飞机电气负载分析技术研究

徐文弟

摘　要：每架飞机的电气负载状态因机载设备构型的不同而不同，从整个机队的工程管理角度来看，机队电气负载数据时刻处于动态变化过程。现代航空业对于航空公司机队工程管理的要求越来越高，而电气负载分析文件正是航空公司工程构型管理的重要组成部分。本文简要地介绍了主要民用飞机机型波音和空客在进行重要改装或非重要改装时如何进行电气负载分析，讲述了如何确定飞机在改装后的电气负载能否继续满足各项适航法规的要求并保持飞机的持续适航性。关键词：波音；空客；飞机改装；补充型号合格证；电气负载分析；适航法规；安全性

1　飞机电气负载分析的要求

1.1　适航法规的要求

电气负载分析的要求主要出自适航法规。首先根据飞机TCDS（型号合格证数据单）来确定飞机的取证基础。每架飞机因所属注册国不同，存在着取证基础的差异，要区别对待。先要查阅该飞机注册国的取证基础法规；如果是美国联邦航空管理局（FAA）注册的飞机，参考FAA的适航法规FAR25部，欧洲航空安全局（EASA）注册的飞机参考EASA前身联合航空局（JAA）的JAR25部，空客新机型，比如A350，则以EASACS-25法规为取证基础。其他国家基本认可使用以上两个民航局的法规。本文以A320飞机申请FAASTC项目为例进行讲述。先从FAA的网站https://www.faa.gov/找到A320系列机型的TCDS“A320_A28NM_REV43”。

其中第5页的取证基础描述如下：“CertificationBasis:a.Part25oftheFAReffectiveFebruary1,1965,includingAmendments25-1through25-56thereto.”

（“取证基础：a.FAR25部，版本日期1965年2月1日，包括版本号25-1到25-56。”）

本段说明：如果TCDS里没有特别声明使用更新的法规版本或没有特别的SpecialCondition（特殊条件），EquivalentSafetyFindings（等效安全技术）或Exemptions（豁免条款）就以FAR版本号25-1到25-56法规为准。

查找到当前版本的法规对电气负载相关的要求如下：“FAR§25.1165(b)电瓶和发电机系统必须有足够的容量去同时满足发动机点火和最大的任何一个取自同一能量源头的电气设备的负荷需求。FAR§25.1309(a)因本章所需功能而安装的设备、系统必须设计能确保其在任何预见的工况下执行其设计的功能。(e)在本章要求安装的系统需要重要电源供应时，电源源头和系统供电必须能够满足各种可能的组合操作和所需的持续时间。”

1.2　适航指令（AD）以及其他要求

除了适航法规要求外，还有一个重要的要求来自飞机制造国或飞机注册国民航局发布的AD。飞机在营运过程中会发现一些不安全的因素，如果这个不安全因素足够重要，民航局会发布一些AD，要求航空公司在规定的时间内采取措施来满足AD要求，所以改装时还要考虑到如何满足这些AD要求，或者对已经满足的AD不能在改装时破坏原来AD的满足条件。另外民航局对部分系统安装还提出了一些额外要求，比如飞机IFE系统安装必须要额外满足以下AD要求和一些临时法规要求：

①AD2009-12-06（B737系列）；②AD2009-15-12（B747-400系列）；③AD2007-16-12（B757-200/300系列）；④AD2008-23-15（B767-200/300系列）；⑤PS-ANM-100-2000-0010525部飞机飞行娱乐系统取证暂行政策指引；⑥JAATGLNo.17乘客服务和飞行娱乐系统暂行指引。民航局针对飞机客舱电源系统改装还提出了以下要求：①FAAMemoANM-01-111-165便携式电子设备电源系统取证政策指引；②PS-ANM111-2002-01-0425部飞机系统接线政策指引；③EASAPolicyCRISE-50EASA对客舱电源系统政策指引；④TGM/25/10座椅内电源安装的临时指导材料。以上这些要求要在改装设计时重点考虑，以确保改装后能够满足这些要求。

2基于空客SB改装的ELA动态管理方法

空客服务通告（SB）是空客公司发布的改装服务文件，国内航空公司的加改装项目，目前大部分属于依据空客SB执行的改装。SB中包含改装项目的所有信息，其中就包括ELA变化信息。通过SB执行改装，方便之处在于空客已经对于这个改装计算好了ELA变化数据，航空公司只需要利用这些数据，对适用飞机的ELA文件进行相应的修改，即可以完成对于ELA文件的动态管理。

2.1根据SB查询ELA变化信息

在空客SB的I部分ElectricalLoadData项目中，列有ELA变化的相关信息，明确该项改装对于飞机AC和DC负载的影响，航空公司根据这些信息，即可以对飞机的ELA状态进行更新。以空客某个SB为例，对于DC负载，在202PP汇流条上新增总电力负载126W，分配到各个飞行阶段，

运行功率新增21.42W和最大功率新增27.72W，而对于AC负载，该改装则无影响。上例中最大功率是指在不正常情况下所有负载同时工作的功率，如飞行在恶劣天气下，所有电路都在持续工作（如灯光调整至最亮位）。运行功率指在正常情况下，所需要电路工作的总功率（如灯光调整至50%亮度）。

2.2基于SB的ELA维护管理基本思路

和流程分析对于ELA维护和管理的主要思路在于利用Excel表格进行跳开关或汇流条的定位，将变化情况进行各个飞行阶段的修订，再利用RTF文件进行主汇流条或发电机的负载更新，最后形成更新后的PDF文件进行保存。同时，也要参考相应的飞机维护手册AMM或者线路图手册ASM来找到所需要的关于汇流条的相关连接信息。

1）修订Excel表格首先在Excel表格中进行定位，通过筛选功能选择202PP上的所有负载，对于这些负载的运行功率和最大功率分别进行相加，计算改装前的总载荷，然后新增两行数据，一行体现改装新增的载荷，一行体现改装后的总载荷。

2）修订RTF文档接着在RTF文档中，对于汇流条和发电机负载进行修改，对于总负载值也进行相应修订。同时在飞机线路图手册中，定位该汇流条是由哪个发电机（GEN）或变压整流器（TR）进行供电。通过查询ASM线路图手册发现，202PP只是一个子汇流条，其通过主汇流条2PP连接在TR2上，所以在RTF文档中，可以通过修订2PP的负载变化来反应TR2的负载变化。分别对于汇流条2PP的运行功率和最大功率进行修订，将各个飞行阶段的功率差体现在数据行中，

得到更新后的2PP的数据行。同时对于TR2的总载荷同样进行更新。3）进行更新后载荷计算查询飞机AMM手册以及CMM手册或可以得到TR2的相关参数，TR2运行的电压为28VDC，额定电流为200A，得到TR2的额定功率为28×200=5600W。核实RTF文件中最终得到的TR2的最大功率3162.8W，小于5600W，所以该新增的负载不会造成TR2超载。TR2在将115VAC转化为28VDC时，受功率因素PF和效率E影响，不同功率时，功率因素与效率不相同。TRU的转换公式为S=P/（E×PF），其中，S为TRU上游所需提供功率（VA）；P为TRU下游各汇流条上的直流功率（W）。由于TR2的最大功率为3162.8W，根据TRV转换表（见表1），按照选择功率最相近原则，故PF为0.97，E为0.9。可以得出S=3622.9VA。所以，需由IDG2所提供的TRU2负载为3622.9VA。接下来，需要确认发电机是否过载。

打开RTF格式的文件，找到TRU2所连接的发电机，将所增加的负载更新到发电机的负载中，并且计算发电机总的功率不会超过其额定负载。对其表格进行更新，TRU2正常运行时连接于2号发电机GEN2。计算新增负载后，GEN2总的最大负载为44729.VA。根据空客A320飞机AMM手册，其单台发电机的额定功率为90kVA，计算其有效额定功率为：90000VA×85%=76500VA，而44729.4VA

3　总结

在经过上述的电气负载要求分析、电气系统概述、可行性方案的探讨，以及具体的计算和分析后，在确保每一级汇流条、每一个断路器和发电机源头在任何工况下都没有超出其能承受的负载能力，并且该项目设计已经冻结，不再做任何电气负荷修改的情况下，可以做出电气负载分析总结如下：本报告显示，经计算和分析确定了改装后的系统对飞机发电系统的需求在飞机正常和紧急状态下各个飞行阶段均未超出飞机电气系统所能提供的能力范围。本报告证明了该项目符合适航审定基础25.1165(b)和25.1309(a)、(e)的要求。

参考文献

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[2] 中国民用航空局 . 民航明传电报 [2014]6 号：关于在适航检查中增加电 气负载分析文件要求的通知 [Z]. 2014.

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