模块化装备中心分布式初级电力机构的制作方法_2

文档序号:8240820阅读:来源:国知局
C 44和相应的次级MEC 46,从而限定二乘三配置的MEC 44、46加备用MEC 48。如果有四个分离的飞行器区段,那么就有二乘四配置的MEC 44,46ο优选地,将MEC 44、46、48沿着飞行器10的长度彼此相对地交替间隔放置在左侧和右侧上。应该理解的是,本公开不限于任何特定数量或配置的MEC 44、46、48。
[0043]装备负荷50可以是飞行器内的各种电气负荷,包含但不限于显示器、风扇、环境单元等等。有时,装备负荷50可以是按照线性可替换单元(LRU)52(图4)的形式。在每个飞行器区段12、14、16内的装备负荷50被分组成一个或多个电力和通信区域。跨越多个系统的每个装备负荷50的区域可以与最近的MEC 44、46关联并且由最近的MEC 44、46服务。优选地,每个装备负荷50的区域位于单一区段内且与位于相同区域内的至少一个MEC关联。优选地,连接电线或线路不跨越区段间断处18、20、22。
[0044]通常,在飞行器10上的任何装备负荷50都要求电力和通信数据。数据被需要以告知装备负荷50做什么,或者提供关于它的当前状态的反馈,同时电力被需要,以便装备负荷50能够执行它的预期功能。如果将电力和数据提供给来自不同装备中心的装备负荷50,并且如果丢失电力或者数据中的一个,那么装备负荷50接着具有不确定的状态。为了避免不确定的状态,每个MEC44、46、48独立地提供电力和通信数据以服务于相关区域内的每个局部装备负荷50。到装备负荷50的电力和数据通信可以是同步的或被分组到一起,因为电力和数据通信被提供给起源于如最近的MEC 44、46、48的单一源的装备负荷50。同步的电力和通信数据有时被称为电力信道。区域内的每个装备负荷50可以从特定的MEC 44、46接收电力,并且因此提供数据到那些相同装备负荷50的网络通信开关由相同的MEC 44、46供电。
[0045]MEC 44、46、48被配置为分配从主电源接收的电力。MEC 44、46、48可以独立地把初级电力转换成次级电力。次级电力可从MEC 44、46、48中分配,以便接着独立地服务于每个区域内的每个装备负荷50,而无需次级支路电力网络延伸跨越区段间断处18、20、22。在这种情况下,初级电力的控制和转换可以被分配到飞行器10的每个区段的每个初级MEC44,以便只有初级电力被分配跨越初级MEC 44间的区段间断处18、20、22。在优选的配置中,只有高压电力馈线和数据基干跨越生产间断处(product1n break)。
[0046]仅跨越区段间断处18、20、22分配初级电力减少了跨越飞行器10的多个区段分配次级电力所要求的线路的总量。这是由于分布式MEC机构在允许次级线路的更短延伸的每个区段内创建了分离的次级电力分配网络。这么做减少了遍及飞行器利用的线路的总重量以及当接合相邻的机身区段时所要求的次级连接的数量。同样地,由于更短的次级电力延伸,与电流返回网络内的实施方式相比,电力馈线延伸的总回路面积减少。而且,由于延伸跨越区段间断处的线路的次级电力网络被限制或消除,因此改进了飞行器生产工艺。由于在飞行器10的最终装配之前减少了对其他区段的依赖,因此延伸跨越区段间断处的减少的次级电力线路更容易被测试且建立之前验证的质量。如图1所示,初级电力馈线40a从左发动机30上的发电机34b延伸进入中部区段14到达在中部区段14的左侧上显示的MEC44,跨越区段间断处20延伸到在前部区段12的左侧上显示的另一个MEC 44,并且然后延伸到在前部区段12的前方的左侧上显示的另一个MEC 44。初级电力馈线40b从左发动机30上的发电机34a延伸进入中部区段14到达左侧上的MEC 44,跨越区段间断处22延伸到左后侧的MEC 44,并且然后延伸到左后侧的MEC 48。电力馈线42a从右发动机32上的发电机36a延伸进入中部区段14中,跨越区段间断处20延伸到前部区段12内的右侧上的MEC44,并且然后延伸到前部区段12的前方内的右侧上的另一个MEC 44。初级电力馈线42b从右发动机32上的发电机36b延伸进入中部区段14到达中部右MEC 44,跨越区段间断处22延伸到右后侧MEC 44,并且然后延伸到右后侧MEC 44。可替换地,电力馈线40a、40b能够改为提供初级电力给飞行器10的一个或多个区段的右侧上的MEC44。在这种情况下,电力馈线42a、42b将提供初级电力给飞行器10的一个或多个区段的左侧上的MEC 44。
[0047]同样地,左侧发动机30上的发电机34a、34b之一能够提供初级电力给转子爆裂区域38的前方的飞行器的一侧,并且左发动机30上的发电机34a、34b中的另一个能够提供初级电力给转子爆裂区域38的后方的飞行器10的另一侧。在这种情况下,右发动机32上的发电机36a、36b之一能够将转子爆裂区域38的前部的初级电力提供到由左发电机34a、34b之一供电的相对侧。右发动机32上的发电机36a、36b中的另一个能够将转子爆裂区域38的后部的初级电力提供到由左发电机34a、36b中的另一个供电的相对侧。
[0048]图2说明了相对于飞行器10的转子爆裂区域38分离每台发动机的两个发电机,在发生发动机30、32的操作问题的情况下,这增加了初级电力的可用性。如果丢失发动机30,32之一,或者发动机30、32之一内的发电机34、36故障,则剩余发动机30、32上的两个剩余发电机34a、34b、36a、36b都向飞行器10分配前部和后部初级电力。左发动机30的发电机34a和右发动机32的发电机36a向通过前部连结总线76彼此连接的转子爆裂区域38的前部的一对初级电力切换总线96a供电。左发动机30的发电机34b和右发动机32的发电机36b向通过后部连结总线78连接的转子爆裂区域38的后部的另一对初级电力切换总线96a供电。中部连结总线80将至少一个前部初级电力切换总线96a与至少一个后部初级电力切换总线96a连接。因此,当发动机30、32经受操作不一致时,由于以向前和向后的方式分配来自剩余发动机30、32的电力,飞行器10继续具有对沿着飞行器10的整个长度的一侧上的电力和控制。在不增加线路总量的情况下,来自单一发动机30、32的电力和控制被分配到转子爆裂区域38的前部和后部。图2也说明了把电力分配到次级MEC 46以便电力转换且如在以下详细说明的把电力分配到装备负荷50的初级电力切换总线96a。如以下详细说明的,当初级主AC电源对初级电力切换总线96a不可用时,备用MEC 48可被耦接到次级MEC 46以提供备份电力。在一个或多个区域内不被服务的装备负荷50主要由两个原因导致。所有的发电机34、36均故障且因此初级电力对任何MEC 44、46不再可用,或者由于例如转子或轮胎爆裂等事件,一个或多个总线96被物理损坏。在初级总线等级,经由连结总线76、78、80通过如图3中描述的初级电力总线网络系统90所示的打开和关闭开关组合,发生基于一个或多个主初级电源的故障的自四个发电机34、36或辅助电力单元发电机54中任一个的高压电力的重新路由。在一个或多个实施例中,一个或多个独立式固态开关例如接触器被包含在初级电力切换网络系统90上。固态开关每个均具有被配置为提供独立于其他电力系统组件的可用性的局部防护、电压感测以及电流感测中的一个或多个的自包含的控制功能。独立式固态开关可以在不需要来自其他电力系统组件的数据的情况下发挥功能。固态开关的打开和关闭中断和路由初级电力跨越一个或多个初级电力切换总线到达一个或多个MEC 44、46、48。从图3开始,具体的接触器被描述为最初关闭或者最初打开。打开的接触器的符号是两条平行线。常闭的接触器的符号除了斜线被绘制成通过平行线以外是相同的。独立式固态开关也可包含脉冲宽度调制以限制电流流过独立式固态开关。通过如图3所示的初级电力总线网络90所示的开关的组合的打开和关闭,发生基于高压总线和转换的故障在MEC 44、46、48之间重新路由次级电力和低压DC。
[0049]每个MEC 44、46、48都具有初级和次级电力并且在不依靠中央计算机系统的情况下,能够独立执行闭环处理和传感器的局部控制。分布式电力系统控制机构准许整体交通工具电力分配状况在MEC 44、46、48之间共享,但是除了 MEC 48还将备用电力分配到所有其他的MEC 44、46之外,每个MEC 44、46、48仅负责服务于邻近每个MEC的装备负荷50。每个MEC 44、46、48管理与最近的装备负荷50的区域相关的数据,以便每个MEC 44、46、48在其自身的装备负荷50的区域内独立地执行操作。
[0050]每个MEC 44、46、48也优选地具有用于总线电力控制的固态开关并且也提供电路防护。在图3中,来自连接到发电机34、36的初级电力馈线40、42的电力对初级电力切换总线96a通电。每个初级电力切换总线96a分支到MEC 44内的初级电力切换总线96b和MEC 46内的初级电力切换总线96c。采用分配馈送98连接到初级电力切换总线96b的每个初级电力切换总线96a相应于如图4所示且如在以下详细说明的单一初级MEC 44。
[0051]参考图4,具有初级电力切换总线96a的每个初级MEC 44的一部分是高电力部分120,而具有初级电力切换总线96b的初级MEC 44的另一部分是初级MEC 44的低电力部分122。初级MEC 44的高电力部分120被配置为从可用于飞行器10的任何高主电源接收初级电力,并且有时被称为初级电力切换网络设备302 (图12A-12C)。飞行器10内的初级MEC44的高电力部分120的网络限定高压初级电力切换网络。
[0052]低电力部分122被优选地配置为操控来自机载电源的电力的小部分,但是仍能够操控与高电力部分120相同的电压。初级电力切换总线96c相应于如图4所示的次级MEC46。图4最佳地说明了在次级MEC 46和初级MEC 44的低电力部分122之间的相似性。初级MEC 44包含初级电力切换总线96a的初级等级电力网络总线结构,以便跨越飞行器10重新路由次级MEC 46不具有的初级源。在正常和非正常操作期间,初级MEC 44和次级MEC46都具有初级和备用电力。次级MEC 46就像初级MEC 44 一样服务于最近的装备负荷50。
[0053]回到参考图3,分配馈送98在每个初级MEC 44的初级电力切换总线96a和96b之间延伸,并且分配馈送100在初级MEC 44的每个总线96b和从相同电源直接接收电力的次级MEC 46的初级电力切换总线96c之间延伸。同样地,横梁102在与左发电机34a相关的初级MEC 44的初级电力切换总线96b和与右发电机36a相关的初级MEC 44的初级电力切换总线96b之间延伸。横梁104在与左发电机34a相关的次级MEC 46的初级电力切换总线96c和与右发电机36a相关的次级MEC 48的初级电力切换总线96c之间延伸。横梁106在与左发电机34b相关的初级MEC 44的初级电力切换总线96b和与右发电机36b相关的初级MEC 44的初级电力切换总线96b之间延伸。横梁108在与发电机34b相关的次级MEC 46的初级电力切换总线96b和与右发电机36b相关的次级MEC 46的初级电力切换总线96b之间延伸。辅助电力单元发电机54被分别连接到横梁102、106。
[0054]图5A说明了飞行器10内的初级MEC 44、次级MEC 46以及备用MEC 48的组合的初级和次级电力分配网络的容错的一种配置。出于说明更详细的目的,图5B-5E说明了能够被彼此邻近地定位以装配图5A中描述的完整系统的四个分离部分的特写的局部视图。在图5B-5E中每个图上的两条点划线表示每个局部视图的断边。图5B说明了图5A的顶部左边部分。图5C说明了图5A的顶部右边部分。图说明了图5A的底部左边部分,并且图5E说明了图5A的底部右边部分。同样地,图5F说明了图5A的系统的备用MEC 48的一种配置。在图3中所示的接触器也被象征性地显示在图5A-5F中,但是不具有参考标记以便简化图5A-5F,并且也可以在其他附图中显示为不具有任何参考标记或具有不同的参考
不己O
[0055]在图5A中,初级MEC 44和次级MEC 46被以这种方式布置,使得在飞行器10的前部区段内总共有四个MEC,而另四个MEC在飞行器10的后部区段中。优选地,在一对前部区段的每个中具有初级MEC 44和次级MEC 46,并且在一对后部区段的每个中具有初级MEC 44和次级MEC 46。图5A也显示了在飞行器10的后部区段内的备用的MEC 48。备用MEC 48的无时间限制的电源可以是RAM空气涡轮(RAT) 128或者其他合适的独立的时间限制的备用电源,例如蓄电池或燃料电池。在发生与所有发电机34、36的操作不一致的情况下,RAT 128被部署为提供备用电力给备用MEC 48以及在所有发电机34a、34b、36a、36b具有操作不一致的情况下,将备用电力提供给一个或多个MEC 44,46ο蓄电池598提供临时操作电力给备用MEC 48并且当无时间限制的RAT 128正被部署时,提供临时操作电力给一个或多个MEC 44,46ο
[0056]如果发电机34a、34b、36a、36b中的一个故障,则在初级MEC 46的初级电力切换总线96a处不接收电力。因此,与未被供电的初级MEC 44的初级电力切换总线96b的低电力部分122断开的装备负荷50不被服务,并且与未被供电的相邻的次级MEC 46的初级电力切换总线96c断开的装备负荷50不被服务。通过接触器的组合的打开和关闭,电力接着在初级等级从其他剩余的可操作电源之一被重新路由,以便向未被供电的初级MEC 44的初级电力切换总线96a的装备负荷50供电,并且使任何未被供电的相邻的次级MEC 46的初级电力切换总线96c通电,从而对它的装备负荷50供电。
[0057]可替换地,如果MEC 44、46、48经受物理故障并且因此它的装备负荷50未被供电,那么电力可以通过另一被供电的MEC 44、46、48被重新路由以对未被供电的MEC 44、46、48的装备负荷50供电。根据可用于重新路由的电力的总量,所有的或仅部分装备负荷50(如仅关键性的负荷)可被重新供电。同样地,如果所有的电源均丢失并且MEC 44、46、48未被供电,那么具有燃料电池或RAT 128的备用MEC 48能够对其他的MEC 44、46的关键性装备负荷50供电。关键性负荷是飞行器10必须供电以维持持续的安全飞行和降落的那些
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