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1绪论
1.1研究背景
当代飞机的技术水平正以飞快的速度发展，在实现具一定难度的飞行任务的也要确保飞机的安全性。
经研究表明，追求高性能的最好途径就是给予相适应的设备平台，飞机的能源分作两种，一是由发动机直接供给的一次能源，二是由液压系统、电源系统给予的二次能源。
现阶段的多电飞机和全电飞机已经有将电能转化为驱动飞机运作的主要能源的趋势和能力。
通过将机械系统和电气系统相结合，俨然成为了一种现代飞机的主要动力形式。
这也是近代航空电气系统的主要目标。
也是支撑飞机电气化的重要基础。
1.2研究现状
在多电飞机供电系统的研究下，总结归纳了多电飞机的供电理论和配电方法，主要是为电气特征服务，也能依据给定的供电方程提出解算方法，对具体的参数进行了系统化的定义，并改良配电逻辑的原理。
在故障诊断的环节中能给出相应的措施和方法；
规划了负载管理中心的管理基准，优化了电气系统的版面设计，提出ELMC，还有用于配电中心和控制中心相互集成，对二次配电的原理进行了深入研究分析。
1.3研究内容
第一章是绪论部分，将本文所研究的进行背景现状进行简单描述。
。
第二章首先介绍了供电、配电系统的发展和部分历史环境，电气负载管理系统的发展和主要功能。
第三章介绍了几种电气负载管理系统的概念和功能使用，同时对其发展进行了一定的描述。
第四章是对国内外先进负载管理技术的进展和使用，分析，同时列举C919的装配实例。
第五章主要是对本文内容的总结，并对此行业进行展望
3电气负载管理电路组成和主要功能
2.1供电系统
供电系统控制是作用在飞机一系列运动状态对重要设备的的控制和观察，尤其是在起飞和降落中。
在飞机供电系统运作，配电系统也会同步进行。
飞机供电系统的发展是从1950年使用的115VAC窄变频，到1960年的115VAC400HZ恒频与恒频并联，1980年电气负载管理系统及多重备用发电机，1990年115VAC宽变频，到2000年230VAC变频。
现代飞机的标准是115V的交流变频系统，在起初，人们使用的是窄变频交流系统。
然而在使用后发现，交流供电系统仍有一些瑕疵，体积和重量相对较大导致其效率不高且结构较为复杂，对需要保持良好的飞行质量所需求的不中断供电的飞机而言较为困难。
还有其他例如装配空间要求大、发电容量受到限制等问题也在长期的飞行和检修中暴露出来。
如今多数飞机采用了变频电源，其优点在于使用中的稳定和检修中的易于维护，目前多数新一代飞机均采用此技术，例如B787。
但在应用此技术的前提，需要分析变频系统中高频对于整体系统的影响。
由于恒功率的特性，在供电系统稳定能力还有供电质量有相应的关系。
另外也会让飞机上的DC/DC转换器的各种性能受到不同程度的影响。
高压直流供电系统便是追求少重量、不断供电的需求中研发出来。
此系统解决了交流电源难以不间断供电的短板，同时提高了抗击高压的能力
2.2配电系统和配电方式
配电系统主要发展流程是常规配电、分布式、负载自动管理。
最新采用的负载自动管理的设备负载较低，尤其是导线部分。
这样可以很好的改善飞行员的工作环境从而减少劳动强度。
常规配电系统有继电器和接触器。
常规配电系统在整个传输过程中配电给驾驶舱的电量较低，仅有25%，主要原因在于其配电电缆重量过大。
对于不需要过大电量需求的小型飞机而言，这是他们的使用配置
2.2.1远程配电
尽管已经不需要沿袭常规配电的设计思路，配电线缆的重量不需要再考虑，驾驶舱里的断路器线缆需要的信号线却衍生出别的问题，其长度和数量远大于常规配电系统，仍需手动操作使得飞行员的工作量未能再精简，系统需要大量的断路器使得配电效率低下同时断路器的特性成为了该配电系统的局限，导致更加复杂和灵活的应用遭到了限制。
目前多数大中型飞机使用
2.2.2自动配电
自动配电系统采用了计算机和固态功能的控制技术，飞机的电气负载自动管理由飞行阶段和电源系统来决定。
自动配电系统的改进在于汇流条上不再直接连接电气负载，而是使用了固态功率控制器接受飞行任务发配数据指令并执行过载保护和电气负载的开关。
在整个系统中，SSPC是主要的部件，是最重要的基础。
相比常规配电和远程配电系统，大大减少了配电线的重量和数量，同时采用独立控制信号线，保证了效率的提高和集成度的完整。
2.3电气负载管理的发展和主要功能
电气负载管理是航空电子综合系统的一个组成要素，是供电系统的一个单元。
同时，电气负载管理的发展促进了电子综合系统的研究。
根据多年的研发经历，电气负载系统包括了常规式、集中分布式、和分布式这几个变化。
在下一代的电气负载管理系统的主题将会是综合化，并以此作为发展基础进行开发和设计，同时在对电子信息的接受和反馈中，也应当以综合化作为目标，将系统进行多方面发展。
早期的飞机仅能使用发动机来作为简单的主要用电设备，而当时的蓄电池则作为常用的供电源。
电气系统在莱特兄弟所在的年代时还未被使用。
由于第二次世界大战对飞机的需求，以及现代战争科技的变革，飞机作为一种使用工具和武器所要求的条件越来越多，任务越来越难，电气设备作为辅助装备需要具备针对性和普及型。
如今电气系统在战争中已经上升到举足轻重的地位：
小则雷达、发动机控制，大则火力控制引领的电子战争。
在其他辅助装备发展的同时，电气系统的升级要求与日俱增，这使得其设计难度到达了一定的程度，如何保证供电要求大，又能不减少其质量是当今电气系统的追求。
当前的飞机多数是采用了电气负载管理系统，需要在高压，低气压和具有温差等恶劣的情况下，克服一系列及机械问题。
飞机电气系统保证了飞机的正常运作。
这需要电气系统的合理设计和正确的材料使用，特别是机载设备的配置。
因此为了保证航行的安全，飞机电子系统需要的开发成本和维修条件需要十分复杂和艰难。
一般飞机使用的是通用电气系统，也有一些电气系统是特殊机型的专属。
电源系统主要用于电能的供给和调控，分配并管理电能的工作则是配电系统。
飞机的负载功能主要包括很多方面，其中飞机内部保障高空中的生命安全、飞机稳定的操作、发动机正常的运转、飞机内部电子设备的工作。
外部则是信号灯和照明设备，在低温度下对飞机表面进行除冰和温度保持。
飞机上的供电系统的要求要远高于地面，原因是在航行中遇到的故障和问题需要可靠的处理，常用的方法有：
应急电源和负载管理。
在科技的发展中，飞机的供电系统引用了许多新技术，其中包括应用容错供电方案还有分布式配电以及其他高端技术。
电气负载管理系统仍需要许多改进和创新，为了让未来的飞机能够轻易做到多种非正常动作，需要对供电系统的连续性、稳定性多加研究。
同时，在飞机出现非正常现象时，能够继续对负载供电，在此基础上飞机的应用程序也在不断完善，这也需要供电系统的同步更新。
目前科研人员正在研究的专用飞机发电系统也称之为多电飞机，正是在电力系统的革新下，逐渐取代液压、气压以及机械系统，从而补齐其他系统的短板，进一步加强飞机性能的稳定性，除了能够承受内部的故障之外，飞机在战斗受损中也能提高生存能力。
3各式的电气负载管理系统的发展
3.1常规配电
常规配电由继电器、限流器、接触器等设备构成，主要用于实验时的一种基础配电方式。
配电中心安装在驾驶舱并将馈电线把原机敷设配电中心然后再从配电中心敷设到其他设备。
这样可以方便测试人员可以直观对控制设备以及传感器进行操作，常使用手动开关来操作机械，并通过信号灯来显示负载供电的状态。
常规配电系统对电能传输控制是通过各种机械开关的通断进行的。
在短路的时候使用断路器和熔断器来保护电路和系统，若想知道电流电压值则可以通过数码管LED表头进行观察。
常规配电系统有4个缺点：
1.重量较大，配电中心和用电设备的连接方式是星型辐射式，它们之间通过引线连接。
但用电设备较多时将会导致电网和馈电线变多。
2.断路器的精准度有限，电流热效应来使得触点断开，但容易因温度过高导致金属片和膨胀丝过热，若是发生了变形会导致精度下降，从而产生严重磨损
3.熔断器熔断本身需要大电流的流过，同时还要达到相应的温度来使金属熔化，但这也意味着会有延时的可能性，不仅如此，每次熔断还需要重新更换，既不省时，也费劲。
4.没有相应的回放机制，对记录试验不够方便
3.2分布式配电
分布式配电在现代飞机的使用相对广泛，这得益于其发展成熟和成本较低。
分布式配电技术是为了增加总体的配电稳定性，提高飞机的安全性，相比较常规配电系统，分布式配电较轻，也能对功率和效能提供保障。
正因为如此，常规配电方式被淘汰，而分布式配电系统成为了一种高质量的配电方式，是新一代的趋势。
分布式配电系统的主要组成结构由控制计算机、固态功能控制器，搭配了大量的快速总线并构成一整个分布式系统。
控制计算机主要功能是对系统的负载进行处理和管理，是整个系统的心脏部分。
固态功率控制器则是在系统中扮演监控、保护作用，通常用于执行对负载的控制。
3.2.2分布式配电的主要功能
1.对供电网络的及时监控与反馈，通过建立人机互动模板，从而方便工作人员直观分析数据。
不仅能够动态对系统的运作进行分析，还能再互动模板中对系统的开关。
人机的互动模板构成有干路、支路以及它们的控制按钮，能够显示出各个路口的电压电流大小的项目，每一个用电设备的使用状况，报警系统是否打开。
2.应对过载和故障隔离，在每个用电设备的节点上转载了用于标准报警值以及一个保护值。
在电流过大引起温度升高时，报警值将会将这一情况显示在人机互动模板，同时在其他设备中发出警报声。
保护值的触发是在电流足够高的时候自动切断了整个回路，并且对其停止输电。
3.可以自动复原跳闸情况，在切断了故障问题引起跳闸情况的电路中，只要提前设置一个自动回复的时间，将会在预定时间里重新供电。
4.故障位置的确定，在执行了报警的功能后，系统还能为故障点进行层次的划分分区，这样可以保证系统发出警报期间高效地确定故障点的信息
5.储存和回放，作为核心的控制计算机可以对各个用电设备的使用情况，以及系统中的电流大小记录存档，并可以在相关软件里进行数据的分析和统计。
3.2.2分布配电系统的优点
1.电气负载自动管理，设定一个合适的加载间隔，系统会自动进行各类型负载的安装和卸载。
能够在提高供电效率的同时，规避电压波动和不同大功率负载之间的加载和卸载之间的冲突。
预先设置一个报警和保护值，当电流过大时在其他设备进行声音警报，在保护值时保证系统的安全，并将其供电切断。
2.提高系统中的稳定性，通过使用固态功率控制器，为不同的负载进行供电，主要的供电方式可以使多路输出，这样可以避免因其中一个线路出现故障时，导致其他的工作通道不能执行供电工作。
3.减少设备的重量和面积，分布式配电系统已经采用了总线来连接多个使用设备，将控制柜一类的大体积面板淘汰。
这使得固态功率控制器能够在数量少的馈电线中使用，这样保证了空间的节省，同时在用电设备增加的情况下，可以使用更少的馈电线。
4.减少所需要的维护工作，确定故障点需要的工作量较大，尤其是在电网的维护中，通常要经过冗长的测试和修理，效率十分低下。
在分配式负载中设置的人机互动模板可以控制界面直观查看用电设备的使用情况，其具有分层次的特点。
不仅能快速对故障点进行分析，还能节省时间，减少人工操作，改善了整体的工作环境。
5.对配电系统的使用性能提升，提前对负载的加载、卸载进行报警和保护值的设定，可以保证控制系统的安全和稳定性，也能通过模板进行分析和调控，这对于配电系统而言是可以做到的面板化、
6.可追加其他设备的安装，飞机改装是研究中的创新部分，尤其是在有了一定基础下，对通用性的追求和标准化可以提高系统的使用性能和扩展能力。
在前期的设计中，只要能保证留下足够的设计空间，当需要添加其他设备时，可以把固态功率控制器进行配套使用，当其他飞机需要使用时可以随时使用，这样大幅度减少了成本以及改造开销。
3.3负载自动管理系统
飞机电气负载管自动理系统的主要功能是为保证关键的飞行任务和关键任务负载的执行，这需要稳定和高效地提供电能。
这取决于系统的可靠性是否达标。
除此之外，电气负载的优先级设置在自动管理技术中尤为重要。
当飞机的电源工作不良时，设备受故障影响不能正常运行，不但会影响飞行任务的进程，最坏的情况是机毁人亡。
在设置负载管理优先级时，基于飞机上发动机的数量、容量，汇流条分布情况，电气负载类型功率，需要重点的是要从三方面进行分析：
1.电气负载类型：
飞机飞行中依据安全和任务这两点而言得出的重要性有三种程度：
飞行中的关键负载、飞行任务关键负载和一般飞行负载。
以上三种在供电正常的情况下均可以顺利工作。
在突发主电源故障等问题导致的供电效率低下和无效时，一般飞行负载的供电需要第一时间停止尽可能保证将更多的供电任务交给任务关键负载，在主电源完全失灵的情况下，则需要将一般飞行负载和任务关键负载全切断，交由应急电源给飞行关键负载紧急供电
2.用电类型：
飞机负载用电方式有直流和交流两种，直流一般使用28V直流汇流条进行供电负载，交流则使用115V或400HZ交流汇流条。
3.供电的对象不同：
一般是分作大功率负载和一般负载。
当通过的直流电流大于15A，交流电流高于7.5时被称作大功率负载，由配电中心的汇流条将所需的供电通过机电式控制器。
低于7.5A的交流电流和15A的直流电流被称为一般负载，由负载管理系统的汇流条，流经固态控制器，是绝大部分在飞机上的负载使用的对象。
3.3.1电气自动负载管理系统的总运作思路
电气负载管理系统对供电的要求较高，在为关键飞行和任务供能的时候需要重点关注他的可靠性，所以不可以仅仅只添加一个电源，而是在多个负载下配置多个供电电源。
这样可以预防在故障情况下，电气管理系统无法在第一时间为关键负载供电，影响飞行质量。
部分电气管理系统使用双系统来为远程终端的的性能作保障，其顾名思义就是在使用两个管理系统下，为整部飞机的各个负载供电，特点就是它们的工作量和工作效率一致，这样做的思路是减少单系统安装的复杂和其他顾虑，同时也能大大提高了整体的稳定程度。
电气负载管理系统在配电过程的主要工作流程是：
1.启动2.对供电系统的供电要求进行收集和判断3.搜索汇流条和用电设备，分析其运作情况4.在计算和判定后列出其控制代码5.读取控制代码，将处理结果传递到局部总线，再由经固态功率控制器并进行最后的供电任务。
3.3.2一般电气负载管理系统功能模块介绍
电源模块
电源模块需要保证完整供电能力的同时，还要确保其功率能够适配整个系统的运作，同时在面向电磁干扰等情况下能够稳定工作不受影响。
一般而言，电源模块的位置应该选择在一块板卡。
当前较为优质的电源模块有Vicor旗下的产品，其零电流开关的特点是在正常的工作环境下了能够以较高的工作效率完成任务。
电气远程终端
这是整个系统的处理终端，也是智能化的中心结构。
电气远程终端有两种构成方式，基础型的构成成分是电源、处理装置、储备装置、端口单位。
双端型在结构上有复数个通道，通道之间的连接方式是先确定为基础的线路，构建传输线和地域。
负载监控模块
该模块的信息来源自固态功能控制器，而固态功能控制器的信息来源是电气远程终端。
在信息传递的过程当中，固态控制器是主要的核心设备。
4国内外电气负载研究的经历和应用
4.1国内外对电气负载系统的研究状况和发展
70年代初，美国将电气多路传输系统安装在战斗机上，本身是为了考虑对电气与常规设备兼并所带来的开销问题进行缩减，主要的方式是通过把集成电路修改为独立。
80年代的后期，美国的电气容错系统发展成熟，并在近代的飞机上安装在各种轰炸机上。
早于1990年，美国已开始提出了多电飞机的臆想，并开始了研究实验。
主要进行的项目步骤是把各种组成部分连接在一起并形成相应的体系、构建相应的模型进行数据分析、遇到故障时的应对措施、用电设备和配电系统之间的磨合等多个项目进行的研究和丰富的实践过程。
在当时供电系统为飞机提供更高质量的供电效率和飞行时长，提出了液压系统或许会在随着之发展下被淘汰的构想。
1998年，多电飞机的设计理念和概念被提出和实践，多电飞机的主要特点是具有强大的飞行距离、供电效率和配电速度。
以这样的科技水准，液压系统以及不适合最新飞机的使用。
多电飞机的供电系统需要在相较于上一代飞机而言，其性能需要是之前的数倍，包括在效率方面也是如此，先被提出的多电飞机在预想和概念中仍具有很大的差距，因为在各个方面无法追赶进度。
还有许多的项目要进行优化改进。
2005年，在相对于上一代而言，主要是在供电方向进行革新。
在比较之前的技术，续航能力需要高于第一代的飞机，因此在这一代飞机上，对供电能力的要求十分苛刻，随着供电系统的变化，越来越多的用电设备可以安置在飞机上，这是因为负载管理装备上减少的重量，使得不只是轻重问题，还能提高了效率。
2012年，全电飞机概念问世，这是一种对多电飞机的改良，进一步提升了对飞机的供电能力要求，尽管多电飞机的构想尚未在实际中测试过，没有一个实例能够证明全电飞机的可能性，但基于多项研究表明，全电的可行性是存在的。
美国在F18和C141中对整个传动系统进行的研究，已经尝试了将舵面进行了操作。
我国在飞机电气系统中已经有了一定的进展，部分类型的飞机已经有了相应的研究经验和理论体系。
由于着力于供电能力和调控的作业，国内在对配电技术的研究还有着很大的发展空间。
若是能把握机遇，便能够对其进行足够的重视，将整体的性能进行提高。
我国近几年对飞机的研究进程有了一定的发展，在对把握系统的整体协调能力还有不小的差距，特别是在发达国家对先进设备的发展十分熟练的时候，我们仍在对理论知识进行探索和学习。
我国电气传输技术的起步较晚，在80年代的初期才仅有少数的科研中心才开始研究，直到80年代末才开始电气负载管理的探究。
正是因为起步原因，导致现在国内的科研水平仍和发达国家具有很大差距。
遗憾的是，在别的国家使用先进电气传输技术的时候，我国依旧保持旧系统的运用。
4.2C919电气系统的应用
C919是国内拥有着国内目前能最大程度贴近国际标准，同时以自主研发为中心的一架大型民用客机。
这是我国在近代的第一台拥有和先进国家对标的飞机，也是在国际航线中的起步。
C919的电机系统和配置的构成占整体设备中的一部分，其供电设备为整架飞机提供了直流和交流电，负载占比最大的功能是用于减少低温情况下机翼着冰的影响，同时能够将其保持在一定的温度。
飞机内部的用电、灯光设备也是用的交流和直流电。
C919拥有两种性质的电流供给，为了避免供电系统因故障导致的失灵，飞机的自身也能够在为供电作业进行相应的协助来保证飞行任务的正常执行，其具有高效、体积小等特点。
在设计飞机供电的时候，用了3种不同的方案：
1.全机配置了两大发动机，在正常飞行下，两个发动机的效率都保持在远低于最高水准，这样的做法是能够在节省负荷造成的影响的同时，也能另外一台的启动速度不低于故障的出现速度。
两个发动机都具有当另外一台故障时，也能带动整部飞机用电。
2.在飞机的机尾上，还装载了一个辅助用的发动机，当飞机上的两个主要发动机失灵时，将要为整部飞机的部分航行任务负责，不仅要对飞机的电能做工，保证机舱内气压稳定，还要对航行的负载进行推进。
该辅助发动机还能在地面减少其他发动机的工作量，为起飞的动作进行额外的做功。
在航行即将结束时，则关闭机体的主要发动机，仅依靠辅助发动机进行供能。
3.飞机上还安装了变流器，在给飞机上的用电设备输电的同时，还能为飞机上的电池充能。
飞机上的电池主要是用来给发动机起步，还提高了飞机电压的稳定性。
在主发电机和辅助发电机都出现失灵状况时，蓄电池可以为一些必须的用电设备和指向盘供电。
5未来的展望和总结
航空产业拥有一个很大的市场环境，它的科研和技术性很强，而且所在的领域有很大的发展
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