- •Содержание
- •1 Оформление конструкторско-технической документации и Основные этапы проектировании электрооборудования
- •1. 1. Межгосударственные стандарты ескд, нормы и правила разработки технической документации
- •1. 2. Основные этапы проектировании электрооборудования
- •1. 3. Правила оформления текстовых документов
- •1. 4. Оформление графической документации
- •1. 5. Классификация электрических схем
- •5. Технологическая документация (тд)
- •2. Обобщенные задачи проектирования электрооборудования летательных аппаратов
- •2.1. Техническое задание на проектирование
- •2.2. Этапы проектирования
- •2.3. Характеристика условий эксплуатации элементов эла
- •2.4.. Методы защиты от внешних воздействий
- •2. Влияние влажности.
- •2.5. Специальные требования к эла
- •2.6. Организация процесса проектирования
- •2.7. Номенклатура конструкторской документации (кд) по гост2.102-68 (ст сэв 4768-84)
- •2.8. Испытания опытного образца. Опытное производство
- •2.9. Запуск в производство и снятие изделия с производства
- •Контрольные вопросы
- •3. Порядок проектирования электрооборудования самолетов
- •3. 1. Состав бортового оборудования летательных аппаратов
- •3. 2. Обобщенная методика проектирования электрооборудования летательных аппаратов
- •3.2 Общий порядок проектирования электрооборудования самолетов
- •3. 3. Проработка задания и требований заказчика
- •3. 4. Дестабилизирующие факторы, влияющие на работу электрооборудования летательного аппарата
- •3. 5. Специальные требования к ла
- •3. 6. Разработка эскизного проекта
- •3.7. Оборудование макета самолета
- •3.8. Рабочее проектирование
- •3. 9. Лабораторные испытания электрооборудования
- •Контрольные вопросы
- •4. Проектирование электрических сетей самолетов
- •4. 1. Основные параметры систем электроснабжения летательных аппаратов.
- •4. 2. Назначение и основные элементы электрических сетей
- •4. 3. Основные технические требования к электрическим сетям
- •4. 4. Методика расчета электрических сетей самолетов
- •4. 5. Общие положения расчета авиационных электросетей
- •I. Тепловые расчеты.
- •II. Электрические расчеты.
- •III. Специальные расчеты.
- •4. 6. Теплоотдача в условиях самолета
- •4. 7. Тепловой расчет электрических сетей
- •4. 8. Расчет на потерю напряжения разомкнутых электросетей
- •1. Простая разомкнутая сеть с одной сосредоточенной нагрузкой
- •2. Простая разомкнутая сеть с равномерно распределенной
- •4. 9. Расчет на потерю напряжения замкнутых электросетей
- •Контрольные вопросы
- •5. Обеспечение надежности при проектировании электрооборудования
- •5.1. Обеспечение надежности схем
- •5.2. Условия работы
- •5.3. Надежность производства
- •5.4. Изготовление и сборка
- •5.5. Надежность и резервирование
- •5.5.1. Методы резервирования.
- •5.6. Надежность и анализ отказов и аварийных режимов
- •5.7. Повышение надежности систем электропитания агрегатов, в состав которых входят эвм, при неисправностях первичной сети
- •Контрольные вопросы
- •Дайте определение понятия надежности.
- •Список литературы
- •Проектирование электрооборудования летательных аппаратов
- •450000, Уфа – центр, ул.К. Маркса, 12
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Уфимский государственный авиационный технический университет
Н. Г. Уразбахтина
Проектирование электрооборудования летательных аппаратов
Уфа 2011
УДК [629. 73.064](07)
ББК [39.52] (Я73)
Э455
Рецензенты:
Уразбахтина Н. Г.
У Проектирование электрооборудования летательных аппаратов:
учеб. пособие /Н. Г. Уразбахтина.–Уфа: УГАТУ, 2011.– 118с.
ISBN ISBN
Рассмотрены основные понятия производственного и технологического процесса, технической подготовки производства, а также вопросы технологии изготовления электромашинных преобразователей ЛА.
Предназначено для студентов по направлению подготовки дипломированных специалистов 140600 – "Электромеханика, электроэнергетика и электротехнологии", специальности 140609 «Электрооборудование летательных аппаратов».
Табл. 4. Ил. 58. Библиогр.: 10 назв.
Научный редактор д-р техн. наук, проф. Гизатуллин Ф.А.
УДК [629. 73.064](07)
ББК [39.52] (Я73)
ISBN 978-5-86911-748-9 © Уфимский государственный
а
Содержание
|
Введение……………………………………………………. |
4 | ||
1. |
Основные термины и определения…………….. |
| ||
Концепция структурного моделирования электромеханических систем………………………….. |
6 | |||
Контрольные вопросы………………………….............…………… |
12 | |||
2. |
Алгоритмический базис структурного |
| ||
моделирования электромеханических систем …... |
17 | |||
Контрольные вопросы…………………………………………………. |
28 | |||
3. |
Функциональный уровень алгоритмического |
| ||
базиса структурных моделей …………………………... |
29 | |||
Контрольные вопросы………………………………….………….… |
36 | |||
4. |
Алгоритмические модели динамических систем. |
37 | ||
Контрольные вопросы……………………………………….………. |
48 | |||
5. |
Алгоритмы формирования концептуальных |
| ||
и вычислительных моделей ЭМС………………………... |
49 | |||
Контрольные вопросы……………………………………….……….. |
59 | |||
6. |
Матрично-структурные модели для |
| ||
имитации динамического поведения ЭМС ……….... |
60 | |||
Контрольные вопросы……………………………………….……. |
68 | |||
7. |
Структурные модели элементов и подсистем |
| ||
электропривода………..……………………………………….. |
69 | |||
Контрольные вопросы………………………………………………. |
78 | |||
8 |
Структурные модели электромеханических |
| ||
систем с тиристорными управляемыми выпрямителями………………………………………………... |
79 | |||
Контрольные вопросы……………………………………………….. |
84 | |||
10. |
Имитационные модели машинно- |
85 | ||
вентильных систем…………………………………………… |
| |||
Контрольные вопросы………………………………………………1 |
102 | |||
Заключение |
| |||
Список литературы |
108 | |||
Приложение |
109 |
предисловие
Авиационная и ракетно-космическая техника является одним из основных символов прогресса современной цивилизации. Это наиболее капитало - и наукоемкий вид техники, характеризующий уровень развития не только машиностроительных отраслей, но и всей экономики страны.
Современный летательный аппарат представляет собой техническую систему высокой сложности, в которой особое место отводится бортовому оборудованию, позволяющему выполнять полетное задание независимо от погодных условий и времени суток. Бортовое оборудование совершенствовалось одновременно с развитием авиационной и ракетно-космической техники и в настоящее время является сложнейшим комплексом, во многом определяющим тактико-технические и эксплуатационные характеристики ЛА.
В настоящее время фактически все бортовое оборудование ЛА в той или иной степени является потребителем электроэнергии, при этом с развитием авиационно-космической техники повышается количество систем оборудования, потребляющих только электрическую энергию. Наряду с этим неуклонно увеличивается общее энергопотребление, что делает установленную мощность электростанций некоторых самолетов соизмеримой с мощностью подстанций небольших городов. Все это означает, что электрооборудование стало важнейшей системой, отказ которой может привести к непоправимым последствиям.
Основные этапы развития авиационного электрооборудования выглядят следующим образом [1].
С 40-х годов прошлого века – электроэнергия выбрана в качестве основного и единственного вида вспомогательной энергии (самолет Пе-2). Эксплуатация этого, одного из самых массовых бомбардировщиков ВВС РККА сняла все вопросы о надежности электрооборудования и целесообразности его применения.
В связи с появлением дальнего стратегического бомбардировщика Ту-4 проведена полная замена электро-оборудования. Установленная мощность СЭС возросла до 60 кВт.
50-е годы – появление нового поколения авиационной техники с двигателями на реактивной тяге. Для самолетов с газотурбинными двигателями была разработана и внедрена СЭС с использованием стартер - генераторов, в результате чего широкое применение получили смешанные СЭС постоянного (27 В) и переменного (200/115 В, 300 – 900 Гц) тока. Установленная мощность электросистем возросла до 144 кВт по постоянному и 120 кВА по переменному току (Ту-114).
60 – 70-е годы – практически завершен многолетний поиск лучшей конструктивной схемы для без щеточных машин переменного тока 208/120 В стабильной частоты 400 Гц, На крупных самолетах внедрена в качестве основной система электроснабжения переменного тока 200/115 В постоянной частоты 400 Гц. Интенсивное развитие полупроводниковой техники и успехи в области создания новых электротехнических и конструкционных материалов и технологий стали началом нового этапа развития авиационной электротехники. Наиболее значительными «базовыми» решениями, определившими смену поколений систем электрооборудования, стали:
• системы с непосредственным жидкостным охлаждением, в которых в качестве хладагента использовалось синтетическое масло или топливо;
• конструктивная интеграция генератора с приводом постоянной частоты вращения;
применение новых материалов: для магнитопроводов генераторов – сталей с высоким содержанием кобальта; для обмоток – проводов с полиамидной изоляцией; для корпусных деталей – магниевых сплавов;
широкое использование статических преобразователей, систем регулирования, защиты и управления на новой элементной базе, переход от раздельных блоков к унифицированным много функциональным агрегатам.
80 – 19-е годы – ввод в эксплуатацию нового поколения самолетов гражданского (Ту-204, Ил-96-300) и военного (МиГ-29, Су-27) назначения, в оборудовании которых широко используются средства аналоговой и цифровой вычислительной техники, микроэлектроники, а также электрифицированные исполнительные агрегаты и мощная радиоэлектронная аппаратура. Для тяжелого транспортного самолета Ан-124 создано новое электрооборудование для погрузочно-разгрузочных комплексов, обеспечивающих транспортировку бронетехники и крупногабаритных грузов.
На самолете Ан-70 внедрена новая для отечественной авиации СЭС с непосредственным приводом генераторов, в которой для получения электроэнергии переменного тока стабильной частоты используется статический преобразователь частоты. Ожидается, что подобная структура станет одной из базовых при формировании СЭС перспективных самолетов.
Для самолетов последнего поколения и их модификаций реализуется концепция «интеллектуального» борта, предусматривающего широкомасштабное использование цифровых систем с микроЭВМ и микропроцессорами, мультиплексных каналов информационного обмена на всех уровнях интеграции, электронную индикацию поступающей информации, а также реконфигурацию микропроцессорных вычислительных комплексов при отказах.
Внедрение цифровой вычислительной техники влечет за собой кардинальные изменения принципов управления и функционирования СЭС, предусматривающих полную автоматизацию управления системой электроснабжения, создание без инерционных систем защиты, оптимизацию процессов регулирования параметров качества электроэнергии, обеспечение адаптации структуры СЭС к изменению условий работы и технического состояния, расширение возможностей контроля и диагностики оборудования СЭС.
Введение
Этапы проектирования состоят из отдельных проектных процедур, каждая из которых заканчивается частным проектным решением. При грамотном проектировании процесс начинается с синтеза алгоритма функционирования системы. В процессе синтеза мы имеем несколько совокупностей исходных данных, условий и ограничений. Процедура синтеза заключается в создании проектного решения по заданным требованиям, свойствам и ограничениям.
В процессе синтеза создается структура схемы. Что касается чисто употребляемого термина параметрический синтез, то это фикция: есть синтез структуры, есть оптимизация параметров – процедуры принципиально различные. Одна (синтез) основана на построении структуры на базе исходных требований, другая (оптимизация) – на определении параметров элементов заданной схемы с использованием методов анализа.
Процедура анализа состоит в определении свойств заданного описания, например расчета частотных или переходных характеристик схем, определения реакции схемы на заданное воздействие и т.д. Анализ позволяет оценить степень соответствия проектного решения заданным требованиям.
Типичной проектной процедурой является оптимизация, которая приводит к оптимальному (по заранее определенному критерию) проектному решению.
Целью проектирования является не только создание аппаратуры, электрооборудования, которые будут обеспечивать заданное функционирование, но и оптимизировать ее по широкому спектру функциональных, конструкторско - технологических, эксплуатационных и экономических показателей.
В этом случае рассматриваются несколько вариантов решения поставленной задачи, подсказанных, как правило, предшествующим опытом, интуицией, а выбирается лучший из них. Такой подход называется эвристическим многовариантным анализом или дискретным выбором варианта построения системы. Однако в связи с все возрастающей сложностью электрооборудования и с повышением требований к нему, необходимые расчеты оказываются все более трудоемкими, а количество вариантов, целесообразных для рассмотрения, катастрофически возрастает,
Часто на этапе проектирования трудно предвидеть некоторые требования, определяемые особенностями эксплуатации изделия. В результате этого создание нового электрооборудования затягивалось раньше на долгие годы. Представляемые к испытаниям опытные образцы часто оказывались не удовлетворяющими заданным требованиям, а доводка аппаратуры происходила в процессе испытаний, что делало такое проектирование дороже во много раз.
Такое противоречие и вызвало интенсивное развитие новой технологии проектирования электрооборудования, базирующейся на системном подходе и совершенствовании процессов проектирования с применением математических методов и средств вычислительной техники. Замена макетирования и натурного моделирования математическим моделированием с использованием эффективных методов многовариантного проектирования и оптимизации повысила качество управления проектированием.
В настоящее время тенденции к автоматизации всего процесса проектирования электрооборудования привели к появлению систем автоматического проектирования (САПР) решающих задачи функционального моделирования, моделирования работы отдельных схем и т.д. Эти САПР позволяют моделировать работу аппаратуры и обладают средствами анализа процессов, происходящих в модели. К числу таких САПР, например, относится система System View фирмы Elanix, MatLab – Simulink, LabView и другие.
Трансформация макетирования и натурного моделирования в математическое моделирование с возможностью представления объекта его экспериментальными характеристиками привело к появлению на рабочих местах проектировщиков специализированных САПР виртуальных инструментов. Эти САПР обладают средствами для создания виртуальных устройств различного назначения: осциллографов, анализаторов спектра, а также средствами обработки данных, полученных как в режиме реального времени от физического объекта, так и в виде файлов данных, LabView является именно такой САПР.
Виртуальный инструмент можно использовать при анализе и верификации модели созданной САПР функционального проектирования. Поэтому комбинирование САПР функционального моделирования и САПР виртуальных инструментов позволяет не только создать модель, но и детально исследовать ее поведение.