Исследование влияния надежности элементов на архитектуру функциональных систем самолета

Авиационная и ракетно-космическая техника

Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов


Авторы

Губернаторов К. Н.*, Киселев М. А.**, Морошкин Я. В.***, Чекин А. Ю.****

Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем, ГосНИИАС, ул. Викторенко, 7, Москва, 125319, Россия

*e-mail: kngubernatorov@2100.gosniias.ru
**e-mail: makiselev@2100.gosniias.ru
***e-mail: yvmoroshkin@2100.gosniias.ru
****e-mail: aychekin@2100.gosniias.ru

Аннотация

Безопасность полета современного магистрального пассажирского самолета в значительной степени зависит от надежности системы электроснабжения. К надежности этой системы предъявляются жесткие требования, которые изложены, в частности, в авиационных правилах АП-25, где указано, что функциональный отказ системы генерирования электроэнергии должен быть практически невероятным событием. Требуемое значение вероятности функционального отказа этой системы на час полета должно составлять не более 10-9. Для достижения такого уровня надежности разработчикам приходится устанавливать на борт самолета кроме основной, как правило, дублированной системы электроснабжения, еще и аварийную систему, что в целом приводит к значительному увеличению массы и габаритов и, в конечном счете, к снижению показателя топливной эффективности самолета. В статье предлагается подход, построенный на повышении надежности системы электроснабжения на основе структурного резервирования ее ключевых элементов: электрических генераторов и преобразователей, направленный на уменьшение общего количества каналов системы электроснабжения на борту воздушного судна и, как следствие, на снижение массы, габаритов и сложности системы электроснабжения.

Ключевые слова

надежность системы, архитектура систем самолета, более электрифицированный самолет, безопасность полета

Библиографический список

  1. Chamund D. IGBT Module Reliability // Application Note. AN5945-6 April 2015 LN32483.

  2. Xiao D. On Modern IGBT Modules: Characterization, Reliability and Failure Mechanisms. – Norwegian University of Science and Technology Department of Electric Power Engineering. 2010.

  3. Birolini A. Quality and Reliability of Technical Systems. – Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1994.

  4. Falck J, Felgemacher C, Rojko A., Liserre M., Zacharias P. Reliability of Power Electronic Systems: An Industry Perspective // IEEE Industrial Electronics Magazine. 2018. Vol. 12. No. 2, pp. 24-35. DOI: 10.1109/ MIE.2018.2825481

  5. SKYPER 32 PRO R, Datasheet – SEMIKRON // https://www.semikron.com/products/product-classes/igbt-driver/detail/skyper-32-pro-r-l6100202.html

  6. Song Y, Wang B. Survey on Reliability of Power Electronic Systems // IEEE Transactions on Power Electronics. 2013. Vol. 28. No. 1, pp. 591-604. DOI: 10.1109/TPEL.2012.2192503

  7. The alverstoke aviation society guide to aircraft electrical systems, http://alverstokeaviation.blogspot.com/2016/03/

  8. ТОСТ P 54073-2017. Системы электроснабжения самолетов и вертолетов. Общие требования и нор­мы качества электроэнергии. – М.: Стандартин- форм, 2018. – 30 с.

  9. Киселев М.А., Исмагилов Ф.Р., Вавилов В.Е., Паша- ли Д.Ю., Бабикова Н.Л. Интеллектуальный стартер­генератор для системы электроснабжения летатель­ного аппарата с повышенным постоянным напря­жением // Электротехника. 2018. № 1. С. 3-7.

  10. Матвеевский В.Р. Надежность технических систем: Учебное пособие. – М.: Московский государствен­ный институт электроники и математики, 2002. – 113 с.

  11. Авиационные Правила. Часть 23. Нормы летной годности гражданских легких самолетов (утв. МАК), 11.07.2018. URL: http://legalacts.ru/doc/aviatsionnye-pravila-chast-23-normy-letnoi-godnosti-razhdanskikh-legkikh/

  12. Руководство 4761 по методам оценки безопаснос­ти систем и бортового оборудования воздушных судов гражданской авиации. – М.: Авиаиздат, 2011. – 265 с.

  13. Колпаков А. Методы оценки надежности силовых модулей IGBT SEMICRON в предельных режимах // Силовая электроника. 2004. № 1. С. 40-45.

  14. ОДК-Пермские моторы. URL: http://www.pmz.ru/perspective-development/ps-12/

  15. Рекомендательный циркуляр РЦ 25.1309 «Конст­рукция и анализ систем», 2018. URL: http://genew.ru/rekomendatelenij-cirkulyar-rc25-1309-konstrukciya-i-analiz-sis.html?page=10

  16. Резников С.Б., Киселев М.А., Морошкин Я.В., Мухин А.А., Харченко И.А. Система электроснабжения с распределенным дифференциальным звеном посто­янного повышенного напряжения и модульно-мас­штабируемой архитектурой для полностью элект­рифицированных самолетов // Вестник Московс­кого авиационного института. 2018. Т. 25. № 1. С. 157-166.

  17. Резников С.Б., Киселев М.А., Морошкин Я.В., Мухин А.А., Харченко И.А. Комбинированный электро­энергетический комплекс с модульно-масштабиру­емой архитектурой для систем электроснабжения полностью электрифицированных самолетов // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 4. С. 159-169.

  18. Надежность электрорадиоизделий: Справочник нормативного характера. – М.: 22 ЦНИИИ МО РФ, 2006. – 641 с.

  19. Гарганеев А.Г., Харитонов С.А. Перспективные си­стемы электроснабжения самолета с полностью электрифицированным оборудованием // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2009. № 2(20). С. 185-192.

  20. Moir I., Seabridge A. and Jukes M. Civil Avionics Systems. – 2nd Edition. – John Wiley & Sons, Ltd. Published, 2013. – 602 p. DOI:10.1002/9781118536704

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2023