在飞机上的应用380

4.2 电动机构382

4.2.1 阀门控制用电动机构382

4.2.2 调整片操纵电动机构386

4.2.3 襟翼传动电动机构388

4.2.4 电动机构的发展392

4.3 交流伺服电动机392

4.3.1 伺服电动机的类型及其技术性能392

4.3.2 永磁材料和永磁电机394

4.3.3 稀土永磁交流电动机的结构394

4.3.4 永磁电机的磁场和磁势404

4.3.5 无刷直流电动机（BLDCM）412

4.3.6 交流伺服电动机425

4.4 机电作动机构432

4.5 液压助力器433

4.5.1 液压动力在飞机操纵系统中的应用433

4.5.2 液压助力器的原理和结构434

4.5.3 助力器的供液系统439

4.5.4 液压助力器的发展440

4.6 液压舵机441

4.6.1 液压舵机的构成和工作原理441

4.6.2 复合舵机444

4.6.3 四余度舵机445

4.6.4 液压舵机的性能447

4.7 电液作动机构448

4.7.1 柱塞式液压泵448

4.7.2 EHA的架构450

4.8 电动环境控制系统452

4.8.1 电动环境控制系统概述452

4.8.2 座舱空气压缩机452

4.8.3 空气冷却系统454

4.8.4 座舱空气再循环子系统457

4.8.5 空调组件过温检测保护子系统458

4.8.6 座舱空气分配子系统460

4.8.7 座舱温度调节子系统464

4.8.8 座舱顶棚区空气除湿子系统469

4.8.9 空勤人员休息舱的空气分配子系统469

4.8.10 洗手间／厨房通风子系统473

4.8.11 液冷子系统475

4.8.12 前后电气设备舱电子设备的冷却478

4.8.13 货舱的电加温480

4.8.14 座舱压力控制子系统484

4.8.15 B787电动环境控制系统的电气部件486

4.9 小结490

第5章 高性能电力电子变换器492

5.1 多电飞机对电力电子变换器的要求492

5.2 SiC材料特性及SiC器件493

5.2.1 SiC材料特性493

5.2.2 SiC器件的现状与发展495

5.3 SiC器件的特性与参数501

5.3.1 SiC肖特基二极管的特性与参数501

5.3.2 SiC MOSFET的特性与参数508

5.3.3 基于双脉冲法的开关特性测试515

5.3.4 SiC BJT的特性与参数521

5.4 SiC器件的驱动电路525

5.4.1 SiC驱动电路设计分析525

5.4.2 串扰抑制驱动电路原理分析530

5.4.3 串扰抑制驱动电路测试532

5.5 基于SiC器件的高性能电力电子变换器535

5.5.1 SiC基AC/DC变换器535

5.5.2 SiC基DC/DC变换器539

5.5.3 SiC基DC/AC变换器541

5.5.4 SiC基AC/AC变换器542

5.5.5 SiC基固态功率控制器（SSPC）543

5.6 高温变换器544

5.6.1 新型封装SiC模块544

5.6.2 高温变换器551

5.7 小结561

附录A 应用不同电源系统的飞机实例562

附录B 缩略语566

参考文献575