模块化装备中心分布式初级电力机构的制作方法_5

文档序号:8240820阅读:来源:国知局
>[0094]在一些配置中,集成的桁架系统可以电气连接电力和数据系统。在进一步的配置中,桁架互连也能够提供集成的桁架系统的一层或多层之间的机械连接。在另外的配置中,桁架互连可以被配置为允许桁架互连重复使用的多个插入物和抽出物。
[0095]图13说明了 MEC 44、46、48的多层集成的桁架系统500的分解的透视图。集成的桁架系统500可以包含绝缘层502a-502b(在下文中被共同地和/或一般地称为“绝缘层502”)和传输层504a-504c(在下文中被共同地和/或一般地称为“传输层504”)。在一些配置中,绝缘层502和传输层504被可替换地布置在彼此之间,以便绝缘层至少部分地将传输层504彼此电气分离。在进一步的配置中,绝缘层502被配置为至少部分地将一个或多个传输层504与一个或多个其他的传输层504物理地分离。同样地,在一些配置中,一个或多个绝缘层可以作为乘客舱和货舱之间的烟雾或水滴屏障。
[0096]MEC 44、46、48的组件可以可拆卸地固定到桁架系统500。图3的具有PPSND302a-c的一部分电力总线网络系统90,例如对应于初级MEC 44的高电力部分120,被容纳在安装到桁架系统500的顶部表面绝缘层502a的LRU52内。同样,具有电力总线网络系统90的LRU 52内部是从CNI模块162接收信道A和信道B数据输入以控制所有的接触器216、218、220、222、232、250、260 以及 278 的微处理器。
[0097]三相初级电力506a_d(在下文中可以共同地和/或一般地称为“三相初级电力506”)被从主发电机34、36之一提供给电力总线网络系统90内部的PPSND 302a_c。A相电力506a、B相电力506b、或者C相电力506c、或者所有三相电力可以从输出连接390a_c通过绝缘层502被路由到桁架系统500的一个或多个传输层504。三相初级电力506的中线506d也可以通过绝缘层502路由到桁架系统500的一个或多个传输层504。通信数据被从一个MEC 44、46、48跨越两个数据信道188、190 (通常被称为信道A和B)传送到任何其他的MEC 44、46、48。如在图13中所示,桁架系统500的安装结构提供被配置为向安装到桁架系统500的系统组件提供分离的通信信道的分离层。数据信道188、190两个都可以通过绝缘层502路由到桁架系统500的一个或多个传输层504。例如,传输层504a包含数据传输路径536,并且传输层504b包含数据传输路径538。数据传输路径536、538可以通过一个或多个层502、504(例如传输层504c)被彼此分离。在具有PPSND 302的电力总线网络系统90和CNI模块162之间往来的数据通信被跨越数据信道188、190来回地传送。数据信道188穿过传输层504a的传输路径536并且数据信道190穿过传输层504b的传输路径538。
[0098]在一些配置中,传输层504被配置为包含一个或多个电力或数据传输路径,或者包含两者。例如,传输层504c可以包含对应于三相电力506的B相电力506b和中线506d的电力传输路径512a和512b。电力传输路径512A接收例如230VAC的B相电力,并且把它传输到被安装到桁架系统500的另一 LRU 52,例如在图13中所示的CNI模块162。传输路径512b是跨越中线506d从CNI模块162返回到一个PPSND 302的电流返回路径。
[0099]每个MEC 44、46、48也包含至少一个电力分配模块170,以便从MEC 44、46、48中分配次级电力。每个分配模块170可以被配置为一个或多个LRU 52。每个分配模块170优选地接收所有的三相电力,但是以平衡的方式把它们分配到单相引线。如在图13中所示,A相电力506a和B相电力506b被提供通过桁架系统500的两个不同的传输层504,并且然后被提供到分配模块170。每个分配模块170接着把单相次级电力分配到每个特定的MEC44、46、48的指定区域内的低电力装备负荷50。与每个MEC 44、46、48相关的装备负荷50优选地均匀分配跨越所有三相电力。优选地,每个低电力装备负荷50被连接到具有扭曲的电气导线对的分配模块170。尽管本申请在一幅或多幅图中描述了特定数量的连接,但是任何数量的装备负荷50均可以由经受一定量可用的次级电力的MEC 44、46、48服务。
[0100]图14说明了具有桁架系统的若干层的初级MEC 44。初级MEC 44包含TRU 134、142、ATU 138、CNI 模块 162、分配模块 170 以及 PPSND 302。初级 MEC 44 包含 PPSND 302,而MEC 46、48不包含PPSND。次级MEC 46可以用除了没有PPSND 302以外均与图1OB中的MEC 44相似的方式被描述。两个TRU 134,142, ATU 138、CNI模块162、分配模块170以及PPSND 302通过插入互连机制562而被电气地互连到传输层504内的轨迹或金属互连。互连机制562插入经过TRU 134、142、ATU 138、CNI模块162、分配模块170以及PPSND 302中的每个并且进入每个传输层504内的通孔566。
[0101]桁架系统包含具有用于信道A的轨迹536的传输层504a和具有用于信道B的轨迹538的传输层504b。TRU 134、142、ATU 138、分配模块170以及PPSND 302中的每个被连接到专用信道A的轨迹536和专用信道B的轨迹538。然而,每个传输层504上的轨迹536、538的数量取决于协议。在其他的实施例中,TRU 134,142, ATU 138、分配模块170以及PPSND 302可以全部连接到相同的信道A的轨迹536和相同的信道B的轨迹538。
[0102]在图14中的桁架系统也包含传输层504c、504d、504e以及504f。传输层504c包含具有三相初级电力506 (例如230VAC)的轨迹570,以便供电给桁架系统的MEC 44、46、48以及被连接到MEC 44、46、48的系统。各自的轨迹570对应于A相电力506a、B相电力506b、C 相电力 506c 以及中线 506d。两个 TRU 134,142,ATU 138,CNI 模块 162 以及 PPSND302通过通孔566连接到具有互连机制562的传输层504c的轨迹570。三相初级电力506通过PPSND 302从发电机34、36提供到传输层504c。通过从传输层504c的轨迹570接收三相初级电力506,对两个TRU 134、142、ATU 138以及CNI模块162供电。
[0103]次级电力被从TRU 134,142以及ATU 138中分配到传输层504d、504e、504f。传输层504d、504e是低压层(例如28VDC),并且每个传输层包含正轨迹574、负轨迹576以及中性轨迹578。例如传输层504e的这些传输层504中的一个可以通过第二 TRU 142提供来自RAT 128的备用电力。来自传输层504d、504e的轨迹574、576、578的28VDC电力被分配到分配模块170。传输层504f是包含A相电力580、B相电力582、C相电力584以及中线586的低压三相层,例如115VAC。来自传输层504f的轨迹的115VAC电力也被分配到分配模块170。
[0104]分配模块170被连接到用于次级电力的传输层504d、504e、504f的轨迹并且也被连接到用于信道A 202和信道B 204的轨迹536、538,以便把次级电力分配到具有扭曲并且屏蔽的电气导线对314的装备负荷50。由于初级电力不从分配模块170分配,因此,分配模块170不被连接到具有三相初级电力506的传输层504b。来自桁架传输层504a、504b的信道A 202和信道B 204的通信数据控制分配模块170何时打开和关闭到扭曲并且屏蔽的电气导线对314的次级电力以服务于装备负荷50。
[0105]如在图14中所示,CNI模块162被连接到MEC 44、46、48的桁架系统的每一层504中的每一个轨迹。由于具有到CNI模块162的多个电压输入端,因此,电力调节器执行到所需要的电压的转换。如果在一个或多个层504上的任何轨迹被供电,则CNI模块162变为激活的。例如,如果所有的MEC 44、46丢失初级电力,则电力可以被提供给具有RAT 128的备用MEC 48,因而向备用层504e的轨迹574、576、578提供电力。传输层504e的轨迹574、576,578内的电力将激活CNI模块162。CNI模块162也从传输层504a、504b的每个轨迹536、538接收来自信道A 202和信道B 204的通信数据以便与网络开关(SW) 182、184、186一起使用。
[0106]图14也描述了优选地定位在MEC 44、46、48的桁架系统的传输层504之上的屏障588。如果桁架系统被定位在如图17所示的地板结构内,则屏障充当烟雾屏障,以便阻止来自货舱的烟雾进入乘客舱和/或充当水滴屏障,以便阻止水滴到飞行器10的任何地方。例如,屏障588可以阻止水滴落在MEC44、46、48的电气组件上。可替换地,或者除了屏障588以外,一个或多个绝缘层502可以是烟雾和/或水滴屏障。例如,桁架系统的最上面的绝缘层502可以被配置为作为水和烟雾的屏障。
[0107]在现有的复合材料飞行器中,电流返回网络为飞行器系统提供了故障电流返回路径、人员安全防护路径以及防雷路径。然而,如上所述,电流返回网络也给飞行器提供了不期望的大量的线路重量。
[0108]这些已知的飞行器的电流返回网络也易受大的电压偏移的影响。AC和DC电压均可以在电流返回网络上被测量。在电流返回网络上的遍及飞行器的所有装备负荷的返回电流是累加的,并且因此当从电源接地点到负荷接地点测量时,电压降被沿着电流返回网络创建。沿着电流返回网络在不同点处的电压降从电源接地点向着飞行器的背部增加,所述增加与电流返回网络的阻抗和经过该电流返回网络的电流成比例。
[0109]图15概括地说明了三相(3Φ)初级电力506被从一个或多个主发电机34、36路由到多个隔离的TRU 134和非隔离的ATU 138。TRU 134和ATU 138被分配遍及飞行器10成为如图15所示的分布式机构的一部分。至少一个TRU134和至少一个ATU 138对应于MEC 44、46、48中的一个。由于TRU 134是隔离的,所以它们能够在其方便的任何地方被接地。同样地,由于TRU 134是分布式的,所以TRU 134能够在不同的位置接地,并且因此它们的DC返回电流对各自的MEC 44、46、48依然是局部的。然而,返回电流不再是累加的,这导致了零DC偏移电压。
[0110]图16也概括地说明了分别来自ATU 138或TRU 134的AC或者DC电力的分配。然而,如上更具体地叙述的,初级电力506首先被分配到电力转换装备,并且接着被分配到分配模块170,所述分配模块连接到具有多个扭曲并且屏蔽的电气导线的每个低电力装备负荷50,其中所述导线携带基本相等但是相反的电流。在应用中,由所述导线携带的电流可以具有少量不同。例如,扭曲并且屏蔽的电气导线对314包含电力导线310和中性或者返回导线312。中性导线可以采用三相电力馈线路由。
[0111]在转换初级电力506之后,AC电力采用电力导线310从每个ATU 138分配到AC装备负荷50a,并且电流在扭曲并且屏蔽的电气导线对314的相应的返回导线312上从每个AC装备负荷50a中返回。DC电力从每个TRU 134提供到具有电力导线310的DC装备负荷50bο电流在扭曲的电气导线对的相应的返回导线312上从每个DC装备负荷50b中返回。
[0112]A相电力506a、B相电力506b以及C相电力506c被从发电机34、36中分配。来自用于三相初级电力506的发电机34、36的第四线路也被描述为中性导线506d。每个AC装备负荷50a包含由虚线描述为连接中性导线506d的屏蔽终端线路590,并且每个DC装备负荷50b包含也由虚线描述为连接到中性导线506d的屏蔽终端线路592。尽管每个装备负荷50a和50b均被分别连接到具有屏蔽终端线路590和592的中性导线506d,但是负荷返回电流不再是累加的。在图16中,部分中性导线506d被配置为仅表现为电流返回网络(CRN)以说明电压差为零,这是由于为了局部的次级电力分配而使用扭曲的线路导线对的小回路导致的。在飞行器10的MEC 44、46、48之间的分布式三相初级电力506的中性导线506d可以简单地被称为安全接地总线(SGB),所述中性导线506d比通常被用作CRN的一部分的导线小得多。因此,CRN在具有由扭曲的线路导线对提供的局部的次级电力分配的复合材料飞行器10中不再被需要。扭曲的线路导线对现在提供电流返回。同样地,由扭曲的导线对创建的回路的横截面积比由CRN的较大线路回路创建的横截面积小得多,这减少了对复合材料飞行器10的闪电威胁。为了比较,扭曲的导线对可以约为16到约20美国线规(AWG),然而CRN的导线约为2AWG或更大的直径。
[0113]图16也说明了来自发电机34、36的初级电力在被分配在飞行器10的前部、中部以及后部区段内的初级MEC 44间的分配。每个初级MEC 44包含TRU 134和ATU 138,以便分别服务于如上所述的装备负荷50b和装备负荷50a。电力被从每个MEC 44采用扭曲并且屏蔽的电气导线对314分配到每个装备负荷50。图16也描述了为辅助负荷520提供230VAC的一对MEC 44。参考图12A-12C和接下来的文本,往返辅助负荷的230VAC电力被初级MEC44的PPSND 302的接触器232、278控制。
[0114]图16也说明了由前部绝大多数初级MEC 44服务的多个LRU 52,例如航空电子设备。图16也说明了用于提供备用电力的蓄电池598。尽管图16描述了仅向前部绝大多数初级MEC 44提供备用电力的蓄电池598,但是蓄电池备用电力优选地被提供给所有的初级MEC 44。
[0115]图17说明了可被用于飞行器制造以便提供如上所述的一个或多个电力和数据传输路径的集成的桁架系统600。一个或多个MEC 44、46、48可包含作为支撑或安装结构的桁架系统600以便将交通工具系统、MEC 44、46、48
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