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新技術在波音787飛機上的應用

來源:萬方期刊網  時間:2018-04-16 14:24:58  點擊:

  東方航空技術有限公司(上海) 200335

  2004年4月波音公司787飛機項目正式啟動。經過一年多的研討, 2005年6月787飛機的構型最終確定。作為波音公司在21世紀推出的第一個機型,787飛機上采用了大量先進技術和航空業的最新研究成果。這些新技術的采用,對于降低飛機運營成本,提高飛機的使用可靠性起到至關重要的作用,

  一.電源系統

  787沒有氣源系統,飛機上的所有能源都來自電源系統。由于取消了氣源系統的各個部件(活門,管道等),大大降低了飛機的重量,飛機的維修成本也可以得到有效降低。

  供電:787飛機的電源系統與以往的波音飛機有著很大的區別,飛機上的電源來自4個安裝在發動機上的230V交流250KW變頻發電機和2個安裝在APU上的230V交流225KW變頻發電機組成,變頻系統取代了傳統的恒頻系統,這種變頻的電源系統在最新的空客A380上也得到應用。電源經過變頻、整流、變壓分配后形成飛機的4種電源模式,即傳統的115V交流,28V直流和新的230V交流,270V直流,其中230V交流和270V直流電源主要用于以往由氣源系統驅動的系統部件。

  跳開關: 787飛機上的跳開關功能由傳統的跳開關和固態電路電源控制開關組成,其中大部分的跳開關功能是由固態電路控制開關來實現的。這種方式極大的方便了對跳開關的控制,同時也可以對跳開關的狀態集中進行顯示。在駕駛艙,可以通過多功能顯示器集中對跳開關進行控制,同時也可以通過便攜式的維修控制顯示器在飛機上的任意位置對跳開關進行控制,極大方便了飛機的維修工作。

  二.電子系統

  在787飛機上的數據傳遞將通過核心網絡(CORE NETWORK),通用核心系統(COMMON CORE SYSTEM)和空地數據鏈組成,外界數據通過核心網絡進入到通用核心系統。目前波音公司正在推廣的信息管理系統如電子飛行包(EFB),電子記錄本(ELB),飛機健康監控系統(AHM)等都將成為787飛機的標準設備。

  787的通訊系統,除了傳統的高頻(HF),甚高頻(VHF),衛星通訊(SATCOM)以外,787飛機上還增加了波音聯接(CONNEXION BY BOEING)和機場無線聯接兩種方式。

  1、波音聯接:將為飛機提供高速寬帶的互聯網服務,飛機通過衛星和地面建立基于INTERNET的高速數據鏈,在機上可以通過有線或無線的方式通過波音聯接進入INTERNET。

  2、機場無線聯接:是一種基于地面服務器和機上進行無線聯接的通訊方式,通過這套系統可以在機場辦公室內進行QAR數據的下載,機上娛樂系統(IFE)內容的更新,各種機載數據庫的更新(如FMC,LRUs),飛機維護信息的下載等,通過這套系統將大大提高飛機的營運效率,降低航空公司的費用。

  787飛機的機上娛樂系統(IFE)采用無線技術,基于無線技術的IFE將取消座椅間和側壁板內的導線,座椅上的電子盒也將變的非常小或者沒有,傳統的VCC將在787飛機上消失,這些都將顯著降低飛機的重量。

  三.飛行控制

  787飛機的飛行控制系統將全面采用電傳操縱(FLY BY WIRE)技術。787飛機的電傳操縱系統是在777的基礎上發展延伸而來,并進行了全面的優化設計。所有的操作都是通過駕駛艙,飛行控制電子組件(FCE),各個操縱面組成的閉環系統來完成的。

  與777飛機相比,787飛機飛行控制系統的設備集成度更高,787飛機的FCE集成了777飛機的ACE,PFC,FSEU,ADFC和PSA的功能,將777飛機的15個組件集成到了4個FCE設備架上,電路卡數量由777的169個下降到53個,降低了成本,降低了重量,減少了設備空間,減少了導線和接頭的數量,增加了系統的可靠性。

  四.環境控制系統

  由于沒有氣源系統,787飛機的空調和增壓系統是通過電驅動的空氣壓縮機對沖壓空氣增壓來實現的,這樣可以根據飛機的實際飛行狀況來調整壓縮機的工作狀態,優化機上能源的使用。空氣循環機(ACM)采用的是類似于波音777的設計,由一級壓縮機和兩級渦輪組成,而沖壓空氣風扇也變為由電源驅動。由于采用了復合材料機身,機身可以承擔更大的內外壓差,飛機的最大客艙高度從以往的8000英尺下降到6000英尺,而在34000英尺到37000英尺的飛行高度范圍,客艙高度將保持在5000英尺左右,更低的客艙高度將極大的提高客艙的舒適度。

  787飛機的廚房將取消傳統的冷氣機,取而代之的是一套集中的冷卻系統,這樣的設計將提高整個系統的可靠性,同時降低了廚房冷卻系統的重量,避免了各個冷氣機產生的熱空氣在飛機內的傳播,集中的冷卻系統的制冷效果也將優于傳統的冷氣機。

  五.液壓和剎車系統

  787飛機的液壓系統的工作壓力由以往的3000PSI增加到了5000PSI,提高了工作壓力將有助于降低系統的重量。與777飛機相似,787飛機的液壓系統是由左系統,中央系統,右系統三套獨立的系統構成,其中中央系統將完全由兩個電增壓泵提供液壓。

  787飛機的剎車系統采用電作為動力,與液壓剎車系統相比,剎車系統得到大大簡化,系統可靠性將得到提高,沒有液壓管路,不會發生泄漏,降低了車間和航線的維修成本,減少更換剎車的時間。

  六.飛機結構

  787飛機設計的一大特點就是復合材料的全面應用,除了以往的蜂窩復合材料外,炭纖維強化塑料(CARBON FIBER REINFORCE PLASTIC)在787飛機上得到了大面積的應用。787飛機的機身蒙皮、框、長桁、地板梁、龍骨梁、機翼前后、機翼蒙皮及翼肋等主要結構件全部采用炭纖維強化塑料(CFRP),787的結構重量中復合材料占到了60%,鋁合金為21%,鋼為8%,鈦合金為11%(注:結構重量是指機翼,機身,尾翼和起落架結構的總重。),787飛機是目前唯一個飛機結構以復合材料為主的大型民用客機。

  復合材料的廣泛應用將徹底解決目前金屬材料的腐蝕和疲勞問題,對于提高飛行安全,降低維修成本將起到至關重要的作用。

  大量新技術的采用,將使787飛機的運行可靠性大大提高,同時運行費用將會顯著降低。

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